基于三维解析信号的中高纬度复杂磁异常研究——以旺尕秀磁异常为例
时间：2023-01-15 10:00:05 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
李艳，雷江平，陈武杰
（陕西省韩城市自然资源局， 陕西韩城715400）
三维解析信号法是上世纪70年代发展起来的磁测资料快速自动解释方法［1-4］，本文采用该方法处理了位于中高纬度旺尕秀地区的磁异常，并求取了磁源体的边缘位置和埋深。研究结果对该地区磁性体分布特征研究有一定的参考意义，并可为类似地区磁异常快速评价提供方法技术依据。
1.1 地质构造
研究区位于秦岭造山带柴北缘（鱼卡-乌兰）断裂带两侧，由北向南跨欧龙布鲁克微陆块和柴北缘构造带，南邻柴北缘南缘断裂带，北临宗务隆山南缘-茶卡北山断裂。
出露地层岩性：古元古界达肯大坂（岩）群，万洞沟群是研究区最古老的基底变质岩系，其岩性主要由中深变质的片麻岩、片岩、大理岩及相当数量的混合岩和混合岩化岩石组成；
寒武-奥陶纪滩间山岩群,岩性主要为灰绿色片理化绿泥绢云或绿泥石英千枚岩、绢云或绿泥绢云千枚岩等；
古生界泥盆系牦牛山组，岩性主要为碎屑岩、火山岩以及碳酸盐岩等，石炭系城墙沟组、怀头它拉组、克鲁克组，岩性主要为碎屑岩夹碳酸盐岩；
中生界侏罗系大煤沟组、采石岭组、红水沟组，白垩系犬牙沟组，岩性以杂色（灰紫、浅灰、灰绿、红色）粗碎屑岩为主；
新生界古近系及新近系干柴沟组、油砂山组，岩性以细碎屑岩细砂岩-泥岩为主，第四系主要有冲积、洪积、风积、湖积、沼泽沉积和冰碛等。
研究区构造较为发育，区内发育的褶皱主要包括哈里他哈答四褶皱带、柴凯湖西复式向斜、牦牛山复式向斜；
研究区发育的断裂主要包括柴北缘断裂带、尕海东断裂带、牦牛山断裂带以及牦牛山南断裂带。
研究区岩浆活动比较微弱，仅在研究区南部和北部边缘有少量岩体出露。侵入岩的分布和轮廓受北西西向构造控制，多沿北西西向隆起带边缘呈带状展布，内生矿产多受其控制，岩性主要为花岗闪长岩、花岗斑岩以及片麻状花岗闪长岩，片麻状花岗岩。火山岩主要赋存于达肯大坂（岩）群、牦牛山组火山岩岩组地层之中。岩脉比较发育，常见有基性脉岩、中性脉岩、酸性脉岩、正长脉岩、石英脉岩、煌斑脉岩及伟晶脉岩等（图1）。
图1 研究区构造-岩浆岩分布示意图（据1:20万地质图修改）
1.2 地球物理概况
研究区岩矿石标本磁性参数测定结果得出，研究区发育的沉积岩均属无磁性岩石；
岩浆类岩石、变质岩等从无磁性至中等磁性均有分布，磁铁矿石具强磁性。
根据研究区主构造带近东西向的特点，地面磁测测线方向为南北向,网度为500m×100m。使用仪器为GSM-19T,测量参量为地磁场总场强度值T，磁异常总精度为2.46nT。
3.1 ΔT异常特征
旺尕秀地区属于中高纬度地区，受斜磁化影响较大，使得ΔT异常形态较为复杂，与磁性体的实际位置发生偏移，为简化斜磁化条件下ΔT异常解释，需对ΔT异常进行化向磁极处理。采用本区中心位置地磁倾角56.357°，地磁偏角-0.92°进行化向磁极处理。
化极△T异常等值线图（图2）表明，研究区中南部磁场平稳，表现为弱磁异常，地表主要发育为沉积岩，局部发育变质岩。南部研究区东北部、西南部磁异常发育，主要以岩浆岩和变质岩为主，异常走向为北西向，与区域构造方向一致。
图2 ΔT化极异常等值线图
根据局部异常的分布及组合特征，在区内划分出7个局部磁异常。
M1异常：位于测区东北角敖包·哈达—牙马图·郭勒一带，以正异常为主，呈面状展布，面积约107km2，在面状异常上叠加北西向串珠状异常，异常幅值最大为200nT，异常区出露达肯大坂(岩)群，第四系风积层，局部出露泥盆世不同期次的中细粒花岗岩，花岗闪长岩，推断由达肯大坂(岩)群变质岩以及岩浆岩体（脉）引起；
M2异常：位于测区中北部脑格一带，以正异常为主，呈北西向带状展布，长约8.4km，宽约3.2km，异常梯度相对较陡，异常强度达100 nT，出露地层为万洞沟群岩组，怀头它拉组，局部出露第四系；
物性参数测定结果表明该处地层不具磁性，依据异常线性分布特征推断该处存在断裂，在断裂中存在岩浆热液的充填；
M3异常：位于测区东北部协格·陶勒盖一带，以正异常为主，异常总体呈椭圆形展布，面积约106km2，长轴长约13km，短轴长约8.7 km，规模较大，梯度较缓具有深源三度体特征，异常强度达200nT，出露地层为滩间山群变质岩，达肯大坂(岩)群变质岩，万洞沟群岩组变质岩，第四系风积层，局部出露早泥盆世中细粒花岗岩以及辉绿岩脉。推断该处存在隐伏岩体，将带状异常（M2）推断为断裂，那么这一区一带异常将是东部岩浆热液侵位过程中沿北西向断裂充填的结果；
M4异常：位于测区中部陶力滩以北，为负异常，异常呈椭圆形展布，形态规整，长轴为7.8km，短轴为4.7km，长轴走向为北西向，异常幅值最大为-40nT，出露地层克鲁克组，怀头它拉组以及第四系冲洪积层，磁性参数结果表明其不具磁性，推断由隐伏岩浆岩体引起；
M5异常：位于测区南部巴音山一带，以正异常为主，异常呈北西向带状展布，长约13.8km，宽约4.5km，往西未封闭，梯度较缓，异常幅值最大为100nT，具有线性、深源特征，出露地层主要为牦牛山组火山岩，怀头它拉组、克鲁克组碎屑岩，第四系冲洪积层和冲积风积层，磁性参数结果表明各地层不具磁性，推断为北西向断裂，在断裂内存在大规模隐伏岩浆活动；
M6异常：位于测区南部塔斯格—乌兰一带，以正异常为主，往南、西未封闭，已揭示异常呈带状展布，东西长约13.4km，平均宽约3.3km，梯度较陡，异常幅值为200nT，出露地层主要为牦牛山组火山岩，第四系冲洪积层和冲积风积层，岩浆岩为晚泥盆世中细粒花岗闪长岩，推断由岩浆岩体引起。M7异常：位于测区南部郭根来一带，以正异常为主，往南未封闭，已揭示异常呈面状展布，东西长约13.5km，平均宽约4.2km，梯度较缓，异常幅值为200nT，出露地层主要为牦牛山组火山岩，第四系冲洪积层和冲积风积层，岩浆岩为晚泥盆世中细粒花岗岩，花岗斑岩，花岗闪长岩，局部出露辉绿岩脉，推断由岩浆岩体引起。
认为区内磁异常均与与岩浆热液活动有关，且反映出来区内岩浆热液活动具有多期次性。
3.2 岩体纵向分布特征
利用ΔT异常进行低通滤波、化向磁极以及之后的数据，进行三维解析信号计算［5-8］，ΔT异常三维解析信号振幅图（图3）可以看到，对磁源体的边界位置及形态刻画的更加精细，而ΔT异常图在断裂构造、地层接触部位以及岩浆岩发育部位主要以正负伴生产出，使得地质解释复杂化，经处理后的三维解析信号振幅均为正值，磁源体所在位置振幅得到加强，因此在解析信号图上只需要看振幅值的强弱和其分布规律性即可以确定磁源体的位置和几何形态。三度体异常在解析信号振幅图上没有明显的显示，如研究区中部的陶力滩北侧椭圆形异常、协格·陶勒盖南侧以及尕海似椭圆形异常。
图3 ΔT异常三维解析信号振幅图
采用三维解析信号振幅异常半宽计算磁源体顶部埋深，(Atchuta和Roest)，在圈定四处岩体（墙）处，三维解析信号振幅值估算磁源体埋深处理结果显示（图4），C1磁源体由早泥盆世中细粒花岗岩、二长花岗岩、中细粒花岗闪长岩引起，具有多期次性，中心埋深500m，周边呈面状凌乱分布的是由达肯大坂（岩）群变质岩引起，中心埋深100m，在南部岩浆热液沿断裂侵位中心埋深为100m。C2磁源体主要由岩浆热液沿为断裂侵位引起，岩性为牦牛山组火山岩，侵位中心埋深为100m。C3磁源体由牦牛山组下段基性火山岩引起，中心埋深在100m。C4磁源体由牦牛山组火山岩、晚泥盆世中细粒花岗闪长岩、二长花岗岩、中细粒正长花岗岩及晚泥盆世花岗斑岩，具有多期次性，东段为牦牛山组火山岩中心埋深98m，西端花岗闪长岩出露处估算埋深98m～736m，东部隐伏部分埋深较大，中心埋深503m～736m。
图4 三维解析信号振幅值估算磁源体位置和埋深示意图
在本区数据处理中，磁异常化极使得许多正负伴生异常转换为正异常，异常得以归位，利用化极磁异常的三维解析信号估算了圈定岩体的埋深；
三维解析信号结果中，巴音山、脑格德尔斯线性异常解析信号振幅峰值带明显，体现了解析信号振幅对于二度体不受磁化方向影响，其振幅极值位置与化极磁异常二阶导数结果吻合，而陶力滩和协格·陶勒盖两个三度体异常的弱化消失，表明解析信号对于环形构造反映能力差。
