淺析遼寧省重力場(chǎng)特征與礦產(chǎn)預(yù)測(cè)

王世偉

摘 要：以遼寧省重力場(chǎng)為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)草河掌-八里甸巖體的重力二維反演以及大臺(tái)溝鐵礦重磁場(chǎng)特征分析，論述了重力異常解釋在推斷成礦有利部位方面的方法技術(shù)應(yīng)用，認(rèn)為重力梯度帶附近為多金屬礦產(chǎn)成礦有利部位，重磁同源異常為“鞍山式”鐵礦的成礦標(biāo)志之一。

關(guān)鍵詞：遼寧省;重力場(chǎng)特征;構(gòu)造單元;推斷解譯;礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)

為了貫徹落實(shí)《國(guó)務(wù)院關(guān)于加強(qiáng)地質(zhì)工作的決定》中提出的“積極開展礦產(chǎn)遠(yuǎn)景調(diào)查和綜合研究，科學(xué)評(píng)估區(qū)域礦產(chǎn)資源潛力，為科學(xué)部署礦產(chǎn)資源勘查提供依據(jù)”的要求和精神，國(guó)土資源部部署了全國(guó)礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)工作。全國(guó)礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)工作是國(guó)土資源部重點(diǎn)工作，主要是通過(guò)對(duì)本省21個(gè)礦種的成礦地質(zhì)背景、成礦規(guī)律、物探、化探、遙感、自然重砂、礦產(chǎn)預(yù)測(cè)等項(xiàng)工作的研究，編制各類基礎(chǔ)和成果圖件，建立本省礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)相關(guān)的地質(zhì)、礦產(chǎn)、物探、化探、遙感、重砂空間數(shù)據(jù)庫(kù)。

區(qū)域重力調(diào)查是礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)工作十分重要的基礎(chǔ)性物探研究工作，在深部地質(zhì)調(diào)查與研究中，對(duì)于大地構(gòu)造單元的劃分、侵入體深部形態(tài)、深大斷裂的走向和延伸等方面，密度差值信息有著不可替代的重要作用。同時(shí)，在鐵礦的遠(yuǎn)景評(píng)價(jià)中，重、磁同源異常往往是深部鐵礦的有力佐證。而在推斷的深部巖體與地層接觸部位常常是多金屬礦床的成礦有利部位。因此， 在地質(zhì)礦產(chǎn)勘探工作中， 區(qū)域重力調(diào)查與航磁資料的綜合研究為地質(zhì)成礦背景、控礦構(gòu)造研究和隱伏巖體圈定提供了重要的依據(jù)[1]， 為尋找能源礦、金屬礦產(chǎn)可提供深部有用的信息。

1 區(qū)域概況

1.1地質(zhì)概況

遼寧省境內(nèi)包括三個(gè)大地一級(jí)構(gòu)造單元。以開原-赤峰斷裂為界，以南為中朝準(zhǔn)地臺(tái)，以北為內(nèi)蒙-大興安嶺褶皺系和吉黑褶皺系[2]。地層分區(qū)上，前者屬華北地層區(qū)，后者屬天山-興安地層區(qū)。兩個(gè)地層區(qū)在侏羅紀(jì)以前，其地層發(fā)育程度、沉積巖相、生物群、變質(zhì)作用、地殼活動(dòng)及演化等方面存在明顯差異，自侏羅紀(jì)以來(lái)，則基本相同。

華北地層區(qū)除缺失上奧陶統(tǒng)、志留系、泥盆系、下石炭統(tǒng)、上白堊統(tǒng)外，其余各時(shí)代地層皆有發(fā)育。天山興蒙地層區(qū)僅分布于省內(nèi)北部邊緣地帶，其南界大致為圖1中建平-西豐巖漿巖帶南界附近，出露地層只有奧陶系、志留系、石炭系、二疊系、侏羅系、白堊系、上第三系及第四系。

省內(nèi)巖漿侵入活動(dòng)特別發(fā)育，出露總面積約22000多平方公里，燕山期侵入活動(dòng)最為強(qiáng)烈，面積約9200平方公里，其次為印支期，面積8800平方公里，華力西期約3400平方公里，燕遼期約150平方公里，呂梁期450平方公里，鞍山期約110平方公里。各期巖漿以酸性巖為主，總面積約20000平方公里，中性巖約1800平方公里，基性巖近300平方公里，超基性巖零星發(fā)育。燕山期與印支期巖體也是與多金屬礦產(chǎn)成礦關(guān)系最為密切的，因此，如何利用重力場(chǎng)特征尋找并圈定成礦有利部位是本次研究的重點(diǎn)。見圖1。

1.2地層密度特征

重力測(cè)量是利用組成地殼的各種地層、巖體、礦體的密度差異所引起的重力變化而進(jìn)行地質(zhì)勘探的一種方法[3]。只要地質(zhì)體有一定的剩余質(zhì)量， 消除地面干擾因素（特別是地形起伏的影響） ， 就可以很好地展示出重力場(chǎng)不同區(qū)塊特征以及重力異常梯級(jí)帶， 并對(duì)重力異常作出定性和定量的地質(zhì)解釋。

重力異常值對(duì)于地質(zhì)解釋的基礎(chǔ)是密度差異，遼寧省按地層層位新老而論， 其密度變化呈由老至新遞減的規(guī)律（見表1） [4] [5]。概括起來(lái)主要密度界面有：

新生界與中生界 ?密度差：- 0.14g/cm3

中生界與古生界 ?密度差：- 0.12g/cm3

下元古界與太古界 密度差：- 0.19g/cm3

由于各地區(qū)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)和沉積環(huán)境的差異， 地層缺失和不整合普遍存在， 造成中新生界與古老地層直接接觸， 形成較大的密度差。太古界與上覆各斷代地層之間均存在著大于0.10 g/cm3的密度差， 中生界、新生界與下伏基底地層之間均存在著大于0.14 g/cm3的密度差。如果上述層位之間接觸時(shí)， 均可引起局部重力場(chǎng)值的變化或局部異常[6]。上述密度界面和密度差值， 是重力解釋推斷的主要地球物理前提。

2 重力場(chǎng)特征及構(gòu)造分區(qū)

遼寧省重力異常總體特征呈中部高兩端低的趨勢(shì)，從東向西又呈現(xiàn)階梯狀降低的趨勢(shì)，異常總體走向近北東向，這反應(yīng)了大地構(gòu)造的方向[7]。

研究重力異常特征，將研究區(qū)的場(chǎng)置于更大范圍場(chǎng)的背景中加以研究，并與鄰區(qū)對(duì)比。按重力場(chǎng)的各種特征如異常群的強(qiáng)度、形態(tài)、梯度、走向、多寡及展布特點(diǎn)等項(xiàng)標(biāo)志及其組合特征進(jìn)行場(chǎng)的分區(qū)。對(duì)研究區(qū)進(jìn)行場(chǎng)的分區(qū)，在此基礎(chǔ)上還可進(jìn)一步劃分具有不同特征場(chǎng)的小區(qū)。

通過(guò)與地質(zhì)構(gòu)造圖件的對(duì)應(yīng)分析，初步研究場(chǎng)的分區(qū)與已知不同級(jí)別構(gòu)造單元的關(guān)系，推斷各區(qū)域異常的地質(zhì)起因。研究異常分區(qū)與不同級(jí)別大地構(gòu)造單元的關(guān)系，若這種關(guān)系確立時(shí)，分區(qū)應(yīng)與不同級(jí)別的大地構(gòu)造單元相對(duì)應(yīng);當(dāng)異常分區(qū)與已知大地構(gòu)造分區(qū)不完全一致時(shí)，可依據(jù)異常分區(qū)提出大地構(gòu)造分區(qū)的修改建議，特別是在大片覆蓋地區(qū)。

根據(jù)這一原則，結(jié)合遼寧省布格重力異常的走向特征將遼寧省重力異常特征以赤峰——開原斷裂為線分為兩個(gè)區(qū)域Ⅰ區(qū)和Ⅱ區(qū)，該斷裂南側(cè)（Ⅱ區(qū)）重力走向總體特征為北東向，而北側(cè)（Ⅰ區(qū)）走向變得不明確;Ⅰ區(qū)被郯廬斷裂分割成兩個(gè)三級(jí)構(gòu)造單元，建平—西豐巖漿?、?1-1、溫都爾廟俯沖增生雜巖帶Ⅰ-1-2。根據(jù)布格重力異常的形態(tài)展布、異常強(qiáng)弱、走向等微小差異又可將Ⅱ區(qū)分為東、西、中部三個(gè)子區(qū)，分別為Ⅱ-1、Ⅱ-2和Ⅱ-3區(qū)。詳細(xì)劃分及異常特征如下：

3 重力推斷構(gòu)造單元與巖漿巖分布關(guān)系

遼寧省巖漿巖受構(gòu)造控制，沿華北陸塊北緣呈東西向分布許多侵入巖體，膠遼裂谷之中分布著遼寧省大部分巖體，地表為常常為巖體群，而地下則為一體，說(shuō)明巖體剝蝕淺、厚度大， 地表巖體呈半隱伏狀態(tài)。例如遼西的堿廠巖體、舊門巖體、和圣宗廟巖體構(gòu)成的巖體群，在重力異常圖上卻構(gòu)成了一個(gè)完整的異常，異常中心在堿廠巖體、圣宗廟巖體之上，表明這些巖體在深部是連為一體的。而不同時(shí)期的巖體的重力異常形態(tài)也是不盡相同的，通過(guò)本次工作總結(jié)了一些遼寧省重力異常與巖漿巖的分布特征。

4 重力場(chǎng)與礦產(chǎn)分布的關(guān)系

在礦產(chǎn)預(yù)測(cè)中，利用重力場(chǎng)特征直接尋找礦產(chǎn)分布信息是非常困難的，只有結(jié)合地質(zhì)資料，并在已有礦產(chǎn)模型的基礎(chǔ)上才能更為有效地圈定成礦靶區(qū)。利用重力場(chǎng)尋找礦產(chǎn)目前在遼寧省主要為鐵礦和多金屬礦提供依據(jù)。隱伏鐵礦體往往是重磁同源異常，具有重力高、磁力高的特征;而多金屬礦床多與印支期、燕山期侵入巖體有關(guān)，在重力場(chǎng)上呈現(xiàn)重力低的特征。