基于三維解析信號的中高緯度復雜磁異常研究
——以旺尕秀磁異常為例

李艷，雷江平，陳武杰

（陜西省韓城市自然資源局， 陜西韓城715400）

三維解析信號法是上世紀70年代發(fā)展起來的磁測資料快速自動解釋方法［1-4］，本文采用該方法處理了位于中高緯度旺尕秀地區(qū)的磁異常，并求取了磁源體的邊緣位置和埋深。研究結果對該地區(qū)磁性體分布特征研究有一定的參考意義，并可為類似地區(qū)磁異?？焖僭u價提供方法技術依據(jù)。

1 研究區(qū)的地質(zhì)、地球物理概況

1.1 地質(zhì)構造

研究區(qū)位于秦嶺造山帶柴北緣（魚卡-烏蘭）斷裂帶兩側，由北向南跨歐龍布魯克微陸塊和柴北緣構造帶，南鄰柴北緣南緣斷裂帶，北臨宗務隆山南緣-茶卡北山斷裂。

出露地層巖性：古元古界達肯大坂（巖）群，萬洞溝群是研究區(qū)最古老的基底變質(zhì)巖系，其巖性主要由中深變質(zhì)的片麻巖、片巖、大理巖及相當數(shù)量的混合巖和混合巖化巖石組成；寒武-奧陶紀灘間山巖群,巖性主要為灰綠色片理化綠泥絹云或綠泥石英千枚巖、絹云或綠泥絹云千枚巖等；古生界泥盆系牦牛山組，巖性主要為碎屑巖、火山巖以及碳酸鹽巖等，石炭系城墻溝組、懷頭它拉組、克魯克組，巖性主要為碎屑巖夾碳酸鹽巖；中生界侏羅系大煤溝組、采石嶺組、紅水溝組，白堊系犬牙溝組，巖性以雜色（灰紫、淺灰、灰綠、紅色）粗碎屑巖為主；新生界古近系及新近系干柴溝組、油砂山組，巖性以細碎屑巖細砂巖-泥巖為主，第四系主要有沖積、洪積、風積、湖積、沼澤沉積和冰磧等。

研究區(qū)構造較為發(fā)育，區(qū)內(nèi)發(fā)育的褶皺主要包括哈里他哈答四褶皺帶、柴凱湖西復式向斜、牦牛山復式向斜；研究區(qū)發(fā)育的斷裂主要包括柴北緣斷裂帶、尕海東斷裂帶、牦牛山斷裂帶以及牦牛山南斷裂帶。

研究區(qū)巖漿活動比較微弱，僅在研究區(qū)南部和北部邊緣有少量巖體出露。侵入巖的分布和輪廓受北西西向構造控制，多沿北西西向隆起帶邊緣呈帶狀展布，內(nèi)生礦產(chǎn)多受其控制，巖性主要為花崗閃長巖、花崗斑巖以及片麻狀花崗閃長巖，片麻狀花崗巖?；鹕綆r主要賦存于達肯大坂（巖）群、牦牛山組火山巖巖組地層之中。巖脈比較發(fā)育，常見有基性脈巖、中性脈巖、酸性脈巖、正長脈巖、石英脈巖、煌斑脈巖及偉晶脈巖等（圖1）。

圖1 研究區(qū)構造-巖漿巖分布示意圖（據(jù)1:20萬地質(zhì)圖修改）

1.2 地球物理概況

研究區(qū)巖礦石標本磁性參數(shù)測定結果得出，研究區(qū)發(fā)育的沉積巖均屬無磁性巖石；巖漿類巖石、變質(zhì)巖等從無磁性至中等磁性均有分布，磁鐵礦石具強磁性。

2 野外工作方法技術

根據(jù)研究區(qū)主構造帶近東西向的特點，地面磁測測線方向為南北向,網(wǎng)度為500m×100m。使用儀器為GSM-19T,測量參量為地磁場總場強度值T，磁異?？偩葹?.46nT。

3 △T異常特征分析及解釋

3.1 ΔT異常特征

旺尕秀地區(qū)屬于中高緯度地區(qū)，受斜磁化影響較大，使得ΔT異常形態(tài)較為復雜，與磁性體的實際位置發(fā)生偏移，為簡化斜磁化條件下ΔT異常解釋，需對ΔT異常進行化向磁極處理。采用本區(qū)中心位置地磁傾角56.357°，地磁偏角-0.92°進行化向磁極處理。

化極△T異常等值線圖（圖2）表明，研究區(qū)中南部磁場平穩(wěn)，表現(xiàn)為弱磁異常，地表主要發(fā)育為沉積巖，局部發(fā)育變質(zhì)巖。南部研究區(qū)東北部、西南部磁異常發(fā)育，主要以巖漿巖和變質(zhì)巖為主，異常走向為北西向，與區(qū)域構造方向一致。

圖2 ΔT化極異常等值線圖

根據(jù)局部異常的分布及組合特征，在區(qū)內(nèi)劃分出7個局部磁異常。

M1異常：位于測區(qū)東北角敖包·哈達—牙馬圖·郭勒一帶，以正異常為主，呈面狀展布，面積約107km2，在面狀異常上疊加北西向串珠狀異常，異常幅值最大為200nT，異常區(qū)出露達肯大坂(巖)群，第四系風積層，局部出露泥盆世不同期次的中細?；◢弾r，花崗閃長巖，推斷由達肯大坂(巖)群變質(zhì)巖以及巖漿巖體（脈）引起；M2異常：位于測區(qū)中北部腦格一帶，以正異常為主，呈北西向帶狀展布，長約8.4km，寬約3.2km，異常梯度相對較陡，異常強度達100 nT，出露地層為萬洞溝群巖組，懷頭它拉組，局部出露第四系；物性參數(shù)測定結果表明該處地層不具磁性，依據(jù)異常線性分布特征推斷該處存在斷裂，在斷裂中存在巖漿熱液的充填；M3異常：位于測區(qū)東北部協(xié)格·陶勒蓋一帶，以正異常為主，異?？傮w呈橢圓形展布，面積約106km2，長軸長約13km，短軸長約8.7 km，規(guī)模較大，梯度較緩具有深源三度體特征，異常強度達200nT，出露地層為灘間山群變質(zhì)巖，達肯大坂(巖)群變質(zhì)巖，萬洞溝群巖組變質(zhì)巖，第四系風積層，局部出露早泥盆世中細?；◢弾r以及輝綠巖脈。推斷該處存在隱伏巖體，將帶狀異常（M2）推斷為斷裂，那么這一區(qū)一帶異常將是東部巖漿熱液侵位過程中沿北西向斷裂充填的結果；M4異常：位于測區(qū)中部陶力灘以北，為負異常，異常呈橢圓形展布，形態(tài)規(guī)整，長軸為7.8km，短軸為4.7km，長軸走向為北西向，異常幅值最大為-40nT，出露地層克魯克組，懷頭它拉組以及第四系沖洪積層，磁性參數(shù)結果表明其不具磁性，推斷由隱伏巖漿巖體引起；M5異常：位于測區(qū)南部巴音山一帶，以正異常為主，異常呈北西向帶狀展布，長約13.8km，寬約4.5km，往西未封閉，梯度較緩，異常幅值最大為100nT，具有線性、深源特征，出露地層主要為牦牛山組火山巖，懷頭它拉組、克魯克組碎屑巖，第四系沖洪積層和沖積風積層，磁性參數(shù)結果表明各地層不具磁性，推斷為北西向斷裂，在斷裂內(nèi)存在大規(guī)模隱伏巖漿活動；M6異常：位于測區(qū)南部塔斯格—烏蘭一帶，以正異常為主，往南、西未封閉，已揭示異常呈帶狀展布，東西長約13.4km，平均寬約3.3km，梯度較陡，異常幅值為200nT，出露地層主要為牦牛山組火山巖，第四系沖洪積層和沖積風積層，巖漿巖為晚泥盆世中細粒花崗閃長巖，推斷由巖漿巖體引起。M7異常：位于測區(qū)南部郭根來一帶，以正異常為主，往南未封閉，已揭示異常呈面狀展布，東西長約13.5km，平均寬約4.2km，梯度較緩，異常幅值為200nT，出露地層主要為牦牛山組火山巖，第四系沖洪積層和沖積風積層，巖漿巖為晚泥盆世中細?；◢弾r，花崗斑巖，花崗閃長巖，局部出露輝綠巖脈，推斷由巖漿巖體引起。

認為區(qū)內(nèi)磁異常均與與巖漿熱液活動有關，且反映出來區(qū)內(nèi)巖漿熱液活動具有多期次性。

3.2 巖體縱向分布特征

利用ΔT異常進行低通濾波、化向磁極以及之后的數(shù)據(jù)，進行三維解析信號計算［5-8］，ΔT異常三維解析信號振幅圖（圖3）可以看到，對磁源體的邊界位置及形態(tài)刻畫的更加精細，而ΔT異常圖在斷裂構造、地層接觸部位以及巖漿巖發(fā)育部位主要以正負伴生產(chǎn)出，使得地質(zhì)解釋復雜化，經(jīng)處理后的三維解析信號振幅均為正值，磁源體所在位置振幅得到加強，因此在解析信號圖上只需要看振幅值的強弱和其分布規(guī)律性即可以確定磁源體的位置和幾何形態(tài)。三度體異常在解析信號振幅圖上沒有明顯的顯示，如研究區(qū)中部的陶力灘北側橢圓形異常、協(xié)格·陶勒蓋南側以及尕海似橢圓形異常。

圖3 ΔT異常三維解析信號振幅圖

采用三維解析信號振幅異常半寬計算磁源體頂部埋深，(Atchuta和Roest)，在圈定四處巖體（墻）處，三維解析信號振幅值估算磁源體埋深處理結果顯示（圖4），C1磁源體由早泥盆世中細?；◢弾r、二長花崗巖、中細粒花崗閃長巖引起，具有多期次性，中心埋深500m，周邊呈面狀凌亂分布的是由達肯大坂（巖）群變質(zhì)巖引起，中心埋深100m，在南部巖漿熱液沿斷裂侵位中心埋深為100m。C2磁源體主要由巖漿熱液沿為斷裂侵位引起，巖性為牦牛山組火山巖，侵位中心埋深為100m。C3磁源體由牦牛山組下段基性火山巖引起，中心埋深在100m。C4磁源體由牦牛山組火山巖、晚泥盆世中細?；◢忛W長巖、二長花崗巖、中細粒正長花崗巖及晚泥盆世花崗斑巖，具有多期次性，東段為牦牛山組火山巖中心埋深98m，西端花崗閃長巖出露處估算埋深98m～736m，東部隱伏部分埋深較大，中心埋深503m～736m。

圖4 三維解析信號振幅值估算磁源體位置和埋深示意圖

4 結論

在本區(qū)數(shù)據(jù)處理中，磁異?；瘶O使得許多正負伴生異常轉換為正異常，異常得以歸位，利用化極磁異常的三維解析信號估算了圈定巖體的埋深；三維解析信號結果中，巴音山、腦格德爾斯線性異常解析信號振幅峰值帶明顯，體現(xiàn)了解析信號振幅對于二度體不受磁化方向影響，其振幅極值位置與化極磁異常二階導數(shù)結果吻合，而陶力灘和協(xié)格·陶勒蓋兩個三度體異常的弱化消失，表明解析信號對于環(huán)形構造反映能力差。