區(qū)域重力調(diào)查在雅安地區(qū)劃分?jǐn)嗔褬?gòu)造中的應(yīng)用

張新民 劉曉蘭

(陜西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第二綜合物探大隊，陜西 西安 710016)

1 引言

雅安地區(qū)寶興縣、蘆山縣、天全縣位于四川省西部四川盆地與青藏高原的過渡地帶，該地區(qū)受亞熱帶氣候影響溫暖濕潤，雨量充沛，秋冬季節(jié)霜霧陰霾，通視條件很差;地貌上大部分為構(gòu)造剝蝕和河流侵蝕作用形成的高山區(qū)，河谷切割，地形高差懸殊，地勢險峻、植被繁茂、灌木叢生，河流交錯;各縣、鄉(xiāng)之間雖有公路相通，但在5.12汶川大地震以后各級道路損壞情況都十分嚴(yán)重，短時間很難恢復(fù)到正常的交通狀況，對開展重力野外勘探工作帶來很大困難。

1︰20萬區(qū)域重力調(diào)查工作，主要是在地質(zhì)研究程度較低、地形條件難度較大地區(qū)進行;其主要任務(wù)是劃分?jǐn)嗔褬?gòu)造、確定斷裂帶展布、分析深部物質(zhì)的均衡狀態(tài)和區(qū)域地殼穩(wěn)定性、總結(jié)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征、圈定沉積盆地和巖漿巖體等提供高質(zhì)量的區(qū)域重力資料。

2 地質(zhì)概況

該工作區(qū)域位于楊子板塊西緣，青藏高原東側(cè)，龍門山構(gòu)造帶南段;龍門山北起廣元、白水地區(qū)，南接天全、瀘定一帶，連綿500余千米，寬約30～50千米;龍門山巍峨壯麗，峰巒疊翠，雄踞于四川盆地西北緣，呈北東—南西向展布，地形上構(gòu)成東西地貌的分野，是青藏高原與四川盆地的過渡帶。

該構(gòu)造帶由一系列大致平行的疊瓦狀沖斷帶構(gòu)成，具典型的逆沖推覆構(gòu)造特征，自西向東發(fā)育汶川—茂汶斷裂、映秀—北川斷裂、彭灌—安縣斷裂和大邑斷裂(龍門山山前隱伏斷裂)。其中汶川—茂汶斷裂是龍門山構(gòu)造帶西北側(cè)的邊界斷裂，分割了川藏塊體和龍門山構(gòu)造帶;北川斷裂是龍門山構(gòu)造帶的主斷裂，又稱中央斷裂;彭灌斷裂是龍門山構(gòu)造帶東南側(cè)的邊界斷裂;而大邑斷裂已屬于成都盆地內(nèi)的斷裂。

龍門山是國際地學(xué)界爭論的焦點地區(qū)之一，爭論的問題包括其形成的時間、機制、過程及其與印度、歐亞板塊碰撞的關(guān)系等;2008年5月12日汶川大地震，2013年4月20日蘆山大地震，使該地區(qū)成為一個高度關(guān)注的熱點地區(qū)。

3 工作方法技術(shù)

測網(wǎng)布設(shè)采用3km×2km自由網(wǎng);測點點位基本執(zhí)行理論設(shè)計點位，野外作業(yè)中采用1︰10萬地形圖定點與手持導(dǎo)航儀相結(jié)合的方法進行測點定位，用GPS定位儀實際測量測點三維坐標(biāo)。

重力測點觀測利用LCR高精度重力儀，采用單程觀測法;資料整理按照《區(qū)域重力調(diào)查規(guī)范》(DZ/T0082—2006)中的“五統(tǒng)一”原則進行改算，即①統(tǒng)一采用2000國家重力基本網(wǎng)系統(tǒng);②統(tǒng)一采用1954年北京坐標(biāo)系和1985國家高程基準(zhǔn);③統(tǒng)一采用國際大地測量協(xié)會(IAG)推薦的1980年公式計算正常重力值;④統(tǒng)一采用規(guī)范規(guī)定的公式進行布格改正和中間層改正，⑤統(tǒng)一采用2.67g/cm3中間層密度值;遠區(qū)地形改正半徑為166.7km。

4 斷裂構(gòu)造劃分依據(jù)

斷裂構(gòu)造在布格重力異常、均衡重力異常、剩余重力異常和重力垂向二階導(dǎo)數(shù)異常平面圖上的標(biāo)志:(1)線性梯級帶包括梯級帶的線性延續(xù)帶;(2)狹長異常帶或線性異常帶;(3)串珠狀同號異常(正異常或負(fù)異常)的連線;(4)等值線的同型扭曲帶或異常突變的界限;(5)兩側(cè)異常特征明顯不同的分界線。

斷裂構(gòu)造在水平方向?qū)?shù)和水平方向?qū)?shù)模量圖上的標(biāo)志:(1)線性異常的軸線或線性排列的異常軸連線;(2)異常的規(guī)則性扭曲或錯斷;(3)兩側(cè)異常特征明顯不同的分界線。

斷裂構(gòu)造在航磁(△T)化極異常平面圖上的標(biāo)志:(1)不同磁場區(qū)的分界線，以不同磁場區(qū)的分界線位置作為斷裂位置或斷裂帶的中心位置;(2)磁異常梯度帶，以磁異常梯度帶中間線為斷裂所在位置;(3)串珠狀磁異常帶往往反映斷裂帶內(nèi)斷續(xù)有充填物的情況;(4)磁異常軸線反映的斷裂往往是巖漿巖的通道;(5)線性異常帶，以線性磁異常帶的中間線為斷裂位置;(6)磁異常突變帶預(yù)示磁異常反映的地質(zhì)體可能被斷裂斷開，以磁異常突變帶為斷裂或斷裂帶之所在;(7)磁異常錯動帶，將磁異常錯動位置亦作為斷裂構(gòu)造的位置。

5 斷裂構(gòu)造推斷解釋

(1)F2-1龍門山中央斷裂，F(xiàn)1-2龍門山南緣斷裂

在插圖5-1、5-2中，F(xiàn)2-1為龍門山中央斷裂，F(xiàn)1-2為龍門山南緣斷裂，這兩條斷裂構(gòu)成龍門山斷裂帶的主體，該斷裂帶呈北東方向展布，長90km左右，平行橫亙在測區(qū)中南部;其西北部與一組北西向次斷裂F3-1～F3-6匯聚相交;在南部則被北西向斷裂F2-3錯斷。

插圖5-1 推斷斷裂構(gòu)造平面圖

插圖5-2 斷裂構(gòu)造、布格重力異常平面

從布格重力異常平面圖上可以看出(插圖5-2)，龍門山南斷裂F1-2、龍門山中央斷裂F2-1之間有一條寬約12km的北東向重力高值帶，該重力高值帶的南側(cè)是重力低值帶，該重力高值帶的北側(cè)則是明顯的重力梯級帶，梯級帶梯度變化約為3×10-5m/s2/km;在剩余重力異常平面圖上則表現(xiàn)為明顯的重力高值帶及不同重力場特征分界線;重力垂向二次導(dǎo)數(shù)平面圖上呈北東向分布的零等值線;在重力水平(135°)方向?qū)?shù)平面圖上分別表現(xiàn)為正異常、負(fù)異常極值連線;在上延(5km)布格重力異常平面圖表現(xiàn)為明顯的重力高值帶，且向北偏移，說明該斷裂往北傾，且延深較大。

在航磁(△T)異常平面圖上，表現(xiàn)為明顯的北東走向的強磁異常帶，同時也是不同特征磁場區(qū)分界線;在遙感解釋平面圖上有明顯的線性構(gòu)造存在。

據(jù)地質(zhì)資料，沿著地表斷裂帶有規(guī)模較大的構(gòu)造破碎帶，形成擠壓片理，糜棱巖及角礫巖，表現(xiàn)為強烈擠壓型;地層走向北東向，由南而北呈逆沖性質(zhì);侵入巖體沿此斷裂帶成群分布;且老地層、巖漿巖發(fā)育;其南側(cè)為中生代沉積盆地。

在均衡重力異常平面圖上表現(xiàn)為密集的重力梯級帶，說明該斷裂帶處于極不均衡狀態(tài)。

垂直龍門山斷裂帶，圖切重、磁異常剖面B(插圖5-3)，通過B剖面建立地層、斷裂帶傾向模擬地質(zhì)斷面，再利用布格重力異常正演模擬計算，其結(jié)果為:F1-2斷裂、F2-1斷裂均為北傾的逆斷層，F(xiàn)1-2是龍門山構(gòu)造帶的南緣斷裂;F2-1是龍門山構(gòu)造帶的中央斷裂;它們共同組成北傾的逆沖斷裂帶。

插圖5-3 斷裂(F2-1、F1-2)B剖面重、磁綜合解釋斷面圖

綜上所述，F(xiàn)1-2斷裂、F2-1斷裂這是一組規(guī)模較大的、向北傾斜的斷裂帶;它們控制了龍門山南逆沖推覆帶的分布范圍，是構(gòu)造單元的分界線，其北側(cè)為龍門山北逆沖推覆帶，南側(cè)為四川前陸盆地;且處于極不均衡狀態(tài)，是地震多發(fā)地帶;2008年5月12日發(fā)生在汶川的8.0級大地震就在該斷裂帶上，給國家和人民生命財產(chǎn)造成了很大的損失。

(2)龍門山北緣斷裂F1-1

龍門山北緣斷裂F1-1，測區(qū)內(nèi)長約80km，北東向展布;在布格重力異常平面圖(插圖5-2)上表現(xiàn)為北東走向的重力梯級帶，梯級帶寬約20km，梯度變化在2.5×10-5m/s2/km;在重力梯級帶北側(cè)，局部重力異常軸向大致呈東西向展布，且重力場值較低;南側(cè)重力異常走向大致呈北東向，重力異常等值線緊密，重力場值比北側(cè)要高;在剩余布格重力異常平面圖上表現(xiàn)為不同重力場特征的分界線;在重力垂向二次導(dǎo)數(shù)平面圖上表現(xiàn)為零值線;在向上延拓5km布格重力異常平面圖上表現(xiàn)為明顯的重力梯級帶;在135°方向水平一次導(dǎo)數(shù)異常平面圖上表現(xiàn)為負(fù)極值連線。

在(△T)航磁異常平面圖上，也是不同特征磁場區(qū)分界線，沿斷裂帶地表有規(guī)模較大的構(gòu)造破碎帶，地層走向北東向，其兩側(cè)區(qū)域構(gòu)造線方向不同，斷裂帶以北，為近東西向，以南為北東向。

垂直龍門山斷裂F1-1，圖切重、磁異常剖面C(插圖5-4)，通過C剖面建立地層、斷裂帶傾向模擬地質(zhì)斷面，再利用布格重力異常正演模擬計算，其結(jié)果為:F1-1斷裂為南傾逆斷層;是龍門山構(gòu)造帶的北緣;在不同位場轉(zhuǎn)換的重力場上均表現(xiàn)為明顯的不同重力場的分界線，應(yīng)屬于Ⅰ級構(gòu)造單元的分界線;且隨著重力場向上延拓依然寬緩明顯，說明F1-1斷裂延深較大，切穿莫霍面。

插圖5-4 斷裂(F2-4、F1-1、F2-1、F1-2、F2-2)C剖面重、磁綜合解釋斷面圖

6 結(jié)論

在本次區(qū)域重力調(diào)查工作中，利用布格重力異常、航磁異常、地質(zhì)資料、物性資料等綜合解釋推斷，F(xiàn)1-1龍門山北緣斷裂，F(xiàn)2-1龍門山中央斷裂，F(xiàn)1-2龍門山南緣斷裂，它們構(gòu)成了龍門山斷裂帶的主體;更應(yīng)引起重視的是在該斷裂帶南翼推斷出了F2-2蘆山斷裂帶，其走向和龍門山斷裂帶基本一致，在重力場上的表現(xiàn)亦為重力高值區(qū)，僅僅是幅值相對較小而已，在均衡重力異常平面圖上，該區(qū)域也未達到均衡狀態(tài)，亦應(yīng)屬于發(fā)生地震可能性較大地區(qū)之一。

[1]鐘本善等·重力勘探教程[M]·北京：地質(zhì)出版社，1983年。

[2]地質(zhì)礦產(chǎn)局·重力勘探資料解釋手冊[M]·北京：地質(zhì)出版社，1985年。

[3]李叔達等·動力地質(zhì)學(xué)原理[M]·北京：地質(zhì)出版社，1983 年。

[4]地質(zhì)礦產(chǎn)部地質(zhì)調(diào)查局·地球物理化學(xué)勘查標(biāo)準(zhǔn)匯編[M]·1996年。

[5]成都地質(zhì)學(xué)院·大地構(gòu)造學(xué)基礎(chǔ)及中國區(qū)域構(gòu)造概要M]·北京：地質(zhì)出版社，1983年。

[6]四川省地質(zhì)礦產(chǎn)局·四川省區(qū)域地質(zhì)志[M]·北京：地質(zhì)出版社，1991年。

[7]四川省地質(zhì)調(diào)查院·中華人民和國區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告寶興縣幅(H48C002001)·李云泉、謝啟興、朱兵、曾宜君、楊學(xué)俊、胡世華、鄭先煒、郝雪峰、劉小虎、劉建清、賴興運等，2002年。