應(yīng)用航磁資料研究大巴山地區(qū)基底構(gòu)造的初步結(jié)果

別 路， 李 軍

（1. 廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局， 廣州 510760； 2. 成都理工大學(xué)地球物理學(xué)院， 成都 610059）

0 引言

大巴山構(gòu)造帶位于揚(yáng)子地塊北緣四川盆地東北部盆山結(jié)合部， 西鄰米倉山、 北靠秦嶺造山帶、南接四川盆地， 形態(tài)展布上表現(xiàn)為向西南凸出的弧形， 由巨型逆沖推覆褶皺帶構(gòu)成（圖1）。 很多學(xué)者對大巴山地表斷層相關(guān)褶皺及推覆構(gòu)造， 開展了較為詳細(xì)的研究[1]。 按照傳統(tǒng)觀念， 從地形地貌特征， 以及地表斷層來看， 四川盆地東北部應(yīng)該是以大巴山城口-房縣斷裂為界。 宋鴻彪等認(rèn)為， 城口斷裂為切斷基底的深斷裂對蓋層構(gòu)造有控制作用， 該斷裂帶呈北西走向， 形成于早古生代， 印支運(yùn)動后， 才形成向SW 突出的弧形斷裂[2]； 羅志立也認(rèn)為城口斷裂帶是東秦嶺地槽褶皺帶與揚(yáng)子古板塊的分界斷裂， 也是大巴山褶皺帶向盆地內(nèi)活動的沖斷帶， 并將太古界-下元古界康定群強(qiáng)磁性變質(zhì)巖結(jié)晶基底北東邊界定在鎮(zhèn)巴萬源一帶[3]； 許志琴、 張國偉等將城口斷裂作為槽臺分界線的深大斷裂， 為分隔秦嶺與揚(yáng)子地塊的邊界斷裂帶，是南秦嶺（包括北大巴山）推覆構(gòu)造的南界斷裂和主推覆滑脫面， 深達(dá)20 km[4]。 這些對大巴山的研究都集中在大巴山前陸盆地以及地表斷層相關(guān)褶皺及推覆構(gòu)造， 對深部構(gòu)造關(guān)系認(rèn)識也大多是根據(jù)地表的構(gòu)造特征推測而來， 對四川盆地基底在大巴山地區(qū)的特征研究較少， 缺乏地球物理證據(jù)。地下深部真正的情況是這樣的嗎？ 城口斷裂是否切斷四川盆地基底？ 四川盆地東北部的邊界究竟在哪？ 大巴山推覆體規(guī)模到底有多大， 推覆體下是否存在四川盆地結(jié)晶基底， 如果存在， 基底的深度與范圍又是如何？ 李占奎、 丁燕云等根據(jù)航磁化極異常特征認(rèn)為紫陽-嵐皋一線才是四川盆地真正的東北部界線， 大巴山推覆體推覆約60 km[6]。然而， 位場是深部淺部信息混疊在一起， 單獨(dú)用航磁化極異常特征對于以上問題的解決不夠準(zhǔn)確，突出深部磁異常信息， 解決好大巴山地區(qū)深淺部構(gòu)造關(guān)系的問題， 無論對于盆地的形成與演化還是對油氣勘探遠(yuǎn)景的部署以及地震孕震機(jī)制都有一定的參考價(jià)值。

圖1 大巴山及前緣區(qū)域構(gòu)造圖Fig.1 Regional structural map of Daba mountain and it's front edge

本文對大巴山地區(qū)最新航磁資料處理， 分析大巴山地區(qū)航磁異常特點(diǎn)， 找出航磁資料所揭示出的四川盆地東北部大巴山地區(qū)盆山結(jié)合帶深部信息， 找出磁性結(jié)晶基底存在的證據(jù)， 針對盆地的雙基底結(jié)構(gòu)特征， 通過帕克爾界面反演法進(jìn)行定量反演計(jì)算， 確定結(jié)晶基底的深度及范圍， 分析四川盆地結(jié)晶基底的特征， 對上述問題提出自己的一些看法， 以供討論。

1 大巴山地區(qū)區(qū)域磁場特征

大巴山推覆構(gòu)造是在印支期形成的， 在燕山期繼續(xù)運(yùn)動發(fā)展， 定位于喜馬拉雅期， 力源來自于西南的印度板塊和東部的太平洋板塊的相互推擠， 最終在四川結(jié)晶地塊的周緣形成了逆沖推覆構(gòu)造（大巴山推覆構(gòu)造是其中之一）。

本文資料處理軟件是利用中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心研制的重磁電數(shù)據(jù)處理與解釋系統(tǒng)（簡稱RGIS）。 ΔT 及航磁化極處理異常的總體特征表現(xiàn)為兩高夾一低（見圖2、 圖3）， 在大巴山地區(qū)南部為規(guī)模宏大的正異常區(qū)， 呈三角形狀， 而大巴山地區(qū)北西部寧強(qiáng)-南江有較強(qiáng)正異常， 其它地區(qū)則以負(fù)背景場為主， 只有在平利、 嵐皋、 竹溪等有局部的磁異常， 儀隴-平昌、 寧強(qiáng)-南江、萬源-城口為三塊高值區(qū)， 經(jīng)向上延拓不同高度（圖4、 5、 6）后三塊塊異常區(qū)的形態(tài)跟范圍都沒有發(fā)生明顯變化， 異常強(qiáng)度、 異常體走向相差不大， 延拓高度越高， 三塊異常區(qū)越有合而為一的趨勢， 推測為埋藏較深的同一磁性體引起， 可能為四川盆地太古界-下元古界強(qiáng)磁性變質(zhì)巖結(jié)晶基底。

圖2 大巴山地區(qū)航磁異常圖Fig.2 Aeromagnetic anomalies map of Daba mountain

圖3 大巴山地區(qū)航磁化極異常圖Fig.3 Pole anomalies of aeromagnetic of Daba mountain

圖4 大巴山地區(qū)航磁化極上延20 kmFig.4 Pole anomalies map of aeromagnetic of Daba mountain with the extension of 20 km

從航磁化極異常圖可看出， 萬源-城口磁異常區(qū)域在城口斷裂以南， 位于大巴山推覆帶， 可分為萬源、 城口兩塊高值異常小區(qū)， 經(jīng)過上延不同高度（圖4、5、6）后， 高值區(qū)的形態(tài)和范圍都發(fā)生變化， 在上延20 km 等值線圖上（圖4）， 萬源高值區(qū)域城口高值區(qū)已經(jīng)合在一塊， 從上延30 km 等值線圖（圖5）到上延40 km 等值線圖上（圖6）可看到上延高度越大， 這種形態(tài)越穩(wěn)定。 這說明了萬源高磁異常相與城口高磁異常在深部為同一地質(zhì)體所引起， 而局部的異?？赡苡捎诘乇頂嗔岩约澳鏇_推覆所致。

圖5 大巴山地區(qū)航磁化極異常上延30 kmFig.5 Pole anomalies map of aeromagnetic of Daba mountain with the extension of 30 km

2 四川盆地強(qiáng)磁性基底與東北邊界

2.1 磁性基底及邊界的認(rèn)識現(xiàn)狀

圖6 大巴山地區(qū)航化極磁異常上延40 kmFig.6 Pole anomalies map of aeromagnetic of Daba mountain with the extension of 40 km

根據(jù)傳統(tǒng)地表地形地貌特征來看， 四川盆地東北部以城口斷裂為界； 宋鴻彪認(rèn)為城口斷裂為切斷基底的深斷裂， 四川盆地基底應(yīng)以城口斷裂為界[2]； 羅志立也認(rèn)為城口斷裂帶是東秦嶺地槽褶皺帶與揚(yáng)子古板塊的分界斷裂， 并將太古界-下元古界康定群強(qiáng)磁性變質(zhì)巖結(jié)晶基底北東邊界定在鎮(zhèn)巴-萬源一帶[3]； 許志琴、 張國偉等將城口斷裂作為槽臺分界線的深大斷裂， 為分隔秦嶺與揚(yáng)子地塊的邊界斷裂帶， 是南秦嶺（包括北大巴山）推覆構(gòu)造的南界斷裂和主推覆滑脫面， 深達(dá)20 km[4]；這些對大巴山的研究都集中在大巴山前陸盆地以及地表斷層相關(guān)褶皺及推覆構(gòu)造， 對深部構(gòu)造關(guān)系認(rèn)識也大多是根據(jù)地表的構(gòu)造特征推測而來，對四川盆地基底在大巴山地區(qū)的特征研究較少， 缺乏的地球物理證據(jù)。 李占奎、 丁燕等根據(jù)航磁化極異常特征認(rèn)為紫陽-嵐皋一線才是四川盆地真正的東北部界線， 大巴山推覆體推覆約60 km[6]， 然而，地磁場是深部淺部信息重疊在一起， 單獨(dú)用航磁化極異常特征對于以上問題的解決不夠準(zhǔn)確。

2.2 磁性基底的磁異常特征

根據(jù)大巴山地區(qū)航磁化極上延30 km 異常圖（圖5）， 可以看出， 城口斷裂在航磁異常圖上沒有明顯梯度帶， 也未見串珠狀異常的磁場特征。 鎮(zhèn)巴斷裂在航磁異常及其上延的圖上， 也不構(gòu)成明顯的梯度帶。 南部的儀隴-通江-萬源-巫溪為規(guī)模宏大的正異常區(qū)， 呈三角形狀， 上延至40 km（圖6）都有顯示， 表明磁源較深。 正異常區(qū)北部則是以負(fù)背景場為主， 但在平利-嵐皋-竹溪卻出現(xiàn)了局部正磁異常， 在上延至40 km， 正異常的范圍更大。 區(qū)域正磁場反映了四川盆地是剛性的結(jié)晶基底， 但其北部的秦嶺褶皺帶基底是淺變質(zhì)巖， 通過查閱資料得知川中女基井在震旦系燈影組之下沒有板溪群， 而是一套變質(zhì)火山巖， 或許我們可以由此推斷四川盆地中部是一套區(qū)域變質(zhì)巖或者是以中基性巖漿巖為主組成的結(jié)晶基底， 航磁異常反映北東向基底構(gòu)造。 根據(jù)大巴山地區(qū)航磁異常特征（圖2、 3、 4、 5、 6）， 表明揚(yáng)子強(qiáng)磁性基底向北俯沖到城口-房縣斷裂以北， 盆地基底延伸到大巴山之下， 即南秦嶺構(gòu)造帶向南逆沖推覆在揚(yáng)子地塊北緣基底之上。

根據(jù)大巴山地區(qū)航磁異常圖以及上延不同高度的異常圖和剩余異常圖， 我們可以認(rèn)為在地表出露的南大巴推覆體（震旦、 寒武、 奧陶系等地層）下， 存在從航磁異常所顯示的基底。 在活動帶內(nèi)已見震旦系和下古生界與三疊系接觸。 這些老地層在磁場上反映為低緩異常區(qū)， 所以結(jié)合大巴山地區(qū)磁異常特征， 可以推斷鎮(zhèn)巴-城口斷裂下盤可能存在著古生界原地系統(tǒng)。

3 大巴山地區(qū)基底構(gòu)造認(rèn)識

大巴山地區(qū)基底由結(jié)晶基底及褶皺基底所組成。 前震旦系結(jié)晶基底是一套經(jīng)受中、 深程度變質(zhì)并普遍混合巖化的康定群地層， 時(shí)代為太古代-下元古代。 褶皺基底是一套淺變質(zhì)的火地埡群，時(shí)代為中元古代。 對于深變質(zhì)的結(jié)晶基底， 其磁性一般亦較強(qiáng)； 淺-中等變質(zhì)程度的褶皺基底， 磁性一般均較弱。 所以結(jié)晶基底與上覆地層形成的界面， 在磁異常上會有所反映。

根據(jù)大巴山地區(qū)的巖礦石磁性的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，中上元古界（Pt2，Pt3）淺變質(zhì)巖系磁化率為（幾十～幾百）×10-5SI， 下元古界巖系磁化率為（350～28 300）×10-5SI， 平均值為（1 050～16 88l）×10-5SI，按此磁性參數(shù)計(jì)算了大巴山地區(qū)的磁性基底界面深度圖（如圖7）， 從大巴山地區(qū)磁性基底深度圖（圖7）可以看出巴中-通江-鎮(zhèn)巴一線以北是磁性基底凹陷區(qū)， 平均埋深大于8 km， 而該線以南卻是一明顯的北東向的平昌-萬源-紫陽磁性基底隆起區(qū)， 埋深僅4～6 km， 磁性基底深度在四川盆地區(qū)主要反映的是晚太古-下元古界康定群、 魚子洞群深變質(zhì)巖， 即結(jié)晶基底的深度； 而在秦嶺褶皺帶， 即該帶的北部與東部， 則大致反映中上元古界昆陽群、 板溪群淺變質(zhì)巖的頂界面， 由于它們是弱磁性， 所以計(jì)算結(jié)果偏深。

圖7 大巴山地區(qū)磁性基底反演深度圖Fig.7 Inversion depth map of magnetic basement of Daba mountain

通過四川盆地結(jié)晶基底在反演深度圖上的清楚反映， 四川盆地結(jié)晶基底已越過城口-房縣斷裂進(jìn)入秦嶺造山帶的紫陽一平利一線以北大約20 km， 亦即四川盆地磁性結(jié)晶基底東北邊界的界線位于紫陽-平利以北約20 km（圖7）， 我們認(rèn)為這才是四川盆地真正的東北部界線， 并由此計(jì)算出大巴山推覆體推覆距離應(yīng)該在100 km 左右， 亦即由四川盆地結(jié)晶地塊引起的寬緩升高磁異常區(qū)已越過城口-房縣斷裂進(jìn)入秦嶺造山帶的安康-竹溪一線， 證明了前人所稱的北大巴山冒地槽向揚(yáng)子地臺推移， 蓋在四川盆地基底之上這一觀點(diǎn)。

根據(jù)地質(zhì)資料顯示： 上揚(yáng)子地區(qū)整體磁性特征是下元古界巖系康定群和峻嶺群， 磁化率為（350～28 300）×10-5SI， 平均值為（1 050～16 88l）×10-5SI； 中上元古界巖系包括會理群、 四堡群、 板溪群、 昆陽群、 碧口群、 梵凈山群和西鄉(xiāng)群等， 當(dāng)含有磁鐵礦時(shí)磁化率可達(dá)1 000～2 600 SI； 下古生界巖系磁化率小于50×10-5SI， 志留系碎屑巖為（100～200）×10-5SI； 上古生界巖系磁化率低， 小于10×10-5SI； 中生界巖系同樣， 磁化率小于l0×10-5SI， 三疊系飛仙關(guān)組， 碎屑巖磁化率為（240～720）×10-5SI。 大巴山地區(qū)超基性巖類磁化率為5 100×10-5SI， 基性巖類為（1 000～2 600）×10-5SI。

根據(jù)上述上揚(yáng)子地區(qū)磁性特點(diǎn)、 地質(zhì)特征結(jié)合磁性基底反演深度圖， 繪出如下基底構(gòu)造特征圖（圖8）。 從圖8 中可以看到： 基底構(gòu)造以北東、北西向?yàn)橹鳎?儀隴-通江-萬源-紫陽一線以南呈北東向磁場升高區(qū)是四川盆地剛性的結(jié)晶基底的反映， 其東北邊界已越過城口斷裂到達(dá)陜西省安康-竹溪一帶， 這里才是四川盆地東北部真正的邊界，北東向基底斷裂延伸到安康-竹溪斷裂為止， 為分隔秦嶺與揚(yáng)子地塊的邊界斷裂帶， 更加證實(shí)了四川盆地磁性結(jié)晶基底延伸到此處， 被大巴山推覆體所掩蓋。

4 結(jié)語

基于航磁異常大巴山深部結(jié)構(gòu)的分析， 可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：

（1）揚(yáng)子準(zhǔn)地臺北緣俯沖到城口斷裂以北的北大巴山之下， 航磁揭示四川盆地基底已越過城口-房縣斷裂， 揭示了四川盆地?fù)P子地塊的俯沖位置。

圖8 大巴山地區(qū)磁性基底構(gòu)造特征圖Fig.8 Structural characteristics map of magnetic basement of Daba mountain

（2）傳統(tǒng)從地形地貌， 盆地東北部以大巴山城口斷裂為界， 而實(shí)際上四川盆地磁性結(jié)晶基底延伸一直到城口斷裂帶北東向約100 km， 到陜西省安康-竹山斷裂一帶， 而四川盆地真正的基底邊界應(yīng)該在此， 這也是大巴山推覆構(gòu)造運(yùn)動的證據(jù)之一。

（3）城口斷裂深度還不足以達(dá)到切割磁性結(jié)晶基底， 是淺部后期構(gòu)造運(yùn)動所形成的

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