淺析重力場對侵入巖體劃分的應用

李敏敏，甘之翔，張 藝

（新疆地礦局第一區(qū)域地質(zhì)調(diào)查大隊，新疆 烏魯木齊 830001）

1 侵入巖體的劃分標志

由于不同性質(zhì)的巖漿巖其物性特征差異較大，根據(jù)物性資料，結(jié)合普查區(qū)的地質(zhì)情況，初步圈定了巖漿巖體的分布特征，總結(jié)歸納了巖漿巖體定性解釋的重力場標志。

1.1 普查區(qū)侵入巖體的地質(zhì)—地球物理模型

具有一定規(guī)模的中酸性巖體（花崗閃長巖為主），以石炭系、侏羅系、新近系地層為圍巖，多表現(xiàn)為局部重力高異常；具有一定規(guī)模的酸性巖體（包括花崗巖、鉀長花崗巖、正長花崗巖、二長花崗巖等），無論圍巖為何種地層，多表現(xiàn)為局部低重力異常；具有一定規(guī)模的超基性、基性及部分中性巖體（包括輝長巖、輝綠巖等），大多表現(xiàn)為局部重力高異常，但斷裂附近的超基性巖有所不同，隨著風化程度的加深，異常特征逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榈椭亓Ξ惓！?/p>

根據(jù)以上地質(zhì)-地球物理模型，可大致判斷引起重力異常的地質(zhì)因素是否與各期次侵入的巖體有關(guān)，并輔助判定其巖性特征。

1.2 巖體產(chǎn)狀的推斷解釋標志

巖體的產(chǎn)狀一般指巖體的形態(tài)，中心位置埋深、傾向等。根據(jù)異常的幅值、中心位置、形態(tài)、梯級帶變化及上延不同高度垂向二次導數(shù)零值線位置等定性確定巖體產(chǎn)狀。局部異常梯度最大處，垂向二次導數(shù)零值線基本反映了巖體在地表的投影邊界；局部異常的中心位置一般是巖體的侵入中心或巖漿通道；局部異常的梯度大小、等值線疏密以及不同高度、垂向二次導數(shù)零值線位移，大體反映了巖體的傾向。

2 侵入巖體的分布特征

2.1 侵入巖平面分布特征

利用布格重力垂向二階導數(shù)圈定侵入巖體邊界，結(jié)合布格重力及地質(zhì)信息判別巖性，對主要巖體出露區(qū)及第四系覆蓋區(qū)進步對本區(qū)侵入巖的分布進行了劃分。西南部第四系覆蓋及中部地層下有大面積隱伏的中酸性巖體分布，中南部地層下主要分布隱伏的基性-超基性巖體，而東南部分布酸性、中酸性及基性巖體。

2.2 侵入巖深部分布特征

應用切割法求取不同深度的剩余異常很好的反映了普查區(qū)規(guī)模較大巖體的空間分布特征，圖1，為不同視角普查區(qū)的不同切割層位（1-10）的空間剩余重力異常立體圖。隨切割層數(shù)的增加（切割深度1層=100米），本區(qū)東南部克孜爾卡拉薩依巖體的剩余重力異常逐漸增大，異常中心逐漸向西南偏移，說明該巖體由北向南厚度逐漸增加，在測區(qū)東部出露，切割10層時（即超過1000米）時仍有較強的重力異常顯示，表明該巖體的深度大于1000米；西南部的康古爾塔格巖體在第6層時重力剩余值已經(jīng)變化不大，說明該巖體規(guī)模較小；東南部基性-超基性巖體由于在康古爾塔格東部的洼地中，且風化程度較高，剩余重力高異常值整體反映較弱，在第4層時重力剩余值已經(jīng)變化不大，說明該巖體的規(guī)模較小。

圖1 不同深度剩余重力異常立體圖

3 局部侵入巖體的推斷解釋

3.1 晚泥盆世侵入巖區(qū)（克孜爾卡拉薩依巖體）

該侵入巖位于普查區(qū)東南部康古爾塔格以東的廣大低山丘陵地帶，向東、向南延入鄰幅，普查區(qū)僅見該巖體的西北角。圍巖蝕變均為角巖化，且在巖體邊部多見地層殘留體。

在布格重力場中晚泥盆世花崗閃長巖對應西部布格重力高異常區(qū)，等值線分布較為凌亂，多處發(fā)生各向的同向扭曲，異常中心極大值為0.74×10-5m/s2；剩余重力場表現(xiàn)為G2017-14剩余重力高異常，呈長條狀北西向展布，長軸長約7.1千米，短軸長約2.5千米，等值線分布較為凌亂，局部發(fā)生同向扭曲，物性密度統(tǒng)計表明，花崗閃長巖平均密度為2.713 g/cm3；中－上奧陶統(tǒng)大柳溝組平均密度為2.653 g/cm3；花崗閃長巖與圍巖存在近乎0.06g/cm3的密度差，以剩余重力高異常邊部為界線圈定，初步認為晚泥盆世花崗閃長巖應向西向南外擴，隱伏于中－上奧陶統(tǒng)大柳溝組地層之下，略大于地質(zhì)認識的范圍。

在布格重力場中晚泥盆世輝綠巖、輝長輝綠巖對應北部布格重力高異常區(qū)，等值線分布較為凌亂，多處發(fā)生各向的同向扭曲，異常中心極大值為-0.47×10-5m/s2；剩余重力場表現(xiàn)為G2017-16剩余重力高異常，長軸長約7.5千米，短軸長約3.4千米，等值線分布較為凌亂，局部發(fā)生同向扭曲，物性密度統(tǒng)計表明，輝綠巖、輝長輝綠巖平均密度為2.835g/cm3；與圍巖存在0.18g/cm3的密度差，以剩余重力高異常邊部為界線圈定，初步認為晚泥盆世輝綠巖、輝長輝綠巖應向南外擴，范圍較大，隱伏于漸-中新統(tǒng)桃樹園組地層之下。

在布格重力場中晚泥盆世正長花崗巖對應中部的布格重力低異常區(qū)，等值線分布較為寬緩，同向扭曲程度較弱，剩余重力場表現(xiàn)為L2017-15（?。┦Ｓ嘀亓Φ彤惓＃惓Ｌ卣髅黠@，長軸長約7.8千米，短軸長約3.2千米，等值線分布較為寬緩，局部發(fā)生同向扭曲，物性密度統(tǒng)計表明，正長花崗巖平均密度為2.604g/cm3，與圍巖存在近乎0.049g/cm3的密度差，以剩余重力低異常邊部為界線圈定，初步認為晚泥盆世正長花崗巖北側(cè)向下延伸較淺，往南向下具有一定的延深。

在1:5萬布格重力及剩余重力圖中切取了一條剖面，剖面方向28度，長約9480米，由南往北布格重力值△gB呈階梯狀逐漸增加，剩余重力△gr曲線上下浮動變化大，幅值在-1×10-5m/s2至1×10-5m/s2之間變化， 0-200米地表出露中-上奧陶統(tǒng)大柳溝組地層，剩余重力值△gr呈減小趨勢，200-9000米地表出露晚石炭世正長花崗巖，剩余重力△gr曲線200-6000米之間變化不大，表現(xiàn)為L2017-15（?。┦Ｓ嘀亓Φ彤惓＃€在6000-9480米之間呈明顯上升趨勢，變化幅度大，在8080米處達到極值0.867×10-5m/s2，表現(xiàn)為G2017-16（乙1）剩余重力高異常，通過對剩余重力值△gr進行100米、200米、300米、500米及1000米的向上延拓，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過各個高度上延的△gr曲線變化趨勢依舊明顯，在9000米-9480米之間地表出露晚石炭世輝綠巖及輝長巖，因此推斷在曲線6000米之后的晚石炭世正長花崗巖之下，可能有隱伏的基性-超基性巖體，故對162線剖面進行反演，結(jié)果如下。

圖2 重力162線剖面剩余重力異常擬合曲線及反演模型圖

根據(jù)項目在該區(qū)采測的地層巖石密度統(tǒng)計，最終確定模型反演采用密度參數(shù)：中-上奧陶統(tǒng)大柳溝組密度2.765 g/cm3，晚石炭世正長花崗巖密度2.604 g/cm3，晚石炭世輝綠巖密度2.835 g/cm3，采用二度半正演擬合，結(jié)合地質(zhì)認識從擬合結(jié)果來看（如圖2），L2017-15（?。┦Ｓ嘀亓Φ彤惓Ｍ茰y為酸性巖體與圍巖地層的綜合反映，巖體總體向北緩傾，向下延伸不超過200米，具有南北寬、中部窄的近似長條狀的展布特征；G2017-16（乙1）剩余重力高異常推測為基性-超基性巖體侵入圍巖地層的綜合反映，巖體總體向北緩傾，向下延伸超200米，具有南部窄，中部寬的長條狀展布特征。

3.2 晚石炭世侵入巖（康古爾塔格巖體）

在布格重力場中晚石炭世花崗閃長巖對應西部布格重力高異常區(qū)，位于重力梯度帶邊部，等值線分布較為凌亂，多處發(fā)生各向的同向扭曲，異常中心極大值為4.36×10-5m/s2；剩余重力場表現(xiàn)為G2017-1（甲2）剩余重力高異常，呈長條狀北西向展布，長軸長約10.5千米，短軸長約2.5千米，等值線發(fā)生同向扭曲，物性密度統(tǒng)計表明，花崗閃長巖平均密度為2.713 g/cm3；下石炭統(tǒng)小熱泉子組平均密度為2.683 g/cm3；花崗閃長巖與圍巖存在近乎0.032g/cm3的密度差，以剩余重力高異常邊部為界線圈定，初步認為晚石炭世花崗閃長巖北部邊界應向北外擴展，略大于較地質(zhì)認識的范圍。

在布格重力場中晚石炭二長花崗巖對應東部布格重力中-高異常區(qū)，位于重力梯度帶中，等值線多處發(fā)生各向的同向扭曲，剩余重力場表現(xiàn)為L2017-2（丙）及其它多個剩余重力低異常，等值線分布較為凌亂，局部發(fā)生同向扭曲，物性密度統(tǒng)計表明，二長花崗巖平均密度為2.604 g/cm3；下石炭統(tǒng)小熱泉子組平均密度為2.683 g/cm3；二長花崗巖與圍巖存在近乎0.077g/cm3的密度差，以剩余重力低異常邊部為界線圈定，初步圈定了康古爾塔格巖體中二長花崗巖的分布范圍。

3.3 中二疊世侵入巖（康東侵入巖單元）

區(qū)內(nèi)的二疊世侵入巖主要為基性-超基性侵入巖，主要分布于康古爾塔格東部的洼地中，巖體在普查區(qū)內(nèi)侵入的地層為上石炭統(tǒng)底坎爾組。

在推斷的中二疊世輝長巖的范圍內(nèi)，異常位于重力梯度帶內(nèi)，布格重力異常等值線多處發(fā)生各向的同向扭曲，剩余重力場對應G2017-11（乙2）及G2017-13（乙1）號剩余重力高異常，物性密度統(tǒng)計表明，輝長巖平均密度為2.886g/cm3；與圍巖存在0.21g/cm3的密度差，以剩余重力高異常邊部為界線圈定，初步推斷了二疊世輝長巖的基本范圍，在上延500米之后，異常特征還是較為明顯，說明地質(zhì)體向下有一定的延深。

4 結(jié)語

綜上所述，重力勘探作為地球物理勘探中重要的勘探手段，通過重力場特征分析，對該區(qū)侵入巖體在平面及空間位置的分布有了更近一步的了解，對地質(zhì)填圖工作具有指導意義，為今后該區(qū)的地球物理勘探提供了依據(jù)。