塔里木盆地东部重力异常离散小波多分辨分析(下) 高清彩图版.doc

第36卷第4期 2008年4月 同济大学学报(自然科学版) e 六阶小波逼近 f 四阶小波细节 g 五阶小波细节 h 一至五阶小波细节之和 图1 塔里木盆地及天山东部布格重力异常小波多分辨分析结果(单位：10-5ms-2) Fig.1 Consequence of wavelet mult-resolution analysis for Bouger gravity anomalies in eastern Tarim basin and Tianshan orogenic belt (unit: 10-5ms-2)2.3 地质构造解释在重力异常中，异常梯度带、异常的条带状和串珠状分布，以及异常的断续等，都是地质构造特征的反应。研究小波多分辨分析结果的异常特征，并结合其他资料，得到塔里木东部及天山地区的主要构造特征和具体的构造走向（见图1），以及如下几个方面的认识：（1）航磁和遥感资料表明天山造山带内除了北西西走向的主干断裂，还发育北东、南北、北西、北北西向等多组断裂。主要由主干断裂的走滑作用而派生而来，或是古老基底内发育的早期断裂。北东向和南北向断裂有错断北西西向主干断裂的现象，是与区域应力场有关的基底断裂。小波细节图像中明显地反映了以上的现象。天山地区在沿着山脉走向和垂直山脉走向两个方向，都反映了地壳及上地幔结构的非均匀性。表现为北西向的梯级带的不连续分布，常常被南北向构造所截，在乌鲁木齐附近最为明显。与地震层析成像成果10给出的岩石圈结构特征对比，东、西天山之间南北走向的低速带，表明东、西天山在深部构造上是不连续性，这个壳内低速带可能反映了它们的深部构造边界。现今在87以东天山正在被南北向的构造所分割。（2）塔里木盆地由于多期次的构造运动，形成了复杂的构造格局。从小波分析的结果中，可以看到其主要构造以北东、北西、南北和东西向构造交织为特征。首先，北西向构造连续性好，延伸相对较远，与塔里木盆地的南西和北东边界平行；其次，北东向构造成分段连续，多被北西向构造所截断或错列，表明后者形成晚于前者；再次，关于南北向构造，除了在天山造山带内有清楚表现外，发现其在盆地内有断续分布的特征，这在塔里木盆地西部曾经有所发现11。笔者在研究小波分析结果时，还发现中部、东部都发育南北向构造（吐鲁番、铁干里克以南和且末以北形成的鞍部），该方向构造的确定对于油气勘探和大地构造研究都具有重要意义；最后，盆地中央的分段显示的东西向构造，常被南北向、北西向构造所错切，因此，可以推断，北东、东西向构造可能最早，南北向次之，北西向构造最晚。（3）现今人们所称的辛格尔断裂是近东西向延展、具有左行走滑逆冲性质，位于库鲁克塔格内部的断裂。在遥感影像图上清晰的表现为刀切一般整齐的构造边界。在小波分析的各阶逼近上其特征表现明显，而且由辛格尔、兴地断裂和孔雀河断裂之间呈雁行式排列的重力异常，再一次映证了断裂的左行走滑性质。人们通常认为辛格尔断裂是南天山与塔里木盆地的构造边界，然而通过小波分析的结果以及对地震和地表地质资料的研究，可以发现种马场南缘断裂可能才是具有重要的分隔意义的断裂。由于该断裂在辛格尔以西为北西走向，被博湖凹陷中新生界所覆盖，向东与辛格尔断裂相切，加之在辛格尔以东被北北东向断裂所截，所以通常忽视了这条古断裂的存在。在地震剖面上该断裂两侧基底反射结构不相同。根据实际地质勘查，在盆地东部地表露头可见断裂北侧出露上古生界，南侧出露下古生界，缺失上古生界。沿走向在辛格尔以东，该断裂构成了南部元古界与北部泥盆系的断层接触关系，表明该断裂具有基底分隔作用。（4）塔里木盆地的复合构造现象十分普遍，对其研究有助于深刻理解盆地的构造特征，掌握其控油规律12。从15阶细节图上可明显看到，孔雀河地区沿铁干里克南北一线重力异常明显呈串珠状分布。在小波各阶逼近图中，阿拉干以西不但出现明显的东、西重力低，中间相对重力高的脊部，而且出现南、北重力高，中间重力低的鞍部。这一现象表明此处存在引起重力异常的南北向隆起构造与东西向坳陷（满加尔、英吉苏）的近正交叠加。在小波四阶逼近图中，铁干里克附近北西向构造与北东向构造交叠表现十分明显，根据库尔勒若羌深部构造剖面资料，铁干里克附近确是2个不同方向构造的交叠区域。前述的南北向隆起构造与东西向坳陷的近正交叠加部位，正是北东与北西两组断裂交切之处，铁干里克南北一线构成了东西两侧不同方向、不同构造样式的分界线。3 结论在重力异常二维小波多分辨分析的过程中，小波应用中的关键是数据的采样、小波母函数和方法的选择、以及分解阶次的确定。对分解结果要进行综合解释，要注意地质和地球物理的结合，以及多种地球物理方法的联合使用。小波分析的结果清楚地展示了天山及塔里木盆地东部的布格重力场特征，反映了该区构造的复杂。天山山脉除了北西西向构造，还明显被南北向构造所分割；塔里木盆地内部同样存在着南北向构造，以及各个方向构造的复合叠加；种马场南缘断裂可能具有重要的基底分隔意义，是南天山与塔里木盆地的构造边界。这些结果对于研究该地区的大地构造特征、动力学机制以及控油规律，有新的地质、地球物理意义。参考文献：1 杨文采，施志群，侯遵泽，等. 离散小波变换与重力异常多重分解J. 地球物理学报，2001，44(4):534. YANG Wencai, SHI Zhiqun, HOU Zunze, et al. Discrete wavelet transform for multiple decomposition of gravity anomaliesJ. Chinese J Geophys, 2001,44(4):534.2 李健,周云轩,许惠平.重力场数据处理中小波母函数的选择J.物探与化探，2001，25(6): 410. LI Jian, ZHOU Yunxuan, XU Huiping. The selection of wavelet generating functions in data-processing of gravity fieldJ.Geophysical & Geochemical Exploration, 2001, 25(6): 410.3 陈玉东.复小波变换反演重力异常J. 物探与化探，2003，27(5): 354.CHEN Yudong. Inversion of gravity anomaly with continuous complex potential wavelet transformJ. Geophysical & Geochemical Exploration, 2003, 27(5): 354.4 Ludk V, Catherine A, Hier M, et al. Multiresolution tectonic features over the earth inferred from a wavelet transformed geoidJ. Visual Geosciences, 2003,8: 26.5 Audet P, Mareschal J C. Wavelet analysis of the coherence between Bouguer gravity and topography: application to the elastic thickness anisotropy in the Canadian ShieldJ. Geophysical Journal International, 2007, 168:287.6 Fedi M, Primiceri R, Quarta T, et al. Joint application of continuous and discrete wavelet transform on gravit data to identify shallow and deep sourcesJ. Geophysical Journal International, 2004, 156:7.7 Mallat S.信号处理的小波导引(原书第2版)M.第二版.杨力华,戴道清,黄文良等,译.北京:机械工业出版社, 2002.Mallat S. A wavelet tour of signal processing M. 2nd ed. Translated by YANG Lihua, DAI Daoqing,HUANG WenLiang,et al. Beijing: China Machine Press,2002.8 刁博，王家林，程顺有. 重力异常小波多分辨分析分解阶次的确定J. 地球科学，2007， 32(4): 564. DIAO Bo,WANG Jialin, CHENG Shunyou. The confirmation of decomposition level in wavelet multi-resolution analysis for gravity anomalies J. Earth Science,2007, 32(4): 564.9 殷秀华，黎益仕，刘占坡. 塔里木盆地重力场与地壳上地幔结构J. 地震地质，1998， 20(4): 370. YIN Xiuhua, LI Yishi, LIU Zhanpo. Gravity field and crust-upper mantle structure over the Tarim BaisinJ. Seismology and Geology, 1998, 20(4): 370.10 胥颐，刘福田，刘建华，等. 中国西北大陆碰撞带的深部特征及其动力学意义J. 地球物理学报，2001，44(1)：40.XU Yi, LIU Futian, LIU Jianhua, et al. Deep features of continental collision belts in northwestern China and their dynamic implicationsJ. Chinese J Geophys, 2001,44(1):40.11 刘志宏，王孔伟，王文革，等. 塔里木盆地西部南北向构造的发现及其意义J. 地质通报，2003，22(5): 319. LIU Zhihong, WANG Kongwei, WANG Wenge, et al. Discovery of meridional structures in the western Tarim Basin and their implicationsJ. Geological Bulletin o