西北断陷盆地覆盖区填图方法探索——新疆巴里坤盆地填图实践

王国灿，赵 璇，陈 超，陈 越，季军良，王 岸，曹 凯

(1.中国地质大学(武汉)地球科学学院全球大地构造研究中心，武汉 430074；2.中国地质大学(武汉)地质调查研究院，武汉 430074；3.中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院，武汉 430074)

西北断陷盆地覆盖区填图方法探索
——新疆巴里坤盆地填图实践

王国灿1,2，赵 璇1，陈 超3，陈 越1，季军良1，王 岸1,2，曹 凯1,2

(1.中国地质大学(武汉)地球科学学院全球大地构造研究中心，武汉 430074；2.中国地质大学(武汉)地质调查研究院，武汉 430074；3.中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院，武汉 430074)

西部断陷盆地覆盖区覆盖层与基岩面地质结构及盆山关系是当今覆盖区区域地质调查研究需解决的重点与难点。基于新疆巴里坤山间断陷盆地覆盖区地质填图试点实践，梳理出断陷盆地区地质填图的基本内容和填图目标；强调覆盖区地质调查必须针对需解决的关键地质问题，贯彻地表地质调查—地球物理探测—钻孔验证相结合的基本工作思路；确定出普适性的填图技术路线和围绕填图目标及基本内容的针对性填图方法组合；最后以巴里坤断陷盆地填图为例，从调研目标的确定到物探工作及方法组合优选和钻探布设，系统介绍了巴里坤断陷盆地覆盖区地质填图的方法体系，并最终落实到地质填图成果的体现，成为西部断陷盆地覆盖区地质填图的示范。

西部断陷盆地覆盖区；填图目标；填图技术方法；基岩面地质结构；覆盖层地质结构；巴里坤盆地

0 引言

盆山相间是中国西部地区代表性的地貌格局组合，盆地周围往往被造山带所环绕[1]。造山带区域基岩裸露，矿产资源丰富，而盆地区普遍存在第四系和古—新近系双层覆盖或第四系、古—新近系和中生界三层覆盖的地质特色[2]。揭示不同覆盖层及其下伏基岩地质结构和盆山相互关系已经成为拓展我国区域地质调查与研究新领域、寻求重大基础地质问题新突破、拓展地质找矿空间、提升我国区域地质调查面向生态文明建设和经济社会发展服务能力的客观需求。然而，传统的覆盖区地质调查主要限于地表第四系成因类型划分和分布，难以适应现代区域地质调查的需求。特别是西部断陷盆地覆盖区一般第四系及新生界沉积较厚，盆地的形成与造山带的隆起密切联系[3～4]。对这类覆盖区的地质调查从调查内容到技术方法体系均无先成经验和规范可循，限制了对这些地区地质结构的深刻认识以及深部地质找矿和地调成果的社会服务能力。

面对我国地质调查工作新形势，2014年中国地质调查局启动“特殊地质地貌区填图试点”计划项目，下设“新疆1∶50000板房沟(K46E002015)、小柳沟(K46E003015)、伊吾军马场(K46E004015)、口门子(K46E005015)幅填图试点”子项目，选定填图区的巴里坤盆地开展西部断陷盆地覆盖区1∶50000地质填图试点。本文即是笔者基于新疆东部巴里坤断陷盆地覆盖区1∶50000地质填图试点工作，在对西部断陷盆地覆盖区地质填图基本目标进行梳理的基础上，对地质填图方法进行了系统探索。经过2年多的工作实践，初步建立了适用于中国西部断陷盆地覆盖区的地质填图方法体系，相信这一方法体系也将对其他类似覆盖区地质调查具有重要借鉴意义。

1 填图目标及调查内容的拟定

传统区域地质填图中，受调查手段的限制，对覆盖区地质填图一般仅对地表第四系沉积物进行成因类型划分，勾绘其分布。然而，正如前面所述，传统的地表第四系地质调查不能满足现代区域地质调查的需求。首先，覆盖区的区域地质找矿亟需基础地质背景信息，特别是西部地区的盆地覆盖区本身往往就位于重要的成矿带内，与周缘基岩成矿带具有密切的相关联系[5]，揭示覆盖层之下的基岩地质结构是西部覆盖区深部地质找矿的重要基础；其次，有关区域地质组成、结构和演化的诸多重要基础地质问题过去主要集中在造山带的调查与研究，而盆地覆盖区作为盆山结构基本组合形式的另一端，其地质结构及演化的认识长期模糊不清，难以建立整体系统性的区域地质构造演化格式，比如盆地基底性质、盆山构造关系等重要基础地质问题长期制约着区域地质构造演化的深刻认识[6]，因此，揭示盆地覆盖区的地质结构和盆山关系也有望在一些长期制约区域地质构造演化认识的重要基础地质问题上取得新的突破；第三，覆盖层是人类活动的最主要场所，中国西部地区城镇及农作物绝大多数都分布于盆地覆盖区，特别是西部地区多干旱缺水，水资源状况一直是制约区域经济发展的主要瓶颈，山带的冰雪融水和地表水进入盆地多渗入地下成为地下水。开发和利用好地下水资源是西部地区经济发展的重要考量。而地下水的运移和赋存条件与覆盖层及其下的岩性和构造关系密切，揭示覆盖区覆盖层及下伏基岩地质结构无疑将有利于查清地下水资源状况及运移和赋存条件，从而为西部地区水资源的合理开发和使用调配提供地质背景资料。

一般所谓的覆盖区地质调查重点针对第四系覆盖层及下伏基岩地质结构，覆盖层主要限于第四系覆盖。然而，我国西北部地区洋陆转换过程总体上于晚古生代末结束[7]，中新生代表现为系列断陷盆地的发育过程，而西部地区中新生代盆地演化并不均衡，造成前中生代地质体之上的覆盖层的组合形式多样。可以划分以下基本形式：

①单层覆盖：前中生代地质体之上直接被第四系覆盖，往往出现于盆山边部。

②双层覆盖：前中生代地质体之上被古—新近系及第四系双层覆盖，出现于断陷较晚发育的盆地。

③三层覆盖：前中生代地质体之上发育中生界、古—新近系和第四系。

因此对于双层或三层覆盖形式的地区，如果将覆盖层只限于第四系的覆盖，只揭示第四纪覆盖层及其下伏古—新近纪基岩显然难以满足上述对覆盖区地质调查特别是为覆盖区深部多金属地质找矿提供地质背景资料的需求。因为，金属矿产主要与古生代的地质活动有关，古生界是多金属地质找矿的基本对象，中新生代盆地发育阶段主要发育油、气、煤、盐等非金属矿产，地下水的赋存与运移则主要与古—新近系和第四系结构有关。因此，盆地覆盖区地质调查的基本内容选择有赖于地质调查服务目标。为多金属地质找矿提供地质背景资料的地质调查内容要求揭示中新生界以下基岩地质结构；而从为寻找油、气、煤、盐等非金属矿产资源服务的角度，主要要求揭示中新生代地质结构；而为开发和利用地下水资源服务就要求对第四系和古—新近系地质结构予以揭示。因此，针对双层或三层覆盖形式的地区，揭示古近系—新近系下伏基岩甚至整个中新生代下伏基岩地质结构就成为西北断陷盆地覆盖区深部地质找矿对基础地质调查的客观要求。

基于上述对覆盖区区域地质调查的客观需求，针对西北断陷盆地覆盖区不同形式覆盖的地质特色，从区域地质调查的角度，本着有所为有所不为的原则，笔者认为其区域地质调查应包括以下4方面的主要内容。

①常规地表第四系地质填图：常规的地表地质调查是区域地质调查的基本内容，需要对地表第四系不同时代不同成因类型沉积进行系统划分和对比，对地表第四系不同时代不同成因类型沉积和活动构造进行有效控制，揭示地表第四系地质结构。

②第四纪、古近纪—新近纪或中生代覆盖层下伏基岩面地质结构填图：基岩面地质结构填图是覆盖区地质填图内容拓展的重要方面。由于西北断陷盆地覆盖区存在多种不同覆盖层组合，因此基岩面的含义将随不同的覆盖层组合而发生变化。如：对双层覆盖形式来说，存在第四系下伏基岩面和古—始新世下伏基岩面2个基岩面；而对三层覆盖形式来说，将存在第四系下伏基岩面、古—新近系下伏基岩面和中生界下伏基岩面3个不同基岩面。不同覆盖层的下伏基岩面地质结构不同，从地质填图角度，基岩面地质填图就是将基岩面作为地形面，在其上填绘下伏不同地质体及断裂构造的分布。

③第四纪、古近纪—新近纪或中生代覆盖层内重要目标地质要素三维地质填图：覆盖层的三维地质结构也是覆盖区地质填图的重要内容之一。东部大型城市区围绕城市建设对第四纪覆盖层开展了大量的钻探、坑道和浅层地球物理勘探，针对第四纪覆盖层的资料十分丰富，使得我们有可能对第四系地质结构进行较精细的三维地质建模[8]。然而，西北断陷盆地区多为经济欠发达地区，除了针对油气资源勘探开发形成一批地球物理和钻探资料外，一般针对覆盖区的深部资料十分有限，要像东部地区那样建立较精细完善的覆盖层三维地质结构模型既不现实，也无必要。因此，对西北不同形式覆盖层三维地质结构的揭示应该结合不同区域的实际地质情况，选择重要目标地质要素的三维地质结构进行有针对性的揭示，如与地下水含水层或隔水层、煤层、盐岩层等相关的重要目标层位三维结构、重要断裂构造三维组合形式等。此外，不同形式覆盖层下伏基岩面的三维形态是基岩面地质填图的基准面，也是覆盖层结构的重要方面，因此是覆盖层三维地质填图调查的重要内容之一，应对其进行系统刻画。

④盆地地质构造演化、盆山耦合关系及盆地断裂构造格架：揭示区域地质构造发展演化是基础地质地调查的基本任务，盆地地质构造发展演化自然也是盆地覆盖区地质调查的基本任务，而盆地地质构造发展演化的重要方面即盆山关系，尤其是断陷盆地覆盖区，盆山关系及以及控盆构造的发育等都应是西部断陷盆地区区域地质调查的重要内容之一。

2 填图技术与方法的基本思考

2.1 技术路线

覆盖区地质调查必须针对需解决的关键地质问题，贯彻地表地质调查—地球物理探测—钻孔验证相结合的工作思路开展系统工作，即在地表地质结构调查和分析的基础上，适度部署物探和钻探工作，以对覆盖层和基岩面地质结构进行有效控制和约束。地球物理勘探工作首先需要开展物探方法实验，优选对覆盖层地质结构、基岩岩性、构造等具有强识别能力且经济实用的方法组合；钻探工作以钻达基岩为目标，重点以标定、验证和约束地球物理信息所揭示的关键部位的地质结构为目的。一般覆盖区的地质调查技术路线见图1。

图1 覆盖区地质调查技术路线图Fig.1 Technology roadmap of geological investigation in the covered area

2.2 填图方法

显然，对上述不同的调查内容就要求有不同的针对性的调查技术和方法。

2.2.1 常规第四系地质填图

结合遥感影像，通过路线地质调查和第四纪剖面实测，对第四纪不同成因类型进行有效控制，勾绘第四纪不同成因类型地质界线、揭示第四纪不同时代不同成因类型之间的地质结构关系，通过第四纪年代学分析测试地表第四纪不同成因类型沉积时代，刻画第四纪沉积系列演变和反映的气候环境演变。

盆地第四系覆盖区平缓开阔，实地的不同沉积体的准确界线往往较难分辨。但盆地区第四系地质记录新，不同第四系地质体的遥感影像特征清晰，因此，地表第四系地质调查应充分利用遥感资料。西部断陷盆地形成过程中一般经历了强烈的构造活动，盆地内部的沉积结构和断裂构造较复杂，通过遥感地质解译，可以对第四纪不同成因类型或不同地貌单元进行有效划分，对断裂构造形成的线性影像进行勾勒，以更准确表达各种地质构造的分布。因此，第四系地表填图首先应该通过遥感技术，宏观认识填图区地质-地貌的关系和分布规律，然后安排一定的解译检查路线，以达到快速、准确、高质量地完成地表第四系地质图。

2.2.2 基岩面地质结构填图及覆盖层内重要目标地质要素三维地质填图

2.2.2.1 地表信息外延推断

充分利用覆盖层沉积边缘基岩露头的各种地质信息，合理外延和推断覆盖层下伏基岩的物质组成和地质结构。

断陷盆地区基岩露头与覆盖层主要存在两种地质结构关系，一是断裂构造控制的盆山边界，二是未受断裂制约的基岩向盆地的自然延展。前者需要基于露头区的详细构造解剖，分析盆山边界的构造性质及其对两侧地质体的几何学和运动学的控制方式，并利用露头信息顺构造走向外延到覆盖区；后者则应充分利用露头区的地质信息，配合基岩与覆盖层接触关系研究，合理推断覆盖层下伏基岩的物质和构造属性。

2.2.2.2 物探方法

基于覆盖区地质调查的基本内容和目标，地球物理勘探要求：①查清基岩顶面的形态；②识别基岩面的岩性或地层和岩体单元的归属；③识别主要断裂构造；④揭示覆盖层地质结构。涉及的地球物理勘探方法包括磁法、重力、MT剖面、高密度电阻率法、浅层地震和探地雷达等。一般来说，区域磁法、区域重力和剖面大地电磁主要用来约束较深覆盖的基岩面地质结构和基岩面起伏；高密度电法、浅层地震、探地雷达等主要用于约束近地表覆盖层结构和浅覆盖基岩面的起伏情况。

物探工作也是一种较高成本的投入，因此首先应该充分收集前人已有的各种地球物理勘探资料(包括岩石物性资料)，在此基础上，根据覆盖区地质填图目标合理选择地球物理勘探方法组合。对于一般的1∶50000覆盖区区域地质调查，应该具备1∶50000区域重力和区域磁测资料，以了解调研区宏观地质结构；其他的地球物理工作应结合具体调研工作目标合理有效部署。优选物探方法组合需结合调查区的地质-地貌-气候条件，在物探方法试验和岩石物性研究的基础上进行综合决策；需要特别注意多种不同物探方法乃至与地质和钻探等手段的相互配合；物探方法必须以研究岩石物性为前提和基础。物性资料的获得是物探勘探资料反演和进行地质解释的前提条件。

2.2.2.3 钻探方法

布置浅钻的主要目的是为覆盖区的基岩填图和覆盖层第四纪地质结构提供直接的准确信息，同时也可为地球物理勘探取得的解释结果和推测进行验证和标定，是深部地质研究常用的勘探手段。

钻探工作因其高成本的投入，不宜网格式部署，需要视覆盖层及下覆基岩地质结构的复杂程度和覆盖层厚度合理布设。一般原则是布设钻孔的数量与覆盖层厚度呈反比，与地质结构的复杂性呈正比。覆盖区地质调查的钻孔一般以抵达基岩面为目标。钻孔勘探方案应充分利用各种相关信息，特别是地球物理资料信息，有针对性地瞄准关键问题或目标层合理部署，以使钻探信息意义最大化。

2.2.3 盆地地质构造演化

盆地地质构造演化调查涉及到盆地形成、盆地沉积演化、盆地控盆构造以及盆山耦合关系等方面内容，需要开展沉积、物源、控盆构造和盆山关系的综合调研。

沉积分析除了地表露头的平、剖面沉积结构分析外，应充分收集利用钻孔剖面信息，从沉积组成、结构、沉积组合、沉积相、物质来源等方面开展系统研究，并充分结合各种室内分析测试手段提取沉积剖面柱所反映的沉积环境变迁的信息。

控盆构造及盆地断裂构造格架应结合地球物理勘探资料和遥感信息，通过地表调研与地球物理资料的结合，揭示控盆构造特别是控盆断裂构造的分布、几何形态、组合规律、运动性质等，探讨控盆断裂构造形成的动力背景。

盆山耦合关系调研则应综合沉积演化、控盆构造、物源分析以及相邻造山带的隆升剥露历史研究成果，揭示盆地发育与相邻造山带隆升剥露的耦合关系。

3 新疆巴里坤断陷盆地覆盖区填图实践

巴里坤盆地位于天山造山带东部，呈近东西向夹持于北部莫钦乌拉山和南部博格达—哈尔里克山之间，东西方向长约70 km，南北方向宽20～30 km，平均海拔为1900 m，是典型的山间断陷盆地。盆地构造呈箕状，整体上具北高南低、东西高中间低的特点。实验填图区位于巴里坤盆地东段口门子—奎苏一带。根据地表地层结构分析推断，调研区盆地覆盖形式主要表现为第四系和古—新近系双层覆盖，下伏前中生代基底。本着有所为有所不为的原则，在对调研区基本填图目标确定的条件下，针对双层覆盖的地质特色，通过系列地质、地球物理联合攻关，对调研区覆盖层及下伏基岩地质结构以及控盆构造进行了系统调研，并对填图技术方法进行了系统探索，形成针对西部断陷盆地覆盖区的填图技术方法体系。

3.1 填图及调研目标的确定

基于测区断陷盆地所具有的第四系和古—新近系双层覆盖的特点，梳理出针对该类型地质填图的基本工作目标和内容，主要包括以下几方面：

①地表第四系地质结构；

②第四系和新生代覆盖层厚度及其空间变化，即第四系和古—新近系下伏基岩面三维形态；

③第四系和古—新近系下伏基岩面地质结构；

④重要区带地下重要经济目标地质要素：调研区农业灌溉以抽取地下水为主，水资源仍是制约当地农牧业发展的重要因素。因此，根据测区实际，我们重点关注覆盖层主要含水层、隔水层、卤水层的结构特点；另外盆地为断陷盆地，断裂构造特别是活动断层构造发育，因此我们对盆地断裂构造也进行了重点调研；

⑤盆地构造格架及盆山构造关系。

3.2 物探方法实验及优选物探方法组合

3.2.1 物探方法实验

地球物理勘探方法的适用性除了与勘探目标岩石物性特点相关外，还取决于方法本身的条件制约，特别是近地表地球物理勘探方法影响因素较多。不同方法在不同条件下的适用性千差万别，为此需要开展地球物理方法试验。基于本项目地球物理勘探目标，在对测区主要地质单元岩石物性分析测试的基础上，我们重点开展了系列浅层地球物理勘探方法实验。

3.2.1.1 高密度电法

高密度电阻率法是一种集电剖面和电测深于一体的电阻率法，原理与常规的电阻率法相同。高密度电阻率法适用于100 m以浅的近地表电阻率分布成像，一般可以查明第四系地质结构、基岩面起伏、岩溶发育、断层、含水层等地质目标。

巴里坤盆地地形场地条件适合高密度电法工作，高密度电法实验结果显示，地表以下约120 m深度范围内电阻率分布的成层性明显，在10～40 m和70～80 m以下均出现低阻层，对第四系—新近系成层结构的刻画效果较好。

3.2.1.2 浅层地震

地震勘探对成层岩系具有很好的辨识度。地震勘探一般采用地震反射法和折射法。浅层地震反射法可视为一种基于影像的技术，将接收到的人工产生的反射地震波数据进行处理后产生地下结构的影像图；浅层地震折射法是利用沿地表排列的一列检波器接收到的折射波追踪产生折射波分界面的一种方法。一般地，反射波法适用于调查精细的地层结构，而折射波法适用于追踪浅覆盖层下基岩面的起伏。近年来，多道面波分析方法也成为浅层地震勘探的重要方法之一，它是利用面波的频散性分析和刻画介质的横波速度分布或横波速度结构，包括主动源和被动源多道面波分析方法[9]。主动源采取重锤垂直锤击地面形成震源，野外作业较简便；噪声源主要通过检波器检测环境噪声面波数据并进行相关数据处理。浅层地震主动源与噪声源联合面波多道分析将主动源与噪声源面波数据置于同一分析和反演体系，对获取的横波速度分布而言，不仅具有足够的探测深度，而且还有尽可能高的分辨率。

基于上述，我们首先在调研区开展了2 km浅层反射/折射地震及多道面波分析的方法实验。实验结果显示，浅层地震反射能量弱，难以获得较深层反射波，如果要获得有效的反射波，需要采用大功率震源或潜水面以下激发、高叠加次数，因此调查成本会较高，难以在区域地质调查工作中推广应用；另外，调研区古近系—新近系—第四系内部存在多个低速层且较厚，浅层折射地震法无法追踪这些岩性界面。但是，调研区浅层地震原始记录显示多种模式的面波十分发育，适合开展多道面波分析，采用浅层地震主动源与噪声源联合面波多道分析有望获得调研区的一定深度的浅层地质结构。

3.2.1.3 探地雷达

探地雷达方法是利用宽带短脉冲形式的高频电磁波(主频从十MHz至千MHz量级)在界面上的反射探测有关目的物[10]。将发射天线和接收天线紧靠地面，由发射机发射的短脉冲电磁波经发射天线(T)辐射传入大地，电磁波在地下传播过程中遇到介质的电性分界面便被反射或折射，从而被地面的接收天线(R)所接收。

我们在调研区先行开展了2 km的探地雷达方法实验，实验结果显示，调研区地表条件难以满足探地雷达的地形要求，开展此方法难度较大。另外，调研区潜水面较浅，一般10～20 m，探地雷达在该区近地表调查中难以获得有效信号。

3.2.2 优选物探方法组合及物探工作布设

基于前述调研区所具有的第四系和古—新近系双层覆盖特点所梳理出的基本工作目标和内容，在上述近地表地球物理勘探方法试验结果的基础上，综合考虑成本因素，形成了针对调研区覆盖区经济有效的物探方法组合，即通过区域磁法、区域重力和剖面大地电磁测量约束双层覆盖的基岩面地质结构和基岩面起伏；通过高密度电法和浅层地震面波频散分析(结合背景噪声观测)约束第四系覆盖层结构和第四系基岩面起伏。

测区可资利用的前人的主要地球物理资料是1∶1000000的区域航空重力和磁力，其分辨率低，难以满足1∶50000覆盖区地质调查目标任务的要求。因此，从区域控制角度，需要部署1∶50000区域重力和磁力测量，并通过重、磁联合解释方法，进行基岩结构及成分调查，以刻画盆地基底起伏、基岩主要岩石体分布和断裂构造分布，服务于基岩面地质图的填绘。另外，适度部署大地电磁测深剖面，旨在揭示覆盖区深部构造与岩性分布，其与区域重磁探测的配合可提高基岩面地质结构约束的准确性和可靠性。第四系重要目标地质要素的约束主要采用近地表地球物理方法，根据近地表地球物理方法实验结果，较为经济有效的近地表地球物理方法为高密度电法和浅层地震(主动源和噪声源相结合)面波频散分析。高密度电法的重要探测目标是近地表沉积物的构造及含水情况，浅层(面波)地震方法的探测目标为近地表沉积物的主要结构特征，如松散结构的沉积物、固结较好的沉积物以及弱风化地层岩石等。这些物探方法的运用，可为解剖覆盖区内部结构和沉积物特征提供重要证据。但是，对全区第四纪地质结构进行全面约束显然工作量投入过大，本着有所为有所不为的原则，我们选择重点区段，特别是主要农作物经济区，各部署2条高密度电法剖面和1条浅层主动源和噪声源联合面波频散分析剖面，探索主要目标地质要素如含水层、隔水层、(含水)活动断层等的分布情况，以为当地经济建设和发展提供近地表一定深度范围内(200 m以浅)的地质背景资料。

3.3 钻孔布设

钻探是覆盖区区域地质调查工作中一项成本高又不可或缺的投入，需要结合地球物理勘探信息慎重选择，使有限钻探工作最大化地获得深部信息。结合地球物理勘探信息，测区累计钻探进尺1000 m工作量的钻探部署主要针对性如表1和图2。

表1 测区钻探工作布设

底图为垂向导数重力异常图；C、D为大地电磁和高密度电法剖面测线；E、F为剖面大地电磁测线；虚线为主动源和噪声源联合面波多道分析剖面测线图2 测区钻探工作布设Fig.2 Disposition of drill holes in the work area

3.4 填图成果

填图成果的具体阐述将专文发表，这里只做简要概括。

3.4.1 地表第四系填图方面

充分利用了高分遥感信息辅助地表地质调查全面开展地表第四系填图。全面勾勒出巴里坤盆地第四系成因类型及其分布、主要山前洪冲积扇体结构，揭示了巴里坤盆地近地表第四系结构。盆地第四系不同时代成因类型分布规律总体揭示出盆地北侧洪积扇体的发育具有由北向南、由东向西的迁移趋势，而南侧扇体的位置基本保持不变，反映第四纪以来，北侧山区崛起较南侧更为强烈以及东部地区相对西部翘起的总体趋势。

3.4.2 盆地断裂构造格架及活动构造调研方面

基于重磁勘探资料、大地电磁勘探和地表地质调查验证，揭示了盆地断裂构造格架，新发现若干切错第四系的活动断层。通过1∶50000地面区域重、磁测量，刻画了盆地构造基本格架和断裂分布。揭示了盆地若干地球物理异常带所刻划的断裂带对盆内地貌格局的明显控制作用，部分断裂在地表也有良好显示，并显示活动断层特征。

3.4.3 盆地隆坳格局及基岩面三维形态方面

通过第四系沉积与下伏基岩密度和电阻率差异，获得盆地第四系厚度分布，显示中东部地区第四系沉积厚度在100 m以内，由东向西逐渐增厚；另外两侧靠山前洪冲积扇体沉积较厚，最厚可达550 m，中部河湖相沉积相对较薄(见图3a)。这种厚度分布也获得钻孔验证。

图3 测区巴里坤断陷盆地覆盖区基岩面地质图Fig.3 Geological maps of bedrock surface in covered region of Barkol faulted-basin

区域重力异常垂直导数(Vzz)异常图刻画了渐新世—中新世桃树园组(E3—N1t)基岩面形态特征，即中央隆起分割南北断陷区以及基岩面由西向东抬高，并反映出盆地内基底起伏的局部特征和覆盖层中不均匀体的分布以及其间存在的断裂构造(见图3b)。综合地球物理资料对覆盖区包括第四系和古—新近系整个新生界的下伏基岩面深度进行反演估算，获得新生界底部基岩面深度图(图3b)，揭示了基岩面总体中部由东向西的隆起，分隔南、北2个较深的新生代凹陷带。北部凹陷区的基岩面深度最深可达1100 m，北部凹陷区与中部隆起区之间以近东西向大断裂分隔，断层垂向落差最大可达1000 m；南西部基岩面最深可达1700 m，与中部隆起区之间基岩面深度呈过渡变化。

3.4.4 覆盖层基本结构方面

AMT剖面视电阻率分析和反演结果良好揭示了新生代覆盖层的基本结构及盆地主干断裂系统。AMT剖面测量结果所显示的断裂及基岩隆起与凹陷分布和重、磁异常解释结果具有较好的对应性，浅层的低阻层显示了盆地区渐新世—中新世桃树园组(E3—N1t)的剖面结构和分布，并刻画了盆地第四系下伏基岩面和渐新世—中新世桃树园组(E3—N1t)下伏基岩面的剖面深度变化。

高密度电法对近地表约200 m以浅的覆盖层地质结构予以了良好揭示，揭示了盆地南北缘及厚覆盖区松散层内部不均匀性，其中近地表高阻对应厚砾石层分布，高阻层带中的相对低阻带对应潜水面下的含水层，普遍的50～100 m以下的低阻带对应渐新世—中新世桃树园组分布，这种剖面电阻率解译结构与地表露头外延推断具有高度的契合性。

3.4.5 覆盖区基岩地质结构方面

基于地表地质信息的外延推断、地球物理勘探资料的综合处理和地质解译，并结合钻探验证等综合手段，对巴里坤盆地覆盖区第四系和古—新近系双层覆盖的下伏基岩面地质结构给予揭示，形成第四系下伏基岩面地质图和新生界下伏基岩面地质图(见图3)。

第四系下伏基岩面地质图(见图3a)反映盆地内部第四纪沉积层大部分直接不整合覆盖在新近系之上，仅在盆山边界地带存在小范围第四系与更老基岩不整合覆盖现象。

新生界下伏基岩面地质图(见图3b)显示，盆地南北两侧边界断层均倾向盆地，具有正断层分量，基岩面断层与山体之间被新生代地层所覆盖的区域为两侧山体出露地层的下延。盆地中部以巴里坤盆地中部近东西向大断层为界，断层以北区域包括中上奥陶统庙尔沟组与下石炭统七角井组；断层以南主体为下石炭统七角井组和下中奥陶统塔水组，根据剖面大地电磁资料和1∶50000面积性磁法测量数据联合反演，在塔水组中划分出多个奥陶纪侵入岩体。

另外，区域重磁和大地电磁测试还揭示了一些更深部的基岩地质结构信息，如区域地面磁异常化极和匹配滤波等处理，得到测区内隐伏磁性岩石的分布，显示测区中部存在一个范围较大的由西部边界向东延展的低缓磁异常，低缓磁异常可能对应桃树园组(N1t)下伏基岩的隐伏花岗质岩体。

3.4.6 盆山关系方面

通过对巴里坤盆地及两侧中新生代地层格架及中生界物源分析，揭示现今的低位巴里坤盆地在中生代为高位剥蚀区，而北部现今高位的莫钦乌拉山区在中生代为低位含煤盆地沉积区；新生代以来，巴里坤断陷盆地形成，地势发生反转，巴里坤断陷盆地区由原高位剥蚀区转化为低位沉降区；热年代学资料揭示，巴里坤盆地地貌反转的时间主要发生在距今32～20 Ma[11]；盆缘脆性断裂构造分析则揭示巴里坤盆地的形成主要受控于左行走滑拉分。综合有关资料，建立了测区中新生代以来的构造地貌变迁过程。

4 总结与思考

覆盖区地质填图具有很强的探索性，不同类型覆盖区以及类似覆盖区由于具体结构的不同，其填图方法技术也会千差万别。本文结合新疆巴里坤盆地覆盖区的填图实践试图对西北断陷盆地覆盖区填图方法给出一般的思路、技术路线和填图方法的建议。但是，具体应用应该结合不同覆盖区的具体特点作出相应的填图对策。我们认为，需要把握以下几个关键点：

①目标及调查内容的确定：填图目标决定了方法手段，解决什么问题就有什么相应的方法体系。因此，方法体系必须要有明确的针对性，做到有的放矢。

②方法实验先行：覆盖区地质调查涉及的方法很多，特别是地球物理勘探方法手段种类繁多，其主要是基于岩石物理性质的差异。一些方法体系由于探索对象的不同、岩石物性结构的不同，方法的适用性和有效性会随着不同地质条件以及外部条件的变化而变化，因此，全面开展调研区地球物理勘探工作必须要有相关的方法实验，并形成经济实用的物探方法组合。

③分阶段有序推进：覆盖区地质填图涉及多种调研手段的联合使用，不同方法体系需要相互衔接，因此要求分阶段有序推进。我们体会是应该贯彻“4优先1滞后”的原则：即优先安排地表地质调查工作；优先安排地球物理方法实验工作；优先安排岩石物性测量；优先安排控制格架的地球物理勘探工作；钻探工作滞后安排。

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EXPLORATION OF GEOLOGICAL MAPPING METHODS ON COVERED AREA OF FAULTED BASIN IN THE NORTHWEST CHINA: A MAPPING PRACTICE IN THE BARKOL BASIN, XINJIANG

WANG Guo-can1,2， ZHAO Xuan1， CHEN Chao3， CHEN Yue1，JI Jun-liang1， WANG An1,2， CAO Kai1,2

(1.CenterforGlobalTectonics,SchoolofEarthSciences,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan430074,China;2.InstituteofGeologicalSurvey,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan430074,China;3.InstituteofGeophysics&Geomatics,ChinaUniversityofGeosciences,Wuhan430074,China)

The geological texture of bedrock surface and overburden cover, and the basin-mountain coupling relationship are the key and difficult points in the regional geological survey of the covered areas of faulted-basin in the western China. In this paper we sorted out the mapping target and mapping contents to the covered region of faulted-basin based on the geological mapping practice in the Barkol basin, emphasized that the geological survey in the covered region must be aimed to solve the key geological problems and combination of surface geological survey, geophysical exploration and drilling verification, and determined the general mapping technical route and the combination of mapping methods. As an example, this paper also systematically introduced the mapping methods in the Barkol faulted-basin, including determining mapping targets and contents, optimizing geophysical exploration methods, and laying out drilling work.

covered region of faulted-basin in the western China; mapping target; mapping method; geological texture of bedrock surface; geological texture of overburden cover; Barkol basin

1006-6616(2016)04-0809-13

2016-07-21

中国地质调查局“特殊地质地貌区填图试点”项目(DD20160060；12120114042801)

王国灿(1963-)，男，教授，博士生导师，长期从事区域地质、构造地质学教学与研究。E-mail：wgcan@cug.edu.cn

P546；P623

A