張家口盆地及鄰區(qū)重力場(chǎng)特征

康鵬興

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

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張家口盆地及鄰區(qū)重力場(chǎng)特征

康鵬興

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

以重力資料為基礎(chǔ)，對(duì)張家口盆地及鄰區(qū)的重力場(chǎng)及斷裂構(gòu)造特征進(jìn)行系統(tǒng)分析研究.研究認(rèn)為，區(qū)內(nèi)重力異常特征與區(qū)域構(gòu)造特征一致，局部凹陷區(qū)以低值異常為主，隆起區(qū)為高值異常，研究區(qū)內(nèi)基底起伏較大；張家口盆地?cái)嗔褬?gòu)造方向性明顯，北西-北西西向的斷裂占主導(dǎo)地位.盆地內(nèi)斷裂構(gòu)造的發(fā)育受北西西向張家口-渤海構(gòu)造帶和北北東向山西斷陷帶的復(fù)合作用控制.

張家口盆地；重力異常；斷裂構(gòu)造

張家口盆地位于燕山與太行山的交接地帶，盆地三面環(huán)山，新構(gòu)造上屬于張家口-宣化盆地，構(gòu)造走向呈北西-北西西.長(zhǎng)期以來張家口地區(qū)以它特有的地質(zhì)環(huán)境，優(yōu)越的成礦條件及方便的交通吸引著中、外地質(zhì)工作者，百余年來不同的學(xué)者，以不同目的不斷到此進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查.但由于地質(zhì)地貌構(gòu)造復(fù)雜，人們對(duì)盆地的結(jié)構(gòu)、斷裂活動(dòng)等問題的認(rèn)識(shí)尚不清晰.為此，筆者系統(tǒng)整理、處理了張家口盆地及鄰區(qū)的重力資料，結(jié)合前人的研究成果，研究了張家口盆地及鄰區(qū)的重力場(chǎng)與斷裂構(gòu)造特征，為深入研究盆地結(jié)構(gòu)、形成演化及地震活動(dòng)等提供地球物理依據(jù).

1　地質(zhì)背景

張家口盆地大地構(gòu)造上屬于華北地臺(tái)，其結(jié)晶基底為太古代——早元古代變質(zhì)巖系，之上堆積了以碳酸鹽巖和碎屑巖為主的中、晚元古代——古生代沉積蓋層.但由于構(gòu)造背景及沉積環(huán)境不同，盆地內(nèi)部發(fā)育的地層也具有不同特征.古生代以來燕山塊體、華北平原塊體下沉，由于構(gòu)造變形和巖漿活動(dòng)微弱，該時(shí)期處于相對(duì)穩(wěn)定的地臺(tái)階段，沉積了巨厚的古生界；中生代以來，該區(qū)構(gòu)造變形和巖漿活動(dòng)強(qiáng)烈，在太平洋構(gòu)造帶的強(qiáng)烈活動(dòng)、地幔熱柱及多重流變作用下，基底斷裂重新活動(dòng)引起沉積蓋層產(chǎn)生褶皺和斷裂.新生代以來的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)使得大范圍的斷塊運(yùn)動(dòng)，形成了大面積的隆起和沉降，形成了一系列斷陷盆地.到第四紀(jì)，在強(qiáng)烈的北西向燕山山前斷裂帶活動(dòng)作用下，形成了北西西向第四紀(jì)斷陷盆地帶.

2　重力場(chǎng)特征

布格重力異常是地殼構(gòu)造、物質(zhì)組成和深部狀態(tài)的綜合反映.布格重力異常的空間展布、異常形態(tài)可以不同程度地反映地殼上部的地質(zhì)構(gòu)造特征.從圖1可知，研究區(qū)東北部為全區(qū)重力異常最低值區(qū)，異常值都在-110mGal以下，異常走向?yàn)楸睎|-北東東向.中部的張家口盆地異常在-110～-60mGal之間變化，最大幅值出現(xiàn)在下花園西南地區(qū)，整體呈相對(duì)高值異常，變化較平緩，異常走向多變，周邊發(fā)育有多個(gè)異常梯級(jí)帶，由密集的重力異常梯級(jí)帶推測(cè)研究區(qū)斷裂發(fā)育，構(gòu)造復(fù)雜.整體而言，研究區(qū)異常特征與區(qū)域構(gòu)造特征一致，局部凹陷區(qū)以低值異常為主，隆起區(qū)為高值異常.區(qū)內(nèi)重力高異常大面積分布，僅周邊有重力低異常發(fā)育，由布格異常特征推測(cè)，研究區(qū)基底起伏較大，盆地整體以隆起為主.

圖1　張家口盆地及鄰區(qū)重力異常平面圖

3　斷裂構(gòu)造

由于斷裂構(gòu)造兩側(cè)往往存在物性差異，因此在重力異常上會(huì)有異常梯級(jí)帶、異常走向突變帶及串珠狀分布的異常帶等明顯反映.為了研究本區(qū)的斷裂構(gòu)造體系，本次采用總水平梯度進(jìn)行斷裂線性特征強(qiáng)化，其計(jì)算結(jié)果如圖2.結(jié)合布格重力異常等轉(zhuǎn)化參數(shù)圖件特征，共解譯出12條斷裂構(gòu)造.現(xiàn)對(duì)控制盆地發(fā)育的張家口斷裂(F1)、洋河斷裂(F2)、洗馬林-水泉斷裂(F3)、萬全斷裂(F4)4條主要斷裂特征分述如下：

張家口斷裂(F1)：張家口斷裂是華北地區(qū)著名的張家口-渤海地震構(gòu)造帶西部的一條主要斷裂，也是山西斷陷帶與燕山斷塊的構(gòu)造分界之一[1-2]，為張家口盆地的北緣邊界的主控?cái)嗔?圖2、圖3).該斷裂受北西西向張家口-渤海構(gòu)造帶和北北東向山西斷陷帶的復(fù)合作用控制，整體呈北西西走向，局部被北東向斷裂切割，長(zhǎng)約80km，由多條次級(jí)高角度正(或逆)走滑斷層組成.斷裂北側(cè)中生代地層抬升，形成低山丘陵地貌；南側(cè)下降盤接受第四紀(jì)堆積，多構(gòu)成山間盆地.該斷裂在布格重力異常、總水平梯度等異常圖件上均有明顯反映，場(chǎng)值在-86～-94mGal之間，總水平梯度最大可達(dá)3.4E，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料分析，該斷裂為一基底斷裂.

洋河斷裂(F2)：洋河斷裂為張家口盆地中部一條北西向隱伏斷裂，位于萬全-沙嶺子-宣化-下花園一線，主要地段與洋河一致.斷裂大部分被第四系覆蓋，僅宣化以東有出露，為斷層面向北傾斜的逆斷層，局部切割上侏羅統(tǒng)地層.該斷裂在衛(wèi)星影像顯示清楚[3]，在重力場(chǎng)上表現(xiàn)為異常等值線扭曲帶，由異常等值線特征推測(cè)，斷裂橫穿整個(gè)盆地，長(zhǎng)近百公里，控制著盆地內(nèi)的河流、階地發(fā)育.

洗馬林-水泉斷裂(F3)：洗馬林-水泉斷裂為張家口盆地的西南邊界，走向320°，長(zhǎng)約45km，控制著沿線地貌發(fā)育.該斷裂東南段有明顯的重力異常梯級(jí)帶，場(chǎng)值在-88～-80mGal之間，基本控制著隆起與凹陷的構(gòu)造格局，西北段的異常特征不明顯，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料推測(cè)可能為第四紀(jì)斷層.

萬全斷裂(F4)：萬全斷裂為盆地的西北邊界，該斷裂地質(zhì)地貌復(fù)雜，地質(zhì)上表現(xiàn)為西北側(cè)中生代地層與東南側(cè)第四系沖洪積扇的正(或逆)斷層接觸.在重力場(chǎng)上主要表現(xiàn)為異常等值線梯級(jí)帶、異常走向突變帶，西南部局部特征在總水平梯度異常上表現(xiàn)明顯.

從斷裂構(gòu)造圖(圖2、圖3)可以看出，盆地主要發(fā)育北西-北西西、北東向兩組斷裂體系.其中北西-北西西向斷裂受北西西向張家口-渤海構(gòu)造帶控制，其規(guī)模大、延伸遠(yuǎn)、切割深，是盆地的主控?cái)嗔?，北東向斷裂受北北東向山西斷陷帶控制，其規(guī)模小、延伸短，對(duì)北西-北西西向斷裂進(jìn)行橫切改造，使北西-北西西向斷層多發(fā)生錯(cuò)斷.

圖3　張家口盆地及鄰區(qū)重力總水平梯度與斷裂疊合圖

4　結(jié)論

張家口盆地及鄰區(qū)重力異常特征與區(qū)域構(gòu)造特征一致，局部凹陷區(qū)以低值異常為主，隆起區(qū)為高值異常，區(qū)內(nèi)基底起伏較大；盆地?cái)嗔褬?gòu)造方向性明顯，主要有北西-北西西、北東向兩組斷裂體系，其中北西-北西西向斷裂規(guī)模大、延伸遠(yuǎn)、切割深，是盆地的主控?cái)嗔?盆地內(nèi)斷裂的發(fā)育受北西西向張家口-渤海構(gòu)造帶和北北東向山西斷陷帶的復(fù)合作用控制.

[1]高占武,徐杰,宋長(zhǎng)青,等.張家口-蓬萊斷裂帶的分段特征[J].華北地震科學(xué),2001,19(1):35-42.

[2]周月玲,尤惠川.張家口斷裂第四紀(jì)構(gòu)造變形與活動(dòng)性研究[J].震災(zāi)防御技術(shù),2010,5(2):157-166.

[3]周江林.張家口盆地活動(dòng)斷裂研究[D].北京：中國(guó)地震局地球物理研究所,2011.

[責(zé)任編輯仲圓]

Research on Characteristics of Gravity Field inZhangjiakou Basin and Its Adjacent Area

KANG Peng-xing

(School of Earth Science and Engineering, Xi’an Shiyou University, Xi’an 710065, China)

Basedongravitydata,thecharacteristicsofgravityfieldandfaultstructureinZhangjiakoubasinanditsadjacentareaaresystematicallyanalyzedandstudied.Theresearchshowsthatthegravityanomalyisconsistentwiththeregionalstructuralcharacteristics,localdepressionareaisalowvalueanomalyandtheupliftareaisahighvalueanomaly,andthebasalfluctuationislargeintheregion.ThedirectionofthefaultstructureinZhangjiakoubasinisobvious,andthefaultwiththedirectionofNW-NWWisinthedominantposition.DevelopmentoffracturestructureinthebasinisunderthecompoundactioncontroloftheZhangjiakou-BohaitectonicbeltwiththedirectionofNWWandShanxifaultdepressionbeltwiththedirectionofNNE.

Zhangjiakoubasin;gravityanomaly;faultstructure

1008-5564(2016)02-0080-04

2015-09-27

康鵬興(1990—)，男，陜西扶風(fēng)人，西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院碩士研究生,主要從事地球物理勘探研究.

TE121.2

A