地球物理场的特点

区域地球物理场特征~

1.区域重力场特征
安徽东南部地区为区域重力低区，重力梯度带为似橄榄状，异常总体呈北东东向展布。宏观表现为中间相对高的椭环形重力低，区域场值变化约为－20×10-5～－35×10-5ms-2（图3-3-1）。

图3-3-1 安徽东南地区布格重力异常图

皖东南地区重力异常走向有近东西向、北东向、北北东向等，形态各异。近东西向中间错位的祁门－屯溪（黄山市）重力高带总体呈波浪形展布，场值＞－40×10-5～－30×10-5ms-2。古牛降－城安、黟县－黄山、旌德、绩溪伏岭重力低带及皖浙交界处北北东向重力低带、皖赣交界处东西向重力低带环绕中心重力高分布，形成内环带。东至枫树垄、石台矾滩、青阳九华山、泾县榔桥、宁国济川、广德刘村、宁国仙霞等重力低沿边界梯度带展布，组成皖东南异常区的外环带。内环带重力低场值一般＜－50×10-5ms-2，外环带场值一般＜－30×10-5～－40×10-5ms-2。
宏观上，区域重力场与地形呈镜像关系，即山地呈现为重力低、盆地呈现为重力高，重力梯度带对应着盆地与山地的过渡区间。
根据重力场理论，区域性异常反映的是大尺度深部场源性质及产状特征，一般重力异常是由横向剩余密度引起。皖东南地区地壳增厚、下界面拗陷，壳内存在大规模的相对低密度的花岗岩层，地质构造主要为江南地块东北段，区域性重力梯度带反映了地壳深部界面深度的陡变带——深大断裂。由重力资料分析认为，东至－青阳－宁国重力梯度带反映了江南深大断裂带的构造形迹，为深部构造研究提供了重要信息。旌德等众多重力低异常圈显示了广泛发育的中酸性隐伏岩基。祁门－屯溪重力高区表明相对高密度的基底岩系厚度较大；屯溪一带为重力高中心，反证了低密度的中新生代沉积厚度不大。
2.区域磁场特征
皖东南地区的区域磁场宏观上可划分为皖东南北东东向强磁异常区和皖浙交界区北东向低缓磁异常带，其间为宁国－屯溪（黄山市）负磁带。航磁 T异常表现出以正值为主、正负相间、变化复杂之特征，其场值（化极后）变化范围为－300～＋600 n T（图3-3-2），说明了该区岩浆活动频繁、地质构造复杂，同时，也十分清晰地反映了侵入岩的空间分布与断裂构造的展布位置与方向。

图3-3-2 安徽东南地区航磁化极异常图

皖东南磁场区大致以黄山区—黟县一带为界，可分为东、西两部分。西部石台地区为强磁异常区，背景异常呈北东东向椭圆状，延伸约140km，宽约70km，幅值100～200 n T。该异常区中心位于石台七都一带，其西南侧过东至与江西星子地区强磁场区相连。地表主要为古生代地层，出露有谭山花岗岩体和一些辉绿玢岩岩株。而皖东南基底青白口系－中元古界岩石无磁性，推测如此规模的背景磁异常是由古元古代－新太古代结晶基底引起。在上述一级背景场上叠加有侵入岩引起的青阳、祁门、城安等二级磁异常。
皖南东部地区以北北东向排列较紧密的条带状磁异常分布为主，有泾县云岭－黄山区洪田、泾县茂林·铜山、汀溪－榔桥、黄山区－贤村、黟县、旌德乔亭－白地、绩溪校头－歙县大谷运等异常带，场值200～300 n T，并伴有较明显的低值带。异常形态反映了中酸性侵入岩隐伏产状。
皖浙交界区地质构造属浙西地块，分布有北东向歙县石塔坑、小岫村、绩溪逍遥、宁国仙霞、中村等磁异常，场值一般为50～100 n T，它们大都由构造岩浆带引起。

地球物理特征能够反映现代地球结构、物质组成及地质构造的特征。区域重力、磁异常信息除了反映区内不同地质体的一般物性外，尚能够反映出不同层次的深部地质构造信息，即反映地壳的组成和结构，尤其是一些线性异常带，常反映出或显或隐的构造带或岩相带。
自20世纪60年代以来，不同部门对华北陆块北缘先后开展了多种地球物理探测工作。其中，1∶20万～1∶5万航磁已基本覆盖全区。80年代后期，全球地学断面(GGT)计划有3条穿过华北陆块北缘及邻区。上述工作及数据为解释研究华北地块区北缘的区域构造格局以及矿产勘查工作提供了详细的地球物理资料。
一、磁场特征
根据原国家地质总局航空物探大队测编的“中国航空磁力异常ΔTa图”及赤峰地区1∶50万航磁资料解释图等综合研究成果，比较清楚地看到研究区内的航磁异常分布存在着明显的规律性。
华北地块北缘及邻区所呈现的不同走向、不同形态、不同强度的磁场特征，综合反映了各种岩石，特别是岩浆岩类及基底结晶岩系中磁性物质的赋存及展布面貌。明显的线性磁异常带及两种不同特点磁场的连接带，则反映出区域性或者区划性断裂带的存在。
赤峰市地区航磁异常形态大致可以划分成3种类型:长条形(线性)、椭圆形和圆形。椭圆形居多。决定航磁异常形态的因素很多，主要与地质体产出形态、局部地质构造性质和产状有关。
按异常轴展布方向，区内航磁异常大致可以分为3组走向，即东西向、南北向和北东向。东西向展布的航磁异常主要集中在赤峰市南部，包括赤峰市以南、喀喇沁旗和宁城县境内。南北向展布的航磁异常集中分布在赤峰市东部，即白音套海—金厂沟梁一线以东地区。其余地区主要分布北东向展布的航磁异常。北东向异常又可以分为3种，即北北东向、北东向和北东东向。它们的分布地点和集中区域与岩性组合、区域地质构造息息相关。例如西拉木伦断裂两侧航磁异常一般呈北东东向展布，与反映西拉木伦断裂带存在的线性负异常带保持平行分布。它们主要反映了西拉木伦断裂带的波及范围。
根据航磁异常的特征看，区内航磁异常具有一定的分区性。其中，航磁正异常遍布赤峰市地区，从正负异常比例看，正异常面积相对大。相对来说，负异常的分布主要集中在赤峰市地区东部，形成以大片负磁场为背景的区域性负异常。其他地区分布的负异常则是局部的、零星的。而航磁正异常一般集中于赤峰市中部及西部地区，株连成片，形成规模宏大的正异常区。正异常的强度一般在100～300nT之间，最高值可达750nT。负异常变化幅度相对低些，一般在－50～－200nT之间。
研究区内的磁异常具有明显的分区、分带现象。依据区域航磁分布方向、磁场强度、变化特征等综合因素，赤峰市地区可以划分为3个I级磁场区:①赤峰市地区东部磁场区;②赤峰市地区北部磁场区;③赤峰市地区南部磁场区(图1－10)。

图1－10 赤峰地区航磁异常及断裂构造解译图(据内蒙古第二地质调查队及区域资料编辑修改)

东部磁场区，位于白音套海—金厂沟梁以东区域。该区域以航磁负异常为主，局部出现正异常。正负异常轴向均呈南北向展布为最大特征。
白音套海—金厂沟梁一线以西赤峰市地区，以西拉木伦断裂带为界，航磁特征各具特点，进而划分为赤峰市地区北部磁场区和赤峰市地区南部磁场区。
西拉木伦断裂带本身在航磁图上以线性负异常带反映出来。它阻截了南北两侧异常的延展，使南北两侧磁场各具特点，成为南北两侧磁场天然的分界线。
西拉木伦河以北磁场区:以北东向带状航磁正异常为主，局部北东东向，但负异常占很大比例。这些条状的航磁负异常有一定规模，一般以北东向或北东东向产出。总体来看，除接近西拉木伦断裂带和与东部磁场区衔接部位异常具有规模小、变化幅度大的特点外，一般比较平坦、低缓。
西拉木伦河南部磁场区:基本被航磁正异常覆盖，局部间或出现规模小的负异常，无论正异常还是负异常，按单个异常而论，规模都比较小，变化梯度大。异常主要呈北东东向交互排列分布，在赤峰市地区南部与河北省交界部位，磁异常展布方向逐渐转为东西向，与区域东西向隆起带相对应。
该区又可以划分为南北两个分区，即芝瑞－乌丹磁场分区(Ⅱ5)和锦山－天义磁场分区(Ⅱ6)
芝瑞－乌丹磁场分区:该磁场分区北部由西拉木伦断裂起，南部到老府—赤峰—新惠一线止。东部以白音套海－金厂沟梁断裂为界，西部与河北省衔接。航磁以正异常为主，局部出现规模较小的负异常。正负异常轴向一般呈椭圆形北东东向展布，少数为北东向，局部孤立存在。异常值较高，一般可达300～400nT，最大可达750nT。无论正负异常规模都比较小。对于该分区航磁特征的形成原因可以从区域地质得到解释，西拉木伦河南部属于天山－阴山纬向构造带部分，保留了一些东西向构造的片断。构成主要地质体的古、中生代地层和岩体受西拉木伦断裂带影响而成近东西向或由北东东向展布，少数燕山期断裂呈北东—北北东向局部发育。这些地质特征和上述航磁异常分布特点相互对应。
锦山－天义磁场分区:分区北部由老府—赤峰—新惠一线起，南部和西部与河北省承德地区交界，东部与辽宁省朝阳地区衔接。位于赤峰市地区最南端，分区的形态似舌状。区内航磁异常形态不规整，正负异常混杂交替出现，正负异常所占的面积大致相当。航磁异常以东西向为主，正负异常多数呈线状、条带状或串珠状东西向展布，黑里河－长青断裂、旺业店－松树梁断裂和老府－红花沟断裂等一系列纬向断裂都集中在这个区域，集中反映了由河北省延入赤峰市地区的天山－阴山东西向复杂构造带形迹。
总之，赤峰市地区的磁场分区特征，基本上反映了3类区域构造。北部磁场区因受华夏系、新华夏系构造控制，航磁异常总体上都呈北东向或北北东向;东部磁场区的航磁异常大体上为南北向或近南北向，这也是因为受该磁场区的地质构造，主要是南北向(经向)构造控制所致。南部磁场区，因受天山－阴山东西向复杂构造带的影响，航磁异常形态较复杂，由北东向变为北东东向，至该区的南部则变为东西向，从构造解释图上看，均有构造形迹与之相对应。
二、重力场特征
图1－11为研究区中东部地区布格重力异常平面图。就本区及外围布格重力异常分布看，重力梯级带明显反映出三大构造单元间的3条东西向大型边缘断裂带:西拉木伦河断裂带、赤峰－开原断裂带和承德－北票断裂带;同时，还明显反映出北东—北北东向的围场－翁牛特旗、青龙－六家子等断裂带的复合改造作用。这些重力梯级带应是深切断裂的发育部位。

图1－11 研究区东段及其周边地区布格重力异常平面图

总体上看，区内不同方向的线性异常带与区域重力低值带相吻合。尤其是在喀喇沁旗—承德一带，布格重力图上反映出明显的东西走向的布格重力密集梯度带，布格重力值由－50mGal变化到－90mGal。反映了地质体的东西走向和挤压特征。
实际上，区内重力场特征与磁场分区特征基本吻合。对比图1－10和图1－11可以看出，东部磁场区(Ⅰ1)布格重力值偏高，异常范围小，异常轴向没有明显的方向性。北部磁场区(Ⅰ2)和南部磁场区(Ⅰ3)布格重力值普遍低于东部磁场区(Ⅰ1)，呈负值，一般在－50mGal以下，最低可达－140mGal，以宽大、低缓的负异常展布，有些重力异常面积可达数百平方千米。
三、莫霍面特征
根据研究区及周边莫霍面等深线图(图1－12)，可以看出研究区恰恰处于大兴安岭幔坎的南段与东西向构造带的交汇部位的幔坡上。区域上的大兴安岭幔坎所显示的重力梯级带或地壳厚度陡变带在研究区赤峰市地区呈一向东突出的弧形。其中，东西向莫霍面自东向西降低达到5～7km，反映了区内东西向构造带与北北东向构造带的相互影响。

图1－12 研究区及外围莫霍面等深线图(据河北、内蒙古、辽宁地质志资料，李锦蓉编)

在矿产资源勘查与评价中，一般将地球物理场划分为正常场和异常场。其异常的界定是相对的，与地质任务和探测目标有关。地球物理异常既具有独立的物理意义，又具有地质上的普遍内涵，其特点可概括为：

（一）客观性

地球物理场是地球物质存在的一种形式，是客观的实在，所以地球物理异常是相关地质现象存在的一种客观反映，也是地质信息的载体。如磁异常反映地下磁性地质体的存在；重力负异常与低密度地质体有关；视电阻率断面则反映地下一定深度内的电性结构或分布等等。所以地球物理异常与其他地质勘查方法反映的信息一样，都具有客观性。

（二）先导性

地球物理异常对寻找隐伏矿和解决深部地质构造问题、认识成矿环境有重要意义。由于地球物理勘查具有信息量大，参数多，反映的地质现象范围宽、深度大等优势，因而地球物理勘查常作为地质与矿产勘查的先导方法。通过对地球物理异常的数学物理解释，可判断其异常地质体的形态、产状及其构造背景；结合有关物性参数和已有地质资料的解释，可作出关于异常性质的判断。因而地球物理异常对地质勘查工作具有一定的导向性。

（三）解析性

地球物理场许多问题是属于“场论”的研究范畴，需要利用数学物理分析方法进行研究。地球物理异常是由包含着地质信息的地球物理数据，按一定数学、物理规律，沿一维、二维、三维乃至四维空间的有序组合，可应用数学物理分析方法对其原始数据进行各种处理或变换；也可以通过分析与异常有关的地质体，抽象出物理和数学结构，建立其地质体的物理—数学模型。如将叠加的地球物理异常中各组成部分分开，即进行异常分解，或将区域异常与局部异常分离；可以从叠加的异常种提取某种特定异常，如将重、磁异常向上延拓，压制浅部地质体引起的异常，突出深部大的地质体引起的异常；也可以根据测深方法所采集的数据，反映出地质断面或不同深度（水平）地质断面的电性结构特征等。地球物理的正、反演解释也正是建立在地球物理异常解析性的基础上。因此，地球物理异常的解释推断一般比较严谨。

（四）多解性

实际地质现象的错综复杂，以及地球物理方法在理论上的等效性和实际地质体场源的等效性，使得地球物理异常在处理和解释结果上存在多解性，包括定性（异常体的地质原因）和定量的（异常体的尺度和产状）两个方面，在进行异常解释时这两方面又互相影响，互相制约。理论上的等效性在于大小和埋深不同的地质体能够产生形态、大小与强度相同的异常。实际上的等效性决定于观测精度和所用解释方法的分辨率。每一种地球物理勘查方法的理论都是假定地球为均匀各向同性。然而，地球物质的分布实际是不均匀的，而且往往是各向异性的，如表层岩性分布不均匀，地表地形起伏等，但它们的空间分布和联合作用对地球物理场产生的影响是相似的，其观测结果相近。此外，由于观测数据常常带有不可避免的测量误差和难以消除的干扰等诸多外界因素，也将不可避免地造成地球物理数据解释的多解性。

我国固体矿产资源的特点是成矿条件复杂，巨型矿不多，而中小型矿和复合矿多，贫矿多，一些矿的物性条件对现有的物探方法并不利，加上我国地形地貌条件多样，山区多，这些都增加了物探工作的难度，也增加了物探信息解释的复杂性。

在进行区域成矿研究中，对于成矿物质的富集和外界地质因素影响矿床形成过程的了解，有助于合理选择地球物理勘查方法和数据解释手段，提高矿产资源分析评价准确度和效率。在一些成矿区（带），随着矿产勘查活动的逐步深入，找矿难度越来越大，这就对地球物理勘查技术方法提出了更高的要求，探索研究新的方法技术以及对已有技术的改进将是新一轮矿产资源调查的一个突破口。

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