云南省江城地區(qū)鹽盆地重力勘探與深部找鉀啟示

劉瓔， 鄭綿平， 于常青， 張震， 高磊

(1.蘭州城市學(xué)院，蘭州 730070； 2.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所,北京 100037；3.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)研究所，北京 100037； 4.中國(guó)煤炭地質(zhì)總局華盛水文地質(zhì)勘察工程公司,邯鄲 056000)

0 引言

勐野井鉀鹽礦位于云南省普洱市江城縣內(nèi)，地處江城凹陷的中部，是目前我國(guó)發(fā)現(xiàn)的唯一固體性鉀鹽礦。自20世紀(jì)60年代，前人圍繞該礦床開(kāi)展過(guò)大量的地質(zhì)研究工作，主要集中在鹽巖的成因來(lái)源、成礦時(shí)代以及古環(huán)境等方面。鉀鹽的來(lái)源假說(shuō)有： 來(lái)源于地幔的“火成鹽體”塑狀鹽流[1]； 海相成因，古海水為鹽巖礦的物源[2-4]； 多源學(xué)說(shuō)認(rèn)為鉀鹽的來(lái)源以古海水為主，其他補(bǔ)給物源有深部熱液補(bǔ)給[5-6]，富鉀火山巖、火山沉積巖風(fēng)化補(bǔ)給[7-8]，陸源水體的補(bǔ)給[9-10]和深部中生代侏羅紀(jì)源鹽層補(bǔ)給[11]。勐野井鉀鹽礦的成鹽時(shí)代和地層研究爭(zhēng)論較多，主要集中在古近系[12-13]、白堊系[1，14]和侏羅系[15]。對(duì)成鹽環(huán)境和古氣候的研究認(rèn)為該地區(qū)成鹽環(huán)境具有炎熱、干旱的熱帶、亞熱帶特征，可能還經(jīng)歷一段濕潤(rùn)氣候，并在沉積早期遭受外力破壞，有多個(gè)沉積旋回[16-19]。

與地質(zhì)及地球化學(xué)研究相比，圍繞勐野井鉀鹽礦的地球物理勘探工作相對(duì)薄弱。1965年，云南物探隊(duì)開(kāi)展1∶10萬(wàn)重力普查工作，有效圈定了含鹽遠(yuǎn)景區(qū)，并且礦體分布與重力異常有很好的對(duì)應(yīng)[20]； 在勐野井礦區(qū)和安寧盆地曾利用平均重力差值異常法尋找鹽類礦床[21]； 利用重力、電測(cè)深、自然伽馬能譜，結(jié)合地質(zhì)、巖泉水化學(xué)資料綜合研究找礦[22]。在鄰近的云南勐臘磨憨地區(qū)利用剩余重力異常剖面反演，推斷鹽巖體成因及埋深規(guī)模[23]。中國(guó)蘭坪—思茅盆地與老撾萬(wàn)象、泰國(guó)呵嚦盆地鉀鹽形成在同一條特提斯帶上[4，24-26]，而且這些地方鉀鹽開(kāi)采及研究成果較多，與中國(guó)的江城勐野井鉀鹽礦在成鹽時(shí)代及古氣候方面具有可對(duì)比性。老撾鉀鹽礦區(qū)的地球物理重力數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)了細(xì)致的處理和解釋[27-29]，為進(jìn)一步勘探圈定了靶區(qū)。

近年來(lái)，鄭綿平院士團(tuán)隊(duì)在江城地區(qū)開(kāi)展1∶5萬(wàn)高精度重力測(cè)量、音頻大地電磁測(cè)深(AMT)、2D反射地震、大地電磁頻譜測(cè)深(MES)等地球物理方法的應(yīng)用，豐富了研究區(qū)的地球物理資料，提出了深部侏羅系鹽巖底辟淺部貫入的“二層樓成礦模式”，拓展了該地區(qū)深部找鹽前景，為尋找新的礦床提出了指導(dǎo)思想?？傮w來(lái)看，該地區(qū)積累了一些地球物理資料，但缺少進(jìn)一步的處理和解釋研究。江城地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，要想實(shí)現(xiàn)新的找礦目標(biāo)，亟須開(kāi)展相關(guān)的礦床學(xué)和地球物理學(xué)研究，了解在此沉積和擠壓地質(zhì)背景下礦床的控礦因素和成礦規(guī)律，以及鹽巖礦和周邊圍巖的三維結(jié)構(gòu)特征，為找礦提供基礎(chǔ)信息。因此，本文在前人研究的基礎(chǔ)上，對(duì)重力數(shù)據(jù)進(jìn)行位場(chǎng)分離、多尺度邊緣檢測(cè)、三維反演等處理及研究，刻畫(huà)了鹽巖體及地下構(gòu)造的三維分布特征，探討成礦背景，預(yù)測(cè)了找礦的有利地段。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

思茅盆地位于歐亞板塊、印度板塊和特提斯三大構(gòu)造域交匯部位，屬于特提斯—三江構(gòu)造帶，盆地東鄰金沙江—哀牢山深大斷裂帶，西接瀾滄江深大斷裂，北部與蘭坪盆地相連，向南出國(guó)境入老撾、泰國(guó)，與萬(wàn)象、呵嚦盆地相接，主體為中、新生代地塹式凹陷盆地，其在演化過(guò)程中曾出現(xiàn)多次干旱氣候成鹽時(shí)期，發(fā)育巨厚的中、新生代紅色碎屑巖和含鹽盆地。新近紀(jì)晚期印度板塊俯沖到歐亞板塊下，發(fā)生強(qiáng)烈的喜瑪拉雅造山運(yùn)動(dòng)，伴隨青藏高原的隆起，滇西地區(qū)地殼發(fā)生區(qū)域性大面積隆升、擠壓、剝蝕、沉積作用，它使全區(qū)地層遭受水平擠壓形成褶皺、倒轉(zhuǎn)、變質(zhì)和逆掩斷層。由于受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的破壞，思茅盆地大部分含鹽系已被剝蝕，只留下零星分布的構(gòu)造殘片。在受構(gòu)造變動(dòng)影響較小的地區(qū)(如鎮(zhèn)遠(yuǎn)、景谷、勐臘等)含鹽系得以保存下來(lái)，巖層完整并平緩，后期的保存條件也較好(圖1)。江城凹陷勐野井鉀鹽礦位于思茅盆地東部的逆沖推覆構(gòu)造帶附近，在喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)之后遭受強(qiáng)烈的上升剝蝕，由于受到“飛來(lái)峰”的覆蓋與保護(hù)，零星分布的古新統(tǒng)“小鹽盆”得以保存[30-32]。

江城地區(qū)發(fā)育的地層主要為碎屑沉積巖，在保母山、營(yíng)盤(pán)山以西有少量的變質(zhì)巖，地層從二疊系(P)至第四系(Q)均有出露。該地區(qū)地層時(shí)代從老至新有上二疊統(tǒng)(P2)、上三疊統(tǒng)(T3)、下侏羅統(tǒng)漾江組(J1y)、中侏羅統(tǒng)和平鄉(xiāng)組(J2hp)、上侏羅統(tǒng)壩注路組(J3b)、下白堊統(tǒng)(K1)、古近系(E)、新近系(N)及在盆地零星出現(xiàn)的第四系(Q)。其中上二疊統(tǒng)(P2)、上三疊統(tǒng)(T3)、下侏羅統(tǒng)漾江組(J1y)在研究區(qū)零星分布，下白堊統(tǒng)底部向上為景星組(K1j)、曼崗組(K1m)、扒沙河組(K1p)，其與上覆勐野井組(K1me)為平行不整合關(guān)系； 古近系等黑組(E1d)零星出現(xiàn)在研究區(qū)南部； 白堊系勐野井組(K1me)為主要的賦鹽地層。研究區(qū)具有明顯的盆地和向斜構(gòu)造特征,測(cè)區(qū)內(nèi)斷層發(fā)育，走向呈SN、NW、近EW和NE向。由于斷裂及構(gòu)造擠壓作用，出現(xiàn)老地層上覆，新地層下伏，逆沖及推覆構(gòu)造發(fā)育，形成“飛來(lái)峰”(圖2)。

①哀牢山—金沙江深大斷裂； ②瀾滄江深大斷裂； ③安定斷裂； ④民樂(lè)斷裂； ⑤阿墨江斷裂； ⑥把邊江斷裂

圖1 思茅盆地構(gòu)造分布及含鹽盆地分布略圖[15]

Fig.1TectonicsandsaltbasindistributionofSimaoBasin[15]

圖2 江城地區(qū)地質(zhì)圖[33]

2 地層物性特征

鹽巖礦是典型的沉積型礦物，形成于深水深盆、淺水深盆和淺水淺盆的環(huán)境中，必須有封閉和穩(wěn)定沉降的構(gòu)造、干旱和半干旱的氣候以及充裕的鹽類物質(zhì)來(lái)源。鹽巖與砂巖、礫巖和泥巖等相比具有較明顯的物性差異,其密度較小，地震波速度高，電阻率高，而且具有不可壓縮性。隨鹽層埋深的增加,鹽巖密度一般不發(fā)生變化,當(dāng)上覆地層的密度大于鹽巖時(shí),形成密度反轉(zhuǎn),鹽巖會(huì)發(fā)生塑性流動(dòng)。此外鉀鹽具有放射性，在測(cè)井中表現(xiàn)為伽馬值較高[34]。根據(jù)野外露頭和鉆井巖芯標(biāo)本的物性測(cè)量，得到該地區(qū)的巖性密度值(表1)。

由密度統(tǒng)計(jì)和分析得出，上白堊統(tǒng)勐野井組(K1me)含泥礫鹽巖與鉀石鹽的密度為2.16～2.26 g/cm3，上覆第四系(Q)、新近系(N)、古近系等黑組(E1d)密度為1.92～2.43 g/cm3，下伏白堊系和侏羅系粉砂巖、砂巖密度為2.63～2.70 g/cm3，鹽巖與下伏地層具有0.47～0.54 g/cm3的密度差。侏羅系密度大于白堊系，含鹽層綜合密度小于非含鹽地層，鹽巖體顯示為低密度特征，可在地層中形成局部低重力響應(yīng)，這為重力勘探提供了物性基礎(chǔ)。因此有一定規(guī)模的鹽礦，用重力勘探效果較好。

表1 云南江城地區(qū)巖(礦)石密度統(tǒng)計(jì)表

3 布格重力場(chǎng)特征

研究區(qū)內(nèi)斷裂、褶皺以及飛來(lái)峰等構(gòu)造發(fā)育，地層支離破碎，重力異常顯示較為凌亂,最高與最低布格重力異常差值達(dá)30 mGal(圖3)?？傮w來(lái)看，研究區(qū)布格重力異常呈東南高西北低，從東南向西北重力負(fù)異常逐漸增強(qiáng)。從布格重力等值線分析，盆地向斜形態(tài)較為清晰，隨著地層從新到老分布，重力正異常有增大的趨勢(shì)。異常區(qū)的東部為正異常最大值，該地區(qū)有二疊系、三疊系出露，說(shuō)明隨著地層從老到新，密度逐漸變小。重力異常表明沿著測(cè)區(qū)NW—SN向有大的構(gòu)造斷裂，為測(cè)區(qū)的主斷裂構(gòu)造F1(把邊江斷裂)； 次級(jí)斷裂呈NE—SW向，與區(qū)域構(gòu)造格局一致。勐野井鉀鹽礦位于F1主斷裂西側(cè)與F2斷裂的交匯處，重力異常呈“淚滴狀”。測(cè)區(qū)西北部的負(fù)異常未能完全閉合，其規(guī)模與強(qiáng)度均大于勐野井，呈帶狀分布，與主控?cái)嗔鸭昂笃谛嗔严嘀睾希瑯?gòu)造較為復(fù)雜。

圖3 江城地區(qū)布格重力異常

3.1 位場(chǎng)分離

根據(jù)觀測(cè)重力值計(jì)算得到的布格重力異常，包含了從深部莫霍面至表層沉積蓋層地質(zhì)因素引起的各類異常，是所有密度不均勻體重力響應(yīng)的疊加總和。只有消除深源異常才能突出淺層沉積蓋層及局部巖性變化引起的重力異常。但將單個(gè)地質(zhì)體引起的重力異常從疊加異常中分離出來(lái)比較困難[35-39]。為了深入地研究成礦區(qū)區(qū)域構(gòu)造、盆地?cái)嗔?、礦體的分布特征，需要研究淺部及深部不同的重力場(chǎng)特征。關(guān)于位場(chǎng)分離的技術(shù)和算法較多，如平均場(chǎng)法、解析延拓法、趨勢(shì)分析法、插值切割法，維納濾波法等。研究區(qū)位于山區(qū)，構(gòu)造復(fù)雜，地表出露多套地層，結(jié)合地質(zhì)任務(wù)，通過(guò)多種方法的對(duì)比，本文采用了相對(duì)小尺度濾波或小幅度上延來(lái)提取區(qū)域場(chǎng)，從布格重力異常中減去區(qū)域異常得到剩余重力異常，該方法所求剩余重力異常能很好地與已知地質(zhì)體吻合并反映成礦體和斷裂帶及基底與盆地凹陷等構(gòu)造特征。

在野外測(cè)取的布格重力異場(chǎng)g(x，y)包含2方面的內(nèi)容： 深部信息和淺部信息，或是區(qū)域場(chǎng)(gregn)和局部場(chǎng)(gres)。而我們更多地關(guān)注局部場(chǎng)(剩余場(chǎng))的特征。

g(x,y)=gres(x,y)+gregn(x,y)

，

(1)

式中x,y為測(cè)點(diǎn)坐標(biāo)。

解析延拓法分離重力異常的算法和理論非常成熟。一般將延拓在一定高度所求的異常作為區(qū)域異常。對(duì)初始數(shù)據(jù)進(jìn)行不同高度的延拓試驗(yàn)，當(dāng)增加高度，異常形態(tài)不再變化或變化不大時(shí)，確定為最佳高度，所求即為區(qū)域場(chǎng)。將區(qū)域場(chǎng)從布格異常中減去，即為局部場(chǎng)或剩余場(chǎng)。對(duì)研究區(qū)重力數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，采用向上延拓高度1 000 m、2 000 m、3 000 m的區(qū)域場(chǎng)進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)延拓至3 000 m時(shí)，異常形態(tài)基本不再變化，所以將延拓至3 000 m的高度作為區(qū)域場(chǎng)(背景場(chǎng))，從而求取局部場(chǎng)(剩余場(chǎng))(圖4)。

區(qū)域異常為研究區(qū)的深部構(gòu)造或基底的反映。從區(qū)域異常分析，延拓高度從1 000 m上升到2 000 m，負(fù)異常呈NW向串珠狀展布，并在中心處呈NS向收攏的橢圓形小盆地。當(dāng)向上延拓至3 000 m，盆地中心異常較為平緩，負(fù)異常呈“幾”字形向SE方向收縮，中部形成一個(gè)凹陷區(qū)，西北部表現(xiàn)為大面積負(fù)異常，指示江城湖盆的中心在西北部(重力異常未能完全圈閉)，沉積厚度也較大，勐野井鉀鹽礦處于湖盆的邊部。根據(jù)地層分析，在低異常區(qū)均出露白堊系勐野井組，結(jié)合區(qū)內(nèi)的物性特征，勐野井組地層的密度遠(yuǎn)小于周?chē)渌貙拥拿芏?，所以推斷低異常區(qū)應(yīng)為白堊系勐野井組地層增厚的響應(yīng)。

(a) 1 000 m (b) 2 000 m

(c) 3 000 m (d) 剩余場(chǎng)

圖4 向上延拓不同高度的區(qū)域場(chǎng)和剩余場(chǎng)

Fig.4Regionalandresidualfieldsatdifferentheightsofupwardcontinuation

剩余重力異常消除了深部區(qū)域重力響應(yīng)的影響，主要揭示淺層地層分布、構(gòu)造格局、斷裂等地質(zhì)信息，可以定性分析研究區(qū)內(nèi)沉積層及巖性不均勻體的分布。從異常圖分析可知，研究區(qū)內(nèi)沿構(gòu)造走向的重力異常梯級(jí)帶發(fā)育明顯，整體呈向西傾斜的“Y”字型。一支沿NWW方向發(fā)育(F2斷層)，另一支繼續(xù)沿NW方向發(fā)育至工區(qū)西北角(F1斷層)。勐野井處于2組斷裂的交匯地帶，說(shuō)明勐野井鹽盆地受構(gòu)造控制。斷裂交叉地帶由于構(gòu)造的薄弱，也可能成為深部鹽巖塑性流動(dòng)的上升通道。鹽巖層最厚區(qū)域也是重力負(fù)異常最大的地方，負(fù)異常等值線圖與礦區(qū)等厚圖有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。由于逆沖、推覆等構(gòu)造運(yùn)動(dòng)，斷裂帶和破碎地質(zhì)體之間填充較低的密度體，也可以引起負(fù)重力異常響應(yīng)。

3.2 多尺度邊緣檢測(cè)

多尺度邊緣檢測(cè)技術(shù)是從圖像分形學(xué)研究的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,在澳大利亞“玻璃地球”項(xiàng)目中發(fā)揮了重大作用[40]。該方法的基本原理是: 由一系列上延到不同高度重力場(chǎng)數(shù)據(jù)的水平導(dǎo)數(shù)極大值點(diǎn)組成的線條, 處理過(guò)程中約束位場(chǎng)梯度的位置和強(qiáng)度, 其結(jié)果可以解釋地質(zhì)構(gòu)造的三維分布。在同一圖幅內(nèi), 將不同延拓高度檢測(cè)結(jié)果用不同顏色、大小的線型疊加到一起，獲得該構(gòu)造的發(fā)育深度及傾向特征。 線束顏色越深、組合越密集表示邊界構(gòu)造切割深度越大, 產(chǎn)狀較陡，傾角較大； 反之，表示構(gòu)造較淺，傾向較緩。多尺度邊緣檢測(cè)技術(shù)具有對(duì)異常邊界識(shí)別準(zhǔn)確、虛假邊界少的特點(diǎn)。該方法在重磁法金屬礦勘探和地震油氣勘探以及鹽構(gòu)造等研究領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用和顯著成果[41-42]。

根據(jù)前述解釋原則，對(duì)研究區(qū)重力數(shù)據(jù)進(jìn)行多尺度邊緣檢測(cè)，其結(jié)果反映了以下信息(圖5)。

(1)提供了豐富的斷裂構(gòu)造與邊界信息。圖中線束顏色越深(紅色)，代表研究區(qū)的深大斷裂，而較淺的顏色則代表后期次生斷裂。深色線束大多為NW—SE走向，淺色線束形跡表現(xiàn)為環(huán)狀。這與研究區(qū)斷裂和構(gòu)造走向基本一致。

注： 疊加層邊緣檢測(cè)線條顏色從藍(lán)色—紅色變化表示延拓高度從600 m到4 000 m檢測(cè)結(jié)果。

1.第四系； 2.新近系； 3.古近系等黑組； 4.上白堊統(tǒng)勐野井組； 5.下白堊統(tǒng)扒沙河組； 6.下白堊統(tǒng)曼崗組； 7.下白堊統(tǒng)景星組； 8.上侏羅統(tǒng)壩筑路組； 9.中侏羅統(tǒng)和平鄉(xiāng)組； 10.下侏羅統(tǒng)漾江組； 11.上三疊統(tǒng)； 12.上二疊統(tǒng)； 13.變質(zhì)巖； 14.地名； 15.實(shí)測(cè)斷層； 16.推測(cè)斷層； 17.重力測(cè)量區(qū)

圖5 江城地區(qū)布格重力異常多尺度邊緣檢測(cè)與地質(zhì)圖疊加立體圖

Fig.5Overlaychartofgeologicalmapandmulti-scaleedgedetectionofgravityanomalyinJiangchengarea

(2)深色線束(紅色)組合大多較寬，說(shuō)明深部的斷裂傾角及產(chǎn)狀較平緩； 淺色(藍(lán)色)的環(huán)形和不規(guī)則線束組合較為密集，表明邊界和小構(gòu)造切割較淺，產(chǎn)狀較陡，環(huán)形線束為地質(zhì)塊體的邊界，并且沿著構(gòu)造斷裂分布。就江城湖盆而言，其東西兩側(cè)的深大斷裂(東側(cè)為哀牢山斷裂，西側(cè)為營(yíng)盤(pán)山斷裂)控制了該凹陷。在喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)以來(lái)，印度板塊俯沖歐亞板塊，青藏高原隆升，該地區(qū)處于強(qiáng)大的NE—SW向應(yīng)力擠壓下，隨盆地隆起的山脈發(fā)生疊瓦式逆沖推覆，形成小的地質(zhì)塊體及“飛來(lái)峰”構(gòu)造，深部巖鹽隨擠壓溫度和壓力的作用，沿?cái)鄬踊虮∪醯貙铀苄粤鲃?dòng)上升至地表。一方面由于外部環(huán)境的影響，原鹽巖體被破壞； 另一方面推覆體也作為新的蓋層,使部分巖鹽沉積在老地層之下得以保護(hù)。

(3)勐野井鉀鹽礦區(qū)的環(huán)形線束有效地圈定了礦區(qū)范圍，與礦體邊界具有很好的對(duì)應(yīng)。其西北部顏色較深，東南部顏色較淺，說(shuō)明在西北部礦體埋藏深度較大，而東南部較小，這與實(shí)際礦區(qū)鉆探相吻合。在勐野井的西北有線條顏色加深并向西北部放大的趨勢(shì)，說(shuō)明在勐野井鉀鹽礦西北深部還有鹽巖的存在，結(jié)合巖鹽構(gòu)造的塑性流動(dòng)特性及鄭綿平院士提出的“二層樓”找礦模式，可能該部位為勐野井鹽礦的“鹽源”。

3.3 三維物性反演

重力三維反演主要分為形態(tài)反演和物性反演。形態(tài)反演是用二維棱柱體或多面體模擬地質(zhì)體，被模擬地質(zhì)體的密度不發(fā)生變化，通過(guò)正反演或人機(jī)交互實(shí)現(xiàn)模型體形態(tài)的變化，以達(dá)到逼近地質(zhì)體的目的。物性反演是將地下半空間剖分成長(zhǎng)方體的小網(wǎng)格單元體，用不同的物性(密度或磁化率)填充單元體，在反演過(guò)程中，單元體的形態(tài)不再變化，物性發(fā)生變化，通過(guò)反演所得物性變化圈定地下體形態(tài)[43-44]。三維物性反演模型易于操作，反演方法受限制條件少，在剖分單元格足夠小的情況下，可以模擬任意地質(zhì)體，因此物性反演已經(jīng)成為重磁3D反演研究的主要方向。已有多位學(xué)者和技術(shù)人員通過(guò)正反演模擬，并加入地質(zhì)、鉆井等約束條件，使反演結(jié)果接近于真實(shí)地質(zhì)構(gòu)造[45-50]，證明該方法在實(shí)際勘探中具有可用性。反演過(guò)程如下。

(1)對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行位場(chǎng)分離。采用解析延拓法求取的剩余重力異常作為反演的原始數(shù)據(jù)(圖4(d))。

(2)估計(jì)數(shù)據(jù)的誤差范圍?？紤]到研究區(qū)重力數(shù)據(jù)采集的精度、地形改正以及后期處理的誤差，反演數(shù)據(jù)的估計(jì)誤差設(shè)為±0.05 mGal。

(3)網(wǎng)格剖分。研究區(qū)重力數(shù)據(jù)提取網(wǎng)度為500 m×500 m，為將網(wǎng)格單元剖分更小，更能合理地組合地質(zhì)體的形態(tài)，將地下半空間剖分為300 m×300 m的網(wǎng)格。由于數(shù)據(jù)采集區(qū)為不規(guī)則形狀，反演模型為規(guī)則體，無(wú)數(shù)據(jù)部分以空網(wǎng)格填充，為減少邊緣效應(yīng)，四周擴(kuò)邊3 000 m。考慮到隨著深度的加大，反演分辨率降低以及計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)能力、計(jì)算效率等因素，在垂向上將地下體剖分為25 m、50 m、100 m、200 m不同厚度的小單元體，反演深度為5 000 m，共1 755 600個(gè)網(wǎng)格單元。

(4)設(shè)定反演參數(shù)，執(zhí)行反演。采用GCV反演算法，通過(guò)多次迭代，重力反演擬合差為5 820，達(dá)到收斂要求，可以滿足研究精度，得到反演模型及不同深度密度差切片(圖6)。

(a) 100 m深度 (b) 500 m深度

(c) 1 500 m深度 (d) 2 000 m深度

(e) 3 000 m深度 (f) 4 500 m深度

圖6 不同深度3D重力反演密度切片

Fig.63Dgravityinversionsectionofdifferentdepthinthestudyarea

從反演的切片圖顯示，反演密度差為0.6 g/cm3，這與本地實(shí)測(cè)密度最高的侏羅系巖石與巖鹽的密度差一致，證明反演結(jié)果是可靠的。由于研究區(qū)斷裂發(fā)育，逆沖推覆以及飛來(lái)峰等造成地表破碎，地層較為松散，以第四系及斷裂構(gòu)造為主，表層至100 m深度密度體分布較為雜亂(圖6(a))，斷裂等構(gòu)造信息均不明顯。自500 m以下(圖6(b))，地下密度界限開(kāi)始清晰，密度差達(dá)0.3 g/cm3,該深度地層主要為曼崗組(K1m)、景星組(K1j)以及鹽巖,低密度呈帶狀分布為構(gòu)造斷裂的表現(xiàn)； 在勐野井礦區(qū)位置，反演密度差與實(shí)測(cè)地層密度差相近，勐野井鉀鹽礦在斷裂交匯部位，與該地區(qū)的構(gòu)造擠壓有關(guān)。反演深度1 500 m(圖6(c))，該深度的地層主要為和平鄉(xiāng)組。反演深度2 000 m(圖6(d))，勐野井礦區(qū)低密度區(qū)域的面積較之圖6(c)有明顯的擴(kuò)大，與該地區(qū)地層對(duì)比，預(yù)測(cè)可能有深部鹽巖賦存，而且面積較之上部更大。反演3 000 m深度(圖6(e))以下，密度差變化不大，勐野井地區(qū)的低密度體面積向西北部擴(kuò)大，該處可能為勐野井礦區(qū)的“鹽源”，這印證了鄭綿平院士所提出的“二層樓”找礦模式； 在研究區(qū)的西北部半坡一帶，有大面積的低密度體，根據(jù)該地區(qū)的地層研究，應(yīng)該為勐野井組地層在該地區(qū)增厚的表現(xiàn)，而通過(guò)鉆探揭示在深部2 200 m處有含鹽跡象，因此在深部也有可能找到鹽巖甚至鉀鹽礦。

4 討論

鉀鹽礦床的形成需要比一般沉積礦更加嚴(yán)格和完備的條件，它是在特定古氣候、古地理、地質(zhì)構(gòu)造等環(huán)境下的產(chǎn)物。此外鹽巖具有特殊的力學(xué)性質(zhì)，在地層及構(gòu)造變動(dòng)中易發(fā)生塑性變形。滇西南在中、新生代以干旱氣候?yàn)樘卣?，逐漸形成厚層鹽類沉積。由于深斷裂的控制，在喜馬拉雅期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)下，青藏高原抬升，滇西南地貌發(fā)生巨大變化，使得盆地形成受次一級(jí)古斷裂控制的含鹽帶或小鹽盆地，在盆地邊緣和次級(jí)盆地中沉積了鉀鹽礦。江城盆地勐野井鉀鹽礦床是在多級(jí)盆地成鹽背景下形成的，在成鹽后構(gòu)造運(yùn)動(dòng)中，巖層發(fā)生斷裂和擠壓，深部原鹽在擠壓構(gòu)造作用下，經(jīng)斷層擠壓向淺部塑性流動(dòng)，貫入至淺部地層中保存成礦。在勐野井鉀鹽礦的勘探中發(fā)現(xiàn)鹽層和泥礫層都不穩(wěn)定，且與正常的海水蒸發(fā)的沉淀不同，缺少白云巖以及鉀、鈉、鎂的硫酸鹽的沉積，鹽類中鹵化物占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，巖層褶皺、揉皺現(xiàn)象明顯，鉀鹽層剖面呈馬尾絲狀展布，鹽巖體呈現(xiàn)不規(guī)則狀，說(shuō)明鹽巖體內(nèi)部經(jīng)歷不均勻的塑性流動(dòng)。

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)江城地區(qū)及勐野井鉀鹽礦區(qū)的重力數(shù)據(jù)進(jìn)行位場(chǎng)分離、邊緣檢測(cè)、三維反演的處理，其結(jié)果反映了地下巖體、構(gòu)造、礦體等豐富的地質(zhì)信息，為成礦背景和找礦預(yù)測(cè)提供了直接或間接的思路，得到了以下結(jié)論和認(rèn)識(shí)。

(1)通過(guò)對(duì)布格重力進(jìn)行位場(chǎng)分離分析，向上延拓不同高度區(qū)域場(chǎng)，展示了江城湖盆基底的形態(tài)與隨深度的變化。區(qū)域場(chǎng)負(fù)異?？赡転樵摰貐^(qū)低密度地層勐野井組或者巖層增厚的顯示，正異常為老地層的指示； 剩余場(chǎng)負(fù)異常為淺部斷裂構(gòu)造或低密度的重力場(chǎng)響應(yīng)。勐野井鉀鹽礦處在2組斷層的交匯位置，鉀鹽礦受斷裂構(gòu)造的控制，鹽巖由于其特有的物理性質(zhì)，在擠壓條件下發(fā)生塑性流動(dòng)，沿構(gòu)造帶薄弱處擠壓上涌，在地表受后來(lái)推覆構(gòu)造或“飛來(lái)峰”的保護(hù)而保留成礦。

(2)利用多尺度邊緣檢測(cè)技術(shù)分析，確定了研究區(qū)深部和淺部的構(gòu)造格架，圈定深部斷裂、地質(zhì)塊體、礦區(qū)的邊界和范圍。深色線束勾畫(huà)出研究區(qū)的深部構(gòu)造，淺色線束為淺部礦體或地質(zhì)體的顯示，勐野井礦區(qū)的環(huán)形線束有向西擴(kuò)大的趨勢(shì)，可能在深部有新的鹽巖體的存在。

(3)三維重力反演顯示了研究區(qū)從表層到深部的密度分布。高密度體為各深度完整巖層的顯示，低密度體為巖鹽或斷層構(gòu)造。 反演結(jié)果顯示在勐野井礦區(qū)的深部，低密度體的范圍和規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，可能在其深部還有大范圍鹽巖體的存在。在測(cè)區(qū)西北部，密度低為勐野井組地層增厚的體現(xiàn)，在本區(qū)該地層為主要的含鹽地層，因此有可能存在鹽巖體甚至鉀鹽礦。

(4)由于江城地區(qū)構(gòu)造復(fù)雜及鹽巖所特有的物理性質(zhì)，建議采用綜合地球物理方法以及鹽構(gòu)造等多學(xué)科結(jié)合研究，盡量減少地球物理的多解性，使研究區(qū)地下結(jié)構(gòu)“透明化、玻璃化”，了解地下鹽巖體的構(gòu)造特征，尋找深部源鹽層，為進(jìn)一步圈定找礦靶區(qū)開(kāi)拓思路。

致謝：在本文數(shù)據(jù)處理中得到中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所嚴(yán)加永博士的指導(dǎo)及提供的軟硬件支持，在撰寫(xiě)和修改稿件期間得到了審稿專家認(rèn)真、細(xì)致的審閱及修改建議,還有編輯部老師的熱心幫助，謹(jǐn)此一并表示感謝。