大興安嶺地區(qū)典型環(huán)形航磁異常及其地質(zhì)意義

董根旺 中國冶金地質(zhì)總局地球物理勘查院

上世紀(jì)50年代中期，學(xué)者們就提出了環(huán)形地球物理異常這一概念。環(huán)形異常通常是指具有對稱中心的形如圓、半圓或橢圓、半橢圓之類的異常，也就是說，他可以是同心狀地球物理場的區(qū)域性擾動，也可以是圓形、橢圓形之類的狹窄局部異常，或二者兼有。此外，環(huán)形異常還包括廣泛發(fā)育的半環(huán)形異常。有些環(huán)形異常由于受到斷裂等構(gòu)造作用的控制和改造，會產(chǎn)生沿構(gòu)造線方向的畸變。幾乎所有的地球物理場都可能出現(xiàn)環(huán)形異常，如環(huán)形磁異常，環(huán)形重力異常，環(huán)形視電阻率異常，環(huán)形地?zé)岙惓＃h(huán)形放射性異常等，本文主要探討大興安嶺地區(qū)的環(huán)形航磁異常。

一、概況

大興安嶺地區(qū)植被覆蓋嚴(yán)重，開展地面地質(zhì)工作較為困難。大興安嶺地區(qū)主要發(fā)育中生代火山巖，大體呈北東向展布，火山巖往往與斷裂、褶皺、造山帶等構(gòu)造相伴而生。區(qū)內(nèi)磁場形態(tài)雜亂，幅值變化極大，異常數(shù)量眾多。

二、區(qū)內(nèi)典型航磁異常

大興安嶺地區(qū)的航磁數(shù)據(jù)除反映線性的斷裂構(gòu)造之外，也表現(xiàn)出一系列大小不等、形式多樣的環(huán)形異常，這些環(huán)形異常對應(yīng)著不同的環(huán)形構(gòu)造。綜合分析這些環(huán)形磁異常的成因，大致可分為三類：火山作用及其熔巖所引起的，侵入巖及其與圍巖接觸蝕變帶引起的，斷裂構(gòu)造及其所控制的火山巖引起的。由于地質(zhì)情況的復(fù)雜和多期構(gòu)造運動的疊加，有些環(huán)形磁異常的形成可能與多種因素有關(guān)，但以一種成因為主，如嘎羅索環(huán)形異常，應(yīng)為一侏羅紀(jì)火山口，后又有侏羅紀(jì)石英閃長巖沿火山通道侵入，引起環(huán)形異常。

下面以區(qū)內(nèi)典型環(huán)形異常為例分別介紹三種不同成因的環(huán)形異常。

（一）火山作用及其熔巖所引起的環(huán)形異常

大興安嶺地區(qū)中生代尤其是侏羅紀(jì)火山活動強烈，產(chǎn)生了為數(shù)眾多的火山口和火山噴發(fā)中心。這些火山噴發(fā)中心噴出的熔巖流和火山碎屑在溫度降至居里點時受到當(dāng)時地磁場的磁化，獲得了熱剩磁，在經(jīng)歷長期構(gòu)造運動至今，有些噴發(fā)中心除遭受地殼抬升或下降所造成的風(fēng)化剝蝕或沉積覆蓋外，總體保存完整，在航磁圖上就形成比較規(guī)則的環(huán)形異常，甚至在地形地貌上仍能顯現(xiàn)火山機構(gòu)形狀；有些噴發(fā)中心經(jīng)歷多期構(gòu)造運動疊加，遭受到破壞，在航磁圖上顯示為受斷裂構(gòu)造控制的不規(guī)則環(huán)形異常，且磁場紊亂，地形地貌上也難以顯示火山機構(gòu)的形狀。更多的火山口和火山噴發(fā)中心可能在長期的構(gòu)造疊加活動下被完全破壞，在航磁圖上也無法顯現(xiàn)。

嘎羅索環(huán)形異常：

航磁圖上該異常為一復(fù)合環(huán)形異常，外環(huán)為環(huán)形負(fù)磁場，內(nèi)環(huán)為環(huán)形正磁場，中心為負(fù)磁場，整體磁場較紊亂，剩余異常圖上環(huán)形特征更清晰。

對比地質(zhì)圖，外環(huán)和中心負(fù)異常對應(yīng)侏羅系瑪尼吐組火山巖，內(nèi)環(huán)正異常對應(yīng)侏羅紀(jì)含鈦鐵礦石英閃長巖。該地區(qū)由于侏羅紀(jì)含鈦鐵礦石英閃長巖遭受風(fēng)化，鈦鐵礦物經(jīng)篩選，富集沉積在溝谷地帶，形成了嘎羅索鈦鐵礦。地形上沿環(huán)形異常山脊呈蓮花狀展布。通過以上分析，推斷該環(huán)形異常為一侏羅紀(jì)火山機構(gòu)，在其活動時期，有侏羅紀(jì)含鈦鐵礦物的巖漿沿火山通道侵入淺地表，形成了環(huán)形異常。

（二）侵入巖及其與圍巖接觸蝕變帶引起的環(huán)形異常

研究區(qū)內(nèi)侵入巖以泥盆紀(jì)、石炭紀(jì)、二疊紀(jì)、侏羅紀(jì)、白堊紀(jì)為主，其中二疊紀(jì)侵入巖主要在諾敏河農(nóng)場周邊大面積展布，其余時代侵入巖受斷裂構(gòu)造控制明顯。除泥盆紀(jì)外，其他各時代侵入巖主要為中酸性，鎂鐵質(zhì)含量較低。對于侵入巖，環(huán)形正磁異常通常對應(yīng)高鎂鐵質(zhì)環(huán)形侵入體，而中心負(fù)磁異常通常對應(yīng)低鎂鐵質(zhì)花崗巖隆起。

烏爾旗汗西環(huán)形異常：

航磁圖上整體顯示為環(huán)形正異常，外環(huán)較窄，中心較寬；磁場較紊亂，北側(cè)不封閉，中心為較平靜的負(fù)磁場，剩余異常圖上環(huán)形更清晰。由區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)圖可知，環(huán)形正異常西側(cè)和南側(cè)對應(yīng)泥盆紀(jì)輝長巖，東側(cè)為泥盆紀(jì)泥鰍河組砂巖、灰?guī)r，無磁性，北側(cè)為石炭紀(jì)花崗巖，中心負(fù)磁場處侵入泥盆紀(jì)花崗閃長巖。環(huán)形異常南側(cè)為敖包山—小烏爾旗汗斷層，該斷層對泥盆紀(jì)侵入巖和環(huán)形異常的形成有一定控制作用。根據(jù)異常特征推斷環(huán)形正異常東側(cè)的泥盆系泥鰍河組地層下有隱伏的泥盆紀(jì)輝長巖侵入體。

（三）斷裂構(gòu)造及其所控制的火山巖引起的環(huán)形異常

研究區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造體系復(fù)雜，斷裂走向主要以北東向和東西向為主，在斷裂交匯處的菱形地帶，受斷裂構(gòu)造控制的火山巖和侵入巖，可形成環(huán)形磁異常。

呼和溫都日嘎查環(huán)形異常：

航磁圖上整體顯示為環(huán)形正異常，外環(huán)窄，中心寬；磁場紊亂，北側(cè)外環(huán)幅值較高且連續(xù)，其余部分幅值較低且零散，中心為較平緩負(fù)磁場；剩余異常圖上環(huán)形更清晰。

對比區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)圖可知，環(huán)形正異常北側(cè)和東側(cè)對應(yīng)石炭系莫爾根河組中基性火山巖，中部負(fù)磁場主要對應(yīng)侏羅系白音高老組中酸性火山巖，中北部的局部正異常對應(yīng)石炭紀(jì)黑云母二長花崗巖。環(huán)形異常西側(cè)為頭站-哈達(dá)圖-九一牧場北北東向斷裂，該斷裂控制了東西兩側(cè)十?dāng)?shù)公里范圍內(nèi)地層和巖體的分布；北側(cè)為哈達(dá)圖牧場南近東西向斷裂，該斷裂控制了石炭系莫爾根河組地層的空間分布。

三、環(huán)形航磁異常的地質(zhì)意義

顯然，環(huán)形航磁異常反映了地表及地下一定深度內(nèi)環(huán)形磁性地質(zhì)體或磁性邊界，如火山機構(gòu)、基性和超基性的環(huán)形侵入體、無磁性侵入體侵入時與圍巖發(fā)生接觸變質(zhì)所形成的“磁性殼”、環(huán)形分布的斷裂、背斜和向斜構(gòu)造以及古熱點等。本區(qū)內(nèi)的環(huán)形異常主要與前四種有關(guān)，由于區(qū)內(nèi)中生代、新生代火山活動頻繁，形成了眾多的火山機構(gòu)，而與此對應(yīng)的環(huán)形航磁異常分布最為廣泛。通過分析這些環(huán)形異常幅值和范圍，可以推斷火山活動的強度、規(guī)模?；鹕綆r的磁性以剩磁為主，記錄了形成時地磁場的磁場信息。