利用重磁資料解譯皖北地區(qū)斷裂格架

汪啟年,朱將波,方 雯,趙寶峰

（安徽省勘查技術(shù)院， 安徽合肥 233031）

0 引言

皖北地區(qū)位于華北陸塊南部[1]，分布淮南、淮北兩個(gè)重要煤炭基地以及霍邱-潁上、蕭縣-宿州鐵（金銅鉛鋅）金屬成礦帶，成礦條件十分有利[2,3]。但由于該區(qū)地表大部分被第四系所覆蓋，此制約了皖北地區(qū)的基礎(chǔ)地質(zhì)等研究工作，地質(zhì)研究程度偏低。

自20世紀(jì)80年代以來(lái)，前人對(duì)皖北地區(qū)斷裂進(jìn)行了相應(yīng)的研究，識(shí)別出近東西和近南北走向等主要斷裂[1]（圖1）。

眾所周知，區(qū)域重磁資料對(duì)構(gòu)造的平面展布特征等反映明顯[4-6]，本文利用1:200000重磁資料處理結(jié)果，結(jié)合前人認(rèn)識(shí)重新構(gòu)建了皖北地區(qū)斷裂格架，對(duì)區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造的平面展布特征進(jìn)行了相應(yīng)分析。

1 地質(zhì)概況

區(qū)內(nèi)構(gòu)造層分為變質(zhì)基底、蓋層及中新生代上疊盆地。變質(zhì)基底主要由太古界和元古界片麻巖、片巖及大理巖組成。蓋層之元古界震旦系及下古生界以淺海相碳酸鹽巖為主，上古生界石炭系、二疊系為海陸交互含煤沉積，上下古生界之間存在區(qū)域性假整合，缺失上奧陶統(tǒng)至下石炭統(tǒng)。中新生代上疊盆地以陸相碎屑為主。

圖1 皖北地區(qū)斷裂格架(引自中華人民共和國(guó)1∶50萬(wàn)數(shù)字地質(zhì)圖數(shù)據(jù)庫(kù))Fig.1 Fracture framework in northern Anhui (quoted from the

形成皖北地區(qū)現(xiàn)今構(gòu)造格局的構(gòu)造運(yùn)動(dòng)主要始于印支運(yùn)動(dòng)末期，燕山和喜山期進(jìn)一步繼承發(fā)展。印支期華北陸塊和大別山微陸塊以北北東-南南西方向碰撞，燕山期以來(lái)濱太平洋活動(dòng)近東西向的擠壓，以及喜山期強(qiáng)烈的左行走滑拉張，造成區(qū)內(nèi)多組斷裂發(fā)育，并控制了區(qū)內(nèi)構(gòu)造格局[1]。

2 物性特征

區(qū)內(nèi)地層密度從上至下呈逐漸增高的趨勢(shì)，新生界密度最低，變質(zhì)基底密度最高（表1），中新生代上疊盆地總體密度較低，下古生界密度也相對(duì)較高。

區(qū)內(nèi)地層以無(wú)磁性或弱磁性為主，磁化率較高的是白堊系（發(fā)育凝灰?guī)r）及變質(zhì)基底。

表1 皖北地區(qū)物性參數(shù)簡(jiǎn)表Table 1 Summary of physical parameters of the northern Anhui area

另外區(qū)內(nèi)火成巖密度中等，磁化率相對(duì)較高。

總體而言，區(qū)內(nèi)各主要層系存在相應(yīng)的密度差異，地質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異會(huì)形成相應(yīng)重力場(chǎng)變化，從而利用重力資料可構(gòu)建區(qū)內(nèi)斷裂格駕，同樣磁法資料亦可研究相應(yīng)的斷裂平面展布趨勢(shì)。

3 重磁場(chǎng)特征

皖北地區(qū)布格重力異?？傮w西低東高（圖2），航磁場(chǎng)值總體不高（圖3）。重力局部異常大致呈近東西走向展布，從南至北大致呈高低相間排列。航磁局部異常一般呈條帶狀展布，其長(zhǎng)軸走向以北北東和北西西向?yàn)橹鳌?/p>

重磁異常的組合特征可分為三類：

第Ⅰ類是重力低-磁場(chǎng)低值區(qū)，主要分布一三處，其一位于宿州市、渦陽(yáng)縣北、亳州市東一帶，其二位于潁上縣至阜陽(yáng)市一帶，其三位于定遠(yuǎn)縣、長(zhǎng)豐縣一帶。這些區(qū)域重力局部低異常一般呈長(zhǎng)軸狀，軸向以近東西和北東向展布為主。此類異常組合是中新生代上疊盆地的地球物理場(chǎng)響應(yīng)。

第Ⅱ類是重力低-磁場(chǎng)高值區(qū)，分布在蚌埠市至五河縣一帶，其重磁局部異常形態(tài)呈條帶狀或橢圓狀。條帶狀局部異常長(zhǎng)軸走向北北東，為白堊系火山巖的反映；而橢圓狀局部異常（蚌埠市附近）為花崗巖體的反映。

圖2 布格重力異常簡(jiǎn)圖Fig.2 General graph of Bouguer gravity anomaly

第Ⅲ類是重力高-磁場(chǎng)高值區(qū)，主要分布在兩處。其一是淮南市到靈璧縣一帶，分布面積大，重磁局部異常呈北北東和北西西走向展布；其二在淮北市一帶，重磁局部異常呈北北東向展布為主，此類異常組合是基底隆起的反映。

4 斷裂展布特征

依據(jù)突出重力異常變化的重力異常水平總梯度（圖4）等資料（重力異常水平總梯度極大值帶基本為斷裂位置），綜合分析重磁異常的展布規(guī)律，結(jié)合地質(zhì)和物性資料，構(gòu)建了皖北地區(qū)斷裂格架（圖5），識(shí)別了四組主要斷裂，分別是北北東走向斷裂F1、F2、F3、F4、F5、F6、F7，北西西走向斷裂F8和F9，近東西走向F10、F11、F12，弧形斷裂F13等。

圖4 重力異常水平總梯度Fig. 4 Total horizontal gradient of gravity anomaly

圖5 利用重磁資料解譯的皖北地區(qū)斷裂格架Fig. 5 Fracture framework in the northern Anhui area interpreted by using gravity and magnetic data

4.1 北西西走向斷裂

該組斷裂中F8和F9兩條規(guī)模較大，區(qū)內(nèi)斷裂延伸200-250km。F8斷裂大致位于阜陽(yáng)市至壽縣一線，F(xiàn)9斷裂大致位于阜陽(yáng)北、淮南北、定遠(yuǎn)縣一線。

F8和F9兩條斷裂地球物理場(chǎng)特征明顯，在此兩條斷裂位置存在北西西走向的重力異常水平總梯度極大值帶（圖4），其附近重力局部異常長(zhǎng)軸走向（平行于斷裂）也為北西西，同樣在航磁圖上長(zhǎng)豐、淮南北、阜陽(yáng)南等地（即F8和F9附近）磁局部異常長(zhǎng)軸走向也為北西西向。

F9斷裂兩側(cè)磁場(chǎng)的分布趨勢(shì)有較大的差異，其北東側(cè)局部磁異常主要以北北東走向?yàn)橹鳎淠衔鱾?cè)局部磁異常主要以北西西走向?yàn)橹?，且磁異常的幅值也有較大的差異，據(jù)此可認(rèn)為F9斷裂兩側(cè)基底性質(zhì)有差異。

4.2 近東西走向斷裂

F10斷裂：位于蒙城南、固鎮(zhèn)縣、靈璧南一線，走向近東西，被北北東向斷裂錯(cuò)斷，水平錯(cuò)斷距離依次增大，累計(jì)錯(cuò)動(dòng)距離50km。蒙城縣-固鎮(zhèn)縣一帶存在一局部重力高，F(xiàn)10斷裂位于其南側(cè)梯級(jí)帶上，斷裂位置重力水平總梯度極大值帶顯示明顯。

F11、F12斷裂：在渦陽(yáng)至宿州一線F11、F12斷裂之間存在一近東西走向的局部重力低（上疊盆地的反映），F(xiàn)11、F12斷裂位于此局部重力低南北兩側(cè)的重力水平總梯度異常極大值帶上。

近東西走向斷裂主要控制了區(qū)內(nèi)上疊盆地的展布。

4.3 北北東走向斷裂

該組斷裂主要有七條。F1、F2、F3、F4位于阜陽(yáng)市、蒙城縣一帶，此四條斷裂由西向東呈依次大致平行排列，斷裂長(zhǎng)度區(qū)內(nèi)180-320km，斷裂間距25-50km不等；F5、F6和F7位于定遠(yuǎn)縣-五河縣一帶，此三條斷裂相互平行，走向一致，區(qū)內(nèi)延伸距離200-300km，屬郯廬斷裂帶。

北北東走向斷裂重力場(chǎng)特征較為明顯，如F1、F2、F3、F4斷裂依次錯(cuò)斷阜陽(yáng)北-蒙城南-固鎮(zhèn)的局部重力低異常，并顯示這些斷裂呈左行走滑特征（與郯廬斷裂的性質(zhì)相同）。

在航磁異常圖上，在固鎮(zhèn)附近磁局部異常主要呈北北東走向。也反映北北東走向斷裂構(gòu)造發(fā)育。

F5、F6和F7三條斷裂在重力水平總梯度圖（圖4）上反映明顯，如在五河附近（斷裂F6）有一明顯重力水平總梯度極大值帶。這些斷裂在布格重力異常圖及航磁異常圖上同樣有明顯的顯示。

北北東走向斷裂主要為左行走滑，其對(duì)早期構(gòu)造進(jìn)行了相應(yīng)的改造。

4.4 弧形斷裂

在固鎮(zhèn)、宿州、徐州一線，重力異常水平總梯度反映存在一明顯的弧形高值帶，此為弧形斷裂即F13的反應(yīng)，F(xiàn)13斷裂是徐-宿弧推覆構(gòu)造[2]規(guī)模最大的一條斷裂，并伴生一系列逆沖斷層。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)重磁場(chǎng)分布規(guī)律的研究，對(duì)皖北地區(qū)斷裂格架取得了一些新的認(rèn)識(shí)。即皖北地區(qū)發(fā)育走向北北東、北西西、近東西走向斷裂及弧形斷裂；并根據(jù)重磁資料顯示的斷裂錯(cuò)斷關(guān)系，對(duì)斷裂發(fā)育早晚順序進(jìn)行了初步的探討，認(rèn)為發(fā)育最早的是北西西走向斷裂，其次發(fā)育弧形斷裂和近東西走向斷裂，最晚發(fā)育是北北東走向斷裂。綜合分析認(rèn)為北西西走向斷裂其主要控制了基底構(gòu)造，近東西走向斷裂主要控制中新代上疊盆地的展布，而北北東走向斷裂主要是對(duì)早期構(gòu)造進(jìn)行了改造。