地球物理学报  2011, Vol. 54 Issue (9): 2272-2282   PDF    
阴山造山带和鄂尔多斯盆地北部磁异常场与结晶基底特征研究
阮小敏1,2, 滕吉文1 , 安玉林3, 闫雅芬1, 王谦身1     
1. 中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100029;
2. 中国科学院研究生院,北京 100049;
3. 中国地质大学,北京 100083
摘要: 阴山造山带与鄂尔多斯盆地跨越不同的构造单元,是典型的盆、山耦合地带,且是构造活动强、弱的变异地域,了解该区结晶基底分布特征对于深化认识盆山耦合的深部要素和深层动力学过程具有十分重要的意义.本文在最新的高精度的地磁观测剖面和数据采集基础上,与航磁异常场在该区域上的展布进行集成研究.通过磁场特征分析以研究盆地和造山带地域的构造分区和结晶基底起伏,进而对该区的油、气能源和金属矿产资源分布特征及前景进行探讨.这一研究成果为进一步深化认识该区的深部构造格局及其深层动力学过程提供了深部介质磁性结构与属性的重要判据.
关键词: 阴山造山带      鄂尔多斯盆地      磁异常      结晶基底      构造分区      矿产和能源     
Analysis of magnetic anomaly and crystalline basement of the Yinshan orogen and the northern Ordos basin regions
RUAN Xiao-Min1,2, TENG Ji-Wen1, AN Yu-Lin3, YAN Ya-Fen1, WANG Qian-Shen1     
1. Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029,China;
2. Graduate University, The Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China;
3. China University of Geosciences, Beijing 100083,China
Abstract: Yinshan orogen and the northern Ordos basin cross different tectonic units, they are typical of basin-mountain coupling zones and transition regions between strong and weak tectonic activities. As a result, the knowledge of the distribution of crystalline basement is of vital importance to identifying and understanding of deep factors contributing to basin-mountain coupling zone as well as deep dynamical processes. Based on updated and highly accurate observational data of geomagnetic profile, we also collect aero-magnetic data of this region, and study the crystalline basement of basin and orogenic belts and the characteristics of tectonic divisions. Then we discuss the distribution features and good prospects of energy and resources in this region. The research results will inevitably provide solid evidence of magnetic structure and properties for further research on this region, including the internal structure and the deep dynamical processes.
Key words: Yinshan orogen      Ordos basin      Magnetic anomaly      Crystalline basement      Tectonic division      Mineral and energy resources     
1 引言

本文的研究区域位于阴山造山带和鄂尔多斯盆地北部深、浅构造变异极为复杂的地带.由于该区具有丰富的金属、非金属矿产资源和油、气、煤等能源,且自中、新生代以来多期次的构造变形和岩浆活动形成了特异的构造格局,故备受地球科学界的关注[1~13].

阴山造山带位于华北克拉通的北缘,由大青山、乌拉山、色尔腾山和狼山组成.前人研究认为[3],它是一个典型的板内挤压造山带,在其板内造山过程中,主要是以结晶基底为受力边界层,并控制着上覆沉积盖层的构造变形.因此,研究该造山带地域的结晶基底变异和构造分区特征对深化认识研究区的深部结构和动力过程具有重要意义.

阴山造山带经过盆山耦合地带后,向南进入鄂尔多斯盆地这一古老的稳定块体.它是我国重要的油、气、煤能源聚集的沉积盆地,资源储存十分丰富.因此,厘定该盆地的沉积建造和结晶基底的起伏结构,不论是对于研究盆地的形成与演化,还是对于研究资源的分布,如油气形成、运移、赋存等都具有极其重要的理论意义和实际价值.

多年来,不同部门和研究人员在阴山造山带与鄂尔多斯盆地及其邻近地域曾先后开展过多项零星的深部地质与地球物理研究工作[2~13].已有研究表明,阴山造山带与鄂尔多斯盆地及其盆山耦合地带的呼包盆地地域,无论是在构造活动、资源与能源分布还是结构特征上均存在很大不同.由于受限于当时的实际观测条件、数据采集精度与处理技术,少有从整体上对这一盆山耦合体系进行较大范围、且跨越不同构造界带的系统性相关研究.

为此,本文根据最新的跨越内蒙构造带、阴山造山带与鄂尔多斯盆地北部地域,即延川-包头-满都拉地球物理综合剖面的高精度地磁实测资料,并结合该区的区域性航磁资料,通过数据处理和反演求得了该区沉积建造底界,即结晶基底展布和构造分区特征的介质磁场结构响应.在此基础上进一步对该区域的油、气能源和金属矿产分布特征及前景进行了探讨.

2 地质构造背景和磁异常特征

为了研究内蒙构造带-阴山造山带-鄂尔多斯盆地各构造单元的磁性差异,本文选择了以延川-包头-满都拉剖面所在的110°E 为中心轴部,向东西两侧各延伸约2°的研究区进行整体性研究(图 1).

从大地构造上来看,阴山造山带位于华北克拉通北缘,即阴山-燕山中生代造山带的西段,南与新生代的河套断陷盆地相邻,北与天山-兴蒙古生代造山相接.鄂尔多斯块体则是华北克拉通西部的一部分,它发育了古生代以来不同时期的稳定沉积,构造活动微弱.

本文将从岩石的磁性参数特征、沿剖面地磁异常特征、平面航磁异常场特征,即点、线、面三个层次进行论述.

2.1 岩石磁性参数特征

岩石磁性数据是解释磁异常的物理基础.我们在这次的野外剖面上一共采集了52块岩石标本,采样位置见图 1,并补充了之前工作积累的大量的阴山造山带的标本,用Molspin磁测系统测定了岩性的磁化率.

图 1 阴山---鄂尔多斯盆地北部地区地磁观测剖面位置和航磁异常图(断裂资料引自文献[13]) Fig. 1 Distribution map of the aeromagnetic anomaly and geomagnetic profile across the Yinshan orogenic belt and northern Ordos basin

由于野外采集的标本主要来自造山带地域,所以结合前人关于鄂尔多斯盆地岩性磁化率的结果[14],得出了整条剖面的常见岩石磁性参数(表 1),分析这些数据可知:

表 1 沿地磁观测剖面常见岩石的磁性参数表 Table 1 The magnetic parameters of common rocks along the observed profile

(1) 阴山造山带的基底和盖层都比较发育,岩石磁性也呈现十分明显的不均匀变化,且变化范围很大.比如白云鄂博群中上元古界的石英粉砂岩磁化率变化范围为(20~3000)×10-5SI,而太古界乌拉山群的片麻岩磁性变化范围更是高达(10~10000)×10-5SI,它们共同构成了剖面在内蒙古区域内的磁性基底.研究区的火山岩磁性也很显著,如白女羊盘组的玄武岩、安山岩磁性为(1500~3000)×10-5SI.

(2) 鄂尔多斯盆地大部分都被较厚的中生代、新生代沉积地层覆盖,而沉积岩对磁异常的影响则很小(磁化率κ 一般小于20×10-5 SI),鄂尔多斯盆地磁异常主要来自于结晶基底的岩石.太古界---下元古界的片麻岩和变粒岩的磁性很强,可达5000×10-5SI,由于其厚度大、分布广,它们和基性火山岩、前寒武纪花岗岩共同构成了盆地内部相对稳定的磁性层.

(3) 在不同的构造单元之间,即阴山造山带和鄂尔多斯盆地的磁化率具有显著的不同特征.阴山造山带岩石的磁化率整体都高于鄂尔多斯盆地的,且磁性不均匀性特征也更突出.

2.2 剖面实测地磁异常特征

本文所用的地磁资料来自延川-包头-满都拉地球物理综合探测剖面(图 1)中采集的最新数据,并进行了数据体的构成和反演计算.该南北向长剖面沿经线110°附近延伸,从内蒙古自治区的满都拉直抵陕西省的延长县,观测点距均为1km.采用的观测仪器为GSM-19T 质子旋进磁力仪,共采集到地磁场数据672个.

对沿剖面所测的672个地磁场数据进行日变场改正和IGRF正常场改正后,可以得到各个测点的地磁场总场强度异常值,并绘出沿该剖面的磁异常分布曲线(图 2a).

首先,从幅值上来看,该剖面由北向南主要经过4个正磁异常区:固阳以北至满都拉以南的正磁异常,是由零散分布的上太古代地层引起的;包头附近的正磁异常主要是太古代乌拉山群引起的,最高值可达600nT 左右;伊金霍洛旗附近正磁异常则是由中生代地层引起的;绥德附近的正磁异常区是由三叠纪延长组及侏罗纪地层引起的,异常幅值较低.

其次,从形态上来看,整条磁性异常曲线特征在各构造单元之间存在较大的差异.整体上看,可大致以达特拉旗附近为界,北部的造山带地域磁异常曲线变化强烈,整体性差,呈现剧烈的高频起伏跳动,说明阴山造山带浅部磁性结构复杂,且与火成岩的不同期次溢出相关;而南部的鄂尔多斯块体内部磁异常变化相对平缓,曲线也较为光滑,反应了鄂尔多斯块体构造内部比较稳定.进一步地,在造山带地域,大致又以白云鄂博为界,北部的内蒙构造带磁异常曲线的变化形态明显要比阴山造山带地域的磁异常变化缓和;在鄂尔多斯块体内部,又可大致以榆林附近为界分为两段,榆林以南的磁异常虽然幅值不大,但呈现一种比较剧烈的高频变化,而榆林以北的磁异常则是一种增加比较平稳的变化特征.

因此,磁异常曲线在不同地段的较大差异对应着不同的区域构造特征,故反映了高精度地磁观测方法在大地构造研究中的适应性和必要性.

2.3 平面航磁异常特征

从航磁异常图上亦可以看出,研究区主要有四条高磁异常条带展布,其走向和幅值各不相同.各异常条带无论从等值线的展布方向,还是异常幅值、形态特征,都有明显差别.它们为研究区内不同性质、不同结构的基岩块体边界场特征的反映.为进一步探讨本区的航磁异常展布,现依磁异常的分布特性由北向南逐一进行分析.

在内蒙构造带地域,磁异常总体上呈近东西向展布.在该区平均值为-20nT 左右的低缓负磁异常背景上,出现团块正磁异常,其最北边的正磁异常准条带主要由中-下奥套统包尔汗图群中基性火山岩引起.而该地域南部磁异常形态复杂,规律性差,出现正负异常穿插交替跳跃的条带状展布.这种现象反应了北部的古生代地质体与南部中新元古界地体之间构造和岩相的差异特征.

阴山造山带北部及中部的广大区域为广泛的低负磁异常区,平均为-100nT 左右.这种特征与该地区的造山机制、造山过程密切相关.因为阴山造山带是中生代造山带,自新生代以来的构造并不活跃,且有较厚的新生代沉积建造覆盖,所以呈现出弱磁性特征.

而阴山造山带南侧的大青山及呼包盆地北缘,则呈现出十分显著的东西向展布的高正磁异常分布带,磁异常值可达600 nT 以上.前人的研究认为[15],大青山属于推挤型造山机制,故大青山山体不断抬升,山体深部软流层上凸,地幔底辟活动,而地幔物质和岩浆则沿块体边界以断裂为通道上升,引起大量基性岩浆喷溢,且形成高磁性的岩体物质,并导致高梯度变化的高正磁异常区(带)的出现.这个特异的磁异常带也恰说明大青山南侧地带是两个块体交接拼合或过渡的界带.

在鄂尔多斯盆地内部,则以低负磁异常值背景为主.这表明盆地地域是相对稳定的地块,沉积建造具有巨厚的弱、低磁性的岩相物质.而伊金霍洛旗附近的北东东向正磁异常、绥德附近的北东向正磁异常,则主要是由盆地中磁性相对较高的中生代沉积地层引起的.

3 地磁异常剖面反演和航磁异常资料处理 3.1 地磁剖面欧拉反褶积

为了研究剖面辖区的地下磁性结构,用欧拉反褶积方法求取磁源深度(图 2).欧拉反褶积是一种确定磁异常场源分布的半自动解释方法,它以欧拉齐次方程为基础,运用磁异常、其空间导数以及各种地质体特定的构造指数来确定异常场源的位置[16, 17].

图 2 剖面地磁异常特征和欧拉反褶积反演的地下磁源点分布 (a)化极前后的异常值;(b)地壳密度结构和磁源点分布图[11];(c)地震层位和磁源点分布图[2]. Fig. 2 The characteristic of geomagnetic anomaly along the observed profile and the distribution of magnetic source which is obtained by Euler deconvolution (a) Original and reduction - to - pole of magnetic anomaly; (b) The distribution of crust density structure and magnetic source point[11];(c) The distribution of crust density structure and magnetic seismc horizon[2].

欧拉反褶积法最大的特点是,它不需要假设任何特定先验性的地质模型.而在本文中,由于研究区跨越多个大地构造单元,地质构造和岩相均很复杂,不能简单地用一些棱柱体或厚板模型来表征,该方法适宜对深部地质体进行推断.这一半定量结果可粗略地当作量板,并用于比较鄂尔多斯盆地与阴山造山带的磁源深度.

结合重力[11]和人工地震测深[2]得到的剖面结构可知,造山带地域与盆地内部的磁源体分布具有明显不同的特征,磁源点密集的地方可能是磁性体或磁性体异常的边界.

阴山造山带岩石磁性比较强,而磁源延伸则普遍比较浅,大多数磁源点都密集分布在10km 以上、结晶基底附近的深度.鄂尔多斯盆地的磁性相对比较弱,磁源点的密集分布区域主要为结晶基底界面以下的上地壳地层,在下地壳地域也具有相当数量的分布,最深的磁源点则可达下地壳的30km处.内蒙构造带和盆山耦合地域的磁源点最大深度分布位置则介于造山带和盆地之间.地下磁源点分布密度和规律性与构造单元分区和岩石磁性具有较好的对应性.

3.2 航磁化极与低通滤波

首先对于原始航磁图,采用“分带化极方法"进行化极.这是因为计算区南北纬度差很大,必须采用多地磁倾角化极、分段提取化极计算结果、再拼接的方法.化极倾角分段取值如下:纬度中心37.5°,纬度倾角取56°;纬度中心39.5°,纬度倾角取58°;纬度中心41.5°,纬度倾角取60°.

要想对位场数据进行进一步的分析和解释,则须进行位场分离的工作.由于缺少定解条件造成解的不惟一,如何提取区域磁异常就成了数据处理中的一个关键问题.

本文采用一种可根据要滤除的磁异常尺度来构制滤波因子的正则化方法[18].由于我们要讨论的是沉积层底界面以下的磁性物质引起的磁性结晶基底面异常,所以浅层的、以及较小范围的局部异常也作为干扰不予考虑.根据前人研究经验[19]和研究区局部磁性体的大小规模,我们采用“正则化理想低通尺度滤波器"将原始航磁异常分解为水平滤波尺度小于50km 的航磁化极异常(浅表层和局部强磁性体引起的异常)、水平滤波尺度介于50~160km 的航磁化极异常(结晶基底界面引起的异常,见图 3a)和水平滤波尺度大于160km的航磁化极异常(深部背景场异常,见图 3b).

图 3 不同滤波尺度的航磁化极异常等值线图 (a)水平滤波尺度小于50km 的航磁异常;(b)水平滤波尺度大于160km 的航磁异常. Fig. 3 Decomposition of RTP aeromagnetic anomalies in different filter scales (a) Ilorizontai filter scale is less than 50 km of aeromagnetic anomalies;(b) Ilorizontai filter scale is greater than 160 km of aeromagnetic anomalies

图 3可见,在39°N 以北的研究区内,结晶基底磁性界面引起的磁异常特征以EW 向分布为主,而深部磁异常特征则以NS 向为主;而在39°N 以南,不管是基底磁异常还是深部磁异常,其走向均呈 NE 向展布.这种差异可能反映了不同块体之间的介质属性和构造分区及区域构造演化的历史:鄂尔多斯盆地基底和深部磁异常走向比较一致的特征可能与盆地形成以来整体隆升及沉降的历史有关;而阴山造山带基底磁异常和深部磁异常特征分布的不协调性则可能与各块体在不同时期内相互碰撞、挤压、逆冲、推覆等复杂的构造事件相关.

基于本文的目标是讨论研究区的结晶基底特征,故下面对水平滤波尺度小于50km 和水平滤波尺度大于160km 的航磁化极异常不作更多讨论,而是重点分析由结晶基底界面引起的滤波尺度介于50~160km 的航磁化极异常特征.

4 结晶基底特征与构造分区

由于磁异常是来源于地壳介质属性与结构的信息,它的展布形态、走向及组构均可作为划分构造单元的依据.根据磁异常的规律性分布(如在平面上有一定强度的异常展布,又有一定延伸规模,且连续性较好)可勾画出异常走向轴;根据走向轴的分布特征,可以推断结晶基底构造的走向、断裂走向,以及不同构造单元的界带[20].

4.1 航磁异常确定的基底断裂

F1、F2、F3、F4、F5、F6 为结晶基底界面磁异常梯度带划定的十分重要的断裂构造展布(图 4).

图 4 磁性反演结晶基底构造分区、断裂和矿产、能源资源分布综合图 Fig. 4 The distribution of mineral, energy resources, faults and tectonic division inverted by aeromagnetic

F1和F2分别为东西向的大青山山北和山南断裂带,F1和F2之间的航磁化极正异常是由大青山一带强磁性太古界乌拉山群地层产生的,而大青山山北断裂的北侧和山南断裂的南侧则分别被弱磁性的中生代沉积和新生代沉积所覆盖.

F3是鄂尔多斯块体北缘北东向断裂,其北部是达拉特地堑型新生代断陷盆地,其南部为鄂尔多斯块体北缘北东向磁性界面隆起带.

F4是托克托-河曲南北向大断裂,黄河的流向在托克托附近作几乎90°的大转弯,从原来的东西向流向改变为几乎沿着该断裂的南北向流向.该断裂东侧是无磁性的P、C、O、 岩层出露区,西侧则是鄂尔多斯北部强磁性界面隆起区,在区域磁场中则表现为从该断裂西侧的正异常区突变为东侧的负异常区.

F5是穿越毛乌素沙漠的隐伏的新街-鄂托克旗中部南凸弧形断裂:它形成于太古代,现今构造活动比较微弱.该断裂以北为强磁性变质岩系引起的近东西向并略微向南凸出、变化较大的正异常区,南部为弱磁性结晶基底引起的变化较小的平静负异常负区.两侧具有明显的地质构造上的差异,这反应了该区地表构造和浅部构造之间的继承关系.

F6是榆林-府谷断裂,是一条跨越晋、陕地带新、老地层的北东向断裂带,它将鄂尔多斯盆地分为南北两大区.该条断裂可能是早期两个古陆拼接的指示位置,而在现今地貌上,也可看到该断裂存在的迹象:在其东南,为黄土高原;而其西北,则是戈壁沙漠景观.

据航磁异常展布资料推断的主要断裂可见,在研究区地质构造发展史中,深断裂起着不可忽视的作用,这些断裂具有切割深度大、延伸长、贯通性好和明显的方向性特征.这些主要断裂既成为该研究区深部构造分区的界限,也是主要的深部岩浆通道,又对盖层构造起着控制、限制作用.它们的活动决定了研究区地壳构造和发育的最主要特征.

4.2 结晶基底起伏和构造分区特征

(1) 结晶基底起伏变化反演

整个研究区正负相间的磁场特征,是结晶基底磁性体在空间展布特征的反映.由于我们研究的界面是一个连续型界面,而且界面分布和测区范围相同.这种界面的反演是一个特殊和复杂的问题,必须根据地质和其他地球物理资料预先给定的条件,才能获得可靠的反演结果.本文中采用“变磁化强度上层面反演方法"[18]反演磁性结晶基底界面.从反演的结果可知,研究区内基底起伏很大,且极不均匀,从最浅的出露地表到最深的将近10km(图 5).

图 5 人工地震测深和航磁异常反演的结晶基底深度图 实线:地震反演的基底深度;虚线:磁法反演的基底深度. Fig. 5 The distribution of crystalline basement depth inverted by deep seismic sounding and aeromagnetic anomalies Solid: crystalline basement depth inverted by DSS; Dashes: crystalline basement depth inverted by aeromagnetic anomalies

根据该区人工源地震深部探测剖面资料[1],并与航磁异常反演的结晶基底深度进行比较发现:两种方法所得的结果比较一致,仅在一些局部地带存在1~2km 左右的差值.由于人工源深部探测资料与反演结果的精度较高,这就从一个侧面反映了本文通过航磁数据反演求得的结晶基底深度分布与变化结果是可信的.下面分析和讨论磁异常反演所得结晶基底起伏变化的分区特征.

(2) 磁异常划分的构造分区

Ⅰ区:位于研究区西北角的磁性界面凹陷区,平均深度为4.2km, 变化比较平缓.

Ⅱ区:位于乌特拉旗-白音查干-白云鄂博一带的北东东向展布的带状区域,为主磁性界面隆起区.深度介于2.3~4km 之间,其中高凸起位于白云鄂博附近.

Ⅲ区:位于五原-固阳-四子王旗一带的呈近东西向展布的带状区域,为主磁性界面深凹陷区.深度介于3.3~7km 之间;由西向东三个深凹陷深度分别为6.2km、6.7km、7km.

Ⅳ区:位于固阳-包头之间的呈东西向展布的大青山狭长条带区,为主磁性界面高隆区.深度介于0.2~3.5km 之间,三段东西向长条状高凸起带深度均小于0.5km.

Ⅴ区:位于巴音乌苏-达拉特旗-和林格尔一带,大部分地区为深凹陷.其中,4 个深凹陷深度分别达到6.1km、6.5km、8.5km 和6.2km.仅在研究区西端两个深凹陷之间有一近东西向最浅到2.2km的条带状凸起.

Ⅵ区:位于东胜-新街附近、东到河曲、西到察汗卓尔的北东东向带状高值隆起区.深度介于0.5~3.5km 之间;三个高凸起的深度均小于1.5km.

Ⅶ 区:位于斜跨研究区和林格尔-偏关-神木-榆林-靖边-吴旗一带的北北东向长条带状区域和毛乌素沙漠区;深度介于3.2~6.8km 之间;在乌审旗和靖边周围深度较浅,介于3.2~4.2km.

Ⅷ区:位于延安-子长-米脂-兴县、北东走向为主的带状隆起区,其东北部分为高隆起,凸起深度1.2~2.0km.其余部分深度介于2.5~3.5km 之间.该隆起带在37°N 附近,即延川-志丹地带发生转折,突变为北北西向展布的异常区.

Ⅸ区:位于延川-吉县-离石-岚县(即黄河河谷和吕梁山区)地区,为北东向展布的凹陷区.深度主要介于4.2~6.0km 之间,南端最深.

Ⅹ区:位于研究区东南角的高磁性界面隆起区,深度一般小于2km.

基于以上磁性界面深度分布和构造界带的厘定,显见以39°N 为界以北和以南不仅是磁性构造走向的变化界带,也是岩相差异的界带.这便给我们理解该区的构造和岩相格局、乃至资源分布有了一个基本的蓝图.

5 资源评价和分析

由于结晶基底的起伏形态与深部物质运移关切,而沉积建造则为在其基础上继承性的叠置,所以用地球物理方法研究深部断裂构造、围岩岩相和构造控制条件可以分析和研究矿产资源和油、气、煤能源的空间分布规律,并可进行远景区(带)划分及预测提供了深部介质属性和构造的背景场及控制因素[22].本文根据前述航磁异常场确定的基底断裂、构造分区信息与矿产、能源分布的信息绘制一幅叠加图(图 4),以供分析、研究其相互关系和制约要素.

5.1 金属矿产资源远景分析和讨论

阴山造山带和内蒙构造带在地质构造和成矿作用演化过程中受特有的成矿地质环境的控制,出现了复杂的区域成矿作用和高度集中而多类的矿床类型和矿床成矿类型.涉及的主要成矿带有:大兴安岭成矿省中的白乃庙-锡林浩特Fe-Cu-Mo-Pb-Zn- Cr-(Au-Mn)-天然碱-芒硝成矿带;华北陆块北缘成矿省的白云鄂博-商都Au-Fe-Nb-REE-Cu-Ni-Pt成矿亚带;狼山-渣尔泰山Pb-Zn-Au-Fe-Cu-Pt-Ni成矿亚带和乌拉山-集宁Au-Ag-Fe-Cu-Pb-Zn-石墨-白云母成矿亚带.前人研究认为,这些成矿带均与华北克拉通前寒武纪结晶基底和沉积建造的相互作用密切相关,且与古亚洲洋演化过程出现的区域成矿作用及濒太平洋陆缘活化控制的成矿作用三者并存,是不同块体控制下的区域成矿作用的过渡带[21].

断裂构造与矿产关系密切相关,研究区内绝大多数金属矿产都是深部热液以深、大断裂为上涌通道,故在各断裂构造带范围内或边缘上分布着众多的各种类型的矿区、矿带[22].另外,造山带与断裂构造带在地质历史时期内活动,它的活动时间长短、活动次数的多少、活动规模的大小、岩浆活动的强弱、变质作用的大小等这些因素对成矿区、成矿带的规模及性质都有着密切关系.从图 4可见,在包头以北地带,即古亚洲洋地带乃金属矿产资源的分布地区,且造山带地域的多金属矿床一般位于结晶基底界面隆起区且靠近断裂和深大断裂附近的区域(Ⅱ和Ⅳ).

5.2 油、气、煤能源远景分析和讨论

鄂尔多斯盆地是我国重要的油、气、煤能源产地,资源蕴藏十分丰富,且资源分布极具规律性.从地层年代上来看:石油主要分布在中生界地层,天然气主要分布在下古生界和上古生界地层,煤主要分布在上古生界地层.从分布的地域来看:大约以38°N为界,在该界线以北的地域,以大型天然气田、大型煤田为主,盆地内目前已探明的苏里格气田、乌审气田、靖边气田和东胜煤田、准格尔旗煤田等都分布于此.38°N 界线以南的地区则以油田和中、小型煤矿为主,如安塞油田及一系列侏罗纪和三叠纪油田都位于这个地区(图 4)[23].这便表明,天然气赋存区往往与磁异常变化强烈的地带,即隆起区与凹陷区的边界有关;而油田区则处于磁性较弱的盆地区.

盆地的油气资源主要分布在Ⅶ区和Ⅷ区.Ⅶ凹陷区和Ⅷ隆起区边界两侧块体在垂向上的差异性运动,往往能形成大型不整合面,为油气的运移创造比较好的条件.而区域内部的一些凹陷和凹中隆起地段,如乌审旗、榆林和靖边一带都是有强烈继承性的基地隆起带,又靠近榆林-府谷深断裂,油气前景较好,特别是深断裂与天然气田的成因关系,更值得关注.

6 几点新认识

通过以上的讨论,可以看到磁场变异的界带表征着深、浅构造作用的纵向延伸和横向展布格局;磁场所反映的沉积建造与断裂体系对金属矿产资源和油、气、煤能源有形成、聚集和控制效应,并且它们均受到深部物质与能量的交换、深层过程和动力学响应的制约[24~26].

基于上述得出以下几点新认识:

(1) 通过最新高精度地磁观测和所采集的跨越阴山造山带和鄂尔多斯盆地北部长剖面数据采集、处理和分析,进行了这一盆山耦合区域的构造分区和界带分析,并提出了磁场异常展布的判据,充分说明了应用地磁边界场效应分析和研究深部磁性体分布和构造单元界带划分的重要性.

(2) 航磁反演结果推断的研究区主要断裂具有切割深度大、延伸长、贯通性好和明显的方向性特征,而结晶基底和深部磁性界面异常的不同分布格局反映了该研究区不同区域和地段不同的构造演化历史.

(3) 造山带的几个巨大断裂构造带控制着金属矿床资源成矿带和成矿区,确实在各断裂构造带范围内或边缘上分布着众多的各种类型的矿床和矿带.另外,盆地内部的一些凹陷和凹中隆起地段可能具有比较好的油、气远景,如神木、乌审旗一带和靖边一带.

(4) 基于该区磁异常呈现的特点和矿产资源的分布格局提出,对金属矿产资源,应在阴山造山带的东、西延伸方向进行高精度的地球物理场研究,对油、气、煤能源应在鄂尔多斯盆地东缘和渭北隆起北缘进行中、深部介质属性和结构的探测.因为在上述地区很有可能蕴含着丰富的金属矿产资源和油、气、煤能源,而且是未来第二深度空间(金属矿产资源为500~2000m, 油、气能源为5000~10000m)勘探的有利靶区之一[27~29].

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