滿都拉—卡楚加的長(zhǎng)剖面地殼介質(zhì)密度分布及深部結(jié)構(gòu)特征探榷

王謙身， 滕吉文,2， 陳石， 文武， 徐偉民

1 中國(guó)科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所， 北京 100029 2 吉林大學(xué)地球探測(cè)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 長(zhǎng)春 130026 3 中國(guó)地震局地球物理研究所， 北京 100081

0 引言

根據(jù)亞洲大陸大地構(gòu)造區(qū)劃,中國(guó)華北克拉通的北部為中亞造山帶這一巨型造山拼貼體東段南緣的興蒙造山帶，中亞造山帶東段北接西伯利亞克拉通的中南部(圖1).中國(guó)滿都拉(42,46°N,110.07°E)—俄羅斯卡楚加(54.0°N,106.0°E)重力剖面即展布在興蒙造山帶、中亞造山帶至西伯利亞克拉通構(gòu)造域內(nèi).

圖1 中亞造山帶大地構(gòu)造位置圖 (肖文交等, 2019)

中亞造山帶東段位于西伯利亞克拉通與塔里木—中朝克拉通之間，在地質(zhì)歷史時(shí)期內(nèi)，由于古亞洲洋消減等多期次地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，形成由一系列島弧、蛇綠巖帶、微陸板塊以及縫合帶等組成的規(guī)模宏大的造山帶(Badarcha et al., 2002;Xiao et al., 2003;Windley et al., 2007)，中亞造山帶東段的核心部分為蒙古塊體，又稱蒙古弧形構(gòu)造帶(造山帶)，是全球最大的顯生宙大陸增生區(qū).因此，在此構(gòu)造帶及興蒙造山帶內(nèi)，次一級(jí)的構(gòu)造單元很多.如興蒙造山帶內(nèi)，就存在三條蛇綠巖帶，都有較好的出露，由北向南依次是二連浩特—賀根山蛇綠巖帶、索倫山縫合帶以及西拉木倫縫合帶 (黃金香等, 2006)；蒙古弧形構(gòu)造帶(造山帶)由南向北，經(jīng)過蒙古大戈壁，依次有蒙古主構(gòu)造縫合線、曼達(dá)爾戈壁斷裂帶、蒙古—鄂霍茨克構(gòu)造縫合線帶、肯特山系造山帶、雅布洛諾夫山系造山帶以及貝加爾裂谷帶(何靜等，2018).這一地帶金屬礦產(chǎn)資源油氣能源潛力大，地震活動(dòng)強(qiáng)烈，也是大地?zé)崃髦蹈吆蛶r石圈有效彈性厚度由我國(guó)華北克拉通的45±5 km向中亞造山帶(20±5 km)減薄的地帶.所以這一地帶為大陸內(nèi)部動(dòng)力學(xué)研究的前緣和熱點(diǎn)地區(qū) (姜效典等, 2014;滕吉文等, 2017).

由于在“蒙古弧”的東段地域，這一系列次級(jí)構(gòu)造單元皆呈現(xiàn)為近北東東-南西西的構(gòu)造走向.中國(guó)滿都拉(以下簡(jiǎn)稱滿都拉)—俄羅斯卡楚加(以下簡(jiǎn)稱卡楚加)重力剖面(見圖2)選擇的是北北西-南南東的走向，與這些次級(jí)構(gòu)造單元呈近90°角垂直的走向.為的是能最大限度無畸變地顯示出這些構(gòu)造橫向重力異常場(chǎng)分布特征，以利于進(jìn)一步對(duì)其深化研究與探討.在整條滿都拉—卡楚加剖面轄區(qū)與其相鄰地域中，尚無最新地面實(shí)測(cè)的重力數(shù)據(jù)，故選用最近的重力成果數(shù)據(jù)進(jìn)行研究工作.因此，本剖面的重力信息是從EGM2008(Earth Gravitational Model 2008)采集和處理得到的各個(gè)重力點(diǎn)的布格重力異常值.鑒于EGM 2008的布格重力異常值的精度能夠滿足我們研究這一地帶的深部地殼結(jié)構(gòu)的要求.為此，確定選取它作為滿都拉—卡楚加剖面的布格重力異常值.待今后能有更新的、更精細(xì)的實(shí)測(cè)重力數(shù)據(jù)后，可再對(duì)此剖面作修正和調(diào)整.

圖2 滿都拉—卡楚加重力剖面地形與地理位置圖

本文應(yīng)用中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心開發(fā)的重磁位場(chǎng)異常人機(jī)交互正反演軟件GM2DINVERSE，并結(jié)合相關(guān)地質(zhì)、地球物理資料進(jìn)行地殼密度模型的構(gòu)建，給出本剖面下方的地殼密度結(jié)構(gòu)模型，用以探討研究此地域的總體地殼深部結(jié)構(gòu)與構(gòu)造，以及各次級(jí)構(gòu)造單元各自特有的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造特征.本剖面系憑祥—滿都拉超長(zhǎng)地學(xué)剖面 (王謙身等, 2017)的向北延長(zhǎng)段的重力剖面.這樣鏈接起來就形成南起自中國(guó)廣西憑祥(22°N)北止于俄羅斯貝加爾北卡楚加(54°N)，全長(zhǎng)3590 km的長(zhǎng)剖面.該剖面是跨越多個(gè)克拉通和造山帶，穿越多個(gè)盆-山構(gòu)造體系的一條超長(zhǎng)地學(xué)剖面，為深入研究各構(gòu)造單元的相互關(guān)聯(lián)性、集成性、共性與特性的大陸動(dòng)力學(xué)、大地構(gòu)造學(xué)提供地球內(nèi)部重力學(xué)表征的深層過程信息.

1 長(zhǎng)剖面重力異常特征

因滿都拉—卡楚加剖面轄區(qū)及其鄰域尚無最新地面實(shí)測(cè)的重力數(shù)據(jù)，為揭示這一地帶物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的深層過程與動(dòng)力學(xué)響應(yīng)，選用最近的重力成果數(shù)據(jù)以進(jìn)行研究和探討.為本研究基于EGM2008模型提供的自由空氣重力異常數(shù)據(jù)(5′×5′網(wǎng)格分辨率)，采用ETOPO1的地形數(shù)據(jù)(1′×1′網(wǎng)格分辨率)進(jìn)行地改后得到布格重力異常，進(jìn)一步提取本文研究剖面位置的布格重力異常值，并用以進(jìn)行深部地殼密度結(jié)構(gòu)反演研究.圖3是沿剖面采集到的各測(cè)點(diǎn)的布格重力異常值並構(gòu)繪出滿都拉—卡楚加超長(zhǎng)剖面的布格重力異常分布曲線.

由圖3可見，整個(gè)剖面從南端到北端，布格重力異常值最高為-89 mGal，最低為-220 mGal；起伏幅度、變化程度在剖面的各區(qū)段呈現(xiàn)有不同的差異.在剖面南端我國(guó)內(nèi)蒙古自治區(qū)滿都拉地區(qū)(42.46°N)，布格重力異常值為-145.5 mGal.由南向北逐漸升高，至44.0°N(1134 km)處為 -118.5 mGal；在此區(qū)段的43.77°N(1157 km)處和43.16°N(1237 km)處，呈現(xiàn)出兩個(gè)布格重力值低谷，布格重力值分別為-142 mGal和-172 mGal；前者可能對(duì)應(yīng)于戈壁南側(cè)索倫(縫合線)構(gòu)造帶的斷裂構(gòu)造，后者反映出二連—賀根山斷裂構(gòu)造帶的布格重力信息.往北，布格重力值總體一路下降，到蒙古—鄂霍茨克縫合線附近47.70°N(714 km)處，布格重力值為-185 mGal；其間，有兩個(gè)明顯的布格重力值低谷區(qū)，其一是在44.37°N(1092 km)處的布格重力低谷區(qū)，布格重力值為-142 mGal，據(jù)人工地震資料，在此區(qū)域系Moho界面深度變化且斷開幅度約4 km(Teng et al., 2003)；其二是在45.65°N(950 km) 蒙古主縫合線附近處存在的布格重力低谷，布格重力值為-166 mGal；再往北，進(jìn)入肯特山山脈地區(qū)，布格重力值總體呈單調(diào)下降，在48.66°N(607 km)附近處，布格重力值降抵本剖面沿線布格重力異常最低值，為-220 mGal；之后，布格重力值陡升，到49.88°N(470 km)處高達(dá)-115 mGal，陡升約105 mGal；以后，進(jìn)入蒙古北部—貝加爾南部雅布洛諾夫山系造山帶，布格重力值較平緩上升，到51.73°N(255 km)處為-92.0 mGal；隨后，在哈馬爾達(dá)班山脈地帶51.88°N(238 km)處，最低值降為-117 mGal，而后于52.05°N(224 km)處又轉(zhuǎn)升到-103 mGal，在此也形成一個(gè)小的山脈地形-布格重力異常鏡像反映特征；進(jìn)入貝加爾湖(裂谷)區(qū)布格重力值呈明顯大幅度下降，在52.43°N(174 km)貝加爾湖中心地區(qū)降到-192 mGal；然后又急速上升，到52.75°N(140 km)處為-89.0 mGal；布格重力梯度值高達(dá)3 mGal·km-1；在貝加爾湖(裂谷)北側(cè)西伯利亞克拉通地域，布格重力值在-110 mGal到-120 mGal之間波動(dòng)，最后到北端卡楚加為-109.0 mGal.

2 長(zhǎng)剖面地殼密度結(jié)構(gòu)模型構(gòu)建

2.1 模型構(gòu)建

本文采用二維重磁異常人機(jī)交互GM2DINVERSE軟件進(jìn)行密度模型構(gòu)建，在對(duì)滿都拉—卡楚加重力剖面數(shù)據(jù)處理過程中，參考此地域已有的區(qū)域構(gòu)造格局、地層分布特征等地質(zhì)資料和天然地震臺(tái)站的接收函數(shù)值反演結(jié)果(何靜等, 2014;強(qiáng)正陽(yáng)等, 2016;何靜等, 2018)，以及人工深地震深部探測(cè)結(jié)果 (Teng et al., 2003;Teng et al., 2014)作為建模的約束條件.

由于無與本剖面相同展布位置的人工深地震深部探測(cè)剖面，只有幾個(gè)與地震剖面(何靜等，2014)的交叉點(diǎn)和相近地震測(cè)點(diǎn)(何靜等，2018)點(diǎn)位的信息.利用國(guó)際上較為流行的P波速度與介質(zhì)密度之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系式 (Ludwig et al., 1970；Brocher, 2005)，轉(zhuǎn)換為本剖面地殼與上地幔的密度結(jié)構(gòu)的密度值.隨后結(jié)合本地區(qū)內(nèi)已有的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造展布有關(guān)地球物理資料 (陳石等, 2015)和布格重力異常分布數(shù)據(jù)資料作外延，建立用于計(jì)算的剖面的初步的密度結(jié)構(gòu).

應(yīng)用GM2DINVERSE軟件，對(duì)初步的地殼密度結(jié)構(gòu)模型給以多次擬合計(jì)算，得到最優(yōu)二維密度模型.此密度模型是其正演計(jì)算得到的布格重力位場(chǎng)異常(圖4a中藍(lán)色曲線)與該剖面選用的實(shí)際布格重力位場(chǎng)異常(圖4a中的點(diǎn)線)在總體上擬合程度相對(duì)最優(yōu)、近乎完全一致的一個(gè)，確定為最終二維密度模型.

對(duì)于相對(duì)較小的局部、淺部地段，因本剖面很長(zhǎng)，擬合計(jì)算單元格距較大，不能精確地反映其密度結(jié)構(gòu)變化，使之產(chǎn)生一些偏差，這並不影響總體擬合結(jié)果.

2.2 結(jié)構(gòu)特征

由圖4b顯示，滿都拉—卡楚加剖面轄區(qū)的地殼介質(zhì)的密度結(jié)構(gòu)附合一般巖層密度分布規(guī)律，由淺入深，巖層密度由小增大；橫向上，密度則隨巖性異同而變化.

在本剖面，地殼表層及淺部介質(zhì)密度值相對(duì)較低，一般在2.2～2.45 g·cm-3范圍內(nèi)變動(dòng).但在北部貝加爾湖(裂谷)區(qū)和南部一些局部地區(qū)的淺表層介質(zhì)僅為2.1～2.35 g·cm-3.這應(yīng)是由于在湖(裂谷)區(qū)水體較深及沉積建造較厚和南部地表的戈壁沙漠及地殼較淺處的巖層固結(jié)壓實(shí)程度尚低等因素，致使其介質(zhì)密度相對(duì)較小.在地殼中、深部，巖層介質(zhì)密度隨深度遞增而遞增.在參考天然地震接收函數(shù)資料基礎(chǔ)上，可劃分為平均密度各異的地殼介質(zhì)層.到地殼底部，介質(zhì)密度達(dá)到2.9 g·cm-3左右.在地殼底部Moho密度間斷面之下的上地幔的介質(zhì)密度值則躍升至3.2 g·cm-3.

2.3 殼-幔邊界——Moho界面

圖4可見，本剖面的Moho界面在不同區(qū)段，呈現(xiàn)不同幅度的起伏變化.在剖面南端滿都拉地區(qū)，Moho界面的埋藏深度為43 km左右；人工源地震探測(cè)的Moho界面深度為42 km左右(Teng et al., 2003).向北，在地震接收函數(shù)解釋的Moho界面存在斷裂的地帶(何靜等，2014)；本剖面在此地帶Moho界面呈現(xiàn)為40～42 km間2 km左右的變化.再往北，Moho界面緩緩下降，至曼達(dá)爾戈壁斷裂帶(46.73°N)附近，降至43 km左右.隨后，在蒙古—鄂霍茨克縫合帶(47.70°N附近)以北，進(jìn)入肯特山地域，Moho界面深度呈現(xiàn)出明顯下降，到47.70°N附近肯特山脈中部高峰地帶，Moho界面深達(dá)45～46 km，呈現(xiàn)一個(gè)山根形態(tài).隨著向北繼續(xù)延伸，Moho界面呈高梯度抬升，在肯特北斷裂帶(49.66°N左右)升至43 km左右；再繼續(xù)上升，至50.0°N，Moho界面抬升至40 km.此后，Moho界面的深度保持在40 km左右的低緩幅度地向北延伸至貝加爾湖南側(cè)的哈馬爾達(dá)班山脈地帶51.88°N(238 km)處，略有抬升.進(jìn)入貝加爾湖區(qū)后則有較高抬升，湖區(qū)中部高至38.3 km左右.向北出湖區(qū)，Moho界面的深度為39 km左右.在貝加爾湖地帶的Moho界面的深度與人工源地震剖面探測(cè)的結(jié)果基本相近 (Cherepanova et al., 2013).此后，該39 km左右的深度保持到北端的卡楚加地區(qū).

3 分析與討論

基于對(duì)本長(zhǎng)剖面重力數(shù)據(jù)處理和經(jīng)正反演求得的剖面轄區(qū)密度結(jié)構(gòu)剖面並與相關(guān)的區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及地球物理場(chǎng)資料進(jìn)行了綜合分析.對(duì)本剖面特有的構(gòu)造縫合帶、Moho界面斷開區(qū)域、肯特山造山帶地域、貝加爾裂谷帶域等幾個(gè)特有的5個(gè)構(gòu)造單元分別給出以下幾點(diǎn)分析與認(rèn)識(shí)：

3.1 貝加爾裂谷帶域

此帶域?yàn)楸酒拭嫣赜械臉?gòu)造單元，不僅在地形地貌上具有低于兩側(cè)山地的湖面、深水和巨厚的沉積層，其重力場(chǎng)亦為顯著陡深的布格重力異常低谷區(qū).此帶域在本剖面的地理位置、帶域地表海拔高程、帶域內(nèi)布格重力異常特征及帶域內(nèi)Moho界面深度等列于表1.

表1 貝加爾裂谷帶域

由表1可見，在本帶域南側(cè)的重力低谷(約有15 mGal左右的谷深幅度)對(duì)應(yīng)著貝加爾湖東南岸畔的哈馬爾達(dá)班山脈，明顯地呈現(xiàn)出地形高程與重力異常呈鏡像相關(guān)，在Moho界面深度上沒有明顯的山根反映.往北的深大重力低谷(有90～100 mGal的谷深幅度)是與貝加爾湖區(qū)相對(duì)應(yīng)，這是由于有1600 m深的湖水和近6～7 km巨厚的低密度沉積層存在，并導(dǎo)致地形高程與重力異常呈現(xiàn)為正相關(guān).在此帶域，相對(duì)應(yīng)的Moho界面深度上升1～2 km，且與文獻(xiàn) (陳石等, 2015)提出該帶域存在下地殼高密度體的看法相似.這些數(shù)據(jù)充分顯示了貝加爾裂谷帶域的重力場(chǎng)和地殼密度結(jié)構(gòu)的變異特征.

為了進(jìn)一步探討引起這一顯著陡深的布格重力異常低谷的形成機(jī)理，在此，建立貝加爾裂谷湖的理論重力模型.根據(jù)圖3、圖4中對(duì)應(yīng)的布格重力異常低谷，構(gòu)建重力-密度理論模型，應(yīng)用重力正演擬合計(jì)算(王謙身等，2003)的理論結(jié)果進(jìn)行分析和解釋.

參照有關(guān)貝加爾湖及其周圍地域的地學(xué)資料(ten Brink et al., 2002)，貝加爾湖平均寬度為48 km,湖水平均深度740 m，最深達(dá)1645 m,第三紀(jì)和第四紀(jì)沉積厚度6～8 km.據(jù)此數(shù)據(jù)和本剖面跨越貝加爾湖的地理位置特點(diǎn)，可構(gòu)建貝加爾裂谷湖模型參數(shù)為：裂谷湖寬度：50 km,裂谷湖沉積層:北側(cè)底深6.0 km、南側(cè)底深5.3 km，平均密度2.30 g·cm-3；湖水深度：北側(cè)1100 m，南側(cè)500 m,湖水密度1.0 g·cm-3；圍巖密度：2.45 g·cm-3.構(gòu)建的貝加爾裂谷湖模型見圖5.

圖5 貝加爾裂谷湖模型

對(duì)此模型進(jìn)行重力正演計(jì)算，給出貝加爾裂谷湖模型的布格重力異常分布曲線(圖5上部).重力曲線的最低值為-94 mGal.這一結(jié)果表明，本剖面穿越貝加爾裂谷湖區(qū)域的深度可達(dá)90多mGal的重力低谷，這主要是裂谷湖水和巨厚的沉積層引起的.

為了解釋貝加爾裂谷湖轄域地殼底部Moho面的局部隆起(見表1)及其對(duì)重力場(chǎng)的影響，在此亦構(gòu)建了理論重力模型.貝加爾裂谷湖轄域地殼底部Moho面的隆起模型參數(shù)為：轄域北端地殼底部Moho面深度為39 km,轄域中部地殼底部Moho面隆起的深度為38 km,轄域南端地殼底部Moho面深度為40 km,轄域地殼底部Moho面隆起區(qū)介質(zhì)密度為3.2 g·cm-3，轄域地殼底部介質(zhì)密度為2.9 g·cm-3.據(jù)此，構(gòu)建的貝加爾裂谷湖轄域地殼底部Moho面隆起模型見圖6.

圖6 貝加爾裂谷湖轄域地殼底部Moho面隆起模型

同樣，對(duì)此模型進(jìn)行重力正演計(jì)算，給出貝加爾裂谷湖轄域地殼底部Moho面隆起模型的布格重力異常分布曲線(圖6上部).重力曲線的最高值僅僅為+3.45 mGal.這一結(jié)果表明貝加爾裂谷湖轄域地殼底部Moho面隆起所引起的正重力異常值很小.盡管如此，二者共同產(chǎn)生的布格重力異常響應(yīng)仍為很大的負(fù)重力異常值，仍然反映著其深部物質(zhì)的分異和調(diào)整.基于此，本剖面在貝加爾裂谷湖區(qū)域的變化幅度達(dá)負(fù)90多毫伽的布格重力異常低谷，主要是由于深部存在很深的裂谷湖水和巨厚的沉積建造的集成效應(yīng)所致.依據(jù)貝加爾湖地域的地球物理和近地表地質(zhì)構(gòu)造屬性，滿足于近代活動(dòng)裂谷構(gòu)造的邊界條件(Olsen,1995; Kearey et al.,2009).

3.2 肯特山造山帶域

由圖3、圖4可見，在該長(zhǎng)剖面中，肯特山造山帶是一個(gè)很大的構(gòu)造單元，有突出的山地地形、有寬深的重力低谷和明顯的Moho面下降.此帶域在本剖面的地理位置、帶域地表海拔高程、帶域內(nèi)布格重力異常特征及帶域內(nèi)Moho界面深度等列于表2.

表2 肯特山造山帶域

由表2可見，在本帶域?qū)掗熒畲蟮牟几裰亓Ξ惓＿_(dá)50～79 mGal幅度的重力深低谷對(duì)應(yīng)著肯特山脈及其南北兩麓，所呈現(xiàn)地形高程與重力異常呈鏡像相關(guān).在造山帶域其Moho界面深度明顯加深約2～3 km的變化，這是肯特山脈造山帶存在山根的反映.

為了進(jìn)一步探討肯特山脈造山帶的大陸均衡屬性(機(jī)制)，依據(jù)Airy均衡模式(王謙身等,2003)，大陸山區(qū)的均衡條件是

σ0(H+t)=σ1t

式中：H為山脈柱體海拔高度，σ0為地殼介質(zhì)密度，σ1為上地幔介質(zhì)密度，t為山根厚度.

在肯特山脈造山帶，選取H為2.0 km,σ1為3.2 g·cm-3,σ0為2.67 g·cm-3.(σ0為肯特山脈造山帶地殼介質(zhì)密度平均值)，取正常標(biāo)準(zhǔn)地殼厚度T為35 km.

由此式計(jì)算得到山根厚度t為10.08 km，則Airy理論均衡地殼底界面(Moho界面)深度為D=T+t=45.08 km.

以EGM 2008獲得的布格重力值視為實(shí)測(cè)值構(gòu)建的密度剖面，則在肯特山脈造山帶下面的Moho界面深度M為46.0 km左右.

盡管D與M都是理論計(jì)算的結(jié)果，但也是從實(shí)際地形高程和較為可靠的布格重力異常數(shù)據(jù)兩個(gè)方面分別獨(dú)立計(jì)算得到的結(jié)果，是可供參考的.計(jì)算的結(jié)果給出二者很接近，即D～M；表明在本剖面跨越的此段肯特山脈地區(qū)基本上處于接近均衡狀態(tài).

3.3 蒙古主縫合線帶域

根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)(何靜等，2014；強(qiáng)正陽(yáng)等，2016)，蒙古主縫合線(蒙古主構(gòu)造線)與本剖面在45.3°N(987 km)處相交匯.由圖3和圖4可見，在45.3°N(987 km)處的蒙古主縫合線帶后部(北部)，布格重力異常場(chǎng)呈現(xiàn)出一個(gè)重力低谷形態(tài)，在地殼密度結(jié)構(gòu)圖上呈現(xiàn)地殼上部存在密度相對(duì)較低的介質(zhì)結(jié)構(gòu)層(2.35 g·cm-3)，此乃蒙古主縫合線的響應(yīng)帶域，此帶域位于約在45.3°N(988 km)到 45.9°N(918 km)的范圍之內(nèi).

蒙古主縫合線響應(yīng)帶域的這一構(gòu)造單元在本長(zhǎng)剖面的地理位置、帶域內(nèi)布格重力異常特征及帶域內(nèi)Moho界面深度等主要參數(shù)列于表3.

表3 蒙古主縫合線響應(yīng)帶域

由圖3、圖4和表3顯見，蒙古主縫合線及其響應(yīng)帶域在本長(zhǎng)剖面上是一個(gè)有20～25 mGal的重力低谷形態(tài)，在蒙古主縫合線帶響應(yīng)域的地殼密度結(jié)構(gòu)特征是表征存在一對(duì)應(yīng)周邊介質(zhì)的相對(duì)密度為-0.15 g·cm-3的低密度介質(zhì)層.這一形態(tài)附合一般板內(nèi)縫合線的形成史和形成機(jī)制，即在縫合線的后側(cè)形成不同規(guī)模、不同厚度的混雜巖堆積帶.而這個(gè)堆積帶會(huì)引起重力異常值降低，因而形成重力低谷形態(tài).另外，通常板內(nèi)縫合線尚深入不到Moho界面處；因此，本蒙古主縫合線響應(yīng)帶域的Moho界面深度基本沒有明顯變化.

3.4 地殼底部Moho界面斷開區(qū)

本重力長(zhǎng)剖面與已有天然地震觀測(cè)點(diǎn)組成的測(cè)線(何靜等，2014)相交叉，其天然地震觀測(cè)點(diǎn)的接收函數(shù)數(shù)據(jù)給出了一個(gè)Moho界面斷開帶界，此構(gòu)造帶界的地理位置在蒙古主縫合線以南距離約80 km處，其地表地貌為蒙古大戈壁，其地形相比南北兩側(cè)山地為近東西走向的低凹地帶，而Moho界面呈現(xiàn)出斷開和似俯沖狀態(tài)，在此帶域的Moho界面斷開段的寬度大約有50 km到60 km，在斷開段內(nèi)接收函數(shù)顯示不清楚(何靜等，2014的圖5)，並且此構(gòu)造帶域兩側(cè)的巖層介質(zhì)的性質(zhì)是有著相當(dāng)大差異的特殊構(gòu)造帶域(何靜等，2014).但目前尚無其他文獻(xiàn)提出存在此構(gòu)造帶域.現(xiàn)只能認(rèn)為這是中亞大造山帶南緣的一條較深(到Moho界面)的構(gòu)造縫合帶域(僅供探榷).而本剖面恰恰穿過此斷開帶域，將此斷開帶域的邊界投影到本重力長(zhǎng)剖面的地理位置南界處44.1°N(1125 km)至北界的44.62°N(1065 km)處.在此將與本剖面相應(yīng)的Moho界面斷開帶域，布格重力異常特征及帶域內(nèi)Moho界面深度等列于表4.

表4 地殼底部Moho界面斷開帶域

由表4可見，在此Moho界面斷開帶域北側(cè)將本剖面投影到44.62°N(1065 km)至南側(cè)投影為44.1°N(1125 km)的范圍內(nèi)，應(yīng)用重力信息得到的地殼密度結(jié)構(gòu)給出此“投影”帶域南側(cè)Moho界面深度為38.6 km，帶域北側(cè)Moho界面深度為41 km；這與天然地震接收函數(shù)數(shù)據(jù) (何靜等，2014) 給出的Moho界面在帶域南側(cè)相對(duì)較淺(39.0±1.6 km)、北側(cè)相對(duì)較深(43.1±2.9 km)的結(jié)果基本相一致的.

根據(jù)重力學(xué)理論方法構(gòu)建密度結(jié)構(gòu)的特性，由重力數(shù)據(jù)構(gòu)建的密度結(jié)構(gòu)在此“投影”帶域的Moho界面顯示為由南向北逐漸變深的斜坡型下降帶域.在沒有更多資料情況下，暫稱此帶域?yàn)椤按蟾瓯贛oho界面遞變帶域”.

3.5 內(nèi)蒙古索倫縫合線帶域

根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)(何靜等，2018)，內(nèi)蒙古索倫縫合線與本剖面在43.16°N(1234 km)處相交匯.由圖3和圖4可見，在剖面重力異常圖與地殼密度結(jié)構(gòu)圖上，索倫縫合線帶43.16°N(1234 km)的響應(yīng)域范圍北界為43.47°N(1215 km)到南界的 42.9°N(1245 km).此帶域構(gòu)造單元在本重力長(zhǎng)剖面的地理位置、帶域內(nèi)布格重力異常特征及帶域內(nèi)Moho界面深度等主要參數(shù)列于表5.

表5 內(nèi)蒙古索倫縫合線響應(yīng)帶域

內(nèi)蒙古索倫縫合線響應(yīng)帶域的范圍為30 km左右.在其響應(yīng)帶域內(nèi)，布格重力異常呈現(xiàn)幅度為30～35 mGal的重力低谷形態(tài)；地殼上部存在一個(gè)與周邊介質(zhì)的相對(duì)密度為-0.10 g·cm-3的低密度介質(zhì)結(jié)構(gòu)層；帶域內(nèi)Moho界面深度沒有明顯變化.這些參數(shù)和圖像都表明索倫縫合線是板內(nèi)塊體的邊界，符合一般板內(nèi)塊體的形成史和耦合機(jī)制的特征.

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于本重力長(zhǎng)剖面，盡管至今尚沒有最新的地面實(shí)測(cè)重力數(shù)據(jù)，而應(yīng)用精度達(dá)到可供研究地殼深部結(jié)構(gòu)的EGM2008模型來采集和處理得到各個(gè)重力點(diǎn)的布格重力異常值.通過反演給出對(duì)本剖面的布格重力異常分布和剖面地殼密度結(jié)構(gòu)及構(gòu)造；并用以對(duì)剖面轄區(qū)的五個(gè)有特征的局部次級(jí)構(gòu)造單元—貝加爾裂谷帶、肯特山造山帶、蒙古主縫合線、大戈壁Moho界面遞變帶和內(nèi)蒙古索倫縫合線(塊體邊界)—依次予以分析和探討.本剖面系憑祥—滿都拉超長(zhǎng)地球物理綜合大剖面由滿都拉向北延伸至貝加爾湖北側(cè)的卡楚加重力長(zhǎng)剖面.本文也是該超長(zhǎng)剖面的3篇系列論文 (王謙身等, 2015;王謙身等, 2016;王謙身等, 2017)的后續(xù)論文.這樣，與前幾篇論文結(jié)合在一起，可對(duì)比探討各個(gè)克拉通、造山帶、盆山系統(tǒng)等的重力學(xué)特征、深部結(jié)構(gòu)與構(gòu)造方面的相同和差異等專項(xiàng)，可為大地構(gòu)造學(xué)、大陸動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域的研究提供地球物理重力學(xué)方面的必要的基礎(chǔ)資料和信息.

以上的結(jié)果、分析和探討的主要是依據(jù)現(xiàn)有的有限資料給出的幾點(diǎn)初步的認(rèn)識(shí)，以供專注于中亞造山帶大陸動(dòng)力學(xué)及大地構(gòu)造學(xué)領(lǐng)域的同仁們研討探榷.