重力勘探在地質(zhì)構(gòu)造解釋中的應(yīng)用研究-以晉中盆地為例

重力勘探在地質(zhì)構(gòu)造解釋中的應(yīng)用研究——以晉中盆地為例摘要：文章通過(guò)對(duì)重力數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理，分析重力場(chǎng)特征，并結(jié)合已知地質(zhì)、物性參數(shù)及磁法資料，探討了重力勘探在推斷沉積盆地及斷裂構(gòu)造等地質(zhì)問(wèn)題中的應(yīng)用，從而為地質(zhì)調(diào)查提供一定的參考依據(jù)。關(guān)鍵詞：重力勘探；地質(zhì)構(gòu)造；晉中盆地；斷裂1引言重力勘探是一種常用的地球物理方法,是利用組成地殼的各種地質(zhì)體的密度差異所引起的重力變化而進(jìn)行地質(zhì)勘探的一種方法。在地質(zhì)研究中，重力資料及解釋成果已被廣為應(yīng)用，如研究基底的起伏和構(gòu)造，圈定沉積盆地范圍，研究沉積巖系各密度界面的起伏和內(nèi)部構(gòu)造[1-3]。本文在重力資料分析處理的基礎(chǔ)上，以重力資料為主要依據(jù)，同時(shí)參考地質(zhì)和其他物化遙等資料，探討重力測(cè)量資料在推斷沉積盆地、斷裂構(gòu)造等地質(zhì)問(wèn)題中的應(yīng)用和重要指導(dǎo)意義。2大地構(gòu)造背景山西省地處華北板塊的中部，地貌特征表現(xiàn)為東部山地、西部高原和中部裂陷盆地，中部裂陷盆地幾乎貫全省，從北到南依次有大同盆地、忻定盆地、晉中盆地、臨汾盆地、運(yùn)城盆地，受中生代構(gòu)造控制，構(gòu)造線方向呈北東向展布，諸盆地呈北北東—南南西向斜列。新生代喜馬拉雅期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)總體表現(xiàn)為在拉伸構(gòu)造體制下，以繼承性斷裂和地殼間歇性抬升為主導(dǎo)運(yùn)動(dòng)形式。使得太行山脈、太岳山脈、呂梁山脈等山體整體抬升，臨汾、晉中、長(zhǎng)冶盆地等地整體陷落，造就了抬升山體遭受剝蝕和斷陷盆地接受沉積，奠定了現(xiàn)今盆嶺構(gòu)造景觀和河流網(wǎng)絡(luò)格局。晉中盆地及周邊出露地層主要為新生界、古生界，零星出露前寒武紀(jì)地層[4-5]。3物性特征3.1各密度層的特征由收集及采集物性標(biāo)本參數(shù)可知，地層及巖漿巖密度，有以下幾個(gè)密度界面：（1）第四系（平均σ=1.72g/cm）與新近系（平均σ=1.91g/cm）所形成的界面。二者存在0.19g/cm左右的密度差，在新生代各大盆地中廣泛分布，規(guī)模較大。（2）新近系（平均σ=1.91g/cm）和結(jié)晶基底（平均σ=2.68g/cm）之間構(gòu)成的界面。據(jù)以往資料，新生代谷盆地中的基巖以結(jié)晶基底為主，二者存在0.77g/cm3左右的密度差，這是區(qū)內(nèi)很主要的密度界面。（3）三疊系—石炭系（平均σ=2.56g/cm）與下古生界（平均σ=2.71g/cm）形成的界面，二者存在0.15g/cm左右的密度差。（4）侵入巖密度值總的變化規(guī)律是由酸性→基性，密度值依次增高。侵入巖中的酸性、中酸性和部分偏堿性巖的密度值大多在2.42-2.60g/cm，與下古生界—中太古界相比存在0.11-0.29g/cm3的密度差，所以，下古生界—中太古界各層分布有上述具一定規(guī)模的侵入巖時(shí)，都顯示重力低異常。3.2磁參數(shù)特征物性標(biāo)本參數(shù)可知區(qū)內(nèi)地層及巖漿巖磁化率值，共分三個(gè)磁性層：（1）無(wú)磁性層：包括第三系、第四系松散沉積和中生界、古生界及中上元古界，其中個(gè)別地層也顯示有極弱的磁性。（2）弱磁性層：是指下元古界及上太古界地層，磁化率值一般為10-50×10-64πSI，野雞山群的磁化率較高，為672×10-64πSI，原因是該群原巖含基性火山巖。（3）中強(qiáng)磁性層：本區(qū)指中太古界界河口巖群，磁化率值達(dá)到1216×10-64πSI，與上太古界有明顯的磁性差異。所以，區(qū)內(nèi)地層存在兩個(gè)較明顯的磁性界面。其一是沉積蓋層與褶皺基底之間的磁性界面；其二是上太古界與中太古界之間的磁性界面。侵入巖因其巖性不同而有明顯的磁性差異，即使是同一時(shí)代的同一種巖性也存在較大的磁性差異，但總的規(guī)律是由酸性→中性→基性→超基性，磁化率值由低依次增高。它們與地層的磁性差異，需視具體情況而定[6-8]。綜合上述地質(zhì)、構(gòu)造、巖漿巖、重磁場(chǎng)特征及物性等信息，認(rèn)為巨厚的中、新生代盆地一般顯示為較強(qiáng)的重力低，磁場(chǎng)多為負(fù)磁異常。巖體多呈近等軸狀或橢圓狀的異常（或局部扭曲部位），酸性巖體多呈重力低，磁場(chǎng)或?yàn)槿醍惓＃换詭r體多呈重力高，磁場(chǎng)多為強(qiáng)磁異常?；顒?dòng)區(qū)內(nèi)，中新生代地層、火山巖分布區(qū)及中酸性侵入巖大范圍分布區(qū)之下的隱伏老地層、老基底隆起一般顯示為局部重力高，磁場(chǎng)多為正磁異常。沉積區(qū)的背斜構(gòu)造隆起帶顯示具有一定走向的重力高帶或局部正異常帶。若為中太古界地層，磁場(chǎng)也呈現(xiàn)磁力高帶。有一定分布范圍并出露地表（或第四系覆蓋下）厚度不大的老地層推覆體，有時(shí)并不顯示為重力場(chǎng)高異常。具體顯示特征與周?chē)貙?、巖性、構(gòu)造等密切相關(guān)。上述地層及巖石密度、磁性差異為重力工作提供了很好的物性前提。4數(shù)據(jù)分析及解釋推斷4.1重磁場(chǎng)及地質(zhì)特征分析由圖1-A可以看出，布格重力異常均為負(fù)值，整個(gè)場(chǎng)幅值變化于-175×10-5m/s2～-121×10-5m/s2，北西和南東顯示為低緩重力高，中部顯示為顯著重力低。異常整體走向北東，形態(tài)似箱狀。高低異常間為明顯重力梯級(jí)帶，北西側(cè)梯級(jí)帶較南東側(cè)密集。由圖1-C可以看出，航磁反映為封閉的寬緩負(fù)磁異常，強(qiáng)度在-50nT～-100nT之間。祁縣為封閉正磁場(chǎng)，強(qiáng)度為50nT。由圖1-D可以看出，低異常區(qū)大面積出露第四系（ρ=1.69g/cm）和新近系（ρ=1.86g/cm）沉積物。周邊主要出露三疊系（ρ=2.58g/cm）和二疊系（ρ=2.55g/cm），南端東西兩側(cè)有奧陶系（ρ=2.71g/cm）出露。4.2解釋推斷依據(jù)上述重磁資料及以往深部構(gòu)造資料，結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造、地層、巖漿巖等特征，推斷該異常為新生界沉積物引起，沉積厚度大。認(rèn)為重力場(chǎng)清楚地反映了中新生代裂谷盆地的形態(tài)和范圍，南部基巖界面比北部淺。為了解釋剖析異常，在此異常上截取了剖面，對(duì)剖面進(jìn)行了正反演曲線擬合。從圖2可以看出，剖面呈北西向展布（149.85°），剖面穿過(guò)異常中心部位，長(zhǎng)約48km。重力相對(duì)低異常（黑色）范圍寬，幅值依次減小。在約16km處都有極小值，根據(jù)地表出露地層、巖性及實(shí)測(cè)物性密度資料，作2.5D理論反演擬合。新生界橫截面整體似不對(duì)稱(chēng)箕狀，北西側(cè)較南東側(cè)陡立，沉積厚度大，自北東至南西沉積減薄。確定斷裂的標(biāo)志：1）重磁異常梯度帶；2）不同類(lèi)型重磁異常分界線；3）沿一定走向呈串珠狀出現(xiàn)的局部重磁異常分布帶；4）有一定走向的重磁異常（異常軸線）錯(cuò)動(dòng)線；5）重磁異常等值線同形扭曲；6）布格重力異常垂向二階導(dǎo)數(shù)圖上的正負(fù)異常之間的界線等。5結(jié)論通過(guò)重力測(cè)量在晉中盆地推斷解釋中的應(yīng)用和研究，認(rèn)為重力測(cè)量資料對(duì)區(qū)內(nèi)沉積盆地、斷裂構(gòu)造等反映較為明顯。研究區(qū)內(nèi)基本為新生界覆蓋，重力測(cè)量可以較好地對(duì)構(gòu)造格架和隱伏斷裂進(jìn)行劃分。參考文獻(xiàn)：[1]張亞?wèn)|.區(qū)域重力調(diào)查在冀西北地區(qū)地質(zhì)勘探中的應(yīng)用研究[D].北京:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京),2006.[2]中華人民共和國(guó)國(guó)土資源部.DZ/T0082-2006.區(qū)域重力調(diào)查規(guī)范[S].北京：地質(zhì)出版社,2006.[3]曾華霖.重力場(chǎng)與重力勘探[M].北京:地質(zhì)出版社,2005.[4]趙禎祥,潘永勝,孫占亮,等.山西省1∶50萬(wàn)構(gòu)造巖漿巖圖說(shuō)明書(shū)[R].山西:山西省地質(zhì)勘查局,2008.[5]續(xù)世朝,武鐵山,趙禎祥,等.山西省1∶50萬(wàn)地質(zhì)圖說(shuō)明書(shū)[R].山西省地質(zhì)勘查局,2