贝克盆地卫星重力场特征与构造单元划分

张 科，方 勇，陈全红，袭著纲，程岳宏

0 引言

贝克盆地位于印尼东部巴布亚省贝克岛和Yapen 岛之间海域，南纬 0．5°～1．5°，东经 135°～137°之间，盆地面积约 2 ×105km2［1］。该区远离印尼主要工业城市，且水深较大，勘探成本较高，因此，多年来该区尚未开展大规模油气勘探工作，勘探程度极低，只有稀疏的二维地震测线，尚未发现油气。进入21世纪之后，随着印尼东部油气勘探的不断开展，2007年TGS公司在该盆地陆续采集了多用户二维地震资料，船测重力资料，并在贝克岛及周缘岛屿开展了地质踏勘工作，据初步研究表明，该盆地油气苗比较活跃，且发育较大规模的坳陷，具备较大的勘探潜力。

由于资料短缺所限，前人在该区研究仅局限于岛屿露头的踏勘及稀疏二维地震资料的分析，盆地边界及内部构造单元不明确。图1中白色方框区域内为贝克盆地大致范围，在贝克岛油气苗露头较多，可能具有较大的勘探潜力。因此需要对盆地的分布范围、盆地主要结构样式和规模、主要断裂展布进行研究。

限于目前资料情况，此次研究主要借助最新的高精度卫星重力资料(V 18．1)，以区域地质、地震及钻井资料为约束，充分挖掘卫星重力资料信息与地震资料相结合，开展盆地构造区划研究。

卫星重力具有高精度、高覆盖和高重复率等优点，能给出大尺度的重力变化。目前，卫星测高重力分辨率已经接近10～8 km(半波长)的观测精度，基本满足海洋地质与资源调查精度要求［2］。世界范围内的卫星测高重力数据逐步被石油公司针对其研究海域进行生产，并应用于前期构造研究，比如盆地结构分析、构造单元划分，较好的解决了地震资料稀缺所造成的研究困难［3－5］。同时，在缺乏船测重力的研究区可以借用卫星重力资料进行替代，缩短研究周期，节约研究成本，达到研究目的。国内自20世纪90年代以来在海域如南黄海［6］、南海［7］和陆域的新疆天山［8］及塔里木盆地［9］等地区做了较好的探索及应用;国外有石油公司利用高精度卫星重力资料在南亚的印度洋中央盆地［10］和柬埔寨磅逊盆地［11－12］、南美的桑托斯盆地［13］、西非的科特迪瓦盆地［14］和印尼东部 bone盆地［15］等油气快速普查与早期评价中取得了较好的应用效果。

图1 贝克盆地区域构造背景Fig．1 Tectonic map of Biak Basin

1 贝克盆地构造背景及演化模式

贝克盆地呈近东西走向，为受该区大型走滑断裂带Sorong断裂作用形成的走滑拉分盆地。从构造位置上看，贝克盆地位于向西南俯冲的太平洋板块与向东北漂移的澳大利亚板块及西侧的欧亚板块共3个大型板块汇聚区(图1)。贝克盆地位于构造应力释放区，主要以走滑和挤压构造活动为主，相关学者(Valerio Memmo等，2013)提出一个在左旋走滑断裂作用下形成演化模型。如图2所示该模型由一个宽脆性剪切带(Cladouhos，1999a)，海陆过渡区与北部分隔，Yapen断裂带与南部隔离。这些板块尺度的构造轮廓从宏观上较好的表现了左行走滑断裂，在贝克岛和南贝克岛的横向运动产生内部微岩层独立向西移动［16］。

与南贝克岛相对应，贝克岛向西高速度运动，产生的贝克岛开口，形成拉分盆地。在这种构造背景下，贝克岛可能是一个S形挤压结构逐步由Riedel断裂系统旋转移位形成的。该模型是符合该区域的区域构造背景以及Yapen岛右旋走滑断层(Charlton，2008)，因此可以被解释为“多米诺式”的 Yapen 断裂结构［17］。

图2 贝克盆地形成模式（据Valerio Memmo，2013）Fig．2 Structural model explaining the formation of Biak Basin

2 贝克盆地布格重力场特征

此次研究首次采用的海底深度资料和卫星重力数据来自美国2位教授 David T．Sandwell和Walter H．F．Smith共同维护的全球卫星重力数据V 18．1，数据测网密度为1'×1'，其中重力数据精度可以达到 3．03×10－5m/s2，满足区域研究精度需求。布格重力异常计算选用统一的中间层密度，地壳平均密度取2．30×103kg/m3，海水密度取1．03×103kg/m3，用双界面模型重力场快速正演方法(王万银和潘作枢，1993)计算海水的重力影响值，进而对卫星测高重力异常做海水影响校正，并由此计算得到布格重力异常［18－19］。

在对卫星测高重力数据去除海水影响之后获得研究区的布格重力异常，从图3的等值线图可以看出，研究区布格重力异常受南北2个岛屿夹持，呈近东西走向分布，在重力高、低过渡带发育有重力梯级带。布格重力异常值的大小反映了基底的起伏特征，重力异常值大，反映高密度的基底埋深相对较浅;重力异常值小，反映基底埋深相对较深，上覆地层较厚［20］。布格重力异常等值线圈闭的重力高、重力低反映局部隆起与坳陷构造，布格重力异常等值线密集的重力梯级带反映断裂较发育区。由研究区布格重力场值中西部发育的重力低值带及中东部发育重力高值带特征及分析研究区基底为中西部较深，中东部较浅;由布格重力异常等值线圈闭的重力高、重力低推测研究区基底起伏较大，隆起与坳陷发育。

图3 贝克盆地布格重力异常Fig．3 Bouguer gravity anomaly of Biak Basin

3 贝克盆地主要断裂展布特征

控盆断裂的重力异常有明显的特征，利用重力异常识别断裂位置的方法有很很多，文中利用近年来比较先进且有效的位场边缘识别技术获取贝克盆地布格重力异常总水平－垂向导数，根据其极大值位置或者极大值的错断位置识别相对应的断裂。据图4所示，贝克盆地南部的Sorong走滑断裂带具有明显的异常极大值，同时由其派生南部(F1)和北部(F2)2组大型断裂控制了盆地的南北端，西部断裂F3为后期形成，控制盆地西端。从图5中可以看出，近东西向断裂F1和F2表现为明显的极大值连线，并且连续性较好，异常幅值明显，具有分段性特征。F1断裂为Sorong断裂Yapen岛部分，主要位于海域，在海陆分界处，断裂发生明显错动，极大值表现为明显的错断，整体幅值较窄，在东南段幅值较为宽缓。F2断裂贯穿贝克岛，西北端极大值发生错断，异常幅值较窄，极大值向东南方向延伸连续较好，幅值逐渐变宽缓;F3断裂呈北东－南西走向，主要位于海域，为布格重力异常总水平－垂向导数极大值的连线，异常幅值较窄，极大值向东北方向延伸连续较差，幅值逐渐变宽缓。

4 贝克盆地构造单元划分

剩余布格重力异常是在布格重力异常的基础上，去除区域重力异常后的剩余部分，主要反映局部地质构造的重力异常特征。此次运用位场分离方法较好的分离出了局部密度体的重力异常，借助区域研究和地质剖面(图5)，识别了主要大型坳陷和隆起，并结合盆地断裂展布特征划分了构造单元(图6)。

图4 贝克盆地布格重力异常总水平－垂向导数Fig．4 NVDR_THDR of the Bouguer gravity anomaly

图5 贝克盆地区域剖面（测线位置如图6所示）Fig．5 Geosection of the Biak Basin

图6 贝克盆地构造单元划分Fig．6 Tectonic units in Biak Basin背景值为剩余布格卫星重力异常，方框为研究区，红线为图5测线位置

利用剩余布格重力异常的零值线进一步明确了贝克盆地边界(图6中红线所示)，根据异常所对应的隆起和坳陷划分贝克盆地二级构造单元，整体从西到东呈“西高东低、三坳三隆、隆坳相间、东西分块”的构造格局，分别为西部坳陷、西部隆起、中央坳陷、中南隆起、东南坳陷和东北隆起共6个二极构造单元，与区域地质剖面具有较好的对应关系。

5 结论

1)根据布格重力异常NVDR_THDR共推断出贝克盆地一级断裂3条(F1，F2，F3)，断裂对贝克盆地构造单元的分布具有控制作用;

2)利用剩余卫星测高重力异常的零值线划分了贝克盆地边界，根据异常相对高低识别了贝克盆地的6个构造单元，整体从西到东呈“西高东低、三坳三隆、隆坳相间、东西分块”的构造格局;

3)研究表明贝克盆地发育大型坳陷，面积大于6 000 km2，沉积地层厚度大于7 000 m，具备较大生烃潜力，具备较大的勘探价值，为该盆地下一步研究指明了方向。

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