海拉尔盆地中-上地壳电性结构特征研究

刘志龙， 叶高峰， 魏文博， 金胜

1 中国地质大学（北京）地球物理与信息技术学院， 北京 1000832 地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室， 北京 1000833 地质过程与矿产资源国家重点实验室， 北京 1000834 天津地热勘查开发设计院， 天津 300250



海拉尔盆地中-上地壳电性结构特征研究

刘志龙1,4， 叶高峰1,2,3*， 魏文博1,2,3， 金胜1,2,3

1 中国地质大学（北京）地球物理与信息技术学院， 北京 1000832 地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室， 北京 1000833 地质过程与矿产资源国家重点实验室， 北京 1000834 天津地热勘查开发设计院， 天津 300250

本文通过对横穿海拉尔盆地的一条长约222 km的北西—南东向大地电磁测深剖面数据的定性分析及二维定量反演解释，首次获得了海拉尔盆地高精度大范围的电性结构图.海拉尔盆地中-上地壳电性结构纵向上具有典型的分层特性，总体可分为四层，即低阻层-高阻层-低阻层-高阻层，而横向上又具有分块特点.海拉尔盆地边缘及内部分布的众多断裂将盆地划分为隆起与坳陷相间的格局，并发现盆地内部坳陷区也存在有小规模凸起，每一构造单元内部电性结构各具特点.海拉尔盆地中-上地壳低阻层底面最深达28 km，通常在6～16 km之间，但厚度变化不大，在4～10 km之间，且隆起区与坳陷区底面埋深差别较大.据电性结构模型推测出两条新断裂F8和F9，且断裂F9规模较大，为基底断裂.中-上地壳的低阻层可能在一定程度上控制着海拉尔盆地内油气田的分布格局.

海拉尔盆地； 大地电磁测深； 电性结构； 壳内低阻层

1 引言

海拉尔盆地位于华北板块和西伯利亚板块之间所夹持的中亚造山带内额尔古纳地块上（陈均亮等，2007），为中新生代断陷型盆地.由于其独特、复杂的构造特征，引起了国内外学者的广泛兴趣，近年来已发表了许多关于盆地的形成机制、构造演化、构造样式、地温分布等相关文章（金旭和杨宝俊，1994；陈守田等，2002；王建民等，2006；陈均亮等，2007；崔军平等，2007；葛肖虹和马文璞，2007；张绍臣，2009；张景廉等，2010）.海拉尔盆地作为一断陷盆地，油气资源较丰富，为配合油气资源勘查，开展了不少地震勘探工作，但是目前的研究多以乌尔逊及贝尔凹陷为主，盆地的探明度仍然很低，资源潜力巨大.从物探方法上看，除了区域重磁资料、地震资料外，深部电性结构方面的研究不多.而大地电磁测深法在盆地深部构造特征的研究中有着不可或缺的地位，国内外关于这方面的成果也较多（魏文博等，2006a；Kaplun,2009；赵国泽等，2010）.

为了研究海拉尔盆地中-上地壳电性结构、构造特征，讨论海拉尔盆地成矿地质构造背景特征和成矿环境，本文选取“中蒙边境东段综合地球物理调查”项目2011年所采集的大地电磁测深剖面4号线在海拉尔盆地地区的66个大地电磁测深测点进行研究.大地电磁测深法通过研究天然电磁场在地球内部的传播特征，探测地下地质结构、构造.利用大地电磁测深法可以获得岩石圈尺度电导率模型，从电性角度为深部地质构造研究提供物理依据（魏文博，2002）.

2 区域地质背景及地球物理场特征

2.1 区域地质背景

海拉尔盆地位于中亚造山带东段得尔布干断裂东侧，东以大兴安岭为界；北部与布拉达林盆地相连；东南部以巴音宝力格隆起为界，与二连盆地遥遥相对；南接蒙古国的塔木察格盆地.海拉尔地区在晚古生代进入濒太平洋构造域的演化阶段，盆地的形成及演化受控于太平洋板块与欧亚板块的俯冲机制（田在艺和韩屏，1993；刘德来等，1996），其构造演化过程可分为快速断陷期、稳定断陷期和坳陷期三个阶段（张绍臣，2009）.海拉尔盆地基底岩性以古生界变质岩为主，并广泛发育海西期花岗岩体.海拉尔地区断裂组系多，以北东、北北东向为主，北西、东西向次之（陈均亮等，2007；张绍臣，2009；郭灿灿，2012），本区构造展布与断裂格局一致（张吉光，1992）.一般认为海拉尔盆地可划分为5个北东—南西展布的一级构造单元，即扎赉诺尔坳陷、嵯岗隆起、贝尔湖坳陷、巴彦山隆起和呼和湖坳陷，以及20个亚一级构造单元（张绍臣，2009；郭灿灿，2012）.

2.2 地球物理场特征

海拉尔盆地布格重力异常特征比较复杂，异常值总体体现为西低东高，最大值约为-30 mGal，最小值约为-120 mGal，变化幅度为90 mGal.磁场特征表现为正负磁异常间隔交错分布，分为西部负异常区、中部正异常区、中部负异常区及东部正异常区4个异常区.异常区内的梯级带及异常圈闭主体呈NE走向,在宝格德苏木—西乌珠尔苏木一线附近存在一条明显的条带状高值异常（郭灿灿，2012），位置与嵯岗隆起基本对应.海拉尔盆地现今地温梯度较低，在2.5 ℃/100 m至4.0 ℃/100 m之间变化，平均地温梯度为3.0 ℃/100 m（任战利，1999；任战利等，2001；崔军平等，2007）.盆地现今地温梯度具有南高北低的特点，且盆地不同构造单元地温梯度有一定的差异性，具体在每一凹陷内，凹陷边缘地温梯度低，凹陷中心部位地温梯度高（任战利，1999；任战利等，2001；陈守田等，2004；崔军平等，2007），这可能会在一定程度上反映地下介质的电阻率值.

3 大地电磁资料采集及处理

本论文所选66个测点野外数据采集时间为2011年夏，MT野外观测采用张量测量方法，观测电磁场的4个水平分量（Ex,Ey,Hx,Hy）和一个垂直分量（Hz）.测线总长度约220 km，平均点距约3.3 km （图1）.野外观测坐标系取磁南北方向为x轴，垂直磁南北方向为y轴；电极距一般为100 m，用皮尺量取距离.采集仪器为4套凤凰公司的MTU-5型宽频大地电磁仪，该仪器为目前国际上先进的大地电磁测深系统，可采集320～10000 Hz的大地电磁场信号.此次采集观测时间均为20 h以上.

获得MT时间序列以后，需要对原始数据进行数据处理，最终给出地质成果.MT数据处理流程一般可分为四步：数据预处理、资料处理、定性分析、定量解释（柳建新等，2012）.按照对资料处理的一般流程对所测66个MT测深点进行数据处理，首先对所有测点的测深曲线质量进行评级，结果显示所有测点的数据质量均达到优秀，表明此次MT测量工作原始数据质量没有任何问题，再通过快速傅里叶变换将原始时间序列从时间域转化到频率域，之后运用Robust估计（Egbert and Booker,1986）、远参考处理（Gamble et al.,1979）、功率谱筛选等去噪处理技术来去除噪音影响，运用阻抗张量分解（Groom and Bailey,1989；McNeice and Jones,2001）技术来获得研究区域构造阻抗和走向等参数.经处理后得到的视电阻率与相位曲线质量普遍较好，可用频点的最长周期普遍可达2000 s以上.

大地电磁阻抗张量实施分解的目的，是从观测的大地电磁响应中消除局部畸变影响，获得区域构造阻抗和走向等参数（柳建新等，2012），阻抗张量分解方法有多种，主要有Swift分解（Swift,1967）、Bahr分解（Bahr,1991）、相位张量分解（Caldwell et al.,2004；Moorkamp,2007）和Groon-Bailey分解（Groom and Bailey,1989）等，Swift分解和Bahr分解主要用来判别区域构造的维数，相位张量分解的结果可以反映区域构造的维性及电性主轴方向，而G-B分解可将区域构造阻抗与局部电场畸变效应从观测的阻抗张量中分离开来，并得到反映区域构造的主轴方位角.

本文利用Swift和Bahr分解法分别对所有MT测点数据进行分析，图2给出了所有66个测点的Swift与Bahr分解结果，二维偏离度越小，大地电磁测深数据也越接近二维情况.通常认为二维偏离度小于0.3时，可以近似视为二维情况（张乐天等，2012）.可以看出，沿测线范围内基本满足二维性假设（蓝色区域），但浅部二维偏离度明显比深部小，说明浅部构造结构相对简单，深部构造结构相对复杂.

在对数据进行维性分析后，又对所有测点数据进行了构造走向分析，用到的方法有相位张量分解法和G-B分解法.相位张量具有不受局部电场畸变影响的优点，因此在MT数据维性分析及区域构造走向判断方面具有独特的优点.相位张量椭圆越接近圆，表面构造的一维性越好，而相位张量的长轴方向则指示电性主轴方向，此外每个相位张量椭圆还对应一个二维偏离角度值β，β值越小，表明MT数据的二维性越好，其大小用不同的颜色来表示.图3为海拉尔盆地所有测点10 Hz和0.01 Hz的相位张量图，可以看出盆地浅部（高频部分，10 Hz）绝大部分测点的二维偏离度值β均小于2°，表面剖面数据二维性较好；而盆地深部区域（低频部分，0.01 Hz）测点的二维偏离度都增大，但多数仍小于5°，且相位张量椭圆的长轴方向性明显，指向均为北东-南西向，这说明盆地深部的地质构造走向为北东-南西向，且存在一定的三维效应.

G-B分解方法假设三维局部异常体覆盖在区域二维（三维、二维地质构造）之上，将观测阻抗张量分解为畸变张量和区域二维阻抗张量，从而恢复未畸变的区域二维阻抗张量，是目前应用最广泛的一种张量分解法（柳建新等，2012）.在此对剖面上所有测点的MT测深数据进行了多点、多频段的G-B分解，并将各个频段的统计数据以玫瑰图的形式示于图5中.当地下的电性构造可看做是二维结构的时候，一般可认为两个互相垂直的电性主轴方向分别与地质体构造走向和倾向大体一致.从图4可以看出，在剖面经过位置地下介质的电性主轴在浅部（高频部分）即表现出很好的构造方向性，而从0.1 Hz开始到更低频时，电性主轴大致为北东-南西向，表明深部构造走向为北东-南西向（与相位张量分解结果吻合），结合研究区内的地表地质构造并考虑到几条主要的区域性断裂的走向分布情况，因此构建剖面后，把所有测点都投影到剖面上后旋转坐标系45°，再进行二维反演.

图1 海拉尔盆地大地电磁测深点位图（构造信息引自文献（张绍臣，2009）），黑色圆点为MT测点（右上为line 4线所有测点位置图）

图2 Bahr二维偏离度（a）与Swift二维偏离度（b）分析结果

图5为经过阻抗张量旋转后各构造单元内典型测点的视电阻率与相位曲线，测点位置于图1中给出.其中 4440号测点（图5a）位于扎来诺尔坳陷的次级构造单元巴彦呼舒凹陷内，4396号测点（图5b）位于嵯岗隆起内，4373号测点（图5c）位于贝尔湖坳陷的次级构造单元乌尔逊凹陷内，4320号测点（图5d）位于巴彦山隆起内，4250号测点（图5e）位于呼和湖坳陷次级构造单元锡林贝尔凸起内.由5个典型测点的视电阻率与相位曲线可以看出，各构造单元内部电性结构特征各不相同.扎来诺尔坳陷（4440号测点）的电性结构由浅部到深部表现为低阻-高阻-低阻的特征；嵯岗隆起（4396号测点）由浅部到深部电性结构特征表现为高阻-低阻-高阻-低阻特征，但浅部的高阻-低阻（大于10-1s）理论上影响深度不大；贝尔湖坳陷（4373号测点）也表现出成层性的电性结构特征，TE（图中XY）模式表现为低阻-高阻特征，TM（图中YX）模式则表现为低阻-高阻-低阻特征，显示了坳陷内电性结构的复杂性；巴彦山隆起（4320号测点）内的电性结构表现为明显的低阻-高阻-低阻特征，TE模式与TM模式在大于102s频率范围内基本重合，说明隆起区内电性结构的一维性较强；呼和湖坳陷（4250号测点）内电性结构特征由浅部到深部整体表现为高阻到低阻的变化趋势.

图3 10 Hz和0.01 Hz的相位张量分布图

图4 所有测点各频段电性主轴分析结果玫瑰图

图5 海拉尔盆地各构造单元内部典型测点的视电阻率与相位曲线

为了定性分析研究区域的电性结构，作了视电阻率-频率拟断面图和阻抗相位-频率拟断面图（图6），图中高阻区域对应低相位区域，低阻区域对应高相位区域.从图中可知，沿测线范围内地下电性结构大体可分为三层：上部低阻层、中部高阻层和下部低阻层.这在TM模式拟断面图上显示比TE模式拟断面图上明显，相位拟断面图比电阻率拟断面图上明显.图中各层位横向上连续性并没有非常好，中间断续部分可能是盆地内部隆起与凹陷的边界断裂显示.

根据阻抗张量分解的结果及区域地质构造特征的分析，对所选取的66个大地电磁测深响应资料进行了二维反演.反演采用基于非线性共轭梯度算法（Rodi and Mackie,2001）的winglink软件，反演过程中使用了TE+TM、TM、TE等多种反演模式，考虑到TE模式数据对三维畸变效应的影响比较严重，因此把TE模式视电阻率与相位误差设置的比TM模式大一些，以减小TE模式数据对整体反演结果的影响.

如图7所示即是MT二维反演获得的海拉尔盆地中、上地壳范围二维导电性结构模型.该模型设置参数为： 100 Ωm的均匀半空间； TE+TM模式；网格101×265；频率范围0.001～320 Hz；正则化因子τ=7； Error Floor（TE Rho=20%，TE Phase=10%，TM Rho=10%，TM Phase=5%）.最终反演拟合差为1.91.

图6 大地电磁实测数据拟断面图（上图为TE模式视电阻率及相位拟断面，下图为TM模式）

4 电性结构模型分析

从反演得到的电性结构模型（图7）不难看出，海拉尔盆地中-上地壳30 km以上电性结构特征表现出纵向分层、横向分块的特征.一般认为在断裂带发育的地方，岩石结构比较松散、破碎，岩石含水性增强，易形成低阻异常.根据其他地质、地球物理资料，结合本次反演获得的电性结构模型，可将海拉尔盆地内部划分成5个主要构造单元，即扎赉诺尔坳陷、嵯岗隆起、贝尔湖坳陷、巴彦山隆起和呼和湖坳陷，各构造单元被断裂带所分隔.

整体而言海拉尔盆地电性结构模型纵向上可划分为四个电性层：第一层为低阻层，电阻率值在5～20 Ωm之间，从剖面左侧到右侧基本连续，测点4410至4416、4356至4363、4280至4290之下厚度最大，可达1.5 km左右.而在测点4426至4440、4390至4406、4293至4356之下该低阻层埋深很浅.第二电性层为高阻层，电阻率值大于1000 Ωm，横向上基本连续但厚度变化较大，在测点4390至4406之下厚度最大，底面深度在15 km左右，其他地方底面深度在6～10 km之间.该高阻层横向上被众多条带状低阻分割为一个个小单元，呈块状结构.第三电性层为低阻层，即通常所说的壳内低速低阻层，电阻率值在3～20 Ωm之间，横向连续性很好.在测点4390至4406之下底面深度最大，约有28 km，其他测点之下该电性层深度在6～16 km之间，但该电性层厚度变化并不大，基本在4～10 km之间.在测点4273～4293之下该电性层与更深处电性结构具有连续性.第四电性层为高阻层，电阻率值为几百Ωm，沿剖面方向其顶底面埋深变化较大.厚度上剖面两侧较大，剖面中部较小.

4.1 扎赉诺尔坳陷

扎赉诺尔坳陷夹持于扎赉诺尔断裂（F1）与阿尔公断裂（F2）之间，整体走向为北东向.扎赉诺尔断裂是得尔布干断裂带的南延部分，剖面上位于测点4406至4450之间，该构造单元电性结构特征具有典型的纵向分层特征，表现出低阻-高阻-低阻-高阻的现象，每一层的分界面均非常清晰.上部高阻层与剖面左右两侧高阻层之间被相对低阻带填充.值得注意的是横向上该构造单元内电性结构又表现出一定的差异性，以测点4436和4440之间的新巴尔虎右旗和测点4426为界，可将扎赉诺尔坳陷分为三个次级构造单元：左侧和右侧第一低阻层埋深较深，达2 km以上，第一高阻层电阻率值较小，约几百Ωm，并在左右边界处发现中-上地壳低阻层上隆现象；中部区域表层低阻层较薄，最大不超过几百米，下部高阻层无论是厚度还是电阻率值均较两侧的大.结合地质资料，推测在新巴尔虎右旗处和测点4426处有区域性断裂F6和F7，把扎赉诺尔坳陷分为三个次级构造单元：巴彦呼舒凹陷、罕乌拉凸起和呼伦湖凹陷，断裂F6和F7控制着扎赉诺尔坳陷内部的构造样式和构造演化.

4.2 嵯岗隆起

嵯岗隆起位于阿尔公断裂（F2）和皇德—扎根呼热断裂（F3）控制区域之间，整体走向为北东向.嵯岗隆起布格重力异常和磁异常显示较高密度和磁化率（郭灿灿，2012），其基底是兴华渡口群混合岩化黑云角闪变粒岩（陈均亮等，2007）.剖面上位于测点4390至4406之间，15 km以上表现为巨大块状高阻体，左右两侧及底部被低阻包围，上部未见低阻层.嵯岗隆起上地壳范围的高阻体或是高密度、高磁化率变质基底的反映.

4.3 贝尔湖坳陷

贝尔湖坳陷位于皇德—扎根呼热断裂（F3）和完工—铜钵庙断裂（F4）之间，走向北东.乌尔逊凹陷和贝尔凹陷是贝尔湖坳陷内两个最主要的构造单元，含有丰富的油气资源，也是目前海拉尔盆地地区研究程度最高的地区.剖面横穿贝尔湖坳陷的乌尔逊凹陷，位于测点4360至4390之间，电性结构模型纵向上可分为低阻-高阻-低阻-高阻四层.第一低阻层左右两侧差别较大，左侧埋深较右侧浅，分界线大致在测点4373右侧.而第一高阻层的电阻率值在测点4373左侧大于1000 Ωm，右侧为几百Ωm，深度从几百米到几千米.第二低阻层则相反，左侧电阻率值低于右侧.推测测点4373处存有断裂F8，将乌尔逊凹陷分为东西两个次级构造单元.

4.4 巴彦山隆起

巴彦山隆起受完工—铜钵庙断裂（F4）和巴彦山断裂（F5）所控制，剖面上位于测点4290至4360之间.横向上各电性层非常连续，但在测点4293位置处第一高阻层被切断，左侧高阻层底面埋深大概有5 km，右侧则陡增到10 km以上，中-上地壳低阻层在该处有上隆现象，推测测点4293下方有一切割深度较大的基底断裂F9；纵向上电性结构分层明显，第一高阻层在测点4293处被低阻体切断，切断处右侧高阻层底部埋深比左侧大，较前几个构造单元不同，巴彦山隆起20 km以下表现出低阻特征，且低阻范围巨大，横向上延伸超过60 km，纵向上也一直向下延伸，未见底部边界.

4.5 呼和湖坳陷

呼和湖坳陷位于海拉尔盆地最东侧，以巴彦山断裂（F5）为界与西侧的巴彦山隆起相接,剖面上位于测点4236至测点4290之间.从电性结构模型来看其纵向分层明显且横向分块，横向上测点4260至4266之间电阻率较其他地方差异较大，第一高阻层在此处的电阻率值远远大于左右两侧，深部的第二高阻层顶面埋深较浅，范围较大.测点4270至4286之下的第二低阻层顶面埋深较浅，只有6 km左右，且向剖面左下方延伸，与巴彦山隆起的深部低阻层相连.测点4260以东电性结构特征表现为第一低阻层电阻率值相比其他测点同一层位处大，而第一高阻层电阻率值较测点4260至4266下的第一高阻层小.以断裂F10和F11为界，从西向东可把呼和湖坳陷分为三个次级构造单元，分别为呼和湖凹陷、锡林贝尔凸起和旧桥凹陷.目前仅呼和湖凹陷内部发现工业油气流.

5 中-上地壳低速高导层与油气聚集关系讨论

从各国所完成的大量大地电磁测深工作来看，绝大部分地区地壳上地幔中都存有高导层（Wei et al.,2001；Unsworth et al.,2005；魏文博等，2006b；金胜等，2009）.本次大地电磁测深剖面所获得的电性结构模型很好地圈定了海拉尔盆地中-上地壳高导层（低速）的埋深、展布及形态.而金旭等通过满洲里—绥芬河地学断面研究早就发现了该地区壳内低速高导层的存在，他们认为该层位在海拉尔地区约有30 km深（金旭和杨宝俊，1994）.葛肖虹和马文璞（2007）等对满洲里—绥芬河地学断面的进一步分析研究认为，在侏罗纪-早第三纪期间，海拉尔盆地在30 km深处有一低速层，而在晚第三纪—第四纪期间，这个低速层因构造演化深度变为10～20 km.张绍臣（2009）的研究成果也发现了海拉尔盆地中-上地壳的低速高导层的存在，并认为其深度在9～14 km之间，电阻率只有10～15 Ωm，他将该层位解释为滑脱层，认为边界断裂都向下延至该带，形成盆地深部拆离带，推测海拉尔盆地就是沿该带伸展拆离的.无疑，以上论述可以确定海拉尔盆地中-上地壳低速高导层的存在，但对于该层位的深度及电阻率值变化范围认识存有差异.

关于地壳低速高导层的性质，国内学者有诸多不同认识，张景廉和于均民（2004）曾做过系统评述.但国内学者基本认同该低速高导层是塑性层，具有流变性质，松辽盆地油气的无机成因可能与此层有关（郭占谦和王先彬，1994；付晓飞和宋岩，2005；付晓飞等，2005；卫平生等，2008）.张景廉等（2010）根据沃利沃夫斯基、萨尔基索夫的观点，结合杜乐天（1996）地幔烃碱流体的观点，认为在中地壳合适的温压环境下CO2、CO与H2可进行费托合成烃的反应.费托合成烃向上运移，如果有合适的储层，便可形成油气藏.

低速高导层的成因，一种观点认为是地幔流体通过壳幔韧性剪切带侵入到达中地壳而形成（郭占谦和王先彬，1994；张景廉和于均民，2004；付晓飞和宋岩，2005；卫平生等，2008；张景廉等，2010），而中地壳的流体又可以通过地壳表层断裂带向上运移到达地表或近地表，根据张景廉等（2010）的预测，如果中地壳向上的断裂带到达膏岩层而中止，那么在膏岩层之下则可能形成大油气田，并根据这一生油模式预测了众多大型油气田.杨文采等（2007）针对中国大陆第一口科学钻在2310～3280m井段片麻岩中发现甲烷气异常段的事实，推测气源来自于地壳深部，并指出中地壳温压条件下的水处于临界状态，导致硅的水溶速度激增，使岩石孔隙度提高，推测中地壳顶部可能聚集有天然气（杨文采等，2008）.

海拉尔盆地含油气岩系主要为侏罗系和侏罗-白垩系（张景廉等，2010）.众所周知，温度是制约有机质向烃类转化的基本因素，地温梯度对油气生成具有重要作用，处于热演化程度较高区域的地方是盆地内部主要找油区.一般认为地温场的分布要受到地壳厚度、基底结构及埋深、地下水及盆地构造等因素控制.从崔军平等（崔军平等，2007；崔军平和任战利，2011；崔军平等，2011）关于海拉尔盆地地温分布的研究成果看出，贝尔湖坳陷和呼和湖坳陷内部地温梯度是海拉尔盆地内地温梯度最大的区域，对比发现这些区域正是中-上地壳壳内低速高导层上隆部位.另外，陈守田等（2002，2004）将海拉尔盆地含油气系统进行了区分，并认为贝尔湖坳陷中部，呼和湖坳陷西部是有利的油气富集带.

可以看出，海拉尔盆地中-上地壳高导层的存在对该地区油气田的生成具有重大影响.目前海拉尔地区仅呼和湖坳陷内的乌尔逊凹陷和贝尔凹陷发现工业油气田较多，另外呼和湖坳陷也发现有工业油气流.这些地区都是中-上地壳低速高导层的上隆区域，可以预见海拉尔盆地下一步找油气的有利区域应对应中-上地壳低速高导层上隆区域.因此扎赉诺尔盆地东西两侧、贝尔湖坳陷西部和呼和湖坳陷西部可能是油气勘探的重要区域.

6 结论

（1） 海拉尔盆地大地电磁测深探测结果表明，该区域电性结构具横向分块、纵向分层特征，中-上地壳普遍存在低阻层.电性结构的分布特征与区域构造密切相关，各主要构造单元之间均以断裂相隔，单元边界在电性结构模型中表现为电性梯度带或低阻异常带.电性结构的横向分区与区域构造分区具有高度一致性，各构造单元电性结构各具特点.上地壳范围隆起区主要对应高阻，坳陷区内部的凸起对应高阻，坳陷区内部的凹陷对应低阻.

（2） 断裂带两侧电性结构模型差别较大，据此推断出两条断裂F8和F9，且断裂F9规模较大，推测为基底断裂.

（3） 海拉尔盆地中-上地壳高导层具有连续性，底面最大埋深在28 km，一般底面埋深在6～16 km之间，厚度在4～10 km之间，电阻率值小于20 Ωm.海拉尔盆地中-上地壳高导层的存在与该区油气生成、聚集有密切关系，推测高导层上隆区是油气勘查的有利区域.

致谢 各位评审专家在论文评审过程中提出了诸多可贵意见，在此表示诚挚的谢意.此外，论文写作过程中张乐天师兄、董浩师兄及组内师兄弟也提出了许多宝贵意见，并协助完成，在此一并致谢.

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（本文编辑 胡素芳）

Study of the central-upper crust electrical structure of Hailar Basin

LIU Zhi-Long1,4， YE Gao-Feng1,2,3*， WEI Wen-Bo1,2,3， JIN Sheng1,2,3

1SchoolofGeophysicsandInformationTechnology,ChinaUniversityofGeosciences,Beijing100083,China2KeyLaboratoryofGeo-detectionofMinistryofEducation,Beijing100083,China3StateKeyLaboratoryofGeologicalProcessesandMineralResources,Beijing100083,China4TianjinGeothermalExplorationandDevelopment-DesigningInstitute，Tianjin300250,China

In order to study the central-upper crust electrical structure and tectonic features of Hailar Basin, and discuss metallogenic geological srtucture background characteristics and metallogenic environments of Hailar Basin,this paper selected 66 magnetotelluric sounding points in Hailar Basin which is acquired in 2011 of “Comprehensive geophysical survey in the eastern part of China-Mongolia border region” project for line 4 to treatment and research. The magnetotelluric sounding methord via studying the propagation characteristics of natural electromagnetic field in the earth to detect the underground geological structure. The model of lithosphere scale electrical conductivity can be obtained by magnetotelluric sounding methord, and provides a physical basis for the study of deep geological structure.Through analysis and interpretation of 2D inversion results based on magentotelluric sounding profile, knowing that the deep geological structure of the study area is NE-SW trending, and large scale electrical resistivity structures were revealed for the first time. The electrical structure of the middle-upper crust of Hailar Basin is clearly stratified and can generally be divided into four layers, namely the high conductivity layer—high resistivity layer—high conductive layer—high resistivity layer, while the transverse could also be divided into several blocks horizontally. The numerous distributed faults in Hailar Basin′s edge and interior divide the Basin itself into alternating structures of uplifts and depressions. It′s also found that there are small scale bulges in depression parts, and the electrical structure of each tectonic unit is of distinct features. The lower boundary of high conductivity layer in middle-upper crust of Hailar Basin is generally between 6 and 16 km, which can reach 28 km at the deepest part with little change in thickness, which is about 4～10 km. The lower boundary in uplift and depression areas are largely different. According to the electrical structure model, two new faults of F8 and F9 are inferred, and the fault F9 is of larger scale that cut the basement. The high conductivity layer in middle-upper crust may to some extent control the distribution of oil and gas deposits within the Hailar Basin. It is speculated that the high conductivity layer uplifts is a favorable area for oil and gas exploration.

Hailar Basin； Magnetotelluric； Electrical structure； Crustal conductivity layer

中蒙边境东段综合地球物理调查（资[2010]矿评01-2101）资助.

刘志龙，男，1989年生，地质工程专业在读硕士生，主要研究方向为固体矿地球物理勘探.E-mail：237701767@qq.com

*通讯作者 叶高峰，男，1977年生，副教授，长期从事地球物理学的教学与研究.E-mail：ygf1999@cugb.edu.cn

10.6038/cjg20151208.

10.6038/cjg20151208

P313, P631

2014-12-30，2015-09-28收修定稿

刘志龙， 叶高峰， 魏文博等. 2015. 海拉尔盆地中-上地壳电性结构特征研究.地球物理学报，58（12）:4425-4435,

Liu Z L, Ye G F, Wei W B, et al. 2015. Study of the central-upper crust electrical structure of Hailar Basin.ChineseJ.Geophys. （in Chinese）,58（12）:4425-4435,doi:10.6038/cjg20151208.