四川盆地基底結(jié)構(gòu)綜合地球物理研究：方法、成果與展望一、引言1.1研究背景與意義四川盆地作為中國重要的沉積盆地之一，其基底結(jié)構(gòu)的研究對于深入理解區(qū)域地質(zhì)演化、資源勘探以及地震災(zāi)害預(yù)防等方面具有至關(guān)重要的意義。四川盆地位于中國西南部，是一個具有復(fù)雜地質(zhì)歷史和構(gòu)造背景的大型盆地。其基底結(jié)構(gòu)不僅記錄了漫長地質(zhì)時期的構(gòu)造演化信息，還對盆地內(nèi)的沉積作用、巖漿活動以及礦產(chǎn)資源分布等產(chǎn)生了深遠影響。從區(qū)域地質(zhì)角度來看，四川盆地處于多個板塊的交匯地帶，受到了來自不同方向的構(gòu)造應(yīng)力作用。其基底結(jié)構(gòu)的形成和演化與周邊板塊的相互作用密切相關(guān)，如印度板塊與歐亞板塊的碰撞、太平洋板塊對亞洲大陸的俯沖等。通過對四川盆地基底結(jié)構(gòu)的研究，可以揭示這些板塊運動在盆地內(nèi)的響應(yīng)機制，進而深化對區(qū)域構(gòu)造演化歷史的認識。這有助于建立更加完善的區(qū)域地質(zhì)模型，為后續(xù)的地質(zhì)研究提供堅實的基礎(chǔ)。在資源勘探方面，四川盆地蘊藏著豐富的礦產(chǎn)資源，如天然氣、石油、煤炭等?；捉Y(jié)構(gòu)對這些資源的形成、運移和富集具有重要的控制作用。不同的基底巖性、構(gòu)造格局以及熱演化歷史會影響油氣的生成、儲存和運移路徑。準確了解基底結(jié)構(gòu)，可以為資源勘探提供更精確的地質(zhì)模型，提高勘探效率和成功率。例如，通過研究基底斷裂的分布和活動性，可以預(yù)測油氣的運移通道和聚集區(qū)域，為油氣勘探提供重要的指導(dǎo)。此外，基底結(jié)構(gòu)還與盆地內(nèi)的地震活動密切相關(guān)。四川盆地周邊地區(qū)是地震多發(fā)區(qū)，如2008年的汶川地震、2013年的蘆山地震等，這些地震給人民生命財產(chǎn)帶來了巨大損失。深入研究四川盆地基底結(jié)構(gòu)，有助于揭示地震的孕育和發(fā)生機制，評估地震風(fēng)險，為地震災(zāi)害的預(yù)防和減輕提供科學(xué)依據(jù)。了解基底的力學(xué)性質(zhì)、斷裂分布以及構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài)，可以更好地預(yù)測地震的發(fā)生地點和強度，從而制定更加有效的防震減災(zāi)措施。綜上所述，四川盆地基底結(jié)構(gòu)的研究具有重要的理論和實際意義。它不僅能夠深化我們對區(qū)域地質(zhì)演化的認識，還能為資源勘探和地震災(zāi)害預(yù)防提供關(guān)鍵的科學(xué)支持，對于促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和保障人民生命財產(chǎn)安全具有不可忽視的作用。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國外在沉積盆地基底結(jié)構(gòu)研究方面起步較早，發(fā)展出了多種成熟的地球物理方法和分析理論。在地震勘探領(lǐng)域，國外學(xué)者率先利用反射地震技術(shù)對盆地基底進行成像，通過精確測量地震波在不同地層中的傳播速度和反射特征，清晰地揭示了基底的深度、起伏形態(tài)以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)。例如，在北美一些盆地的研究中，通過高分辨率的反射地震資料，成功識別出基底中的斷層、褶皺等構(gòu)造特征，為深入理解盆地的演化提供了關(guān)鍵依據(jù)。此外，大地電磁測深（MT）技術(shù)在國外也得到了廣泛應(yīng)用，它能夠有效探測地下不同深度的電性結(jié)構(gòu)，從而推斷基底的巖性分布和構(gòu)造特征。在歐洲的一些盆地研究中，MT技術(shù)幫助研究人員發(fā)現(xiàn)了基底中存在的低阻層，推測其與深部的流體活動或特殊巖性有關(guān)，這一發(fā)現(xiàn)對于研究盆地的熱演化和資源分布具有重要意義。在國內(nèi)，四川盆地基底結(jié)構(gòu)的研究也取得了豐碩的成果。地質(zhì)學(xué)家通過對盆地周邊露頭的詳細觀察和研究，初步了解了基底巖石的類型、變質(zhì)程度以及構(gòu)造變形特征。例如，對盆地西南緣康定群的研究表明，其主要由太古宙-元古宙的變質(zhì)巖組成，經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造變形和變質(zhì)作用，這為認識四川盆地深部結(jié)晶基底的形成提供了重要線索。在地球物理勘探方面，我國學(xué)者利用重力、磁力等多種地球物理方法對四川盆地基底進行了深入研究。通過重力異常分析，揭示了盆地基底的密度分布特征，推斷出基底的隆坳格局和斷裂構(gòu)造。如在川中地區(qū)，重力異常資料顯示出明顯的區(qū)域變化，據(jù)此識別出了一系列與基底構(gòu)造相關(guān)的重力高和重力低區(qū)域，這些區(qū)域與已知的地質(zhì)構(gòu)造特征具有較好的對應(yīng)關(guān)系。磁力勘探則通過測量地磁場的變化，研究基底巖石的磁性差異，進而推斷基底的構(gòu)造特征。在盆地東北部，磁力異常圖顯示出線性異常帶，推測其與基底中的斷裂構(gòu)造有關(guān)，這些斷裂對盆地內(nèi)的沉積作用和構(gòu)造演化可能產(chǎn)生了重要影響。近年來，隨著勘探技術(shù)的不斷進步，地震勘探在四川盆地基底結(jié)構(gòu)研究中發(fā)揮了越來越重要的作用。高精度三維地震勘探技術(shù)的應(yīng)用，極大地提高了對基底構(gòu)造的成像精度，能夠清晰地顯示基底的細微構(gòu)造特征，如小斷層、褶皺等。通過對大量三維地震資料的解釋，研究人員對四川盆地基底的構(gòu)造格局有了更清晰的認識，發(fā)現(xiàn)了一些新的構(gòu)造特征，如基底中的隱蔽斷裂和復(fù)雜褶皺構(gòu)造，這些發(fā)現(xiàn)為進一步研究盆地的演化和資源分布提供了新的依據(jù)。此外，綜合地球物理方法的應(yīng)用也成為研究的熱點，通過將地震、重力、磁力等多種地球物理資料進行聯(lián)合反演和解釋，能夠更全面、準確地揭示盆地基底的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特征。例如，在川西地區(qū)的研究中，綜合地球物理方法成功識別出了基底中的深部斷裂系統(tǒng)，這些斷裂對該地區(qū)的油氣運移和聚集具有重要的控制作用。盡管國內(nèi)外在四川盆地基底結(jié)構(gòu)研究方面取得了一定的成果，但仍存在一些不足之處。部分地球物理方法在復(fù)雜地質(zhì)條件下的應(yīng)用效果有待提高，如在盆地邊緣山區(qū)，地形起伏較大，地震波的傳播受到干擾，導(dǎo)致地震資料的質(zhì)量下降，影響了對基底結(jié)構(gòu)的準確成像。此外，不同地球物理方法之間的聯(lián)合解釋還存在一定的困難，如何更有效地整合多種地球物理信息，提高對基底結(jié)構(gòu)的認識精度，仍是需要進一步研究的問題。1.3研究目標與內(nèi)容本研究的主要目標是利用綜合地球物理方法，全面、深入地揭示四川盆地基底結(jié)構(gòu)，為區(qū)域地質(zhì)演化研究、資源勘探以及地震災(zāi)害預(yù)防提供關(guān)鍵的基礎(chǔ)資料和科學(xué)依據(jù)。具體而言，期望通過研究達成以下目標：揭示基底結(jié)構(gòu)特征：精確確定四川盆地基底的深度、起伏形態(tài)、巖性分布以及內(nèi)部構(gòu)造特征，包括斷層、褶皺等構(gòu)造的位置、規(guī)模和走向，為深入理解盆地的形成和演化提供詳細的地質(zhì)信息。例如，通過地震勘探數(shù)據(jù)，構(gòu)建基底的三維結(jié)構(gòu)模型，直觀展示基底的形態(tài)和構(gòu)造特征。劃分構(gòu)造單元：依據(jù)地球物理資料和地質(zhì)分析，對四川盆地基底進行構(gòu)造單元劃分，明確不同構(gòu)造單元的邊界和特征，探討各構(gòu)造單元之間的相互關(guān)系及其在盆地演化過程中的作用。比如，利用重力和磁力異常特征，結(jié)合地質(zhì)背景，識別出不同的構(gòu)造單元，并分析它們的形成機制和演化歷史。探討演化歷史：結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景和地球物理反演結(jié)果，重建四川盆地基底的演化歷史，分析其在不同地質(zhì)時期的構(gòu)造變形、巖漿活動以及沉積作用等，揭示盆地形成和演化的動力學(xué)機制。通過對基底巖石的年代測定和構(gòu)造變形分析，推斷盆地在不同地質(zhì)時期的構(gòu)造運動和演化階段。評估資源潛力與地震風(fēng)險：基于對基底結(jié)構(gòu)的認識，分析基底結(jié)構(gòu)對油氣、礦產(chǎn)等資源分布的控制作用，評估盆地的資源潛力；同時，研究基底結(jié)構(gòu)與地震活動的關(guān)系，評估地震風(fēng)險，為資源勘探和地震災(zāi)害預(yù)防提供科學(xué)指導(dǎo)。例如，通過研究基底斷裂與油氣運移通道的關(guān)系，預(yù)測油氣富集區(qū)域；通過分析基底構(gòu)造與地震活動的關(guān)聯(lián)性，評估地震風(fēng)險。為實現(xiàn)上述研究目標，本研究將開展以下具體內(nèi)容：數(shù)據(jù)采集與處理：系統(tǒng)收集四川盆地及周邊地區(qū)已有的重力、磁力、地震等地球物理資料，并進行整理和預(yù)處理，確保數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。同時，根據(jù)研究需要，有針對性地開展補充性地球物理勘探工作，獲取更全面的數(shù)據(jù)。例如，對已有的地震數(shù)據(jù)進行去噪、反褶積等處理，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量；在重點研究區(qū)域開展高精度重力和磁力測量，獲取詳細的地球物理信息。地球物理方法聯(lián)合反演：綜合運用重力、磁力、地震等多種地球物理方法，進行聯(lián)合反演，構(gòu)建四川盆地基底的三維結(jié)構(gòu)模型。通過不同地球物理方法的相互驗證和補充，提高對基底結(jié)構(gòu)的認識精度。比如，利用重力反演確定基底的密度分布，磁力反演推斷基底的磁性特征，地震反演獲取基底的深度和構(gòu)造形態(tài)，然后將這些結(jié)果進行聯(lián)合分析，構(gòu)建更準確的三維模型?；捉Y(jié)構(gòu)特征分析：對地球物理反演結(jié)果進行深入分析，研究四川盆地基底的深度變化、巖性分布、構(gòu)造特征等。結(jié)合地質(zhì)資料，解釋基底結(jié)構(gòu)特征的形成原因和演化過程，繪制基底構(gòu)造圖和巖性分布圖。例如，通過分析地震反射特征，識別基底中的斷層和褶皺構(gòu)造；利用重力和磁力異常特征，推斷基底的巖性組成和分布規(guī)律。構(gòu)造單元劃分與演化分析：根據(jù)基底結(jié)構(gòu)特征，運用構(gòu)造地質(zhì)學(xué)理論和方法，對四川盆地基底進行構(gòu)造單元劃分。研究各構(gòu)造單元的地質(zhì)特征、演化歷史以及它們之間的相互作用，探討盆地演化的動力學(xué)機制。例如，通過分析不同構(gòu)造單元的構(gòu)造變形特征和巖石組合，推斷它們的形成時代和演化過程；結(jié)合區(qū)域板塊運動背景，探討盆地演化的動力學(xué)機制。資源潛力與地震風(fēng)險評估：研究四川盆地基底結(jié)構(gòu)與油氣、礦產(chǎn)等資源分布的關(guān)系，分析基底構(gòu)造對資源成藏和富集的控制作用，評估盆地的資源潛力。同時，研究基底結(jié)構(gòu)與地震活動的關(guān)系，分析地震的孕育和發(fā)生機制，評估地震風(fēng)險，提出相應(yīng)的預(yù)防措施。例如，通過研究基底斷裂與油氣運移通道的關(guān)系，預(yù)測油氣富集區(qū)域；通過分析基底構(gòu)造與地震活動的關(guān)聯(lián)性，評估地震風(fēng)險，并提出合理的防震減災(zāi)建議。二、四川盆地基底結(jié)構(gòu)地質(zhì)背景2.1區(qū)域地質(zhì)概況四川盆地位于中國大陸西南部，長江上游地區(qū)，囊括四川省中東部和重慶大部分地區(qū)，總面積約26萬余平方千米。其地理位置介于東經(jīng)102°至110°、北緯28°至32°之間，處于中國地勢的第二級階梯上，是中國四大盆地之一，因其獨特的地質(zhì)構(gòu)造和豐富的自然資源，在地質(zhì)研究領(lǐng)域占據(jù)著重要地位。從地形地貌來看，四川盆地四周被山脈環(huán)繞，西部為龍門山，北部是米倉山和大巴山，東部為巫山，南部為大婁山和云貴高原。這些山脈海拔多在1000-3000米之間，構(gòu)成了盆地的天然屏障。盆地內(nèi)部地形相對平緩，以丘陵和平原為主。其中，成都平原位于盆地西部，地勢平坦開闊，是重要的農(nóng)業(yè)產(chǎn)區(qū)和人口密集區(qū)；川中丘陵分布廣泛，地形起伏和緩，海拔一般在250-500米左右；川東平行嶺谷則呈現(xiàn)出獨特的嶺谷相間地貌，山脈與谷地平行排列，是盆地內(nèi)重要的地理景觀。在區(qū)域構(gòu)造位置上，四川盆地處于揚子準地臺上偏西北一側(cè)，屬于揚子準地臺的一個一級構(gòu)造單元。揚子準地臺是中國南方重要的大地構(gòu)造單元，經(jīng)歷了漫長而復(fù)雜的地質(zhì)演化歷史。四川盆地在揚子準地臺的基礎(chǔ)上發(fā)育形成，其基底結(jié)構(gòu)與揚子準地臺的演化密切相關(guān)。在元古代，揚子準地臺經(jīng)歷了多次構(gòu)造運動和巖漿活動，逐漸形成了穩(wěn)定的結(jié)晶基底。此后，在震旦紀至中三疊世期間，四川盆地處于海相沉積環(huán)境，接受了大量的海相沉積物，形成了巨厚的海相地層。晚三疊世以來，受印支運動和喜馬拉雅運動的影響，盆地周邊山脈隆升，盆地內(nèi)部發(fā)生強烈的構(gòu)造變形和沉積作用，逐漸由海盆轉(zhuǎn)變?yōu)殛懪?，形成了現(xiàn)今的構(gòu)造格局。四川盆地經(jīng)歷了復(fù)雜的構(gòu)造演化歷史，受到多個構(gòu)造旋回的影響。其中，晉寧運動使前震旦紀地槽褶皺回返，揚子準地臺普遍固結(jié)成為統(tǒng)一基底，為四川盆地基底的形成奠定了基礎(chǔ)。加里東旋回在沉積蓋層中出現(xiàn)大型隆起與坳陷，對盆地的早期構(gòu)造格局產(chǎn)生了重要影響。海西旋回以升降運動為主，造成地層缺失和上下地層間呈假整合接觸。印支旋回是四川盆地演化的重要轉(zhuǎn)折時期，早印支運動使早中三疊世閉塞海結(jié)束，海水退出上揚子地臺，大規(guī)模海侵基本結(jié)束，代之以四川盆地為主體的大型內(nèi)陸湖盆開始出現(xiàn)；晚印支運動則使地槽區(qū)升起成山，盆地西北一側(cè)的古陸連成一體，進一步明確和固定了四川盆地的西部邊界。燕山旋回是陸相沉積盆地發(fā)育的主要階段，盆地周邊地區(qū)開始褶皺回返，古陸崛起，沉積盆地范圍逐步向內(nèi)壓縮。喜山旋回使震旦紀至早第三紀以來的沉積蓋層全面褶皺，并把不同時期不同地域的褶皺和斷裂連成一體，盆地的構(gòu)造格局基本定型。在漫長的地質(zhì)歷史時期，四川盆地經(jīng)歷了多次海陸變遷和構(gòu)造運動，這些地質(zhì)事件對盆地基底結(jié)構(gòu)的形成和演化產(chǎn)生了深遠影響。不同時期的構(gòu)造運動導(dǎo)致基底巖石的變形、變質(zhì)和隆升沉降，形成了復(fù)雜多樣的基底構(gòu)造形態(tài)和巖性分布。例如，龍門山斷裂帶位于盆地西部邊緣，是一條規(guī)模宏大的斷裂帶，在地質(zhì)時期，板塊運動使得地殼物質(zhì)在這里發(fā)生強烈的擠壓和錯動，對盆地基底結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了顯著影響。盆地內(nèi)部的構(gòu)造相對比較平緩，主要表現(xiàn)為一系列的寬緩褶皺，這些褶皺是在漫長的地質(zhì)時期，由于地殼運動產(chǎn)生的水平擠壓應(yīng)力作用形成的，對盆地內(nèi)的沉積作用和礦產(chǎn)資源分布具有重要的控制作用。2.2地層分布特征四川盆地地層發(fā)育較為齊全，從老到新呈現(xiàn)出復(fù)雜而有序的分布格局，記錄了漫長地質(zhì)歷史時期的沉積演化過程。其基底之上的地層主要包括震旦系、古生界、中生界和新生界，各時期地層在盆地內(nèi)的分布范圍、厚度及巖性特征都有所不同，這些差異與盆地的構(gòu)造演化密切相關(guān)。前震旦系作為四川盆地基底的重要組成部分，主要由康定群、會理群等深變質(zhì)巖系組成?？刀ㄈ褐饕雎队谂璧匚髂暇壍目刀āo定一帶，巖性以角閃巖相、綠片巖相變質(zhì)的基性火山巖、中酸性火山熔巖、火山碎屑巖及沉積巖為主，其同位素年齡大致為29.5億-17億年，具有原始陸殼特征，部分學(xué)者據(jù)此將其命名為“川中古陸核”。會理群則分布于盆地西南緣的會理、米易等地，下部為優(yōu)地槽建造，上部為冒地槽建造，主要由變質(zhì)砂巖、板巖、千枚巖及少量火山巖組成，同位素年齡以10億-8.5億年為主，時代界定在中元古代和新元古代早中期。前震旦系在盆地內(nèi)部多被深埋于地下，通過鉆井及地球物理資料推測其廣泛分布于盆地底部，構(gòu)成了盆地的結(jié)晶基底，對盆地的構(gòu)造穩(wěn)定性和后續(xù)沉積作用產(chǎn)生了深遠影響。震旦系不整合于前震旦系之上，在盆地內(nèi)有廣泛分布。下統(tǒng)南沱組主要為冰磧泥礫巖，是南華紀冰期的沉積產(chǎn)物，在盆地邊緣地區(qū)出露較為明顯，如盆地南緣的宜賓、瀘州等地。上統(tǒng)陡山沱組和燈影組是揚子基底之上第一套海相蓋層，陡山沱組砂頁巖一般厚幾米至幾十米，主要由砂質(zhì)頁巖、粉砂巖組成，含豐富的微古植物化石；燈影組則以白云巖為主，厚度在600-1000m左右，在盆地內(nèi)廣泛分布，其巖性致密堅硬，是重要的儲層和蓋層，在川中、川東等地均有鉆井揭示。震旦系的沉積標志著四川盆地開始進入海相沉積階段，為后續(xù)古生代海相地層的發(fā)育奠定了基礎(chǔ)。古生界在四川盆地內(nèi)發(fā)育齊全，包括寒武系、奧陶系、志留系、泥盆系、石炭系和二疊系。寒武系主要為淺海相沉積，下統(tǒng)以碎屑巖和碳酸鹽巖為主，中統(tǒng)和上統(tǒng)則多為碳酸鹽巖。在盆地內(nèi)，寒武系在川南、川東等地出露較好，如川南的宜賓、自貢地區(qū)，寒武系地層中富含三葉蟲化石，是研究寒武紀生物演化的重要層位。奧陶系為海相沉積，主要巖性為石灰?guī)r、頁巖及砂巖，在盆地內(nèi)分布廣泛，與寒武系呈整合接觸。志留系同樣為海相沉積，以頁巖、砂巖和石灰?guī)r為主，在晚志留世末，受加里東運動影響，盆地內(nèi)發(fā)生大規(guī)模抬升，導(dǎo)致志留系上部遭受剝蝕。泥盆系和石炭系在盆地內(nèi)大部分地區(qū)缺失，僅在盆地邊緣的局部地區(qū)有出露，如龍門山地區(qū)和鹽源-麗江地區(qū)，主要為碎屑巖和碳酸鹽巖沉積。二疊系在盆地內(nèi)分布廣泛，下統(tǒng)為海相沉積，主要巖性為石灰?guī)r，代表地層有棲霞組和茅口組；上統(tǒng)則為海陸交互相沉積，巖性較為復(fù)雜，包括峨眉山玄武巖、龍?zhí)督M和長興組。峨眉山玄武巖主要分布在盆地西南緣，是晚二疊世大規(guī)?；鹕絿姲l(fā)的產(chǎn)物；龍?zhí)督M為海陸交互相含煤沉積，在川南、川東等地有廣泛分布，是重要的含煤地層；長興組為海相碳酸鹽巖沉積，富含生物化石，在盆地內(nèi)多個地區(qū)均有發(fā)現(xiàn)。中生界在四川盆地內(nèi)以陸相沉積為主，包括三疊系、侏羅系和白堊系。三疊系下統(tǒng)飛仙關(guān)組多為紫紅色砂頁巖，是在海退背景下形成的沉積，在盆地內(nèi)分布廣泛，如川東地區(qū)飛仙關(guān)組厚度較大，且富含鮞?；?guī)r，是重要的儲層。嘉陵江組和雷口坡組主要由白云巖構(gòu)成，內(nèi)含多層膏鹽，代表著海侵即將終結(jié)階段的沉積，在盆地內(nèi)厚度較為穩(wěn)定。中統(tǒng)雷口坡組主要為海相碳酸鹽巖沉積，在盆地內(nèi)廣泛分布，局部地區(qū)因構(gòu)造運動影響，地層厚度和巖性有所變化。上統(tǒng)須家河組為陸相碎屑巖沉積，是四川盆地重要的含煤地層，巖性主要為砂巖、頁巖夾煤層，在盆地內(nèi)分布廣泛，厚度變化較大，受后期構(gòu)造運動影響，須家河組在不同地區(qū)的褶皺、斷裂等構(gòu)造變形特征明顯。侏羅系主要為陸相碎屑巖沉積，包括自流井組、沙溪廟組、遂寧組和蓬萊鎮(zhèn)組等。自流井組巖性以泥巖、砂巖為主，夾有薄層灰?guī)r，在盆地內(nèi)分布廣泛，是重要的含油氣層位；沙溪廟組為一套巨厚的陸相碎屑巖沉積，巖性主要為砂巖、泥巖互層，在川中、川東等地廣泛出露；遂寧組和蓬萊鎮(zhèn)組主要為紅色泥巖和砂巖，代表著干旱-半干旱氣候條件下的沉積，在盆地內(nèi)分布范圍較廣。白堊系在盆地內(nèi)主要分布于龍門山前緣與盆地南部宜賓-赤水一帶，呈狹長帶狀展布，巖性主要為紅色砂巖、泥巖，是在盆地周邊山脈隆升，盆地范圍縮小的背景下形成的沉積。新生界在四川盆地內(nèi)主要為第四系，廣泛分布于盆地底部及河流階地，以松散的礫石、砂、粘土等沉積為主，是盆地近期地質(zhì)作用的產(chǎn)物。第四系的厚度和巖性在不同地區(qū)差異較大，受河流侵蝕、堆積及新構(gòu)造運動影響，在盆地邊緣地區(qū)厚度較薄，而在盆地內(nèi)部河流沖積平原地區(qū)厚度較大。在成都平原等地，第四系厚度可達數(shù)十米至百米以上，主要由河流沖積物和洪積物組成，為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和工程建設(shè)提供了重要的基礎(chǔ)。2.3構(gòu)造演化歷史四川盆地的構(gòu)造演化歷史漫長而復(fù)雜，經(jīng)歷了多個重要的構(gòu)造階段，這些階段對盆地基底結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了深遠影響。其演化歷史可追溯至元古代，在漫長的地質(zhì)時期中，受到多種構(gòu)造運動的作用，逐漸形成了現(xiàn)今獨特的構(gòu)造格局。元古代時期，四川盆地所在區(qū)域處于復(fù)雜的構(gòu)造環(huán)境中。在古元古代，“川中古陸核”逐漸形成，以康定群為代表的深變質(zhì)巖系構(gòu)成了原始陸殼的基礎(chǔ)。康定群主要由角閃巖相、綠片巖相變質(zhì)的基性火山巖、中酸性火山熔巖、火山碎屑巖及沉積巖組成，同位素年齡大致為29.5億-17億年，具有原始陸殼特征。此后，在中元古代和新元古代早中期，以會理群為代表的褶皺基底圍繞“川中古陸核”周邊分布。會理群下部為優(yōu)地槽建造，上部為冒地槽建造，主要由變質(zhì)砂巖、板巖、千枚巖及少量火山巖組成，同位素年齡以10億-8.5億年為主。晉寧運動在8億年左右發(fā)生，使前震旦紀地槽褶皺回返，揚子準地臺基底形成，四川盆地基底初步固結(jié)，為后續(xù)的演化奠定了基礎(chǔ)。在這一時期，基底巖石經(jīng)歷了強烈的褶皺和變質(zhì)作用，形成了復(fù)雜的結(jié)晶基底構(gòu)造，對盆地后續(xù)的沉積和構(gòu)造演化產(chǎn)生了重要的控制作用。震旦紀至中三疊世，四川盆地處于海相沉積階段。震旦紀時，陡山陀組和燈影組沉積，形成了揚子基底之上第一套海相蓋層。陡山陀組砂頁巖一般厚幾米至幾十米，燈影組則以白云巖為主，厚度在600-1000m左右，在盆地內(nèi)廣泛分布。寒武紀至早中志留世，上揚子臺褶帶、鹽源-麗江、龍門山、米倉山、大巴山等地為陸棚相-淺海臺地相砂巖、頁巖及碳酸鹽巖沉積，巖相穩(wěn)定，古生物繁茂。晚志留世末，受加里東運動影響，江南古陸東南的華南地槽區(qū)全面回返，下古生界褶皺變形，揚子準地臺內(nèi)部雖未見明顯褶皺運動，但大型隆起和拗陷以及斷塊升降活動較為突出，導(dǎo)致四川盆地內(nèi)部分地區(qū)地層缺失或發(fā)生沉積間斷。早中二疊世，發(fā)生“陽新海侵”，海水幾乎淹沒整個揚子準地臺，沉積了棲霞組和茅口組碳酸鹽巖。晚二疊世，沉積古地理發(fā)生分化，康滇地軸東西邊緣為陸相沉積，川南和華瑩山等廣大地區(qū)為海陸交替相沉積，龍門山、米倉山、大巴山和鹽源-麗江為淺海臺地相沉積。早中三疊世，飛仙關(guān)組、嘉陵江組、雷口坡組及其相當?shù)貙映练e，飛仙關(guān)組多紫紅色砂頁巖，嘉陵江組、雷口坡組主要由白云巖構(gòu)成，內(nèi)含多層膏鹽，預(yù)示海侵即將終結(jié)。這一漫長的海相沉積時期，在盆地基底之上堆積了巨厚的海相地層，這些地層的巖性、厚度及沉積相的變化，記錄了當時的沉積環(huán)境和構(gòu)造背景，同時也對基底產(chǎn)生了一定的負載作用，影響了基底的沉降和變形。晚三疊世以來，四川盆地進入陸相沉積和構(gòu)造強烈變形階段。印支運動對盆地演化產(chǎn)生了關(guān)鍵影響，早印支運動使早中三疊世閉塞海結(jié)束，海水退出上揚子地臺，大規(guī)模海侵基本結(jié)束，四川盆地為主體的大型內(nèi)陸湖盆開始出現(xiàn)，這是盆地由海相沉積轉(zhuǎn)為內(nèi)陸湖相沉積的重要轉(zhuǎn)折時期。此時，盆地內(nèi)出現(xiàn)了北東向的大型隆起和拗陷。晚印支運動在西側(cè)的甘孜-阿壩地槽區(qū)表現(xiàn)異常強烈，使三疊系及其下伏的古生代地層全面回返，褶皺變形、并伴有中酸性巖漿侵入，形成區(qū)域性地層變質(zhì)。在上揚子地臺，除龍門山前緣受其波及，有較強的褶皺和斷裂活動外，一般表現(xiàn)并不強烈，主要是地殼上升，使上三疊統(tǒng)遭受剝蝕，形成上下地層沉積間斷。經(jīng)歷晚印支運動后，地槽區(qū)升起成山，盆地西北一側(cè)的古陸連成一體，四川盆地的西部邊界更加明確和固定。燕山運動是陸相沉積盆地發(fā)育的主要階段，當時盆地范圍可能遍及整個上揚子區(qū)，且有幾個沉積中心。四川盆地受燕山運動各構(gòu)造幕運動影響，在侏羅、白堊紀發(fā)展階段總的趨勢是盆地周邊地區(qū)開始褶皺回返，古陸崛起，沉積盆地范圍逐步向內(nèi)壓縮。其間各古陸前緣的沉降中心時有遷移，但受川中穩(wěn)定基底制約，圍繞威遠-龍女寺一帶的中間隆起呈環(huán)狀分布。晚侏羅世末的中燕山運動使盆地再次上隆，這是中生代陸相盆地形成以來，繼晚印支運動之后的又一次比較重要的構(gòu)造變動。喜馬拉雅運動對四川盆地的構(gòu)造格局產(chǎn)生了決定性影響，至少有兩次重要的構(gòu)造運動。早喜山運動使震旦紀至早第三紀以來的沉積蓋層全面褶皺，并把不同時期不同地域的褶皺和斷裂連成一體，盆地的構(gòu)造格局基本定型。晚喜山運動在川西表現(xiàn)得十分清楚，大邑礫巖有很強烈的構(gòu)造變動就是這次運動的證據(jù)，經(jīng)過這次運動，早喜山期形成的構(gòu)造進一步得到加強和改造，最終定型構(gòu)成現(xiàn)今四川盆地的構(gòu)造面貌。第四紀以來，新構(gòu)造運動仍在發(fā)展，除龍門山前以沉降為主外，其余均為間歇性上升運動，接受新的剝蝕夷平。在這一階段，強烈的構(gòu)造運動使得盆地基底和蓋層發(fā)生了復(fù)雜的褶皺、斷裂變形，形成了現(xiàn)今盆地內(nèi)各種構(gòu)造形態(tài)，如川東高陡斷褶帶、川南低陡褶帶、川中平緩褶帶、川西坳陷帶以及米倉山-大巴山前緣褶皺帶等二級構(gòu)造單元，同時也控制了盆地內(nèi)沉積作用的分布和演化。三、地球物理研究方法3.1重力勘探方法原理及應(yīng)用重力勘探是地球物理勘探的重要方法之一，其理論基礎(chǔ)是牛頓萬有引力定律。地球表面的重力是地球內(nèi)部質(zhì)量分布的引力、地球自轉(zhuǎn)的慣性離心力和地球以外天體的引力之和，其中前兩種力的強度比第三種力大得多，重力勘探主要討論前兩種力之和。地表重力的平均值為9.8m/s2，數(shù)值上與重力加速度相等，離心力場強僅為重力值的1/289。假設(shè)地球是一個密度均勻、表面光滑的理想球體，且內(nèi)部密度呈層分布，各層密度均勻，各層界面為共焦點的旋轉(zhuǎn)橢球面，那么其表面上各點的重力位便可根據(jù)其形狀大小、質(zhì)量、密度、自轉(zhuǎn)的角速度及各點所在位置等計算出來，在這種條件下的重力位就稱為正常重力位，求得的相應(yīng)重力值就稱為正常重力值。然而，實際地球內(nèi)部巖石、礦物密度分布不均勻，地質(zhì)體與圍巖存在密度差異，這會導(dǎo)致測點實測重力值與該點正常重力值之差，此差值即為重力異常。例如，當存在一個密度大于圍巖的地質(zhì)體時，在其上方測點所觀測到的重力值會相對增大，形成正重力異常；反之，若地質(zhì)體密度小于圍巖，則會出現(xiàn)負重力異常。重力異常是地質(zhì)體的剩余質(zhì)量在測點所產(chǎn)生的附加引力的鉛直分量，這是重力異常的實質(zhì)，也是重力勘探的物理基礎(chǔ)。在四川盆地基底結(jié)構(gòu)研究中，重力勘探有著廣泛的應(yīng)用。由于盆地基底巖性復(fù)雜多樣，不同巖性的巖石密度存在差異，這種密度差異會導(dǎo)致重力異常的產(chǎn)生。通過對重力異常的分析和研究，可以推斷基底的起伏形態(tài)、斷裂構(gòu)造以及巖性分布等特征。當基底存在隆起或凹陷時，會引起上覆地層厚度的變化，進而導(dǎo)致密度分布改變，產(chǎn)生相應(yīng)的重力異常。一般來說，基底隆起部位，上覆地層相對較薄，重力值相對較大，表現(xiàn)為重力高；基底凹陷部位，上覆地層較厚，重力值相對較小，表現(xiàn)為重力低。研究人員可以利用高精度重力測量儀器，在四川盆地及其周邊地區(qū)進行重力數(shù)據(jù)采集，獲取大量的重力觀測值。然后，對這些數(shù)據(jù)進行嚴格的處理和校正，包括正常場校正、地形校正、中間層校正和高度校正等，以消除各種干擾因素，突出與基底結(jié)構(gòu)相關(guān)的重力異常信息。通過對校正后的重力異常數(shù)據(jù)進行分析，繪制重力異常圖，研究重力異常的分布特征和變化規(guī)律。為了更直觀地理解重力勘探在四川盆地基底結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用，假設(shè)在四川盆地某區(qū)域進行重力測量。在該區(qū)域，基底由花崗巖和變質(zhì)巖組成，花崗巖密度約為2.65g/cm3，變質(zhì)巖密度約為2.75g/cm3，而上部沉積蓋層密度約為2.3g/cm3。當重力測量儀器在該區(qū)域進行觀測時，在花崗巖基底上方，由于其密度相對較小，與沉積蓋層的密度差相對較小，觀測到的重力異常值相對較小；而在變質(zhì)巖基底上方，由于其密度較大，與沉積蓋層的密度差較大，觀測到的重力異常值相對較大。通過對這些重力異常數(shù)據(jù)的分析，可以推斷出該區(qū)域基底中花崗巖和變質(zhì)巖的分布范圍和大致邊界，進而了解基底的巖性變化情況。同時，若在重力異常圖上發(fā)現(xiàn)線性異常帶，且異常帶兩側(cè)重力異常值變化明顯，可推測此處可能存在基底斷裂構(gòu)造，因為斷裂構(gòu)造往往會導(dǎo)致兩側(cè)巖石的錯動和密度差異，從而形成重力異常的突變。在確定基底起伏方面，重力勘探也發(fā)揮著重要作用。通過對重力異常數(shù)據(jù)的反演計算，可以得到基底的深度信息，從而繪制出基底的等深度圖，直觀展示基底的起伏形態(tài)。在反演過程中，通常采用基于位場理論的反演方法，如帕克反演、歐拉反褶積等。這些方法通過建立合適的地質(zhì)模型，將重力異常數(shù)據(jù)與模型參數(shù)進行擬合，逐步迭代求解，以獲得最符合實際情況的基底深度模型。例如，利用帕克反演方法，將盆地基底視為一系列密度不同的水平層狀模型，通過對重力異常數(shù)據(jù)的處理和計算，反演得到各層的深度和密度參數(shù)，進而確定基底的起伏情況。通過重力勘探確定的基底起伏信息，對于研究盆地的構(gòu)造演化、沉積作用以及礦產(chǎn)資源分布等具有重要意義，為后續(xù)的地質(zhì)研究和資源勘探提供了關(guān)鍵的基礎(chǔ)資料。3.2磁力勘探方法原理及應(yīng)用磁力勘探是基于巖礦石的磁性差異，通過觀測和分析地磁場的變化來研究地質(zhì)構(gòu)造和尋找礦產(chǎn)資源的一種地球物理方法。地球本身是一個巨大的磁體，其周圍存在著地磁場。地磁場主要由基本磁場、外源磁場和磁異常三部分組成?；敬艌鍪堑卮艌龅闹饕糠?，約占總磁場的98%，包括偶極場（約占80%）、大陸磁異常和周期變化。外源磁場主要包括周期變化（如黑子周期11年、日變）和隨機變化（如磁暴）。磁異常則是由于地下巖石和礦物的磁性差異引起的地磁場變化，這是磁力勘探的研究對象。巖石的磁性主要取決于其所含鐵磁性礦物的含量、顆粒大小、膠結(jié)程度以及巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造等因素。一般來說，火成巖的磁性相對較強，且隨基性增強而增強，噴發(fā)巖的磁化率變化較大，熱剩磁明顯；沉積巖磁性較弱，其磁場通常較為微弱、平靜、單調(diào)，常作為正常場的一部分；變質(zhì)巖的磁性與原巖及生成條件有關(guān)。例如，磁鐵礦是一種強磁性礦物，富含磁鐵礦的巖石往往具有較高的磁性。當這些磁性不同的巖石組成地質(zhì)體時，由于地質(zhì)體與圍巖之間存在磁性差異，會導(dǎo)致地磁場在其周圍發(fā)生畸變，形成磁異常。在磁力勘探中，通過高精度磁力儀對這種磁異常進行測量和記錄。常用的磁力儀如質(zhì)子旋進磁力儀，其原理是利用磁場中的通電線圈斷電后測得的頻率正比于外磁場，具有精度高、穩(wěn)定性好、溫度影響小、自動化程度高等優(yōu)點。在四川盆地基底結(jié)構(gòu)研究中，磁力勘探可以通過對磁異常的分析，獲取關(guān)于基底的磁性特征和構(gòu)造信息。不同巖性的基底巖石具有不同的磁性，例如，花崗巖和變質(zhì)巖的磁性可能存在明顯差異，這種差異會在磁異常圖上表現(xiàn)出來。通過分析磁異常的分布特征，可以推斷基底巖石的類型和分布范圍。如果在某區(qū)域觀測到較強的正磁異常，可能暗示該區(qū)域存在磁性較強的變質(zhì)巖基底；而較弱的磁異?；蜇摯女惓?，則可能與磁性較弱的花崗巖基底或其他非磁性巖石有關(guān)。磁異常的形態(tài)和走向也能反映基底的構(gòu)造特征。線性磁異常帶往往與基底斷裂構(gòu)造相關(guān)。這是因為斷裂構(gòu)造會導(dǎo)致兩側(cè)巖石的錯動和磁性差異，從而形成線性的磁異常分布。當基底發(fā)生斷裂時，斷裂兩側(cè)的巖石可能會發(fā)生相對位移，使得原本連續(xù)的磁性體被錯開，在地表觀測到的磁異常就會呈現(xiàn)出線性異常帶的特征。異常的錯動、等值線的規(guī)則性扭曲等磁異常特征也可以作為判斷基底斷裂的依據(jù)。如果在磁異常圖上發(fā)現(xiàn)異常軸錯位，這可能是平推斷裂的反映，表明基底在該區(qū)域發(fā)生了水平方向的錯動。此外，一系列重磁異常有規(guī)律地間斷線性排列形成的串珠狀異常，可能與巖漿沿斷裂侵入和火山巖的充填有關(guān)，在磁異常中更為常見。為了更準確地分析磁異常，需要對采集到的磁力數(shù)據(jù)進行處理和分析。首先進行資料預(yù)處理，包括日變改正、正常場改正、高程改正等。日變改正用于消除地磁場的日變化對觀測數(shù)據(jù)的影響，正常場改正則是消除地球基本磁場的影響，高程改正用于校正因測點高程不同而引起的磁場變化。通過這些預(yù)處理，可以提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量和可靠性。之后進行異常的處理與轉(zhuǎn)換，包括空間轉(zhuǎn)換、分量轉(zhuǎn)換、導(dǎo)數(shù)轉(zhuǎn)換以及不同磁化方向轉(zhuǎn)化等。向上延拓可以壓制淺層干擾，突出深層趨勢；水平導(dǎo)數(shù)能夠突出方向構(gòu)造信息；垂直導(dǎo)數(shù)則可突出淺層場源信息；化磁極可以消除斜磁化影響，使磁異常的解釋更加直觀和準確。通過這些數(shù)據(jù)處理方法，可以從不同角度分析磁異常，提取更多關(guān)于基底結(jié)構(gòu)的信息。例如，在四川盆地某區(qū)域的磁力勘探中，通過對磁異常數(shù)據(jù)的處理和分析，發(fā)現(xiàn)了一條明顯的線性磁異常帶。進一步研究該磁異常帶的特征，發(fā)現(xiàn)其兩側(cè)的磁異常值存在明顯差異，且異常軸有一定程度的錯位。結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，推斷該線性磁異常帶可能是一條基底斷裂構(gòu)造，這條斷裂構(gòu)造對盆地內(nèi)的沉積作用和構(gòu)造演化可能產(chǎn)生了重要影響。通過磁力勘探獲取的這些基底結(jié)構(gòu)信息，為深入研究四川盆地的地質(zhì)演化歷史和資源分布提供了重要的依據(jù)。3.3地震勘探方法原理及應(yīng)用地震勘探是基于巖石的彈性差異，通過人工激發(fā)地震波，并觀測和分析地震波在地下的傳播特性，來探測地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)資源的一種地球物理方法。其基本原理是利用炸藥、可控震源等震源激發(fā)地震波，地震波在地下傳播過程中，遇到不同彈性性質(zhì)的地質(zhì)界面時，會發(fā)生反射、折射和透射等現(xiàn)象。這些反射波、折射波等攜帶了地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息，通過在地面或井中布置檢波器接收這些波，記錄它們的傳播時間、振幅、頻率等參數(shù)，然后對這些數(shù)據(jù)進行處理和分析，就可以推斷地下地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)、深度和巖性等特征。在四川盆地基底結(jié)構(gòu)研究中，主要運用反射地震和折射地震兩種方法。反射地震方法是利用地震波在不同彈性介質(zhì)界面上的反射現(xiàn)象來探測地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)。當震源激發(fā)的地震波向下傳播遇到彈性差異較大的界面時，部分地震波會反射回地面，被檢波器接收。反射波的傳播時間與地下界面的深度和地震波的傳播速度有關(guān)，通過測量反射波的旅行時間，并結(jié)合已知的地震波速度信息，可以計算出地下界面的深度。在一個水平層狀介質(zhì)模型中，假設(shè)震源到檢波器的距離為x，地震波在地下介質(zhì)中的傳播速度為v，反射界面的深度為h，根據(jù)幾何關(guān)系和波的傳播原理，反射波的旅行時間t可以用公式t=\sqrt{\frac{x^{2}}{4}+h^{2}}/v來計算。通過在不同位置布置檢波器，獲取大量反射波的旅行時間數(shù)據(jù)，就可以繪制出地下反射界面的深度分布圖，從而揭示基底的起伏形態(tài)和構(gòu)造特征。折射地震方法則是基于地震波在不同速度介質(zhì)界面上的折射現(xiàn)象。當?shù)卣鸩ㄒ耘R界角入射到速度較高的介質(zhì)界面時，會產(chǎn)生折射波，折射波沿著界面?zhèn)鞑ィ⒃谝欢ň嚯x處返回地面被檢波器接收。折射波的傳播路徑和旅行時間與地下介質(zhì)的速度分布密切相關(guān)。通過分析折射波的時距曲線，可以推斷地下不同速度層的厚度和速度變化，進而了解基底的結(jié)構(gòu)。假設(shè)存在一個兩層介質(zhì)模型，上層介質(zhì)速度為v1，下層介質(zhì)速度為v2（v2>v1），當震源激發(fā)的地震波以臨界角\theta_{c}（\sin\theta_{c}=v1/v2）入射到界面時，會產(chǎn)生折射波。折射波在下層介質(zhì)中傳播一段距離后，再以臨界角折射回上層介質(zhì)并到達地面檢波器。根據(jù)折射波的傳播路徑和幾何關(guān)系，可以推導(dǎo)出折射波的時距曲線方程。通過對時距曲線的分析和反演計算，可以確定地下不同速度層的參數(shù)，包括厚度和速度，從而為研究基底結(jié)構(gòu)提供重要信息。為了獲取高質(zhì)量的地震數(shù)據(jù)，在實際勘探過程中需要合理設(shè)計觀測系統(tǒng)。觀測系統(tǒng)包括震源和檢波器的布置方式、排列長度、道間距等參數(shù)。在四川盆地這樣地形復(fù)雜的地區(qū)，需要充分考慮地形、地質(zhì)條件等因素，選擇合適的觀測系統(tǒng)。對于盆地邊緣山區(qū)，由于地形起伏較大，可能需要采用靈活的觀測系統(tǒng)，如不規(guī)則排列，以確保能夠有效接收地震波信號。在設(shè)計觀測系統(tǒng)時，還需要考慮勘探目標的深度和精度要求。如果要探測深部基底結(jié)構(gòu)，需要適當增大排列長度和道間距，以提高對深部信號的分辨能力。同時，為了壓制干擾波，提高有效信號的信噪比，還可以采用多次覆蓋技術(shù)，即通過在不同位置多次激發(fā)震源和接收地震波，對同一地下界面進行多次采樣，然后對這些數(shù)據(jù)進行疊加處理，從而增強有效信號，削弱干擾信號。地震數(shù)據(jù)處理是地震勘探的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主要包括數(shù)據(jù)預(yù)處理、反褶積、偏移成像等步驟。數(shù)據(jù)預(yù)處理包括去噪、振幅恢復(fù)、靜校正等操作。去噪是去除地震數(shù)據(jù)中的各種噪聲，如隨機噪聲、面波、工業(yè)干擾等，以提高數(shù)據(jù)的質(zhì)量。振幅恢復(fù)是恢復(fù)地震波在傳播過程中由于吸收、散射等原因造成的振幅衰減，使地震數(shù)據(jù)能夠真實反映地下地質(zhì)結(jié)構(gòu)的信息。靜校正是校正由于地形起伏、近地表低速帶等因素造成的地震波旅行時間的變化，使不同位置的地震數(shù)據(jù)能夠在同一基準面上進行比較和處理。反褶積是通過對地震數(shù)據(jù)進行反褶積運算，壓縮地震子波的長度，提高地震資料的分辨率，使反射波能夠更清晰地反映地下地質(zhì)界面的細節(jié)。偏移成像是將地震數(shù)據(jù)從時間域轉(zhuǎn)換到空間域，對反射波進行歸位處理，使地下地質(zhì)構(gòu)造的成像更加準確，能夠真實地反映基底的構(gòu)造形態(tài)和位置。通過這些數(shù)據(jù)處理步驟，可以從地震數(shù)據(jù)中提取出關(guān)于基底結(jié)構(gòu)的詳細信息，為后續(xù)的地質(zhì)解釋提供可靠的數(shù)據(jù)支持。3.4綜合地球物理方法的優(yōu)勢綜合地球物理方法在研究四川盆地基底結(jié)構(gòu)時，展現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢，這源于不同地球物理方法各自獨特的探測原理和適用范圍，通過多種方法的有機結(jié)合，能夠彌補單一方法的局限性，實現(xiàn)對基底結(jié)構(gòu)更全面、準確的認識。重力勘探主要依據(jù)地質(zhì)體與圍巖的密度差異來探測基底結(jié)構(gòu)。由于盆地基底巖性復(fù)雜，不同巖性的巖石密度存在明顯差異，如花崗巖和變質(zhì)巖的密度不同，這種密度差異會導(dǎo)致重力異常的產(chǎn)生。通過對重力異常的分析，可以推斷基底的起伏形態(tài)、斷裂構(gòu)造以及巖性分布等特征。在四川盆地某區(qū)域，重力異常數(shù)據(jù)顯示出明顯的區(qū)域變化，通過分析這些變化，研究人員識別出了一系列與基底構(gòu)造相關(guān)的重力高和重力低區(qū)域，進而推斷出基底的隆坳格局和斷裂構(gòu)造。然而，重力勘探對于一些磁性差異較小但密度差異明顯的地質(zhì)體更為敏感，對于磁性特征明顯的地質(zhì)體則難以提供詳細信息。磁力勘探基于巖礦石的磁性差異來獲取基底信息。不同巖性的基底巖石具有不同的磁性，例如，花崗巖和變質(zhì)巖的磁性可能存在明顯差異，這種差異會在磁異常圖上表現(xiàn)出來。通過分析磁異常的分布特征，可以推斷基底巖石的類型和分布范圍。線性磁異常帶往往與基底斷裂構(gòu)造相關(guān)，因為斷裂構(gòu)造會導(dǎo)致兩側(cè)巖石的錯動和磁性差異，從而形成線性的磁異常分布。在四川盆地的磁力勘探中，發(fā)現(xiàn)了一些線性磁異常帶，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，推斷這些異常帶可能是基底斷裂構(gòu)造的反映。但是，磁力勘探對地質(zhì)體的磁性變化較為敏感，對于密度差異但磁性相似的地質(zhì)體分辨能力較弱。地震勘探利用地震波在不同彈性介質(zhì)界面上的反射和折射現(xiàn)象來探測基底結(jié)構(gòu)。反射地震方法通過測量反射波的旅行時間來確定地下界面的深度，從而揭示基底的起伏形態(tài)和構(gòu)造特征。折射地震方法則通過分析折射波的時距曲線，推斷地下不同速度層的厚度和速度變化，進而了解基底的結(jié)構(gòu)。在四川盆地的地震勘探中，通過合理設(shè)計觀測系統(tǒng)，獲取了高質(zhì)量的地震數(shù)據(jù)，并經(jīng)過一系列的數(shù)據(jù)處理步驟，包括去噪、反褶積、偏移成像等，從地震數(shù)據(jù)中提取出了關(guān)于基底結(jié)構(gòu)的詳細信息。不過，地震勘探在地形復(fù)雜的地區(qū)，如盆地邊緣山區(qū)，地震波的傳播受到干擾，導(dǎo)致地震資料的質(zhì)量下降，影響了對基底結(jié)構(gòu)的準確成像。將重力、磁力和地震勘探等多種地球物理方法相結(jié)合，可以實現(xiàn)信息的互補。重力勘探提供的基底密度分布信息，能夠幫助確定基底的大致構(gòu)造框架；磁力勘探獲取的磁性特征信息，有助于進一步識別基底巖石的類型和斷裂構(gòu)造；地震勘探精確的深度和構(gòu)造形態(tài)信息，則可以對重力和磁力勘探結(jié)果進行驗證和補充。在研究四川盆地基底結(jié)構(gòu)時，通過重力勘探發(fā)現(xiàn)了一些重力異常區(qū)域，初步推斷出基底的隆坳格局；磁力勘探在同一區(qū)域發(fā)現(xiàn)了線性磁異常帶，推測可能存在基底斷裂構(gòu)造；地震勘探則通過精確的成像，確定了基底的深度和具體構(gòu)造形態(tài)，證實了重力和磁力勘探的推斷，并提供了更詳細的構(gòu)造信息。這種綜合地球物理方法能夠從多個角度對基底結(jié)構(gòu)進行探測，提高了對基底結(jié)構(gòu)認識的全面性和準確性。綜合地球物理方法還可以通過聯(lián)合反演技術(shù)，將不同地球物理方法的數(shù)據(jù)進行整合分析。在聯(lián)合反演過程中，利用重力、磁力和地震數(shù)據(jù)的約束條件，建立統(tǒng)一的地質(zhì)模型，通過迭代計算，使模型參數(shù)與多種地球物理數(shù)據(jù)達到最佳擬合。這種方法能夠充分利用各種地球物理信息，減少單一方法反演的多解性，提高反演結(jié)果的可靠性。在四川盆地基底結(jié)構(gòu)研究中，采用聯(lián)合反演技術(shù)，將重力、磁力和地震數(shù)據(jù)進行聯(lián)合反演，得到了更準確的基底三維結(jié)構(gòu)模型，為深入研究盆地的地質(zhì)演化和資源分布提供了更可靠的依據(jù)。四、地球物理數(shù)據(jù)采集與處理4.1數(shù)據(jù)采集方案設(shè)計在四川盆地進行地球物理數(shù)據(jù)采集時，測點布置需綜合考慮盆地的地質(zhì)構(gòu)造特征、地形地貌以及研究目標等多方面因素。為全面覆蓋四川盆地，采用網(wǎng)格化的測點布置方式，以確保能夠獲取整個盆地基底結(jié)構(gòu)的信息。在盆地區(qū)域內(nèi)，根據(jù)不同的構(gòu)造單元和地質(zhì)條件，合理調(diào)整測點間距。對于構(gòu)造復(fù)雜、地質(zhì)變化較大的區(qū)域，如盆地邊緣的龍門山斷裂帶、米倉山-大巴山前緣褶皺帶等，適當減小測點間距至1-2km，以便更精確地捕捉基底結(jié)構(gòu)的細微變化。在這些區(qū)域，由于板塊碰撞和構(gòu)造運動強烈，基底結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣，較小的測點間距能夠獲取更詳細的地球物理信息，有助于揭示斷裂構(gòu)造的具體位置和特征。而在盆地內(nèi)部相對穩(wěn)定的區(qū)域，如川中平緩褶帶，測點間距可適當增大至3-5km，以提高數(shù)據(jù)采集效率，同時又能保證對基底整體結(jié)構(gòu)的有效探測。這種差異化的測點布置方式，既能滿足對重點區(qū)域的精細研究需求，又能兼顧整個盆地的宏觀結(jié)構(gòu)分析，為后續(xù)的地球物理數(shù)據(jù)處理和解釋提供全面且準確的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。在重力數(shù)據(jù)采集方面，選用高精度重力儀，如LCR-G型重力儀，其測量精度可達±0.01mGal，能夠精確測量地球表面的重力變化。該儀器具有穩(wěn)定性高、抗干擾能力強等優(yōu)點，適合在復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境中使用。在采集過程中，設(shè)置采樣時間為30-60s，以確保能夠獲取穩(wěn)定的重力觀測值。較長的采樣時間可以減少隨機噪聲的影響，提高數(shù)據(jù)的可靠性。為了消除地形因素對重力測量的影響，同步進行地形測量，利用全站儀或GPS測量儀獲取測點的高程信息，并進行詳細的地形校正。地形校正可以有效消除由于地形起伏導(dǎo)致的重力異常干擾，使重力數(shù)據(jù)更準確地反映基底結(jié)構(gòu)信息。磁力數(shù)據(jù)采集采用質(zhì)子旋進磁力儀，例如G856型質(zhì)子旋進磁力儀，其分辨率可達0.1nT，能夠高精度地測量地磁場的變化。在采集時，設(shè)定采樣間隔為10-20s，以保證對磁場變化的有效捕捉。為了提高數(shù)據(jù)的準確性，對采集到的磁力數(shù)據(jù)進行日變改正，通過在測點附近設(shè)置日變站，記錄地磁場的日變化信息，對觀測數(shù)據(jù)進行校正，消除日變對磁力數(shù)據(jù)的影響。同時，進行高度改正，根據(jù)測點的高程數(shù)據(jù)，對磁力數(shù)據(jù)進行校正，以消除因測點高程不同而引起的磁場變化。地震數(shù)據(jù)采集采用反射地震法，震源選擇炸藥震源或可控震源。在盆地邊緣山區(qū)等地形復(fù)雜、人口稀少的區(qū)域，可采用炸藥震源，以獲得較強的地震波能量。炸藥震源的激發(fā)藥量根據(jù)地質(zhì)條件和勘探深度進行合理調(diào)整，一般在1-5kg之間。在人口密集或?qū)Νh(huán)境要求較高的區(qū)域，如盆地內(nèi)部的城市周邊，采用可控震源，可控震源具有能量可控、對環(huán)境影響小等優(yōu)點。檢波器選用高靈敏度的三分量檢波器，能夠同時接收縱波和橫波信息，提高地震數(shù)據(jù)的信息量。道間距設(shè)置為20-50m，排列長度根據(jù)勘探目標深度和地質(zhì)條件確定，一般為1-3km。為了提高地震數(shù)據(jù)的信噪比，采用多次覆蓋技術(shù)，覆蓋次數(shù)一般為30-60次。多次覆蓋技術(shù)可以通過對同一地下界面進行多次采樣，增強有效信號，削弱干擾信號，從而提高地震數(shù)據(jù)的質(zhì)量。4.2數(shù)據(jù)預(yù)處理流程重力數(shù)據(jù)預(yù)處理主要包括以下步驟：首先進行正常場校正，根據(jù)正常重力公式g_{0}=978031.85(1+0.005278895sin^{2}\varphi+0.000023462sin^{4}\varphi)（其中\(zhòng)varphi為測點緯度），計算出測點的正常重力值，從觀測重力值中減去正常重力值，消除地球正常重力場隨緯度和高度變化的影響。接著進行地形校正，利用數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)，采用辛普森積分法或等效質(zhì)面法等算法，計算地形起伏對重力觀測值的影響并加以校正。中間層校正則假設(shè)測點與基準面之間存在一個密度均勻的水平層，根據(jù)公式\Deltag_{中間層}=2\piG\sigmah（其中G為萬有引力常數(shù)，\sigma為中間層密度，h為中間層厚度）計算并校正中間層引力對重力觀測值的影響。高度校正通過公式\Deltag_{高度}=0.3086h（h為測點相對于基準面的高程），消除由于測點高程不同導(dǎo)致的重力變化。經(jīng)過這些校正后，重力數(shù)據(jù)能夠更準確地反映基底結(jié)構(gòu)引起的重力異常。磁力數(shù)據(jù)預(yù)處理同樣包含多個關(guān)鍵步驟：日變改正是利用日變站記錄的地磁場日變化數(shù)據(jù)，對測點的磁力觀測值進行校正，消除地磁場日變化的影響。正常場改正通過減去國際地磁參考場（IGRF）模型計算的正常地磁場值，突出由于地質(zhì)體磁性差異引起的磁異常。高度改正則根據(jù)測點的高程數(shù)據(jù)，考慮地磁場隨高度的變化規(guī)律，對磁力數(shù)據(jù)進行校正。通過這些預(yù)處理步驟，能夠有效提高磁力數(shù)據(jù)的質(zhì)量，為后續(xù)分析提供可靠的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。地震數(shù)據(jù)預(yù)處理是提高地震資料質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)：去噪是利用多種濾波方法去除噪聲，如采用帶通濾波去除高頻和低頻噪聲，利用二維濾波壓制面波，通過自適應(yīng)濾波消除隨機噪聲。振幅恢復(fù)根據(jù)地震波傳播過程中的吸收衰減規(guī)律，采用球面擴散補償、Q補償?shù)确椒?，恢?fù)地震波的真實振幅。靜校正針對地形起伏和近地表低速帶對地震波旅行時間的影響，通過高程靜校正、剩余靜校正等方法，使不同位置的地震數(shù)據(jù)在同一基準面上進行比較和處理。反褶積是通過對地震數(shù)據(jù)進行反褶積運算，壓縮地震子波的長度，提高地震資料的分辨率，使反射波能夠更清晰地反映地下地質(zhì)界面的細節(jié)。偏移成像是將地震數(shù)據(jù)從時間域轉(zhuǎn)換到空間域，對反射波進行歸位處理，使地下地質(zhì)構(gòu)造的成像更加準確。通過這些數(shù)據(jù)處理步驟，可以從地震數(shù)據(jù)中提取出關(guān)于基底結(jié)構(gòu)的詳細信息，為后續(xù)的地質(zhì)解釋提供可靠的數(shù)據(jù)支持。4.3數(shù)據(jù)反演與解釋技術(shù)重力數(shù)據(jù)反演采用基于密度差異的反演方法，如帕克反演算法。帕克反演通過建立密度模型，將重力異常數(shù)據(jù)與模型參數(shù)進行擬合，迭代求解得到地下密度分布，進而推斷基底的深度和形態(tài)。在反演過程中，將四川盆地基底劃分為多個密度單元，根據(jù)地質(zhì)資料和重力異常特征，合理設(shè)定每個單元的初始密度值。利用迭代算法，不斷調(diào)整密度模型參數(shù)，使計算得到的重力異常與實際觀測重力異常達到最佳擬合。通過多次迭代計算，最終得到較為準確的基底密度分布模型，從而確定基底的起伏形態(tài)和深度變化。例如，在川中地區(qū)的重力數(shù)據(jù)反演中，通過帕克反演算法，成功識別出基底中的隆起和凹陷區(qū)域，與地質(zhì)資料分析結(jié)果相吻合。磁力數(shù)據(jù)反演選用基于磁性差異的反演算法，如歐拉反褶積算法。歐拉反褶積通過計算磁異常的導(dǎo)數(shù)，利用歐拉方程求解地質(zhì)體的位置、深度和形狀等參數(shù)。在反演時，將盆地基底視為由多個磁性地質(zhì)體組成，根據(jù)磁異常數(shù)據(jù)的分布特征，合理設(shè)定地質(zhì)體的初始參數(shù)。通過對磁異常數(shù)據(jù)的導(dǎo)數(shù)計算，代入歐拉方程進行迭代求解，逐步確定每個地質(zhì)體的位置、深度和磁性特征。在迭代過程中，不斷優(yōu)化地質(zhì)體的參數(shù)，使計算得到的磁異常與實際觀測磁異常的誤差最小。通過歐拉反褶積反演，可以得到基底中磁性地質(zhì)體的分布情況，從而推斷基底的斷裂構(gòu)造和巖性變化。在四川盆地某區(qū)域的磁力數(shù)據(jù)反演中，利用歐拉反褶積算法，發(fā)現(xiàn)了多條線性磁異常帶，結(jié)合地質(zhì)背景分析，推斷這些異常帶與基底斷裂構(gòu)造相關(guān)。地震數(shù)據(jù)反演采用基于波動方程的反演方法，如全波形反演算法。全波形反演通過將地震記錄的波形信息與理論計算的波形進行匹配，反演地下介質(zhì)的彈性參數(shù)，包括縱波速度、橫波速度和密度等。在反演過程中，建立初始的地下介質(zhì)模型，根據(jù)地震波傳播理論，計算理論地震記錄。將理論地震記錄與實際觀測的地震記錄進行對比，通過目標函數(shù)衡量兩者的差異，利用優(yōu)化算法不斷調(diào)整地下介質(zhì)模型參數(shù)，使目標函數(shù)最小化。經(jīng)過多次迭代計算，逐漸逼近真實的地下介質(zhì)模型，從而得到準確的基底深度、構(gòu)造形態(tài)以及巖石的彈性參數(shù)。在四川盆地的地震數(shù)據(jù)反演中，通過全波形反演算法，獲得了基底的高精度三維結(jié)構(gòu)模型，清晰地顯示了基底的斷裂、褶皺等構(gòu)造特征。在地質(zhì)解釋環(huán)節(jié)，將地球物理反演結(jié)果與區(qū)域地質(zhì)資料相結(jié)合，運用地質(zhì)構(gòu)造理論進行分析。對于重力和磁力反演結(jié)果，根據(jù)不同巖性的密度和磁性差異，推斷基底巖石的類型和分布范圍。如果重力反演結(jié)果顯示某區(qū)域存在高密度異常，結(jié)合地質(zhì)資料分析，可能是由于基底中存在高密度的基性巖或變質(zhì)巖。磁力反演中發(fā)現(xiàn)的強磁異常區(qū)域，可能與富含磁性礦物的巖石有關(guān)。對于地震反演得到的基底構(gòu)造形態(tài)，如斷層、褶皺等，結(jié)合區(qū)域構(gòu)造演化歷史，分析其形成機制和演化過程。在龍門山斷裂帶附近，地震反演揭示了一系列復(fù)雜的斷裂構(gòu)造，通過與區(qū)域構(gòu)造演化歷史相結(jié)合，推斷這些斷裂是在板塊碰撞過程中形成的，對盆地的構(gòu)造格局產(chǎn)生了重要影響。通過綜合分析地球物理反演結(jié)果和地質(zhì)資料，可以繪制詳細的基底構(gòu)造圖和巖性分布圖，為深入研究四川盆地基底結(jié)構(gòu)和地質(zhì)演化提供直觀的依據(jù)。五、四川盆地基底結(jié)構(gòu)研究成果5.1基底深度與起伏特征通過重力、磁力和地震勘探等綜合地球物理方法，對四川盆地基底深度與起伏特征進行了詳細研究。研究結(jié)果表明，四川盆地基底深度在不同區(qū)域存在明顯差異，呈現(xiàn)出復(fù)雜的起伏形態(tài)，這與盆地的地質(zhì)構(gòu)造演化密切相關(guān)。從整體上看，四川盆地基底深度變化范圍較大，大致在4-11km之間。在盆地中部地區(qū)，如川中平緩褶帶，基底深度相對較淺，一般在4-6km左右。這主要是因為川中地區(qū)處于相對穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境，基底剛性較強，在漫長的地質(zhì)歷史時期中，受構(gòu)造運動的影響較小，沉積蓋層相對較薄，使得基底埋藏較淺。通過重力數(shù)據(jù)反演得到的基底深度模型顯示，川中地區(qū)基底呈現(xiàn)出較為平緩的隆起形態(tài)，其隆起幅度在一定范圍內(nèi)變化，局部地區(qū)隆起幅度可達1-2km。這種隆起形態(tài)對盆地內(nèi)的沉積作用產(chǎn)生了重要影響，導(dǎo)致該地區(qū)沉積蓋層厚度相對較薄，地層分布較為穩(wěn)定。而在盆地邊緣地區(qū)，如龍門山斷裂帶、米倉山-大巴山前緣褶皺帶等，基底深度明顯加深，可達8-11km。以龍門山斷裂帶為例，該區(qū)域受到印度板塊與歐亞板塊碰撞的強烈擠壓作用，地殼變形強烈，基底發(fā)生了顯著的隆升和沉降。地震勘探數(shù)據(jù)顯示，龍門山斷裂帶附近基底呈現(xiàn)出強烈的起伏變化，存在多個深大斷裂和褶皺構(gòu)造。這些構(gòu)造導(dǎo)致基底巖石發(fā)生錯動和變形，使得基底深度在短距離內(nèi)發(fā)生急劇變化。在一些斷裂附近，基底深度差異可達數(shù)千米，形成了明顯的基底落差。這種復(fù)雜的基底起伏特征對盆地邊緣地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造和沉積演化產(chǎn)生了深遠影響，控制了沉積地層的厚度和分布，也影響了區(qū)域內(nèi)的構(gòu)造應(yīng)力分布和地震活動。為了更直觀地展示四川盆地基底的起伏特征，通過繪制基底等深度圖（圖1），可以清晰地看到基底的隆坳格局。在圖1中，顏色較淺的區(qū)域表示基底隆起，顏色較深的區(qū)域表示基底凹陷。從圖中可以看出，四川盆地基底存在多個隆起和凹陷區(qū)域，呈現(xiàn)出相間分布的特征。除了上述提到的川中隆起和龍門山地區(qū)的凹陷外，在盆地東南部的川東南坳褶區(qū)，也存在一些相對較小的基底隆起和凹陷。這些隆起和凹陷的形成與區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力場的變化以及基底巖石的力學(xué)性質(zhì)差異有關(guān)。在構(gòu)造應(yīng)力的作用下，基底巖石發(fā)生變形，形成了不同規(guī)模和形態(tài)的隆起和凹陷構(gòu)造。通過對基底深度和起伏特征的研究，還發(fā)現(xiàn)基底的起伏形態(tài)與地表地形之間存在一定的相關(guān)性。在盆地邊緣山區(qū)，如龍門山、米倉山等地，基底深度較大，且地形相對較高，山脈的隆升與基底的沉降和變形密切相關(guān)。而在盆地內(nèi)部的平原和丘陵地區(qū)，基底深度相對較淺，地形也相對平緩。這種相關(guān)性表明，基底的構(gòu)造運動對地表地形的形成和演化起到了重要的控制作用。在漫長的地質(zhì)歷史時期，基底的隆升和沉降導(dǎo)致地表地形發(fā)生相應(yīng)的變化，同時地表的剝蝕和沉積作用也會對基底的形態(tài)產(chǎn)生一定的影響，兩者相互作用，共同塑造了四川盆地現(xiàn)今的地質(zhì)構(gòu)造和地形地貌格局。5.2基底構(gòu)造單元劃分依據(jù)重力、磁力和地震勘探等綜合地球物理方法所獲取的資料，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)背景，對四川盆地基底進行構(gòu)造單元劃分，共識別出五個主要的構(gòu)造單元，分別為川東高陡斷褶帶、川南低陡褶帶、川中平緩褶帶、川西坳陷帶以及米倉山-大巴山前緣褶皺帶。各構(gòu)造單元在基底深度、構(gòu)造變形特征以及巖性組成等方面存在顯著差異，這些差異反映了不同的構(gòu)造演化歷史和地質(zhì)作用過程。川東高陡斷褶帶位于華鎣山以東，是四川盆地基底構(gòu)造最為復(fù)雜的區(qū)域之一。重力異常表現(xiàn)為強烈的梯度變化帶，反映出基底巖石密度的急劇變化，這與該區(qū)域強烈的構(gòu)造變形和斷裂活動密切相關(guān)。磁力異常呈現(xiàn)出復(fù)雜的線性異常帶，表明基底中存在著眾多的斷裂構(gòu)造，這些斷裂導(dǎo)致了巖石磁性的變化和異常分布。地震勘探揭示出該區(qū)域基底存在一系列高角度逆沖斷層和緊密褶皺，斷層傾角可達45°-80°，褶皺軸面傾向與斷層傾向基本一致?；讕r性主要為中元古代淺變質(zhì)巖系，變質(zhì)程度相對較低，巖石的剛性較弱，在強烈的構(gòu)造應(yīng)力作用下，容易發(fā)生變形和斷裂。這種構(gòu)造特征的形成與印支運動和喜馬拉雅運動期間的強烈擠壓作用有關(guān)，板塊碰撞導(dǎo)致地殼縮短、隆升，形成了高陡的斷褶構(gòu)造。川南低陡褶帶地處盆地南部，重力異常相對較為平緩，但在局部地區(qū)仍存在一定的變化，反映出基底的起伏和巖性的差異。磁力異常呈現(xiàn)出寬緩的異常特征，表明基底巖石的磁性變化相對較小，構(gòu)造變形相對較弱。地震資料顯示，該區(qū)域基底主要發(fā)育低角度的褶皺構(gòu)造，褶皺形態(tài)較為開闊，軸面傾角一般在10°-30°之間?；讕r性以中元古代變質(zhì)砂巖、板巖為主，巖石的變質(zhì)程度中等，具有一定的剛性。川南低陡褶帶的形成主要受到加里東運動和印支運動的影響，在構(gòu)造應(yīng)力作用下，基底巖石發(fā)生了相對較緩的褶皺變形。川中平緩褶帶位于盆地中部，重力異常表現(xiàn)為寬緩的正異常區(qū)，反映出基底相對穩(wěn)定，巖性較為均一，密度變化較小。磁力異常也較為平穩(wěn)，表明基底巖石的磁性差異不大。地震勘探表明，該區(qū)域基底構(gòu)造平緩，斷層少見，主要發(fā)育一些寬緩的褶皺構(gòu)造，地層傾角一般小于10°?；讕r性主要為中元古代中深變質(zhì)的花崗巖、片麻巖等，變質(zhì)程度較深，巖石的剛性較強，在地質(zhì)歷史時期中相對穩(wěn)定，受后期構(gòu)造運動的影響較小。川中平緩褶帶的形成與盆地中部相對穩(wěn)定的構(gòu)造環(huán)境有關(guān)，長期處于構(gòu)造穩(wěn)定區(qū)，使得基底保持了較為平緩的構(gòu)造形態(tài)。川西坳陷帶處于盆地西部，重力異常呈現(xiàn)出明顯的負異常區(qū)，表明基底深度較大，沉積蓋層較厚，基底巖石密度相對較小。磁力異常相對較弱，且變化較為平緩，反映出基底巖石的磁性特征較為均一。地震資料顯示，該區(qū)域基底以坳陷構(gòu)造為主，沉積地層厚度較大，可達數(shù)千米?；讕r性主要為中元古代淺變質(zhì)的碎屑巖和火山巖，變質(zhì)程度較低，巖石的柔性較強。川西坳陷帶的形成與印支運動和喜馬拉雅運動期間龍門山的隆升密切相關(guān)，龍門山的強烈擠壓導(dǎo)致川西地區(qū)地殼下沉，形成坳陷構(gòu)造。米倉山-大巴山前緣褶皺帶位于盆地北部，重力異常表現(xiàn)為梯度變化較大的區(qū)域，反映出基底的起伏較大，構(gòu)造變形較為強烈。磁力異常呈現(xiàn)出復(fù)雜的線性和環(huán)形異常，表明基底中存在著斷裂和巖漿活動。地震勘探揭示出該區(qū)域基底發(fā)育一系列逆沖斷層和褶皺構(gòu)造，褶皺軸面多向北西傾斜，斷層以逆沖性質(zhì)為主?；讕r性主要為中元古代變質(zhì)巖系，包括片巖、千枚巖等，變質(zhì)程度中等。米倉山-大巴山前緣褶皺帶的形成是由于受到秦嶺造山帶的強烈擠壓作用，在印支運動和燕山運動期間，地殼發(fā)生強烈變形，形成了復(fù)雜的褶皺和斷裂構(gòu)造。5.3基底巖石組成與性質(zhì)推斷基于重力、磁力和地震勘探等綜合地球物理方法獲取的數(shù)據(jù)，對四川盆地基底巖石組成與性質(zhì)進行了深入推斷。不同地球物理方法提供的信息相互補充，為準確認識基底巖石特征提供了有力支持。重力勘探數(shù)據(jù)反演結(jié)果顯示，盆地基底存在明顯的密度差異，據(jù)此可初步推斷基底巖石的組成。在川中平緩褶帶，重力反演表明基底巖石密度相對較高，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料分析，推測該區(qū)域基底可能主要由中深變質(zhì)的花崗巖、片麻巖等組成?；◢弾r密度一般在2.6-2.7g/cm3，片麻巖密度約為2.7-2.8g/cm3，這些巖石的高密度特征與重力反演結(jié)果相吻合?；◢弾r和片麻巖的形成與元古代的巖漿活動和變質(zhì)作用密切相關(guān)，它們在漫長的地質(zhì)歷史時期中，經(jīng)歷了高溫高壓的作用，巖石結(jié)構(gòu)致密，密度較大。而在盆地邊緣的龍門山斷裂帶和米倉山-大巴山前緣褶皺帶，重力異常變化較大，反映出基底巖石密度的復(fù)雜性。在這些區(qū)域，基底可能由多種巖石組成，除了淺變質(zhì)的碎屑巖和火山巖外，還可能存在一些高密度的基性巖或超基性巖。淺變質(zhì)的碎屑巖密度一般在2.4-2.6g/cm3，火山巖密度約為2.5-2.8g/cm3，基性巖密度可達2.8-3.3g/cm3，超基性巖密度更高，約為3.0-3.5g/cm3。這些不同密度的巖石組合，導(dǎo)致了該區(qū)域重力異常的復(fù)雜變化。磁力勘探數(shù)據(jù)為推斷基底巖石的磁性特征提供了關(guān)鍵信息。在川東高陡斷褶帶，磁力異常呈現(xiàn)出復(fù)雜的線性異常帶，表明基底中存在著眾多的斷裂構(gòu)造和磁性變化明顯的巖石。通過對磁異常的分析，結(jié)合地質(zhì)背景，推測該區(qū)域基底可能含有較多的磁性礦物，如磁鐵礦、赤鐵礦等。這些磁性礦物的存在使得巖石具有較強的磁性，從而在磁異常圖上表現(xiàn)出明顯的異常特征。在一些斷裂附近，磁異常的變化更為顯著，這可能是由于斷裂活動導(dǎo)致巖石破碎，磁性礦物重新分布，進一步增強了磁性差異。而在川南低陡褶帶，磁力異常相對較為平緩，說明基底巖石的磁性變化較小，可能主要由磁性較弱的變質(zhì)砂巖、板巖等組成。變質(zhì)砂巖和板巖中磁性礦物含量較低，巖石磁性較弱，因此在磁異常圖上表現(xiàn)出相對平穩(wěn)的特征。地震勘探數(shù)據(jù)則為了解基底巖石的彈性性質(zhì)提供了重要依據(jù)。通過地震波在基底中的傳播特征，可以推斷基底巖石的彈性參數(shù)，如縱波速度、橫波速度和密度等。在川西坳陷帶，地震反演結(jié)果顯示基底巖石的縱波速度相對較低，一般在5.5-6.0km/s之間，橫波速度約為3.0-3.5km/s。結(jié)合地質(zhì)資料分析，該區(qū)域基底可能主要由柔性較強的淺變質(zhì)碎屑巖和火山巖組成。這些巖石的彈性性質(zhì)使得地震波在其中傳播時速度相對較低。而在川中平緩褶帶，地震反演得到的基底巖石縱波速度較高，可達6.0-6.5km/s，橫波速度約為3.5-4.0km/s。這表明該區(qū)域基底巖石的剛性較強，可能主要由中深變質(zhì)的花崗巖、片麻巖等組成。這些巖石在長期的地質(zhì)演化過程中，形成了較為致密的結(jié)構(gòu)，具有較高的彈性模量，使得地震波傳播速度較快。綜合多種地球物理方法的推斷結(jié)果，四川盆地基底巖石組成具有明顯的分區(qū)特征。在盆地中部，基底主要由中深變質(zhì)的花崗巖、片麻巖等剛性巖石組成，具有較高的密度和磁性，地震波傳播速度較快。在盆地邊緣，基底巖石組成較為復(fù)雜，既有淺變質(zhì)的碎屑巖和火山巖，也可能存在一些高密度、強磁性的基性巖或超基性巖。這些巖石的彈性性質(zhì)和磁性特征差異較大，導(dǎo)致了地球物理異常的復(fù)雜變化。這種基底巖石組成和性質(zhì)的差異，對盆地的構(gòu)造演化、沉積作用以及礦產(chǎn)資源分布產(chǎn)生了重要影響。在構(gòu)造演化方面，不同性質(zhì)的基底巖石在構(gòu)造應(yīng)力作用下的變形方式和程度不同，從而控制了盆地內(nèi)構(gòu)造格局的形成。在沉積作用方面，基底巖石的起伏和性質(zhì)影響了沉積地層的厚度和分布。在礦產(chǎn)資源分布方面，不同的基底巖石組合為油氣、礦產(chǎn)等資源的形成和富集提供了不同的條件。六、討論與分析6.1研究成果與前人研究對比本研究通過綜合地球物理方法對四川盆地基底結(jié)構(gòu)進行了深入探究，與前人研究成果相比，在基底深度與起伏特征、基底構(gòu)造單元劃分以及基底巖石組成與性質(zhì)推斷等方面既有相似之處，也存在一定差異。在基底深度與起伏特征方面，前人研究主要通過單一地球物理方法或有限的地質(zhì)資料進行推斷。部分研究利用重力數(shù)據(jù)反演得到盆地基底深度大致在5-10km之間，認為盆地中部基底相對較淺，邊緣地區(qū)基底深度較大。本研究運用重力、磁力和地震勘探等多種地球物理方法進行聯(lián)合反演，結(jié)果顯示四川盆地基底深度在4-11km之間，與前人研究范圍基本相符。在盆地中部川中平緩褶帶，本研究確定基底深度一般在4-6km左右，呈現(xiàn)出較為平緩的隆起形態(tài)，這與前人關(guān)于川中地區(qū)基底相對穩(wěn)定、深度較淺的觀點一致。在盆地邊緣龍門山斷裂帶和米倉山-大巴山前緣褶皺帶，本研究發(fā)現(xiàn)基底深度可達8-11km，且起伏變化強烈，這也與前人基于地質(zhì)構(gòu)造分析認為這些區(qū)域受構(gòu)造運動影響大、基底深度變化明顯的結(jié)論相契合。然而，本研究通過更詳細的地球物理數(shù)據(jù)處理和分析，對基底起伏的細節(jié)特征有了更精確的認識，能夠識別出前人未發(fā)現(xiàn)的一些小型隆起和凹陷構(gòu)造，這得益于綜合地球物理方法提供的更全面信息。在基底構(gòu)造單元劃分上，前人依據(jù)地質(zhì)構(gòu)造特征和少量地球物理資料，將四川盆地基底劃分為幾個主要構(gòu)造單元，但各單元的邊界和特征描述相對較為籠統(tǒng)。本研究結(jié)合重力、磁力和地震勘探結(jié)果，以及區(qū)域地質(zhì)背景，對基底構(gòu)造單元進行了更細致的劃分，明確了川東高陡斷褶帶、川南低陡褶帶、川中平緩褶帶、川西坳陷帶以及米倉山-大巴山前緣褶皺帶等五個主要構(gòu)造單元的邊界和特征。對于川東高陡斷褶帶，前人研究雖指出其構(gòu)造復(fù)雜，但本研究通過地球物理數(shù)據(jù)進一步揭示了該區(qū)域基底存在一系列高角度逆沖斷層和緊密褶皺，斷層傾角可達45°-80°，褶皺軸面傾向與斷層傾向基本一致，這些詳細的構(gòu)造特征是前人研究中較少涉及的。在川南低陡褶帶，本研究確定其基底主要發(fā)育低角度的褶皺構(gòu)造，褶皺形態(tài)較為開闊，軸面傾角一般在10°-30°之間，這與前人研究中對該區(qū)域構(gòu)造相對平緩的認識相符，但本研究提供了更具體的構(gòu)造參數(shù)。本研究對各構(gòu)造單元的劃分更加準確和細致，為深入研究盆地構(gòu)造演化提供了更堅實的基礎(chǔ)。關(guān)于基底巖石組成與性質(zhì)推斷，前人主要通過盆地周邊露頭的地質(zhì)觀察和少量鉆井資料進行分析。前人研究認為四川盆地基底可能主要由元古代變質(zhì)巖組成，但對于不同區(qū)域變質(zhì)巖的具體類型和性質(zhì)認識不夠全面。本研究綜合多種地球物理方法，從多個角度對基底巖石組成與性質(zhì)進行推斷。重力勘探數(shù)據(jù)反演表明，川中平緩褶帶基底可能主要由中深變質(zhì)的花崗巖、片麻巖等組成，這與前人基于地質(zhì)背景推測該區(qū)域基底巖石變質(zhì)程度較深的觀點一致。磁力勘探數(shù)據(jù)顯示，川東高陡斷褶帶基底可能含有較多的磁性礦物，如磁鐵礦、赤鐵礦等，這為前人關(guān)于該區(qū)域構(gòu)造復(fù)雜、可能存在磁性礦物富集的觀點提供了地球物理證據(jù)。地震勘探數(shù)據(jù)則為了解基底巖石的彈性性質(zhì)提供了重要依據(jù)，川西坳陷帶基底巖石縱波速度相對較低，推測主要由柔性較強的淺變質(zhì)碎屑巖和火山巖組成，這是前人研究中較少關(guān)注的方面。本研究通過綜合地球物理方法，對基底巖石組成與性質(zhì)的推斷更加全面和準確，能夠更深入地了解基底巖石的特征及其對盆地構(gòu)造演化的影響。6.2基底結(jié)構(gòu)對區(qū)域地質(zhì)過程的影響四川盆地基底結(jié)構(gòu)對區(qū)域地質(zhì)過程產(chǎn)生了多方面的深遠影響，其中在沉積作用、構(gòu)造運動以及地震活動等方面的作用尤為顯著。在沉積作用方面，基底結(jié)構(gòu)是控制沉積作用的關(guān)鍵因素之一?；椎钠鸱螒B(tài)直接影響著沉積地層的厚度和分布。在基底隆起區(qū)域，如川中平緩褶帶，由于基底相對較高，沉積蓋層厚度相對較薄。研究表明，川中地區(qū)基底隆起使得該區(qū)域沉積地層厚度比盆地邊緣地區(qū)薄1-3km。這種厚度差異導(dǎo)致沉積環(huán)境和沉積相在空間上發(fā)生變化，進而影響了沉積巖的類型和分布。在基底凹陷區(qū)域，如川西坳陷帶，基底沉降使得沉積地層厚度較大，可達數(shù)千米。厚層的沉積地層為油氣的生成和儲存提供了良好的物質(zhì)基礎(chǔ)?；椎臄嗔褬?gòu)造也會對沉積作用產(chǎn)生影響。斷裂活動可能導(dǎo)致地層的錯動和變形，改變沉積基準面，從而影響沉積物的搬運和堆積。在一些斷裂附近，由于地形起伏變化，可能會形成沖積扇、扇三角洲等沉積體系?；捉Y(jié)構(gòu)對構(gòu)造運動的影響也十分明顯。不同的基底巖性和構(gòu)造特征決定了區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力的分布和傳遞方式。在川東高陡斷褶帶，基底主要由中元古代淺變質(zhì)巖系組成，巖石剛性較弱，在強烈的構(gòu)造應(yīng)力作用下，容易發(fā)生變形和斷裂。該區(qū)域受到印支運動和喜馬拉雅運動的強烈擠壓，形成了高角度逆沖斷層和緊密褶皺。而在川中平緩褶帶，基底主要為中元古代中深變質(zhì)的花崗巖、片麻巖等，巖石剛性較強，相對穩(wěn)定。在構(gòu)造應(yīng)力作用下，該區(qū)域構(gòu)造變形相對較小，主要發(fā)育一些寬緩的褶皺構(gòu)造?；椎臉?gòu)造格局還控制了盆地內(nèi)次級構(gòu)造的發(fā)育和演化。例如，基底斷裂往往成為后期構(gòu)造運動的薄弱帶，容易引發(fā)新的斷裂和褶皺活動。在四川盆地的演化過程中，基底斷裂的活動導(dǎo)致了盆地內(nèi)不同構(gòu)造單元之間的相對運動和變形，進一步塑造了盆地的構(gòu)造面貌?；捉Y(jié)構(gòu)與地震活動密切相關(guān)?；字械臄嗔褬?gòu)造是地震的主要孕育場所。在龍門山斷裂帶，基底斷裂活動頻繁，是四川盆地周邊地震活動最強烈的區(qū)域之一。2008年汶川地震就發(fā)生在龍門山斷裂帶上，此次地震造成了巨大的人員傷亡和財產(chǎn)損失。基底的巖石性質(zhì)也會影響地震波的傳播和地震的強度。剛性較強的基底巖石，如花崗巖、片麻巖等，在受到地震波沖擊時，能夠承受較大的應(yīng)力，地震波傳播速度較快，可能導(dǎo)致地震能量的快速釋放。而柔性較強的基底巖石，如淺變質(zhì)的碎屑巖和火山巖，在地震波作用下容易發(fā)生變形，吸收部分地震能量，可能使地震強度相對減弱?；椎钠鸱蜆?gòu)造格局還會影響地震的震源機制和地震波的傳播路徑。在基底起伏較大的區(qū)域，地震波在傳播過程中可能會發(fā)生折射、反射等現(xiàn)象，導(dǎo)致地震波的能量分布不均勻，進而影響地震的破壞范圍和程度。6.3研究中存在的問題與不足在本次四川盆地基底結(jié)構(gòu)的綜合地球物理研究過程中，盡管取得了一系列有價值的成果，但在數(shù)據(jù)采集、處理以及解釋等方面仍暴露出一些問題與不足。在數(shù)據(jù)采集環(huán)節(jié)，盡管采用了網(wǎng)格化的測點布置方式，并根據(jù)不同區(qū)域地質(zhì)條件調(diào)整了測點間距，但部分區(qū)域的數(shù)據(jù)覆蓋度仍有待提高。在盆地邊緣的山區(qū)，由于地形復(fù)雜、交通不便，部分區(qū)域的重力、磁力和地震數(shù)據(jù)采集難度較大，導(dǎo)致數(shù)據(jù)存在一定的空白區(qū)域。這些空白區(qū)域可能會影響對基底結(jié)構(gòu)的全面認識，尤其是對于一些構(gòu)造復(fù)雜的區(qū)域，數(shù)據(jù)的缺失可能導(dǎo)致對斷裂構(gòu)造、褶皺形態(tài)等特征的遺漏。在龍門山斷裂帶的一些高海拔地區(qū)，由于地勢陡峭，重力測量儀器的搬運和安置十分困難，導(dǎo)致該區(qū)域重力數(shù)據(jù)的采集密度相對較低，對于一些小型斷裂構(gòu)造和局部基底起伏特征的捕捉不夠準確。此外，地震數(shù)據(jù)采集受天氣和環(huán)境因素影響較大，在一些惡劣天氣條件下