四川江油馬角壩地區(qū)飛仙關(guān)組磁異常地質(zhì)因素討論

李 軍,李 霞,陳喻溪,簡(jiǎn)興祥,張 兵,陳進(jìn)超

(1.成都理工大學(xué) 地球物理學(xué)院,成都 610059;2.地球勘探與信息技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(成都理工大學(xué)),成都 610059)

馬角壩地區(qū)位于龍門(mén)山中北段前山帶的邊緣,志留系、泥盆系在該地區(qū)大面積存在,并且石炭系、二疊系、三疊系也分布廣泛,其巖性以碳酸鹽巖為主。其中志留系以大套泥頁(yè)巖為主,上三疊統(tǒng)須家河組出露大套碎屑巖系,而下三疊統(tǒng)飛仙關(guān)組則主要由海相紫紅、暗紫色頁(yè)巖、泥巖以及砂巖所組成［1］。此外,川西北地區(qū)的飛仙關(guān)組與下伏的上二疊統(tǒng)大隆組整合接觸,可以分為上、下兩段。其中下段為灰色及淺灰色中-厚層粉-細(xì)晶灰?guī)r,夾圓柱狀灰?guī)r、鮞?；?guī)r、礫屑灰?guī)r、生屑灰?guī)r及少量泥質(zhì)灰?guī)r;上段為大套紫紅色、暗紅色鈣質(zhì)粉砂質(zhì)泥頁(yè)巖夾薄層生屑灰?guī)r。馮增昭等［2］提出臺(tái)地盆地環(huán)境包含了四川盆地以及中國(guó)南方的早三疊世飛仙關(guān)期。也有學(xué)者提出,飛仙關(guān)期有著與長(zhǎng)興期的臺(tái)槽相間基本相似的沉積格局,并指出早期在飛仙關(guān)期發(fā)生海退,且漸漸充填晚二疊世的深水海槽區(qū),到飛仙關(guān)中后期則形成了淺水碳酸鹽沉積區(qū),并一直表現(xiàn)出穩(wěn)定的沉積相［3］。

自20世紀(jì)60年代開(kāi)始在川北地區(qū)飛仙關(guān)組進(jìn)行油氣勘探,并且取得了比較好的成果,其中近年的普光氣田更是在飛仙關(guān)組顯示出巨大的油氣勘探潛力。豐富的油氣資源也在不斷促進(jìn)對(duì)飛仙關(guān)組的深入研究,尤其在川東北部飛仙關(guān)組中的白云巖形成原因以及分布的研究更為詳細(xì),并且二疊系、三疊系的沉積環(huán)境、沉積相以及大區(qū)域的構(gòu)造、古生物的研究［4-7］等均有長(zhǎng)足進(jìn)展。

眾所周知,四川盆地中西部存在大規(guī)模形態(tài)規(guī)則、連續(xù)性好且具有明顯北東走向的航磁異常。一般認(rèn)為該異常反映了前震旦紀(jì)結(jié)晶基底分布和基底下伏的基性巖體［8-10］;但是,關(guān)于該大規(guī)模磁異常的地質(zhì)起源及動(dòng)力機(jī)制尚不明確。四川盆地覆蓋數(shù)千米至十余千米的水平沉積蓋層,除飛仙關(guān)組泥頁(yè)巖外,幾乎不具有磁性。比較共性的觀點(diǎn)是,在新元古代,全球Rodinia超級(jí)大陸及華南板塊區(qū)域的伸展背景下,四川盆地西緣發(fā)育大陸裂谷伸展構(gòu)造,在四川盆地西南緣出露有大量的巖漿巖,包括中酸性侵入體、基性侵入巖和噴出的玄武巖及相應(yīng)火山巖地層［11-13］。但這一伸展構(gòu)造是否影響到盆地內(nèi)部,在震旦紀(jì)之前盆地是否發(fā)育伸展構(gòu)造,以及這一伸展構(gòu)造對(duì)后期盆地西緣的構(gòu)造演化和巖漿事件的繼承影響作用,仍是值得探索的問(wèn)題。特別是晚二疊世大火成巖省的巖漿事件在盆地的磁異常的形成、改造和對(duì)蓋層的熱演化作用,其研究結(jié)果對(duì)于四川盆地超深層天然氣成藏理論具有重要指導(dǎo)意義。

最近幾年,在四川盆地的東北部飛仙關(guān)組中發(fā)現(xiàn)天然氣資源,并且通過(guò)研究表明該天然氣中有較高含量的H2S及CO2,這可以作為證明發(fā)育熱化學(xué)硫酸鹽還原作用(TSR)存在的重要依據(jù)。但由于地表主要覆蓋巨厚的中新生代地層,少見(jiàn)火成巖和對(duì)應(yīng)的巖漿事件及熱源證據(jù)［14］,導(dǎo)致上述兩種介質(zhì)對(duì)于碳酸鹽溶解的機(jī)制依舊存在爭(zhēng)議。

近年來(lái)我們?cè)诔啥祭砉ご髮W(xué)的馬角壩實(shí)習(xí)基地指導(dǎo)學(xué)生高精度磁法實(shí)習(xí)中,測(cè)量發(fā)現(xiàn)有較強(qiáng)的磁異常出現(xiàn)在勘探地質(zhì)路線中,經(jīng)分析圈定區(qū)域?yàn)轱w仙關(guān)組的紫紅色泥巖區(qū)。趙亞博等［15］根據(jù)航磁結(jié)果認(rèn)為,在地表所出現(xiàn)的很厚的飛仙關(guān)組可能與四川北部的江油地區(qū)所顯示的北東向正磁異常相對(duì)應(yīng)。但我們通過(guò)磁異常特征分析和物性測(cè)試發(fā)現(xiàn),馬角壩地質(zhì)剖面的實(shí)測(cè)磁異常并不能與飛仙關(guān)組紅色泥頁(yè)巖相匹配。那么這一磁異常是否可能對(duì)應(yīng)了某個(gè)階段的巖漿熱事件呢?

本文試圖利用改進(jìn)的L0范數(shù)約束反演算法,對(duì)在馬角壩區(qū)域?qū)崪y(cè)的平面磁測(cè)數(shù)據(jù)和兩條高精度磁剖面數(shù)據(jù)進(jìn)行磁性參數(shù)的聚焦反演,結(jié)合現(xiàn)有地質(zhì)認(rèn)識(shí)和區(qū)域地球物理特征,嘗試解析該區(qū)強(qiáng)磁異常的可能地質(zhì)事件和地質(zhì)因素,為進(jìn)一步深化實(shí)習(xí)地質(zhì)路線的深部地質(zhì)認(rèn)識(shí)和盆地區(qū)域油氣構(gòu)造賦存規(guī)律提供新的認(rèn)識(shí)。

1 地質(zhì)地球物理背景

研究區(qū)地處四川盆地西北緣,緊鄰米倉(cāng)山推覆體前緣以及龍門(mén)山造山帶、松潘-甘孜褶皺帶(圖1),保存了印支期華北板塊與華南板塊相碰撞拼合的構(gòu)造演化證據(jù)［16-17］。四川盆地在震旦紀(jì)-三疊紀(jì)末,其整體都處在被動(dòng)大陸的邊緣環(huán)境中,碳酸鹽巖夾碎屑巖為其主要沉積,并且在西北造山帶的作用下全區(qū)褶皺上升為陸地。研究區(qū)作為松潘-甘孜褶皺帶和揚(yáng)子地臺(tái)之間的過(guò)渡帶,在印支運(yùn)動(dòng)期表現(xiàn)十分強(qiáng)烈,其古生界和三疊系發(fā)生了強(qiáng)烈變形。區(qū)內(nèi)地層中的眾多北東向斷裂和褶皺構(gòu)造都是在西北向東南推擠作用下形成的,呈疊瓦狀(圖1-C)。

圖1 馬角壩地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)圖Fig.1 Geological structure sketch map of MajiaobaL1.田家祠堂-老鷹咀磁測(cè)剖面;L2.陳家卡子-水庫(kù)包磁測(cè)剖面

在松潘-甘孜褶皺帶向揚(yáng)子地臺(tái)過(guò)渡的龍門(mén)山構(gòu)造帶中北段前緣的馬角壩地區(qū),其區(qū)域重力異常表現(xiàn)為過(guò)渡區(qū)帶北東向的梯級(jí)特征(圖2-A),表明了龍門(mén)山構(gòu)造帶東西兩側(cè)的巖石圈結(jié)構(gòu)差異。西側(cè)負(fù)重力異常反映了其巨厚的中生代沉積和莫霍面的拗陷;東側(cè)四川盆地高重力異常,主要為堅(jiān)硬的古陸核和相對(duì)較淺的莫霍面的響應(yīng)。航磁異常整體與重力異常分布相似,呈北東走向,正負(fù)異常相間呈現(xiàn)(圖2-B)。龍門(mén)山構(gòu)造帶西側(cè)的弱正磁異常為中生代弱變質(zhì)基底響應(yīng),東側(cè)四川盆地腹地的南充一線為較強(qiáng)北東向正異常,主要為該帶結(jié)晶基底的響應(yīng)。介于龍門(mén)山構(gòu)造帶和南充強(qiáng)磁異常之間的川西拗陷負(fù)磁異常帶,反映了其巨厚的沉積蓋層。值得一提的是沿龍門(mén)山構(gòu)造帶存在局部圈閉的重磁異常正異常,過(guò)去一般認(rèn)為是龍門(mén)山推覆上來(lái)的康定雜巖體;但隨著深部地球物理研究的深入,發(fā)現(xiàn)這些圈閉異?？赡転樯顢?shù)千米的殘留基性塊體或侵入巖體引起［18-19］。近年來(lái)在馬角壩西北部唐王寨-仰天窩發(fā)現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)數(shù)百米至幾千米的與峨眉地幔柱有關(guān)的北東向輝綠巖脈［20］,從區(qū)域重磁異常特征來(lái)看,該輝綠巖脈可能有沿龍門(mén)山斷裂帶向北延伸的趨勢(shì)。

圖2 馬角壩地區(qū)區(qū)域重磁異常圖Fig.2 Regional gravity and magnetic anomaly map of Majiaoba area(A)區(qū)域重力異常;(B)區(qū)域磁異常

2 磁異常L0約束聚焦反演方法

在磁異常三維物性反演中,為獲得有效穩(wěn)定的解,對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行約束和改進(jìn),其反演效果與所加入的約束項(xiàng)和改進(jìn)方式密切相關(guān),不同的約束算法都有著不同的約束效果,例如L0范數(shù)、L1范數(shù)和L2范數(shù)對(duì)反演約束效果就不盡相同。Peng G.等［21］研究了Lp范數(shù)(0

2.1 基于改進(jìn)的L0約束的聚焦算法原理

位場(chǎng)數(shù)據(jù)的逆問(wèn)題通常是不適定的,解非唯一且不穩(wěn)定,本文通過(guò)Tikhonov正則約束來(lái)實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定解［23］,其目標(biāo)函數(shù)為

Pμ(m)=φ(m)+μL(m)

(1)

式中：μ為正則化參數(shù);L(m)為模型目標(biāo)函數(shù);φ(m)為失配函數(shù),用以評(píng)估實(shí)測(cè)和預(yù)測(cè)磁幅數(shù)據(jù)之間的差異,表達(dá)式為

(2)

式中：dobs為觀測(cè)磁異常數(shù)據(jù);dpre為預(yù)測(cè)磁異常數(shù)據(jù),通過(guò)線性計(jì)算求得

dpre=Gm

(3)

式中：G為正演核向量;m為求解模型向量。

數(shù)據(jù)加權(quán)函數(shù)(Wd)表達(dá)式為

Wd=diag(diag(GTG)1/2)

(4)

對(duì)模型目標(biāo)函數(shù)L(m),本文選擇L0范數(shù)作為其最小支撐穩(wěn)定函數(shù)。但實(shí)際上L0范數(shù)在向量mi為0時(shí)不可導(dǎo),在計(jì)算中則采用以下形式近似代替

(5)

式中：β為聚焦因子。

以基于L2范數(shù)的模型目標(biāo)函數(shù)形式重新對(duì)模型目標(biāo)函數(shù)L(m)表達(dá)

(6)

式中：Wm為模型加權(quán)函數(shù);Wβ為對(duì)角矩陣,其表達(dá)式為

Wβ=(m2+β2)-1/2

(7)

模型加權(quán)函數(shù)Wm表達(dá)式為

Wm=diag(diag(GTG)1/2)

(8)

為方便計(jì)算,將Tikhonov目標(biāo)函數(shù)寫(xiě)在加權(quán)模型參數(shù)空間中

(9)

式中：mw、Gw、dw為加權(quán)模型參數(shù),可分別表達(dá)為

mw=WβWmm

(10)

Gw=WdGWm-1Wβ-1

(11)

dw=Wddobs

(12)

采用迭代正則化共軛梯度(RCG)方法計(jì)算最優(yōu)解,以找到反問(wèn)題的結(jié)果,梯度方向則需要計(jì)算目標(biāo)函數(shù)Pμ(mw)對(duì)加權(quán)密度mw的一階導(dǎo)數(shù)

(13)

本文推導(dǎo)過(guò)程充分考慮了參數(shù)變量m的存在,因此結(jié)果合理。求解模型向量

(14)

聚集因子為趨近于0的極小值,若有物性參數(shù)mi也趨近于0,則對(duì)角矩陣Wβ=(m2+β2)1/2中的分母趨近于0,從而導(dǎo)致該點(diǎn)反演結(jié)果發(fā)散。為得到穩(wěn)定、聚焦的反演結(jié)果,本文加入一個(gè)不為0的背景磁化強(qiáng)度s。此時(shí)異常體的磁化強(qiáng)度由mc變?yōu)閙c+s,解決了在計(jì)算中出現(xiàn)分母趨近于0的情況,也就不會(huì)存在發(fā)散的反演結(jié)果。在反演中其上下限參數(shù)需在原基礎(chǔ)上加上背景磁化強(qiáng)度,將最終的反演結(jié)果減去背景磁化強(qiáng)度則得到真實(shí)的異常地質(zhì)體剩余磁化強(qiáng)度。

2.2 模型試驗(yàn)

為證實(shí)上述算法的可行性,本文設(shè)計(jì)了一個(gè)“Y”形巖脈模型,設(shè)計(jì)磁化強(qiáng)度為1 A/m,左右分別向下延伸至200 m、400 m,模型頂部深度為50 m(圖3-A),計(jì)算區(qū)域?yàn)? km×1 km,計(jì)算節(jié)點(diǎn)數(shù)為 21×21×10=4410,節(jié)點(diǎn)距為50 m,獲得計(jì)算的磁場(chǎng)數(shù)據(jù)(圖3-B)。為了使合成模型能夠更好地檢驗(yàn)方法的實(shí)用性,我們?cè)谒Ｐ椭屑尤?%的噪聲污染(圖3-C),以期模型數(shù)據(jù)接近實(shí)際測(cè)量的情況。將地面觀測(cè)的每個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)放置于地下剖分網(wǎng)格上表面的中心位置,在反演時(shí)加入的計(jì)算區(qū)域背景磁場(chǎng)強(qiáng)度(H)為1 A/m,以克服聚焦因子選擇敏感和當(dāng)某一塊體物性參數(shù)趨于0而導(dǎo)致反演結(jié)果發(fā)散的問(wèn)題,最后通過(guò)共軛梯度計(jì)算得到反演結(jié)果(圖3-D)。從反演得到的水平切片(z=100 m;圖3-E)和垂直切片(y=500 m,x=600 m;圖3-F、G)結(jié)果來(lái)看,合成的多源異常在地表以下不同深度的重建是可以接受的,反演切片與模型的真實(shí)位置和磁性參數(shù)均比較接近。

圖3 模型正反演結(jié)果圖Fig.3 Model forward and inversion results(A)三維模型示意圖;(B)磁模型正演結(jié)果;(C)磁模型加噪后正演結(jié)果;(D)磁模型反演結(jié)果三維圖;(E)磁模型反演截面;(F)磁模型反演xz剖面;(G)磁模型反演yz剖面

3 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析與反演

3.1 磁測(cè)異常特征

成都理工大學(xué)馬角壩實(shí)習(xí)基地的實(shí)測(cè)地質(zhì)剖面自北西向東南橫跨志留系-侏羅系沉積巖。實(shí)習(xí)區(qū)無(wú)巖漿巖、變質(zhì)巖。沉積巖和松散沉積物為主要出露巖石,以碳酸鹽巖為主,碎屑巖次之。其中碳酸鹽巖的磁化率較低(表1),測(cè)試范圍均在(0～20)×10-5SI之間,表現(xiàn)為典型的沉積巖弱磁性特征;飛仙關(guān)組紅色泥頁(yè)巖的磁化率大多在(50～100)×10-5SI之間,剩余磁化強(qiáng)度為0.01～0.1 A/m,有一定的磁性,這與姜枚等［24］古地磁測(cè)試的飛仙關(guān)組有較強(qiáng)磁性一致。實(shí)習(xí)區(qū)所觀測(cè)到的巖層及已知的主要斷層都與山體延伸的方向一致,呈北東-南西方向。并且區(qū)域斷裂構(gòu)造發(fā)育,共識(shí)別出8條斷層,自北西→南東為：雁門(mén)壩斷層(F1)、白巖山斷層(F2)、小白巖山斷層(F3)、滾柴坡斷層(F4)、中梁山斷層(F5)、漆樹(shù)溝斷層(F6)、李家灣斷層(F7)、白鶴土斷層(F8)。

表1 地質(zhì)路線典型巖性磁性參數(shù)測(cè)試結(jié)果Table 1 Test results for magnetic parameters of typical lithologies of geological route

我們通過(guò)實(shí)測(cè)獲得了馬角壩實(shí)習(xí)區(qū)磁異常數(shù)據(jù)(圖4)。為了獲得測(cè)區(qū)磁異常更精細(xì)的深部結(jié)構(gòu),還針對(duì)磁測(cè)區(qū)典型地質(zhì)剖面完成了兩條高精度磁測(cè)地質(zhì)剖面的精測(cè)數(shù)據(jù)(圖5)。其中測(cè)區(qū)磁異常范圍涵蓋F2到F4斷裂,兩條高精度磁測(cè)測(cè)線(L1、L2)垂直于構(gòu)造走向,主要跨過(guò)F2至F4斷裂,分別以泥盆系、二疊系和三疊系的部分地層為經(jīng)過(guò)區(qū)域(圖1,圖4)。

圖4 馬角壩測(cè)區(qū)磁異常平面圖Fig.4 Plan of magnetic anomaly in Majiaoba survey areaL1、L2為高精度磁測(cè)剖面

圖5 測(cè)線地質(zhì)剖面磁異常及對(duì)應(yīng)地質(zhì)剖面圖Fig.5 Magnetic anomaly of geodetic profile and its corresponding geological sections

總體來(lái)看,磁異常主要集中在飛仙關(guān)組上段的紅色泥頁(yè)巖區(qū)間,呈北東走向(圖4),異常強(qiáng)度最大可以達(dá)到800 nT,異常寬度與地層寬度接近,并且斷層處異常均有較明顯的磁異常變化和形成異常的梯級(jí)帶。從異常特征來(lái)看,測(cè)線經(jīng)過(guò)的泥盆系沙窩子組、觀霧山組以及二疊系吳家坪組等碳酸鹽巖(白云巖與灰?guī)r)區(qū)均表現(xiàn)出非常弱的磁異常(圖5),而磁異常主要出現(xiàn)在F2斷層南側(cè)飛仙關(guān)組上段、F3斷裂兩側(cè)的飛仙關(guān)組下段和上段、F4斷層南側(cè)的飛仙關(guān)組上段泥頁(yè)巖區(qū),其中下段灰?guī)r磁異常較弱。

3.2 實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)反演

利用上述聚焦算法對(duì)馬角壩測(cè)區(qū)平面磁異常數(shù)據(jù)進(jìn)行三維反演,反演網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)數(shù)為4 851個(gè)(21×21×11),節(jié)點(diǎn)單元的大小為70 m×60 m×30 m,經(jīng)250次迭代得到三維反演結(jié)果(圖6)。同時(shí),我們還對(duì)典型地質(zhì)剖面的精測(cè)磁異常進(jìn)行了擬三維反演：剖面L1(圖1-C)測(cè)線長(zhǎng)為1 km,反演節(jié)點(diǎn)數(shù)為4 961個(gè)(41×11×11),其中節(jié)點(diǎn)單元的大小為25 m×30 m×30 m;剖面L2 (圖1-C)測(cè)線長(zhǎng)為720 m,反演節(jié)點(diǎn)數(shù)為4 851個(gè)(21×21×11),其中節(jié)點(diǎn)單元的大小為36 m×9 m×30 m,經(jīng)250次迭代得到剖面磁異常反演結(jié)果(圖7)。

圖6 馬角壩測(cè)區(qū)磁測(cè)數(shù)據(jù)反演結(jié)果Fig.6 The inversion results of magnetic data in Majiaoba survey area

圖7 馬角壩高精度磁測(cè)剖面磁異常反演結(jié)果Fig.7 Inversion result of magnetic anomaly of Majiaoba high precision magnetic survey section

通過(guò)反演結(jié)果(圖6,圖7)可以看出異常源的磁化強(qiáng)度最大可達(dá)6 A/m,遠(yuǎn)比測(cè)區(qū)碳酸鹽巖和泥頁(yè)巖測(cè)試的磁化強(qiáng)度大,接近常見(jiàn)的超基性或基性巖體,其成像結(jié)構(gòu)均呈孤立體,沒(méi)有明顯傾向,深度均大于50 m,向下延伸深度較大。從平面三維成像結(jié)構(gòu)上看(圖6),高磁化強(qiáng)度基本沿飛仙關(guān)組上段的紅色泥頁(yè)巖呈北東向展布,大多以局部圈閉異常賦存,控制了飛仙關(guān)組上段的紅色泥頁(yè)巖的分布。從精測(cè)剖面成像結(jié)果來(lái)看(圖7),無(wú)論是成像的強(qiáng)度或成像的形態(tài),都揭示了測(cè)區(qū)強(qiáng)磁異常并非由地表大面積出露的紅色泥頁(yè)巖引起。

4 磁異常地質(zhì)因素討論

根據(jù)地層區(qū)劃分,馬角壩地區(qū)的地層應(yīng)該歸于揚(yáng)子地層區(qū)中的上揚(yáng)子地層分區(qū)?，F(xiàn)今已知的是上揚(yáng)子區(qū)可以分為強(qiáng)磁性層、中-弱磁性層,其中強(qiáng)磁性層包括下元古界深變質(zhì)巖系以及二疊系玄武巖,中-弱磁性層則以中上元古界淺變質(zhì)巖系為主。從航磁異常來(lái)看,馬角壩地區(qū)及馬角壩斷裂向北有明顯的磁異常(圖2)。另外,通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)我們發(fā)現(xiàn)馬角壩地區(qū)飛仙關(guān)組上段紅色泥頁(yè)巖有一定的磁性;姜枚等［24］在四川盆地東部三疊系也發(fā)現(xiàn)飛仙關(guān)組有較強(qiáng)磁性;而趙亞博等［15］認(rèn)為在川北江油附近出現(xiàn)的北東向正磁異常可能與地表出現(xiàn)很厚的飛仙關(guān)組對(duì)應(yīng)。但結(jié)合巖性參數(shù)測(cè)試(表1)和反演計(jì)算結(jié)果(圖6,圖7)可以推斷,馬角壩磁異常雖然主要存在于飛仙關(guān)組上段紫色泥頁(yè)巖中,但可能還存在深部的地質(zhì)因素。

從晚古生代持續(xù)到中三疊紀(jì),揚(yáng)子地臺(tái)西緣在地幔上隆的影響下發(fā)生了裂陷,期間裂陷活動(dòng)不斷發(fā)展,并且到二疊紀(jì)達(dá)到高潮,該事件被稱(chēng)為“峨眉地裂運(yùn)動(dòng)”［25］。自晚泥盆世以來(lái),揚(yáng)子西南-西北緣存在多期不同的巖漿事件,處于馬角壩西北側(cè)的唐王寨-仰天窩向斜泥盆系中出現(xiàn)了大量輝綠巖脈的侵入,但其形成時(shí)代及構(gòu)造背景仍缺少研究報(bào)道［14］,這可能與輝綠巖精確測(cè)齡難度較大有關(guān)。特別是在龍門(mén)山構(gòu)造帶寶興以北地區(qū)尚未發(fā)現(xiàn)峨眉山玄武質(zhì)巖漿巖［26］,且該地區(qū)離峨眉山地幔柱中心的距離大于700 km,其輝綠巖與晚二疊世峨眉山玄武巖之間是否具有親緣性,峨眉山基性巖漿活動(dòng)是否影響到揚(yáng)子塊體西北緣地區(qū)仍存在疑問(wèn)。

從已有文獻(xiàn)報(bào)道來(lái)看,揚(yáng)子西緣除了晚二疊世早期的峨眉山大火成巖省事件外［27］,還有揚(yáng)子西北緣-秦嶺地區(qū)二疊紀(jì)秦嶺洋擴(kuò)張形成并殘留的基性侵入巖事件［28］、中生代華南-華北板塊碰撞作用發(fā)育的巖漿巖事件［29］、揚(yáng)子西緣-西南緣中生代早期古特提斯洋閉合發(fā)育的巖漿巖事件［30］、新生代受歐亞板塊碰撞影響發(fā)育的巖漿巖事件［31-32］等事件有關(guān)。鄧煜霖等［33］通過(guò)對(duì)馬角壩實(shí)習(xí)區(qū)刺林包飛仙關(guān)組底部的黏土巖進(jìn)行碎屑鋯石U-Pb年齡測(cè)試,并結(jié)合原位同位素測(cè)試方法和全巖地球化學(xué)分析方法,明確了刺林包剖面PTB黏土巖含有多種成分,其中包括有秦嶺造山帶、龍門(mén)山島鏈局部剝蝕區(qū)以及二疊紀(jì)末火山活動(dòng)和峨眉山大火成巖省的剝蝕巖體;同位素年齡峰值主要在250 Ma,表明峨眉地裂運(yùn)動(dòng)可能影響到了揚(yáng)子西北緣龍門(mén)山北段。但楊偉［34］認(rèn)為馬角壩地區(qū)發(fā)育于沿北東走向斷裂或裂隙的幾條長(zhǎng)數(shù)百米的輝綠巖墻,可能是三疊紀(jì)末的印支造山作用的響應(yīng),暗示這一侵入的輝綠巖墻為中生代巖漿事件。

1996年,郭正吾等［35］就通過(guò)龍門(mén)山北段二疊紀(jì)的深水放射蟲(chóng)硅質(zhì)巖分析,通過(guò)將重力流沉積以及在四川盆地多點(diǎn)位的玄武巖噴溢聯(lián)合分析,提出揚(yáng)子地臺(tái)在該時(shí)期存在著強(qiáng)烈的拉張活動(dòng)。最新的地球化學(xué)U-Pb同位素測(cè)定馬角壩地區(qū)仰天窩向斜麻柳村輝綠巖斜鋯石同位素年齡為(261.1±1.8) Ma,與峨眉山玄武巖質(zhì)火成巖無(wú)論是形成年代還是地球化學(xué)特征均具有高度一致性［20］。梁斌［36］通過(guò)對(duì)仰天窩向斜北翼輝綠巖脈進(jìn)行測(cè)試,確定了其K-Ar年齡大約為(330.42±5.24) Ma,并且其相鄰地區(qū)的輝綠巖脈K-Ar年齡多集中在200 Ma。綜合上述分析,可以明確龍門(mén)山北段以及馬角壩地區(qū)的伸展構(gòu)造始于早石炭世,并且其主要形成時(shí)期為晚二疊世,最終可延至早三疊世早期。

區(qū)域重磁資料顯示在馬角壩的西北部,沿馬角壩斷裂北東向存在明顯的高重磁異常。事實(shí)上,通過(guò)大地電磁探測(cè)和重力深部結(jié)構(gòu)成像,早已發(fā)現(xiàn)沿龍門(mén)山構(gòu)造帶深部多處存在深數(shù)千米的殘留基性塊體或侵入基性巖體［18-19］。而從實(shí)測(cè)的磁異常資料三維反演結(jié)果來(lái)看(圖6),這一侵入體與飛仙關(guān)組上段分布一致,呈北東向展布。但這種高磁性的侵入體北東向展布的構(gòu)造背景并不清晰,在整個(gè)印支運(yùn)動(dòng)期四川盆地中北部地表鮮見(jiàn)基性或超基性巖漿事件證據(jù)。已知位于龍門(mén)山北段的下古生界地槽相沉積的地層厚達(dá)萬(wàn)米,并且羅志立［25］早已提出在四川盆地出露的一系列古島成雁行狀向西南排列、在古島間及其西側(cè)存在的基于古海溝發(fā)展的北東向深大斷裂,都可以作為泥盆紀(jì)-石炭紀(jì)沉積的條件,因此,在唐王寨向斜內(nèi)能夠形成厚達(dá)5 000多米泥盆紀(jì)沉積。但隨著晚二疊世峨眉山玄武巖的噴發(fā),地幔上隆,在遠(yuǎn)離噴發(fā)中心的龍門(mén)山北段,巖漿沿古斷裂裂隙侵入,形成數(shù)百米乃至數(shù)千米的輝綠巖侵入帶,導(dǎo)致了明顯的北東向的局部航磁異常。在靠近噴發(fā)中心的攀西構(gòu)造帶,晚二疊世的火山噴發(fā)一直延續(xù)到飛仙關(guān)期。如在鹽源東北的平川附近,飛仙關(guān)組下部紫色頁(yè)巖中夾玄武巖層,峨邊銅街子組頁(yè)巖內(nèi)夾有火山巖層。顯然,晚二疊世峨眉山玄武巖的噴發(fā)可能一直持續(xù)至印支運(yùn)動(dòng)早期,其強(qiáng)烈的巖漿活動(dòng),不僅影響到盆地內(nèi)飛仙關(guān)組的物質(zhì)成分和磁性特征,而且也控制盆地內(nèi)飛仙關(guān)組巖相由西向東、由南向北的變化。

因此,在飛仙關(guān)組上段出現(xiàn)的明顯高磁異常,結(jié)合本文實(shí)測(cè)異常的反演結(jié)果,我們認(rèn)為馬角壩地區(qū)的磁異?？赡苷巧鲜霰尘跋碌囊淮螏r漿侵入事件。由于巖漿的分布受飛仙關(guān)組地層控制,呈北東走向,因而有理由相信這一巖漿事件甚至可能延續(xù)到印支運(yùn)動(dòng)早期,在早三疊世的龍門(mén)山北段仍可能存在較弱的巖漿活動(dòng)沿古斷裂侵入。鑒于其與飛仙關(guān)組上段的密切關(guān)系,并且在后續(xù)的沉積的嘉陵江組中并未發(fā)現(xiàn)明顯的磁異常,所以還可推斷這一巖漿事件的侵入時(shí)間可能發(fā)生在三疊紀(jì)早期的飛仙關(guān)期至嘉陵江期。通過(guò)對(duì)區(qū)域重力異常特征和航磁異常分布特征的分析可知,這一巖漿事件可能在整個(gè)川西北地區(qū)并非個(gè)例存在,龍門(mén)山北段北東向的區(qū)域重磁異?？赡苁沁@一巖漿事件的響應(yīng)。

5 結(jié) 論

基于實(shí)測(cè)的磁異常特征分析及討論結(jié)果,本文有如下幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)：

a.馬角壩地質(zhì)實(shí)習(xí)剖面存在的強(qiáng)磁異常,不完全是飛仙關(guān)組上段泥頁(yè)巖引起的,可能包含了其深部侵入的基性巖體的磁性因素。

b.二疊紀(jì)末大規(guī)模巖漿-構(gòu)造活動(dòng),在川西北的龍門(mén)山北段區(qū)域有重要影響,其作用時(shí)間可能至少持續(xù)到了早三疊世飛仙關(guān)期。

c.這一巖漿事件可能在整個(gè)川西北地區(qū)并非個(gè)例存在,沿馬角壩斷裂北東延伸的區(qū)域強(qiáng)磁異常很可能都與之相關(guān),作為一次區(qū)域性的熱事件可能對(duì)區(qū)域的碳酸鹽溶解的機(jī)制有一定的貢獻(xiàn)。