羌塘盆地中部中上地殼三維密度和磁性結構及構造意義

索奎， 張貴賓， 賈正元*

1 華北水利水電大學地球科學與工程學院， 鄭州 450046 2 中國地質大學(北京)地球物理與信息技術學院， 北京 100083

0 引言

羌塘盆地位于青藏高原中部，夾持于班公湖—怒江縫合帶和可可西里—金沙江縫合帶之間(圖1)，是中生代海相含油氣盆地，經(jīng)歷了復雜的構造演化過程，主要分為北羌塘坳陷、南羌塘坳陷和中央隆起帶三個構造單元，有較好的油氣前景，也是研究青藏高原隆升機制的重要窗口.針對構造格架到演化歷史等諸多問題，前人做了大量工作，對青藏高原的認識不斷深入(曾慶高等，2020；楊文采等，2020；瞿辰等，2020；Li et al.，2018，2019；Royden et al.，2008).但限于區(qū)域自然條件，獲取高質量數(shù)據(jù)較為困難，工作程度相對較低.

羌塘盆地經(jīng)歷了多期次地質運動作用，構造復雜，引人矚目的是區(qū)域內(nèi)構造變形復雜的中央隆起帶，其對區(qū)域沉積有重要的控制作用，人們對中央隆起帶的認識不盡相同.趙文津等(2006)、熊勝青等(2013)認為雙湖東部的中央隆起帶不存在；曾昭發(fā)等(2016)基于重磁異常和大地電磁剖面，論證了龍木錯—雙湖—瀾滄江縫合帶的存在，可能是岡瓦納大陸的北界，與李才(2006，2007)的觀點一致；潘桂棠等(2004)基于地質、地球物理、古地磁等多種證據(jù)認為班公湖—怒江縫合帶為岡瓦納大陸北界；曾思紅等(2017)研究了盆地中部南北向斷裂的伸展構造特征，認為雙湖斷裂向下延伸至地幔，是幔源巖漿的上升通道，可能是印度板塊拆沉作用導致的；趙珍等(2019)基于熱年代學約束，研究了中央隆起帶晚三疊世至今的冷卻抬升演化史，認為中央隆起帶主要經(jīng)歷了四期冷卻事件；熊勝青等(2020)基于高精度航空重磁數(shù)據(jù)討論了中央隆起帶的深部構造格架，以中央隆起帶為界，南北羌塘盆地基底差異明顯，以雙湖為界，中央隆起帶東西段差異顯著.

北羌塘的大片出露的巖漿巖與青藏高原的演化過程密切相關，是研究青藏高原的良好窗口.Chi (2005)認為藏南內(nèi)俯沖作用和高原邊界構造帶的脈動滑移效應是形成鉀質火山活動和高原隆升的主要原因；劉國成等(2013)認為印度板塊持續(xù)北向俯沖作用使得亞洲巖石圈前緣發(fā)生斷離，造成藏北高原發(fā)生了鉀質和高鉀質的火山噴發(fā)和快速隆升.重磁異常與巖漿巖具有良好的對應關系，是研究隱伏巖漿巖賦存狀態(tài)的手段之一，本文將基于三維反演結果展開討論.

區(qū)域內(nèi)在不同階段開展過各類地球物理探測工作，包括重力、磁力、大地電磁、深反射地震和天然地震探測等，取得豐富的成果，前人基于各類成果提出了不同的認識.在重磁方法研究方面，主要利用不同比例尺的重力資料和航磁資料對區(qū)域進行了研究(熊勝青等，2020；李紅蕾等，2017；張燕等，2013；鄭洪偉等，2010)，尚缺乏高分辨率三維反演成果.本文收集了羌塘盆地中部區(qū)域1∶20萬重力和磁力網(wǎng)格數(shù)據(jù)，在地質信息的約束下，基于三維物性反演計算，獲得區(qū)域中上地殼三維密度和磁性結構，探討區(qū)域主要構造的密度和磁性特征，為青藏高原羌塘盆地構造格架和演化歷史的進一步研究提供地球物理證據(jù).

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)范圍與來源

本次研究范圍為86.5—92°E，北緯31.8—35.2°N，包含了羌塘盆地中部及鄰域部分區(qū)域，總面積約20.3萬km2(圖1藍色虛線框).重力數(shù)據(jù)大部分為1∶20萬網(wǎng)格化數(shù)據(jù)，網(wǎng)格間距2000 m，在部分邊緣空白區(qū)域填充了1∶100萬重力數(shù)據(jù)，布格異常值范圍為-472.842 mGal至-573.919 mGal，精度±0.157 mGal，如圖2a所示；磁力數(shù)據(jù)為1∶20萬網(wǎng)格化數(shù)據(jù)，網(wǎng)格間距2000 m，在東北部邊緣填充了1∶50萬航磁數(shù)據(jù)，磁異常值范圍為-326.6 nT至328.2 nT，精度±1.28 nT，如圖2b所示.

圖1 研究區(qū)及鄰域地質圖(據(jù)中國地質調查局發(fā)展中心1∶50萬數(shù)字地質圖改編)1 雪被區(qū)； 2 古近系； 3 侏羅系； 4 前震旦系； 5 第四系； 6 新近系； 7 三疊系； 8 侏羅-白堊系； 9 泥盆-石炭系； 10 中生代超基性巖； 11 中生代花崗巖； 12 中生代花崗閃長巖； 13 斷裂； HJS可可西里—金沙江縫合帶； LSS 龍木錯—雙湖縫合帶； BNS 班公湖—怒江縫合帶.L1-L5為剖面.Fig.1 Geological map of the study area and neighboring areas (adapted from the 1∶500000 digital geological map of China Geological Survey)1 Snow covered area; 2 Paleogene; 3 Jurassic; 4 Pre-Sinian; 5 Quaternary; 6 Neogene; 7 Triassic; 8 Jurassic-Cretaceous; 9 Devonian-Carboniferous; 10 Mesozoic ultrabasic rocks; 11 Mesozoic granite; 12 Mesozoic granodiorite; 13 Fault; HJS Hoh Xil-Jinsha River suture zone; LSS Longmucuo-Shuanghu suture zone; BNS Bangong Lake-Nujiang suture zone.

圖2 研究區(qū)重磁異常等值線圖(a) 布格重力異常等值線圖(單位mGal)； (b) ΔT磁異常等值線圖(單位nT).Fig.2 Contour map of gravity and magnetic anomalies in the central part of the Qiangtang Basin(a) Bouguer gravity anomaly contour map (mGal)； (b) ΔT magnetic anomaly contour map (nT).

羌塘盆地相對周圍區(qū)域顯示為重力低值區(qū)，位于班公湖—怒江縫合帶和可可西里金沙江縫合帶兩條近東西向重力異常帶之間，盆地中部有一個近東西走向的巨大、寬緩、封閉的重力低的異常區(qū)，該異常區(qū)又分為3個面積較小的重力低值異常區(qū)域，盆地中部雙湖以西的中央隆起帶重力特征較為顯著且連續(xù).低重力特征反映了莫霍面以凹陷為主，說明地下可能有較大的地殼低密度物質存在，且厚度巨大.局部異常以重力低為主，可能是沉積盆地引起的.

羌塘盆地磁場總體較為平靜，以負異常為背景，疊加分布著部分北西向和東西向的串珠狀、條帶狀局部異常，在雙湖以西到瑪依崗日一帶，存在著兩條近似平行的東西走向正磁異常帶，強度約20～250 nT.在格拉丹東附近也存在著兩個規(guī)模較大的正異常帶.除此之外，在盆地邊界處也存在部分磁異常陡變帶，與盆地邊界有較好的對應關系.

物性資料主要來源于1994—1996年、2004—2006年采集測試的巖石物性標本數(shù)據(jù)，統(tǒng)計結果如表1.結果顯示隨著年代的變老，地層密度大致呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢；區(qū)域內(nèi)有中基性、中酸性巖漿巖，具有強磁性特征.

表1 研究區(qū)物性分層統(tǒng)計表Table 1 Summary of densities and magnetic susceptibility measured from samples in the central part of the Qiangtang Basin

1.2 重磁三維反演基本原理

本文使用基于空間導數(shù)約束的重磁物性三維反演方法(Li and Oldenburg，1996，1998a)，該方法對目標區(qū)域進行三維網(wǎng)格剖分，假定每個網(wǎng)格單元物性均勻，通過求解最小化目標函數(shù)φ(式(1))獲得最佳解模型m，允許加入多種先驗信息作為約束條件，如可將地表巖性轉換為物性信息作為參考模型對反演結果形成約束，通過小波壓縮實現(xiàn)大數(shù)據(jù)量快速反演.

(1)

式中μ是正則化因子；αs是模型長度系數(shù)；wr是距離加權函數(shù)；m0是參考模型；αx、αy和αz是三個方向的模型光滑系數(shù)；Wd為各剖分單元的權重；G是核函數(shù)矩陣；dobs為實際觀測數(shù)據(jù)；λ為界限參數(shù)；aj、bj分別為j單元的物性下限和上限；mj為j單元的解模型.

1.3 數(shù)據(jù)預處理

本文收集的重磁數(shù)據(jù)為網(wǎng)格化數(shù)據(jù)，為避免引入插值計算誤差，本文未對數(shù)據(jù)再進行網(wǎng)格化處理，最大程度保留有效信息.

布格重力異常是地下所有密度不均勻體的綜合反映，需要提取反映目標深度范圍內(nèi)的異常信息，本文使用三維反演法提取了淺源布格重力異常(Li and Oldenburg，1998b)，去除淺源場平均值后如圖3a所示.考慮到居里面深度與本次反演目標深度基本一致，本文未對磁場進行分離.

圖3 重力剩余異常和反演地表密度參考模型(a) 剩余重力異常(單位mGal)； (b) 重力反演地表密度參考模型.Fig.3 Residual gravity anomaly and ground density reference model in gravity inversion(a) Residual gravity anomaly (mGal)； (b) Ground density reference model in gravity inversion.

重磁異常受淺地表密度和磁性不均勻體影響較大，考慮到本次研究的數(shù)據(jù)分辨率和研究目標尺度，理論上反演結果分辨率不會高于網(wǎng)格尺度(2000 m)，本文將重磁淺源異常向上延拓半個網(wǎng)格(1000 m)，以減少短波長的噪聲和異常對反演結果的影響.

反演中使用的高程數(shù)據(jù)為SRTM DEM(Shuttle Radar Topography Mission Digital Elevation Model)數(shù)據(jù)，由于獲取的重磁數(shù)據(jù)為網(wǎng)格化數(shù)據(jù)，本文使用的高程數(shù)據(jù)未包含原始測點高程，對反演結果的精度有一定的影響，反演計算時各個測點高程增加1000 m，以對應向上延拓高度.

1.4 反演參數(shù)

研究區(qū)范圍為520 km×390 km，磁反演需要考慮區(qū)域居里面深度，確定目標深度為39 km，綜合考慮多種因素，將核心區(qū)網(wǎng)格水平方向分辨率確定為2 km×2 km，在四個邊部進行了擴邊處理以減小邊緣效應的影響，垂向網(wǎng)格厚度為1.5 km，共20層，最下4 層網(wǎng)格厚度為4 km，反演網(wǎng)格東西向為268個，南北向為203個，垂向為24個，共1305696個網(wǎng)格單元.該網(wǎng)格在核心區(qū)域保證了分辨率，同時保證每個網(wǎng)格都能有多個測量數(shù)據(jù)的存在，在邊緣控制了邊緣效應，垂向上越淺分辨率越高，兼顧了計算效率，因而是較為適合本次反演目標的.

重磁三維反演的多解性較強，添加各種約束條件是改善反演結果的有效途徑，因此獲取區(qū)域各類先驗信息并轉換為合理的約束條件非常重要.

參考模型對反演結果有重要影響，本文利用1∶50萬地質圖，基于羌塘盆地物性統(tǒng)計結果(表1)，在重力數(shù)據(jù)覆蓋范圍(圖1藍色虛線框范圍)建立了地表密度參考模型，如圖3b；其余網(wǎng)格不設置參考模型，通過增加約束條件改善反演結果.考慮到本次反演數(shù)據(jù)范圍較大，同類巖石磁性變化范圍較大，未設置磁化率參考模型.

網(wǎng)格單元的權重分為有參考模型區(qū)域和無參考模型區(qū)域兩種，基于經(jīng)驗，本文設置前者權重設置為5，后者為1.

基于物性統(tǒng)計結果設置解模型密度變化范圍為-0.5～0.5 g·cm-3，磁化率變化范圍為0～0.07 SI，該約束為“硬約束”，是通過式(1)中的對數(shù)界限強制實現(xiàn)的，反演結果中靠近該范圍邊界的數(shù)據(jù)少，表明參數(shù)選取較為合理.

設置合適的噪聲水平能夠改善反演結果，本文根據(jù)實測數(shù)據(jù)的精度對噪聲進行估計，在反演計算種采用廣義交叉驗證方法估算正則化因子μ并進行了試算調整，最終獲得與先驗信息擬合最佳的反演結果.

2 反演密度和磁化率分布特征

2.1 反演密度擾動特征

重力反演獲得的密度擾動結果如圖4，展示了2～36 km等8個深度的結果，圖中黑色實線為圖1中的主要構造線，白色實線為綜合本次重磁反演結果劃定的主要縫合帶邊界，疊加在不同深度的反演結果圖上.

圖4 研究區(qū)不同深度密度擾動(a) 2 km； (b) 6 km； (c) 10 km； (d) 15 km； (e) 20 km； (f) 25 km； (g) 30 km； (h) 36 km.Fig.4 Density disturbance of different depths in the study area

圖5展示了5條剖面的密度擾動結果，剖面圖上的三角符號分別表示圖1和本文推斷的主要構造邊界位置，剖面位置如圖1中的藍色虛線所示，L1至L5對應的經(jīng)度分別為87.04°E、88.09°E、88.62°E、90.19°E和91.77°E.需要注意的是反演獲得的是相對于本層平均密度的密度擾動變化，圖件均采用相同色標數(shù)值范圍.

圖5 研究區(qū)剖面密度擾動L1 87.04°E； L2 88.09°E； L3 88.62°E； L4 90.19°E； L5 91.77°E.Fig.5 Density disturbance of differentprofiles in the study area

圖4和圖5主要揭示了以下特征：不同深度的密度擾動橫向變化幅度不同，隨深度增加變化幅度有小幅增加，橫向密度擾動異常區(qū)有更顯著的集中趨勢，表明不同構造單元在深部仍具有較強的差異性，暗示了區(qū)內(nèi)多期次活動造成的復雜構造，淺部構造受到的影響更大且分辨率較高；研究區(qū)的密度變化與構造格架有較好的相關性，盆地邊緣縫合帶和盆地內(nèi)部的主要斷裂顯示出密度不均勻特征，密度不均勻特征隨深度增加變得顯著或滅失.

2.2 反演磁化率分布特征

磁反演獲得不同深度的磁化率分布如圖6所示，與圖4深度相同，疊加的構造邊界與圖4一致.5條剖面磁化率分布如圖7所示，剖面圖上的三角符號與圖5位置一致，剖面位置與圖5一致，圖件色標數(shù)值范圍保持一致.

圖6 研究區(qū)不同深度磁化率分布(a) 2 km； (b) 6 km； (c) 10 km； (d) 15 km； (e) 20 km； (f) 25 km； (g) 30 km； (h) 36 km.Fig.6 Magnetic susceptibility distribution of different depths in the study area

圖7 研究區(qū)不同剖面磁化率分布L1 87.04°E； L2 88.09°E； L3 88.62°E； L4 90.19°E； L5 91.77°EFig.7 Magnetic susceptibility distribution of different profiles in the study area

從圖6和圖7中可以看出：區(qū)域內(nèi)磁異常體分布較為集中，主要存在于雙湖以西，研究區(qū)東北部，班公湖—怒江縫合帶一線，東部格拉丹東附近等區(qū)域，暗示了區(qū)域磁異常場總體特征的形成可能是均勻的基底磁性分布和部分區(qū)域火成巖、高磁性變質巖集中分布的綜合反映；雙湖以西磁化率異常帶向下延伸至30 km，且在36 km處仍有部分存在；東部唐古拉山的高磁異常條帶延伸至，在30 km仍有零星顯示；部分盆地邊界有顯著的磁異常顯示，其中班公湖—怒江縫合帶的磁異常向下延伸深度不大.

3 討論

3.1 主要構造單元特征

依據(jù)目前的地質、地球物理及古生物等各類證據(jù)，主流觀點認為羌塘盆地分為北羌塘坳陷、中央隆起帶和南羌塘坳陷三個主要構造單元，楊輝等(2002)、王進軍(2015)基于基底構造和深大斷裂將雁石坪西北的區(qū)域單獨劃分為沱沱河隆起.對羌塘盆地東北部邊界的位置，也有學者提出了不同看法，熊勝青等(2013)基于重磁數(shù)據(jù)處理成果，劃定邊界比趙政璋等劃定的邊界向西南偏移，在紅土山—雪蓮湖—格拉丹東一線.

研究區(qū)重力場(圖2a)總體上為南北方向分帶，暗示了研究區(qū)主要密度界面隨南北方向變化，重要分界線兩側有顯著差異，與地質圖(圖1)有良好的對應關系；從磁場(圖2b)來看，主要構造邊界磁異常明顯，呈條帶分布，南北羌塘區(qū)域均為平靜磁場，與構造單元關系緊密，磁反演結果揭示了相同的特征.重磁三維反演結果顯示(圖4—圖7)：羌塘盆地的南北邊界兩條主要的縫合帶存在較為明顯的高磁性異常和高、低密度異常，特別是25 km以淺部分的高磁性異常體較為集中，暗示了中酸性巖漿巖和基性超基性巖漿巖隨深度變化的展布特征；北羌塘坳陷下方有低密度異常體分布，部分區(qū)域為高磁性異常；南羌塘坳陷下方也以低密度異常為主，除尼瑪北部分布的中生代花崗巖體造成的高磁異常外，其他區(qū)域未見顯著的高磁性異常體；二者中間存在著一條東西走向的具有高密度、高磁性特征的變形變質雜巖帶，但此異常帶從西部延伸到雙湖附近停止，在格拉丹東附近繼續(xù)出現(xiàn)低密度、高磁性異常體(15 km以淺)，這與前人劃分的南北羌塘界線基本一致，但雙湖至唐古拉山之間未有顯著的異常界線顯示.

從重磁場特征和淺部反演結果來看，沱沱河區(qū)域單獨劃分為二級構造單元有一定的合理性，該區(qū)域的重力場特征與羌塘盆地北部的低值區(qū)有較為顯著的差異，形成了重力梯度帶，15 km以淺的反演結果也顯示該區(qū)域有磁異常體存在，但幅值相對較低且分布范圍較廣；從深部反演結果看則與羌塘盆地具有一致的特征.據(jù)此本文認為沱沱河區(qū)域屬于羌塘盆地的一部分，可能由于后期受到淺部各類構造運動的改造，形成了重磁場差異，但與中央隆起帶的規(guī)模和向下延伸的程度相比，本文傾向于沱沱河隆起不劃分為單獨的二級構造單元.

對于研究區(qū)的基底性質，前人也獲得了許多認識，羌塘地區(qū)電性層主要分為上中下三層，中層為連續(xù)低阻層，平均厚度20 km，北羌塘的中層連續(xù)性好于南羌塘區(qū)域；地震剖面反映出羌塘盆地南北擠壓變形特征(李秋生等，2020).本文反演結果揭示了相似的特點(圖8)：北羌塘基底埋深較南羌塘更淺，下伏高密度層，連續(xù)性較好；南羌塘基底起伏更大，下伏地層與北羌塘有差異，同時受到中央隆起帶的部分影響，但在91.77°E剖面南北羌塘基底埋深幾乎一致，表明羌塘盆地東部邊緣深部構造與西部可能有較大差異.羌塘盆地重力異常呈現(xiàn)南北分帶特征，且東西也有較明顯差異，南羌塘重力高于北羌塘；北羌塘的成層性好于南羌塘，但中上地殼低密度體的分布仍不足以解釋巨大的重力低值區(qū)，更多來源于下地殼和上地幔的密度界面起伏的貢獻，這也得到了層析成像和接收函數(shù)研究結果的支持.

圖8 研究區(qū)剖面推斷解釋結果L1 87.04°E； L2 88.09°E； L3 88.62°E； L4 90.19°E； L5 91.77°E.Fig.8 Inference results of fault location and basement of different profiles in the study area

綜上，本文認為南北羌塘盆地的分界線是龍木錯—雙湖縫合帶至唐古拉山一線，以該線為界，重力場北低南高；羌塘盆地基底界面最深處為北羌塘重力低值區(qū)，基底界面南深北淺.

3.2 主要縫合帶特征

羌塘盆地的主要構造單元受班公湖—怒江縫合帶(Bangong Lake-Nujiang suture zone，BNS)、可可西里—金沙江縫合帶(Hoh Xil-Jinsha River suture zone，HJS)和龍木錯—雙湖(Longmucuo-Shuanghu suture zone，LSS)縫合帶控制，研究其特征對羌塘盆地和青藏高原演化的進一步認識有重要意義.這三條縫合帶在重磁異常和反演結果上也有明顯揭示，其與反演結果的疊加如圖4、圖6所示，圖中黑色實線是圖1中的縫合帶構造線，白色實線為本文綜合重磁反演結果推斷的縫合帶.圖5和圖7分別為5條南北剖面的反演結果，圖8是本文根據(jù)反演結果對主要構造線位置和部分區(qū)域基底起伏的推斷.

宏觀上看縫合帶下方以高磁性體為主，同時存在條帶狀高密度體和低密度體(圖8)；由于構造的復雜性，不同深度的密度擾動和磁性異常特征不盡相同.根據(jù)物性統(tǒng)計結果，基性、超基性火成巖具有高密度高磁化率特征，中酸性火成巖具有低密度高磁化率特征，這些具有高磁化率特征的火成巖與縫合帶的關系密切，刻畫縫合帶中酸性火成巖和基性-超基性火成巖的分布范圍和地下賦存狀態(tài)，是研究縫合帶演化的窗口之一.

班公湖—怒江縫合帶(BNS)位于研究區(qū)南部，為一條規(guī)模巨大的東西向展布構造混雜巖帶，本文劃分的BNS范圍如圖4、圖6中的白線所示，東西寬中間窄.莫霍面以此為界兩側形態(tài)變化較大，電性結構顯示其是一組產(chǎn)狀陡立、延伸至上地幔的高導體(金勝等，2009)，是羌塘盆地和拉薩地塊的分界線，帶內(nèi)殘存古、新特提斯(洋)的遺跡，是古、新特提斯的轉換所在(曾慶高等，2020).該區(qū)域中上地殼厚度約為39 km，顯著重力正異常特征更多來源于下地殼和地幔等深部構造的貢獻.縫合帶內(nèi)的個別區(qū)域有酸性火成巖產(chǎn)生的負異常在一定程度上抵消了重力正異常，此類影響范圍較小，埋深相對較淺，在局部研究時應予注意.

BNS磁異常為條帶分布的不連續(xù)的串珠異常，從東至西異常幅值從大到小，變化劇烈，正負異常相間，從圖6和圖7中可以看出磁異常體向下延伸至15 km，深部幾乎無高磁性巖體存在，且在90.2°E以東磁異常埋深小于10 km，幅值低、規(guī)模小，91.77°E剖面BNS南側的高磁性高密度異常是安多南部的花崗巖和變質巖引起的.這表明異?？赡苤饕侵袦\部的巖漿巖引起的，雖然該縫合帶規(guī)模和深度巨大，由于該縫合帶經(jīng)歷了多期次復雜的地質活動，高磁性巖漿巖可能并非從淺至深連續(xù)存在，也有可能由于區(qū)域下方的地溫梯度較高，導致居里面埋深較淺.BNS兩側重力場南高北低，為梯度陡變帶，東西向高重力異常特征連續(xù)，是青藏高原的重力最高值區(qū)，地表分布變質巖、中基性火山巖和基性-超基性侵入巖等高密度巖體，圖4和圖5顯示條帶狀高密度巖體存在且向下延伸且超過39 km，主要以高密度異常為主，個別層位存在低密度擾動，暗示了縫合帶復雜構造特征.從西到東的密度和磁化率剖面，展示了BNS從西到東南北兩側的密度和磁化率變化，BNS南側的低密度體較北側更多，是南側岡底斯地塊和縫合帶的反映，岡底斯地塊的北俯沖導致了班公湖—怒江洋的閉合，并未形成增生雜巖(曾慶高等，2020)，從圖8中BNS南側界線也可以看出拉薩地體深部北向俯沖造成淺部北傾的部分痕跡.

可可西里—金沙江縫合帶(HJS)位于研究區(qū)北部，是一條近東西向延伸穿過研究區(qū)的構造混雜巖帶，分隔了羌塘盆地和巴顏喀拉地塊.重磁異常為近東西向展布，中間有多處截斷，可能是地層和巖體斷塊的反映.磁異常為連續(xù)的串珠狀高磁異常條帶，幅值略低，該縫合帶巖漿活動較弱，露頭較少(王進軍，2015).磁反演結果也證明了這一點，以若拉崗日為界，東部磁異常體向下延伸至30 km；西部在15～25 km的分布多于淺部，在25 km以下幾乎無磁性體存在.HJS兩側重力異常北高南低，反映了盆地邊緣的密度界面起伏情況，西部重力異常為高值，其余區(qū)域為低值，經(jīng)過的若拉崗日地區(qū)為顯著低密異常區(qū)(L3剖面北側)，重力低值可能是HJS坳陷的反映.從重力反演結果看，以低密度特征為主，高密度體伴生存在，呈平行條帶狀分布，在各深度上均具有較好的橫向連續(xù)性，淺部的連續(xù)性好于深部，若拉崗日區(qū)域的低密度特征向下具有較好的延續(xù)性，延伸至36 km仍有顯示；以89.6°E附近為界，西部低密度區(qū)延伸深度較東部更深；部分剖面下方低密度體向南方偏移，地質圖劃分的HJS位置可能有一定的偏差.結合上述特點，本文認為HJS向下切割較深，引起磁異常的巖漿巖大量存在于中地殼，后期受到復雜的地質改造和巖石變質作用，形成了大量的斷塊.

龍木錯—雙湖縫合帶(LSS)是位于羌塘盆地中部的雜巖帶，是分隔南北羌塘的重要地質界線，控制了羌塘盆地的中新生代沉積過程，可能是印度和歐亞板塊的前緣在深部匯聚的反映，有人稱為“中央隆起帶”.當前對中央隆起帶的討論仍是青藏高原研究的熱點之一，直接影響了人們對青藏高原演化的認識，各方學者持多種觀點，主要有：岡瓦納北界的位置是中央隆起帶還是班公湖—怒江縫合帶(有少數(shù)學者持其他觀點)，中央隆起帶是否延伸至雙湖以東.

李才等(2006，2007)命名了龍木錯—雙湖—瀾滄江板塊縫合帶，并認為其是岡瓦納板塊北界；Liang(2020)認為龍木錯—雙湖縫合帶是古特提斯洋向北俯沖于北羌塘地塊之下的羌塘中央變質雜巖帶；曾昭發(fā)等(2016)基于電性結構差異、莫霍面差異和重力異常等認為龍木錯—雙湖—瀾滄江板塊縫合帶為岡瓦納板塊北界，雙湖以東存在中央隆起帶，提出磁性異常不連續(xù)可能是因為無磁性巖石蓋層較厚、基底古生代地層磁性弱造成的；熊勝青等(2020)基于最新的航空重磁數(shù)據(jù)處理結果，認為中央隆起帶存在.潘桂棠等(2004)從多組地質證據(jù)、地球物理證據(jù)和古生物證據(jù)等論證班公湖怒江縫合帶是岡瓦納板塊北界；張燕等(2013)基于重力、電性、速度結構等方面的證據(jù)，持相同觀點.

從磁異常圖上看，雙湖以西和東部格拉丹東、唐古拉山附近的條帶狀磁異常幅值較高，是研究區(qū)內(nèi)的磁異常最高區(qū)域，正負異常伴生，前者為東西走向，后者為北西西走向，主要對應了巖漿巖分布區(qū)域，暗示了可能該區(qū)域可能經(jīng)歷了較為劇烈的巖漿活動，二者之間的區(qū)域則為磁場背景區(qū).重力異常圖上揭示雙湖以西為條帶狀重力異常高值區(qū)，可能是隆起基底和一系列變質巖、巖漿巖共同作用的結果，東西走向，分割了南北羌塘的重力低值區(qū)，東部格拉丹東則為研究區(qū)內(nèi)的重力最低值區(qū)，兩個區(qū)域在重磁特征上表現(xiàn)不同：雙湖以西為高重力異常和高磁性異常條帶，結合地質圖分析，有可能是中基性的巖漿巖、變形變質雜巖帶，北部的低重力高磁性與地表的花崗巖出露對應；格拉丹東、唐古拉山附近為高磁異常條帶和重力低值區(qū)圈閉，地表也有中酸性巖漿巖出露，能夠引起局部重力異常；雙湖至唐古拉山之間則沒有顯著的磁異常和重力異常.

重磁三維反演結果和剖面圖顯示：雙湖以西的帶狀磁異常體從西向東，向下延伸的深度逐漸變淺，從30 km以深逐漸減小至88.6°E附近的20 km，并很快消失，考慮到反演算法中平滑因子會造成一定的平滑效果，此處可以稱為 “戛然而止”；高低密度體為伴生狀態(tài)，南部以高密度體為主，中部則以低密度體為主，向下延伸至36 km，具有較好的延續(xù)性.格拉丹東附近的磁性體從淺到深呈現(xiàn)“弱-強-弱”的特征，延伸至20 km，下方無顯示，唐古拉山下方的磁性體則延伸至30 km深度仍有顯示，與地質圖劃分的縫合帶位置有較好的吻合度；格拉丹東下部的低密度體持續(xù)存在，南側的條帶狀高密度帶也有較好的繼承性.但是雙湖和唐古拉山之間幾乎無磁性體顯示，從剖面圖看密度擾動分布無明顯規(guī)律且不同深度的延續(xù)性不明確.

基于本文三維反演結果，結合重磁異常特征，本文認為并不存在完全貫穿羌塘盆地的中央隆起帶，即龍木錯—雙湖縫合帶存在，雙湖至唐古拉山之間存在顯著的“隆起帶”尚缺乏足夠的證據(jù).主要因為雙湖以西的密度和磁性特征與雙湖以東大相徑庭，且與唐古拉山附近的特征也有區(qū)別.從更大的尺度來看，雙湖以東中央隆起帶的地球物理特征尤其是重磁場幅值和規(guī)模，與羌塘盆地南北側的HJS和BNS相比，并非特別明顯，如果龍木錯—雙湖—瀾滄江縫合帶為岡瓦納北界，雙湖至唐古拉山之間的地球物理特征不連續(xù)尚需合理的解釋.當然也可能由于其他原因導致的重磁場特征不顯著，但本文認為重磁場異常同時較低的可能性不大，特別是板塊匯聚區(qū)域的消減、碰撞等復雜的地質過程一般會導致縫合帶范圍存在大量的巖漿巖，從而引起顯著的磁異常條帶，這從雙湖以西的區(qū)域可以看出.因此即使存在貫穿羌塘盆地的中央隆起帶，其在雙湖至格拉丹東之間產(chǎn)生的“平靜區(qū)”，需要更多的地質及地球物理證據(jù).

3.3 北羌塘巖漿巖分布區(qū)

本次研究區(qū)域的重力最低值區(qū)域在北羌塘，低值異常除了主要來源于莫霍面的起伏外，與北羌塘火山巖分布范圍較為吻合，該區(qū)域廣泛分布了新生代鉀質、超鉀質火成巖，不受北部可可西里—金沙江縫合帶的影響，被認為是研究新生代以來青藏高原巖石圈物質組成、殼幔作用以及高原隆升機制的重要窗口(劉國成，2013).對該區(qū)域的火成巖的來源也有較大爭論，基于火山巖研究、MT、地震層析成像和地球化學結果等各類證據(jù)，部分學者認為其完全來源于地幔，也有學者認為其來源于下地殼，還有人認為地殼源和地幔源都有.

從局部異常的角度看，北羌塘的重力低異常與普若崗日花崗巖有關，區(qū)域內(nèi)的磁異常較為低緩說明淺部的磁異常較弱，深部的磁性體無顯著變化(苑守成等，2007)；從大區(qū)域角度看，藏北鉀質火山集中分布的區(qū)域均衡重力異常較高，剩余均衡重力異常則顯示了該區(qū)域的低值異常，表明下部地殼和巖石圈地幔整體上呈物質虧損狀態(tài)，物質虧損來源于地幔和下地殼物質，重力虧損從地幔延伸至地表，這可能是強烈的殼幔活動改造及相互作用導致的結果，與亞洲巖石圈地幔前緣斷離作用有關，可能由于印度巖石圈地幔前緣俯沖進入軟流圈深處，深部軟流圈地幔的熱物質向上擴散深部地幔物質上涌，造成了火山巖體的大面積出露(鄭洪偉等，2010；劉國成等，2013)，層析成像的結果支持上述觀點(鄒長橋等，2012).

布格重力異常顯示該區(qū)域主要有三個低重力異常圈閉，分別位于普若崗日、格拉丹東及普若崗日東北部，剩余重力異常(圖3a)中仍可以看出這三個圈閉，但范圍縮小了很多，表明大范圍重力負異常的貢獻來源于下地殼和地幔.該區(qū)域下方分別存在著三個明顯的低密度異常體(圖4)，低密度特征向下具有延續(xù)性(圖5、圖8)，其中普若崗日和格拉丹東區(qū)域的低密度異常區(qū)域和幅值變化范圍更大、向下的延伸連續(xù)性更好，由于下地殼和上地幔貢獻了更多的重力負異常，有更多的低密度異常體存在于下地殼和地幔，可能是巖石圈地幔與軟流圈在熱作用下導致的低密度化，也可能是地表火山巖的物質來源，尚需更多的證據(jù).磁異常顯示研究區(qū)內(nèi)北羌塘東部有部分高磁異常顯示，中部為大片的平靜區(qū)，中東部以普若崗日為中心有一條北西走向的條帶狀磁異常，長度超過120 km，東部的磁異常分布更廣泛且分散，以格拉丹東附近區(qū)域最大，反演結果顯示這些磁性體從地表向下延伸至15 km，至20 km仍有零星顯示(圖6、圖7)，印證了有大規(guī)模的火山噴發(fā)活動形成的火成巖，雙湖縫合帶有可能是巖漿上涌通道之一(曾思紅等，2017)，其來源則為更深處的下地殼和地幔.

羌塘盆地的演化經(jīng)歷了多期次的構造作用，形成了現(xiàn)今復雜的構造現(xiàn)象.羌塘盆地低值重力異常的主要源區(qū)深度大于39 km，即位于下地殼和地幔.本文認為上地殼和地表廣泛存在的大量巖漿巖是引起局部重力低、磁力高的主要原因，存在于下地殼和地幔的低密度巖漿巖則是引起大范圍重力低異常的主要原因，同時上地幔具有低波速特征，基于此推斷羌塘盆地下方可能是受到印度板塊俯沖前緣的影響.

4 結論

本文利用重磁異常數(shù)據(jù)反演了羌塘盆地中部區(qū)域中上地殼三維密度和磁性結構，基于反演結果得到了幾個認識：基于主要構造單元的密度和磁化率分布特征，認為沱沱河隆起屬于北羌塘坳陷的一部分，與羌中凹陷區(qū)別顯著，龍木錯—雙湖縫合帶至唐古拉山一線是南北羌塘的分界線；以雙湖為界，東西部密度和磁性結構大相徑庭，雙湖至格拉丹東一線沒有顯著異常，從重磁角度看雙湖至格拉丹東之間的“中央隆起帶”不存在；羌塘北部廣泛分布的火山巖主要存在于上地殼，來源可能是下地殼和地幔，羌塘盆地下方可能受到印度板塊俯沖前緣的影響.

本文的觀點是在前人認識的基礎上，根據(jù)重磁三維反演結果進行推斷獲得的.羌塘盆地數(shù)據(jù)采集難度大，本文收集的數(shù)據(jù)為網(wǎng)格化數(shù)據(jù)，先驗信息的缺乏和算法的限制，在一定程度上影響了反演結果的精度，在宏觀尺度的變化趨勢和基本規(guī)律是可信的.在獲取更高分辨率、更高質量的數(shù)據(jù)和更多可靠先驗信息的約束下，可以反演獲得更精細的地下結構，刻畫出更多的細節(jié)特征，為進一步揭示青藏高原演化過程提供地球物理證據(jù)支持.

致謝本文得到了中國地質調查局自然資源航空物探遙感中心尹航的幫助；兩位審稿專家和編輯同志提出了建設性意見，提升了本文質量，在此表示感謝.同時感謝國家自然科學基金項目的支持.