利用重磁場特征劃分西天山深大斷裂與成礦關(guān)系

成林

（西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安　710065）

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利用重磁場特征劃分西天山深大斷裂與成礦關(guān)系

成林

（西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，陜西西安710065）

摘要：通過對新疆西天山已有的重、磁測量資料系統(tǒng)整理和研究，并根據(jù)前人研究資料，對研究區(qū)的重、磁資料進行了處理，推斷出研究區(qū)內(nèi)的3條深大斷裂。分析深大斷裂形成的構(gòu)造運動，結(jié)合重、磁局部異常，推測深大斷裂與成礦帶及成礦遠景區(qū)的關(guān)系。

關(guān)鍵詞：新疆西天山；重、磁局部異常；深大斷裂；成礦遠景區(qū)

西天山位于著名的天山成礦帶西部，該地區(qū)有豐富的礦產(chǎn)資源，已發(fā)現(xiàn)鐵、銅、鉛、鋅、金等10余種金屬礦產(chǎn)。有著名的松湖、查崗諾爾、備戰(zhàn)、尼新塔格-阿克薩克等鐵礦。是天山成礦帶地質(zhì)研究、資源勘查的主要工作區(qū)之一。礦床類型主要有海相火山巖型，賦礦地層主要為下石炭統(tǒng)大哈拉軍山組火山巖建造和上石炭統(tǒng)伊什基里克組火山巖-火山碎屑巖建造，受到火山活動產(chǎn)生的裂縫、斷裂構(gòu)造以及中酸性侵入巖控制。前人主要對該區(qū)區(qū)域成礦背景、賦礦地層的分布規(guī)律、構(gòu)造分帶特征及構(gòu)造演化，取得一系列的重要成果。但是該區(qū)域的地球物理資料研究相對較少，尤其是重力資料的研究更少。本次研究是在前人的基礎(chǔ)上，利用1:100萬重力資料和1:100萬磁力資料，結(jié)合地質(zhì)、鉆井和化探資料，對研究區(qū)的重磁異常特征及其地質(zhì)意義進行分析，對研究區(qū)的構(gòu)造體系進行推斷，并分析推斷出的構(gòu)造體系與已知礦床的分布特點。預(yù)測有利成礦帶，為下一步的礦產(chǎn)普查提供借鑒[1]。

1　區(qū)域地質(zhì)背景

西天山地區(qū)是指位于奎屯南的北天山與庫車北的南天山間的廣大地區(qū)。全區(qū)被北側(cè)的依連哈比爾尕山北坡構(gòu)造推覆斷裂帶和南側(cè)霍拉山-黑英山推覆斷裂帶夾圍（見圖1），總體呈三角狀以從北向南逆掩推覆的扇狀展布的復(fù)合造山帶。西天山地區(qū)出露的地層主要為上古生界，部分出露地層為元古界、中生界地層。研究區(qū)內(nèi)侵入巖較為發(fā)育，巖石類型齊全，活動周期長，其中泥盆、石炭和二疊紀的侵入巖最為發(fā)育。巖石主要以志留紀火山巖為主，包括：流紋質(zhì)斑巖、石英斑巖透鏡體和杏仁狀安山巖等。研究區(qū)受到火山活動和微小板塊碰撞，導(dǎo)致研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂較為發(fā)育。構(gòu)造總體沿東西向和北西向展布；區(qū)域內(nèi)有三條主要大斷裂，其走向北北西向，北西向及東西向。區(qū)內(nèi)的斷裂對礦產(chǎn)的分布有著明顯的控制，沿著部分大斷裂分布著鐵、銅、金、鉛、鋅等富礦區(qū)。比如，著名的阿吾拉勒礦集區(qū)就是沿研究區(qū)內(nèi)的一條大斷裂分布。

2　地球物理背景

西天山地區(qū)巖漿巖相當(dāng)發(fā)育，侵入巖和火山巖分布較為廣泛。因為巖漿巖和火山巖在不同的區(qū)域活動強弱不同，同時由于部分巖石產(chǎn)生變質(zhì)作用。所以研究區(qū)巖石有著不同的密度和磁性特征。

由底層物性統(tǒng)計表得知（見表1），研究區(qū)古生界形成的巖漿巖密度和磁性最高，中生界次之。即華力西期（泥盆系，石炭系，二疊系早期）形成的地層密度和磁性較高。巖漿巖一般從酸性到基性密度增加，磁性逐漸增大[3]。

3　區(qū)域地球物理特征

3．1重力場特征

通過對已有的1：100萬重力資料的收集整理，作出西天山布格重力異常圖（見圖2），從中可以看出研究區(qū)布格重力異常等值線走向宏觀上呈東西向展布，場值變化大，在-150×10-5m/s2～-320×10-5m/s2，具有明顯的分區(qū)性。重力場異常值呈西北和東北高，自北向南異常值低、高相間。研究區(qū)南部有一大范圍異常低值區(qū)，北部有一相對較小范圍的異常低值區(qū)。在東西走向上重力異常呈相對高的異常值，且自西向東異常值高-低-高的異常。研究區(qū)的重力異常自西向東、自北向南可劃分為伊寧重力高值區(qū)、玉依塔斯重力高值區(qū)、尼勒克縣林場-阿臘散重力低值區(qū)、布爾庫肯-烏蘭烏蘇重力低值區(qū)。

圖1　西天山地質(zhì)構(gòu)造簡圖[2]

根據(jù)圖1和相關(guān)資料[4]，研究區(qū)的基性和超基性巖體均屬于華力西中期產(chǎn)物，巖體規(guī)模小，僅見于四處。玉依塔斯重力高值區(qū)：為一淺成基性侵入體，其中巖石以輝綠巖和輝長輝綠巖為主。從中心到邊界輝綠巖向輝長輝綠巖過渡，且無明顯界線，被華力西中期花崗巖所侵蝕；伊寧重力高值區(qū)：為一超基性巖體，平面上呈西寬東窄的楔形，巖體與圍巖之間有破碎帶，接觸帶附近圍巖為鈉長綠泥片巖；尼勒克縣林場-阿臘散重力低值區(qū)：華力西期早期有花崗巖形成，其中有混合花崗巖和巖漿花崗巖的過渡；布爾庫肯-烏蘭烏蘇重力低值區(qū)：在該區(qū)域華力西中期花崗巖最為發(fā)育，有的成規(guī)模巨大的巖基。

表1　西天山地區(qū)地層物性統(tǒng)計表（資料來源：新疆杰奧勘察公司）

圖2　西天山布格重力異常圖

3．2磁場特征

通過對已有的1：100萬航磁資料的收集整理，然后對資料進行化極處理（地磁偏角：3.795 493°，地磁傾角：62.799 06°），得到該區(qū)的航磁ΔT化極異常圖（見圖3）。由于巖漿活動、斷裂構(gòu)造運動和含磁性塊體的分布及埋深，在航磁異常圖上可以粗略的展現(xiàn)出大面積內(nèi)不同的磁場特征和區(qū)域構(gòu)造。

根據(jù)化極磁場變化和磁異常的形態(tài)、走向及異常組合等特征自北向南可將研究區(qū)劃分為4個磁場區(qū)：玉依塔斯平緩升高的磁異常區(qū)（Ⅰ）、蘇布臺-察干薩拉降低負磁場區(qū)（Ⅱ）、伊寧-烏蘭烏蘇正負變化磁場區(qū)（Ⅲ）、布爾庫肯-納耕浩協(xié)爾平靜負磁場區(qū)（Ⅳ）。

（1）玉依塔斯平緩升高的磁異常區(qū)（Ⅰ），該區(qū)位于研究區(qū)東北部邊緣，東側(cè)延伸出區(qū)外，磁異常區(qū)呈北西西走向，以正磁場為背景，西北向東南方向場值逐漸升高，一般在0～100 nT。在該分區(qū)背景場上磁異常不發(fā)育，僅在東部顯示幾近東西走向的局部正磁場異常。

（2）蘇布臺-察干薩拉降低負磁場區(qū)（Ⅱ），該區(qū)位于研究區(qū)北部，呈北西西向帶狀貫穿全區(qū)，全區(qū)為逐漸降低的負磁場區(qū)。在該背景場下，場值在-370 nT ～-50 nT變化。在負背景場上疊加有十多處局部異常，其異常形態(tài)多呈橢圓形。在該分區(qū)的西北部負異常變化比較緩，在中部變化較陡。

（3）伊寧-烏蘭烏蘇正負變化磁場區(qū)（Ⅲ），該磁場區(qū)位于研究區(qū)中部，呈東西方向帶貫穿整個研究區(qū)，北鄰蘇布臺-察干薩拉降低負磁場區(qū)，南與布爾庫肯-納耕浩協(xié)爾平靜負磁場區(qū)相鄰。該分區(qū)面積近乎占整個研究區(qū)的一半，走向呈東西展布。通過對航磁異?；瘶O圖的研究，磁場總體上分布著數(shù)個磁力極大值帶且呈團塊狀，每個磁力極大值團塊都是一個局部異常，特別是正背景場上磁異常更為發(fā)育。

（4）布爾庫肯-納耕浩協(xié)爾平靜負磁場區(qū)（Ⅳ），該磁場區(qū)位于研究區(qū)最南部，北鄰伊寧-烏蘭烏蘇正負變化磁場區(qū)，向南延出研究區(qū)。以負磁場為背景，磁場強度一般在-100 nT～0 nT，向南場值逐漸降低，負背景場平靜清晰。

4　斷裂構(gòu)造

斷裂構(gòu)造的發(fā)生，導(dǎo)致斷裂兩側(cè)的空間位置發(fā)生變化或出現(xiàn)破碎帶而使得地層密度、磁性等物性在空間上分布不均勻。由于這種不均勻的分布使得研究區(qū)的重、磁異常產(chǎn)生明顯的變化。通過對研究區(qū)重、磁場的總水平梯度計算，并通過對重、磁異常圖件的分析，推斷出3條深大斷裂，分別是天山主干斷裂（F1）、尼勒克斷裂（F2）、塔里木北緣斷裂（F3）（見圖4）。

圖3　西天山航磁ΔT化極異常圖

圖4　重力總水平梯度異常與斷裂疊加

（1）天山主干斷裂（F1），天山主干斷裂呈北西西走向展布，位于研究區(qū)東北角基本接近北天山逆沖推覆構(gòu)造系統(tǒng)的根帶，依連哈比爾尕山北緣。構(gòu)造變形直達下部的層次，同時有深部物質(zhì)沿斷裂侵位，在斷裂南側(cè)斷斷續(xù)續(xù)有前寒武系古老變質(zhì)基底出露，斷裂北側(cè)主要為晚古生代沉積的變形產(chǎn)物，基本無侵入巖出露。該斷裂在布格重力異常和航磁異常圖上，反映了一個重力和磁力梯級帶，其北側(cè)重力值高，磁異常值高，南側(cè)重力值低，磁異常值低。在重力總水平梯度圖件上變現(xiàn)為較為明顯的極大值異常連線。該斷裂是天山地區(qū)重要的構(gòu)造界限，對區(qū)內(nèi)構(gòu)造單元的劃分有著重要的作用。

（2）尼勒克斷裂（F2），尼勒克斷裂是一條貫穿整個測區(qū)的，一條較為明顯的斷裂之一，沿北西西走向展布。該斷裂南側(cè)以石炭系為主，有少量的華力西晚期花崗巖、花崗閃長巖。在斷裂的北側(cè)以志留系為主，分布著大面積的華力西中-晚期花崗巖（哈希勒根達坂附近的黑云母花崗巖）。這套巖石為無磁性巖石。該斷裂在布格重力異常圖和航磁異常圖上是一個明顯的梯級帶，在該斷裂的南側(cè)重力異常值高，航磁異常值高，在北側(cè)重力異常值低，航磁異常值低。布格重力高值異常表明此處可能存在著時代較老的基巖。根據(jù)有關(guān)資料表明中-上元古界變質(zhì)巖磁性較弱，難以引起強度太大的正磁場，因此推斷該斷裂南側(cè)可能會存在太古-古元古界古老的強磁性變質(zhì)巖。該斷裂北側(cè)的異常低值區(qū)表明該區(qū)域缺少磁性基巖，因此推斷斷裂兩側(cè)應(yīng)該屬于不同的構(gòu)造單元。尼勒克斷裂分布著如松湖鐵礦、查崗諾爾鐵礦等大中型礦產(chǎn)。該斷裂所屬區(qū)域為西天山重要的成礦帶和找礦遠景區(qū)。

（3）塔里木北緣斷裂（F3），該斷裂是研究區(qū)又一條重要斷裂，斷裂走向呈近東西向。斷裂南側(cè)為地殼穩(wěn)定區(qū)的邊緣，主要為第四系沉積覆蓋，周圍有中生代地層出露。額爾賓山出露有規(guī)模較大的晚古生代早期的花崗巖體，同時出露有泥盆系。斷裂北側(cè)為地殼活動區(qū)的組成部分，出露地層主要為元古界和志留系，西段為下元古界和志留系變質(zhì)巖系，向西可延伸出區(qū)外，出露的巖體基本是華力西中晚期花崗巖體。在布格重力異常圖與航磁異常圖上，該斷裂兩側(cè)有著明顯的差異。斷裂南側(cè)為重力低值區(qū)同樣也是磁力低值區(qū)，北側(cè)為重力高值區(qū)和磁力高值區(qū)，基本反映了斷裂南北兩側(cè)的巖體性質(zhì)差異，在重力總水平梯度圖上有較為明顯的高值異常連線。該斷裂被認為是中天山的南界，作為證明中天山南緣古板塊縫合線的重要證據(jù)。

5　斷裂構(gòu)造與礦產(chǎn)分布的關(guān)系

構(gòu)造運動是礦床形成的重要因素之一，對成礦控制具有多樣性。一方面斷裂作為地質(zhì)流體通道，為成礦物質(zhì)運移、聚集、賦存提供有力條件；同時，區(qū)域構(gòu)造可能為成礦物質(zhì)的選擇、抬升、改造及對巖漿活動的控制等方面，從而對礦床分布起著重要的控制作用[5]。尤其是構(gòu)造運動中形成的深大斷裂，深大斷裂具有發(fā)展的長期性和繼承性，空間上延深遠，往往成為不同構(gòu)造單元的分界線、板塊結(jié)合帶、裂谷邊緣和板塊轉(zhuǎn)換帶等。由于切割深度巨大，深大斷裂成為地?；虻貧ど畈课镔|(zhì)上升的通道[6]。

本次研究是通過結(jié)合布格重力測量和航空磁力測量圈定深大斷裂。在研究區(qū)內(nèi)圈定出的3條深大斷裂均符合地質(zhì)劃分所確定的斷裂。并為區(qū)域構(gòu)造特征分析提供了有力的地球物理信息。伊犁鐵錳銅鉛鋅成礦亞帶位于尼勒克斷裂（F2）上，該成礦帶上分布著火山巖型鐵、銅礦床和華力西中期花崗巖有關(guān)的銅多金屬礦床。沿塔里木北緣斷裂（F3）分布著那拉提銅鎳鉑金鐵白云母寶石成礦亞帶。通過高精度重、磁資料在這3條深大斷裂上又相繼發(fā)現(xiàn)了幾處礦床。

根據(jù)布格重力總水平梯度異常圖可知，天山主干斷裂（F1）和塔里木北緣斷裂（F3）可能是不同構(gòu)造單元的縫合帶，具有重要的構(gòu)造控制意義，尼勒克斷裂（F2）伊犁中天山板塊內(nèi)部，與伊犁盆地中的石炭-二疊系裂谷形成有著密切的關(guān)系，因此是成礦帶的分布有著重要的影響因素。

6　結(jié)論

（1）利用重、磁資料在研究區(qū)劃分了3條深大斷裂：近北西西向的天山主干斷裂（F1），近北西西向的尼勒克斷裂（F2）和近東西向的塔里木北緣斷裂（F3）。

（2）劃分出的深大斷裂基本符合地質(zhì)上的各大板塊縫合帶，構(gòu)造成研究區(qū)主要構(gòu)造單元的邊界、控制火山巖的空間分布，并且控制力研究區(qū)的礦產(chǎn)產(chǎn)出位置。

（3）已知成礦帶分布在中路和磁力高值異常區(qū)，而

且較為明顯。說明了重、磁法找礦的準確性和實用性。

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Use gravity and magnetic characteristics of deep faults west divide and mineralization relationship

CHENG Lin
（College of Earth Science and Engineering，Xi'an Shiyou University，Xi'an Shanxi 710065，China）

Abstract:In this paper, the authors systematically studied the gravity and magnetic data obtained from the study area where Xinjiang west Tianshan mountains.According to previous studies, the gravity and magnetic data were processed to deduce three deep faults in the study area.Analysis of deep tectonic faults form, combined gravity and magnetic anomalies localized, suggesting that the relationship between deep fault zone and mineralization and mineralization prospect area.

Key words：Xinjiang west Tianshan mountains；gravity and magnetic anomalies localized；deep faults；mineralization prospect area

作者簡介：成林，男（1991-），陜西武功人，西安石油大學(xué)在讀碩士研究生，地球探測與信息技術(shù)，從事應(yīng)用地球物理研究工作，郵箱：280072127@qq.com。

基金項目：中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)項目，項目編號：1212011085499。

*收稿日期：2016－01-13

DOI:10.3969/j.issn.1673-5285.2016.02.015

中圖分類號：TE132.1

文獻標識碼：A

文章編號：1673-5285（2016）02-0059-06