青藏高原是由不同地体拼合而成的一个复杂的地质构造单元，地质活动较为复杂，在不同地质时代经历了多次构造运动，从而形成一系列近东西走向的缝合带(邹长桥等，2012a).李才(1987)认为在青藏高原羌塘中部至藏东一带存在构造带，即龙木错-双湖-澜沧江缝合带.该缝合带西起龙木错，向东经双湖、巴青，延入藏东地区，向南与本通-劳务一线相连，全长超过2000 km，被厘定为冈瓦纳板块的北界(李才，1987；李才等，1995).羌塘盆地可划分为北羌塘坳陷、中央隆起带和南羌塘坳陷三个构造单元(黄继钧，2001；王成善等，2001；王剑等，2004)，南北羌塘以古特提斯洋为界，分别属于冈瓦纳板块、扬子地块两个迥异的生物古地理区系，发育不同的沉积建造(李才，1987；刘本培等，2002；李才等，2006).在三叠纪末，洋壳消减完毕，沿玛冈玛错-戈木日-玛依岗日北坡一带形成了龙木错-双湖-澜沧江缝合带(李才等，2006；王根厚等，2009).该缝合带对探讨青藏高原早期形成与演化历史及对区域资源勘查与评价有重要的意义(李才，1987；李才等，1995；刘本培等，2002；王根厚等, 1995, 2009).

李才等(2006, 2007a, 2007b)认为由于缝合带两侧冈瓦纳与扬子板块自晚古生代到三叠纪沉积建造、生物演化与地理区系、岩浆活动、变质作用和构造运动存在巨大差异，从而说明了缝合带的存在.依据羌塘地区构造的类型与发育程度，羌塘盆地可划分为边缘逆冲断层-褶皱带、内部复式褶皱带及中央基底变质岩带(黄继钧，2001；雷振宇等，2001；王成善等，2001；王剑等，2004).在缝合带中，已经发现了规模较大的高压变质岩带，呈带状展布，断断续续超过500 km.从西段的冈玛错、红脊山，在果干加年山及其以南，荣玛和角木日，双湖西恰格勒拉地区向东直至藏东一带均有出露高压变质岩(李才等，2006).李才(2008)认为这是三叠纪古特提斯洋向北西单向俯冲形成.

但是邓万明(1996)认为古特提斯洋主体的位置和规模是不断变化的，以龙木错-双湖-澜沧江缝合带作为冈瓦纳古陆北界是不可取的.Kapp等(2003)推断是由于金沙江消减带长距离向南俯冲到羌塘中部引起隆升和伸展剥离作用形成的，故羌塘中部不存在板块缝合带，羌北地块也属于冈瓦纳板块体系，冈瓦纳板块与扬子板块界线在金沙江缝合带.

双湖地区有关天然地震研究成果中，中美合作的双湖-龙尾错INDEPTH剖面表明双湖地区南北地震波速度差异较大，在10 km左右深度速度差达0.7 km·s^-1(赵文津等，2008).刘国成等(2014)利用天然地震接受函数反演的方法，通过对羌塘盆地中部地体泊松比计算、莫霍面形态及其动力学成因的分析，发现了双湖缝合带两边明显的构造分区特征.天然地震层析成像结果表明羌塘中央隆起带在其形成过程中确有可能是一个重要的构造边界，P波异常表明了龙木错-双湖-澜沧江缝合带的特征(邹长桥等，2012b；郑洪伟等，2012).

为了进一步论证缝合带的存在性，本文将结合重磁数据、大地电磁数据，对缝合带区域重力特征及双湖地区大地电磁反演剖面进行分析，参考有关地质资料，对地层进行了年代归属划分.这些结果为龙木错-双湖-澜沧江缝合带理论发展提供了有利的科学依据.

龙木错断裂南北存在磁性和密度差异(孟令顺等，1990).利用1 : 250万布格重力异常数据，通过匹配滤波等处理方式，发现双湖-冈玛错-龙木错构造带是一条明显的线状重力异常带.该带北侧为大面积平缓异常，南侧主要以线状圈闭异常为主(郑洪伟等, 2010, 2012).张燕等(2013)利用最新1 : 100万比例尺的重力数据分析认为龙木错-双湖-澜沧江缝合带重力场特征不如班公湖-怒江缝合带明显，龙木错-双湖-澜沧江缝合带仅是羌塘区块的内部分界线，对青藏高原分割性次于班公湖-怒江缝合带.

上述所提及的重力数据，比例尺较小，分辨率较低，且在部分陡峻山区、雪线以上和湖泊等受地形条件限制无实测重力数据(张燕等，2013).根据卫星数据利用地球重力场模型的位系数确定覆盖全球的卫星重力异常具有解决上述问题的可能性.卫星重力异常为空间重力异常，进行布格改正处理，计算出所谓的“计算布格重力异常”(下文简称布格重力异常)，可用来进一步分析地质构造(王谦身等，2007).

本文所选用的数据为国际大地测量和地球物理学联合会组织BGI¹⁾公开的WGM2012模型网格化数据，分辨率为2′×2′，由Balmino等于2012年提出，选用的泰勒展开级数N=40，保证了重力数据0.1 mGal的精度值.根据该数据绘制出了如图 2所示的青藏高原区域卫星布格重力异常图.

1) 数据来源网址为http://bgi.omp.obs-mip.fr

图 2

Fig. 2

图 2 青藏高原区域布格重力异常图 Fig. 2 Bouguer gravity anomaly map of Qinghai-Tibet plateau

从图 2可见青藏高原区域布格重力异常值范围在-520~60 mGal之间，表现出周边异常值高，内部异常值低的特征.于田、叶城以北和普兰、日喀则以南区域表现重力高异常，异常值大于-200 mGal，变化较大；格尔木、都兰盆地及其以东区域，重力异常中等，变化较为平滑.在青藏高原内部，异常表现为低缓的负异常，在普兰-日喀则周边和龙木错-双湖-澜沧江以北地区为两个相对重力低的区域.青藏高原自南向北依次有以下重力梯度带：南部的仲巴-定日-日喀则-拉萨-林芝一线的重力梯度带；中部的革吉-改则-错勤-申扎一线的重力梯度带；北部的龙木错-双湖-澜沧江重力梯度带和东昆仑南缘至昆仑山口一线的重力梯度带.这些梯度带同图 1中的缝合带有着较好对应.双湖地区以北重力异常值逐渐降低，到青藏高原重力异常值极低点区域；以南重力异常值逐渐升高，到改则-安多一线的相对高值异常区.

图 1

Fig. 1

图 1 青藏高原缝合带与板块构造简图 结果据李才等(2006)修改. Fig. 1 Sutures and plate tectonic map of Qinghai -Tibet plateau The result was derived from Li et al.(2006).

为了更好的突出异常，此次采用求解垂向一阶导数、构造增强滤波等数据处理方法.垂向一阶导数结果可突出浅源异常、确定异常体的边界以及消除或削弱背景异常.图 3为青藏高原布格重力异常垂向一阶导数异常图.龙木错-双湖-澜沧江一线出现了夹在两相对高值异常中间的串珠状连续负异常，推测浅部断裂构造的存在.另外，构造增强滤波是利用水平导数和垂向导数进行综合计算(Smith and O′Connell，2005)，可以突出异常变化的部位，反映出地下断裂构造.图 4为构造增强异常图，在双湖附近出现了条带状高值异常，推断是由于地下断裂构造导致.

图 3

Fig. 3

图 3 青藏高原布格重力垂向一阶导数异常图 Fig. 3 Vertical first derivative of Bouguer gravity anomaly map of Qinghai-Tibet plateau

图 4

Fig. 4

图 4 青藏高原布格重力异常构造增强图 Fig. 4 The structure enhancement result of the Bouguer gravity anomaly map in Qinghai-Tibet plateau

通过Parker-Oldenburg方法(Parker，1973；Oldenburg，1974)，可利用重力异常数据求解区域的莫霍面深度分布.图 5是利用布格重力异常计算出的莫霍面深度结果图，在双湖地区缝合带两侧具有明显的深度差异，其北侧莫霍面深度在73~77 km左右，南侧相对较浅，为65~70 km左右.该差异可以说明缝合带南北深部结构的不同.求解的莫霍面结果与刘国成等(2014)天然地震获得莫霍面的深度趋势变化结果也有着较好的符合.

图 5

Fig. 5

图 5 基于布格重力异常数据计算的青藏高原莫霍面深度图 Fig. 5 Moho depth of Qinghai-Tibet plateau based on the Bouguer gravity anomaly

通过上述分析，可以发现缝合带处于重力梯级带上，且表现出了串珠状重力一阶导数异常、构造增强滤波的高值异常及南北莫霍面的深度差异，进而由浅入深的说明了龙木错-双湖-澜沧江缝合带的存在.

研究区磁异常特征争议较大.姚正煦等(2002)认为龙木错-双湖-澜沧江缝合带上未发现航磁异常，不具有缝合带的磁场标志.熊盛青等(2014)从重、磁场特征分析，发现澜沧江断裂带沿北西向延伸到安多地区后没有向西转弯，认为龙木错-双湖-澜沧江缝合带的龙木错-双湖段可能不存在.但是郑洪伟等(2012)认为该构造带磁性南北两侧的基底特征有差异.从贺日政等(2007a, 2007b, 2009)向上延拓15 km的结果也显示缝合带有异常反映，推测是由于该缝合带地表物质磁性较弱，区域无磁性岩石盖层较厚，而使得缝合带航磁异常特征表现不明显.

尽管郑洪伟和贺日政(2006)给出了研究区地壳幔密度结构，但不够精细.本文选取了双湖地区大地电磁测深数据来进一步分析缝合带地球物理特征.大地电磁测深法(MT)是分析区域构造格架、构造单元接触关系的重要手段，可在纵向上较为精细的分析地层分布.孔祥儒等(1996)通过对青藏高原西部吉隆-三个湖综合地球物理剖面研究，认为羌塘盆地南北两侧电性结构具有较大的差异，壳幔高阻层变化较大.张胜业等(1996)在羌塘完成的大地电磁测深工作指出南羌塘的高阻层厚度大、分块性明显；北羌塘高阻层较薄，厚度均匀，电阻率值偏低，反映出羌南与羌北基底性质及结构存在较大差异.赵政璋和赵贤正(2001)在羌塘地区完成的油气综合地球物理工作得出沿鲁谷-俄久买-俄久卖-双湖存在一个重要的地球物理界线的结论.但是前人开展的大地电磁工作点距较大，横向分辨率较低，如1998年和1999年INDEPTH (Ⅲ)-MT平均点距约13~14 km (魏文博等，2006).

本文所利用的大地电磁数据使用了德国Metronix公司生产的GMS05与GMS06仪器采集.数据剖面长度约180 km，途经玛日埃错、果根错、昂达尔错、蒂让碧错、美日切错等地，位置如图 1所示.测线点距约为1 km，有效观测记录频带为320 Hz~0.001 Hz，优级点数量达到80%以上.

该数据经过数据解编转换、编辑平滑、极化模式识别、静位移校正、横向滤波等预处理后，采用非线性共轭梯度二维反演(NLCG)方法进行电阻率反演，结果如图 6所示.建立的模型较好拟合了观测资料，拟合误差小于6%.

图 6

Fig. 6

图 6 双湖剖面大地电磁剖面电阻率反演结果图 Fig. 6 MT resistivity inversion result map of Shuanghu profile

由图 6可以看出，本剖面不同区域间电阻率差异比较大.在羌塘盆地不同构造区，即北羌塘坳陷区，中部隆起区和南羌塘坳陷区，电性特点如下：

(1) 北羌塘坳陷区(-2~-100号点之间)：本区域主要表现为低阻特征.自上而下分为三个电性层：表层以相对高阻为主，较薄，深度在几十米至500 m；第二电性层是以低阻为主，电阻率为几十欧姆米，深度在1000到6000 m左右；第三电性层为稳定的低阻层，电阻率在30~50 Ωm，水平成层.

(2) 中部隆起区(-100~-200号点之间)：本区域电阻率特征相对比较简单，自上而下分为三个电性层，即表层以中低阻为主，深度在几十米至500 m；第二电性层以中高阻为主，电阻率在几十欧姆米至100 Ωm，深度在4000 m之内；第三电性层延伸深度相对较大，以高阻为主要特点，电阻率值大于200 Ωm.

(3) 南羌塘坳陷区(-200~-360之间)：本区域表现为电阻率变化区，自上而下分为三个电性层，即表层为相对高阻电性层，深度在几十米至500 m以内；第二电性层以低阻为主，电阻率在几十欧姆米至100 Ωm之间，深度在4000 m之内；第三电性层延伸深度相对较大，以中等电阻率为主要特点，电阻率值为100 Ωm左右，变化较小.

以上三个分区在4~10 km深度上存在两个电阻率特征差异较大的区域：一个是羌南坳陷区南段-360~-350号点，电阻率垂向变化不明显，阻值较低.该区域在地理位置上靠近地质上的班公湖怒江版块缝合带，可能为该缝合带的电性差异反映.另一个区域是中央隆起区与羌北坳陷区接触带(-120~80号点)，上部电阻率分布特征与羌北坳陷的电阻率分布特征较为类似，为中低阻特征，底部出现了与中央隆起区及羌南坳陷区的高阻介质类似的电阻率特征.该区域两侧巨大的电阻率差异表现出了不同物质或地质体.

根据大地电磁反演结果，结合区域地质资料，对不同电性层进行了地质解释，如图 7所示.

图 7

Fig. 7

图 7 双湖剖面地质解释剖面图 Fig. 7 Geological interpretation map of Shuanghu profile

根据反演电阻率剖面的横向分布规律推断出了13条断裂.在三个地质单元中表层(深度为50~500 m)表现为变化的略高电阻率值的电性层，三个地质单元表现较为一致，推断为新生界地层.而第二电性层，南北具有一定的差异，北部表现为低阻异常特征，结合区域地质调查结果，推断为白垩系和侏罗系地层；南部也为低电阻率特征，较北部电阻率略高，推断为侏罗系地层，双湖地区南部钻井在羌D2井850 m处钻遇到侏罗系曲色组地层(黄华谷，2008).

第三个电性层南北以及中央隆起带电性具有较大的差别，中央隆起带下部推断具有隐伏岩体存在，形成剖面最高电阻率异常；而北部低电阻率异常，结合区域地震数据解释结果(李忠雄等，2013)，推断为三叠系以及下伏早古生代地层；而南部推测的三叠系地层与古生代地层，电阻率较高，与北部相比有较大的差别.

根据区域基础地质存在的科学问题，我们将WGM2012模型的重力数据及大地电磁数据应用于龙木错-双湖-澜沧江缝合带的研究中.通过对双湖地区重力场特征、大地电磁剖面电性特征分析，得到以下几点认识：

(1) 龙木错-双湖-澜沧江缝合带的重力异常表现为重力梯度带特征，区域垂向一阶导数异常表现为串珠状异常及构造增强滤波结果为高值异常，说明浅部断裂构造的存在.缝合带南北莫霍面深度具有8km左右差异，说明龙木错-双湖区域具有自深部至浅部重力异常响应，反映出缝合带经历了多次活动.区域无磁性岩石盖层较厚，基底古生代地层磁性较弱，使得缝合带航磁异常特征表现不明显.

(2) 双湖地区的大地电磁剖面电阻率反演结果反映出缝合带两侧电阻率差异较大.北羌塘区域表现为自上而下的低阻特性；南羌塘区域表现为上部低阻特征而下部高阻特征.说明缝合带南北两侧中生代及之下地层电性的巨大差异，说明南北基底所处不同的沉积环境.结合李才等研究成果，北侧低阻介质为扬子板块地层，南侧为冈瓦纳板块地层.

(3) 根据区域重力数据处理和大地电磁测深结果，结合区域地震和地质研究成果，双湖地区古生代地层顶界面深度大约为10 km，与人工地震资料(李忠雄等，2013)吻合较好.南北羌塘坳陷区的地层古生代顶界面相对较浅，但三叠系地层，相对较厚，反映了南北的差异.中央隆起带由于岩浆作用，整体隆升，造成了侏罗系地层缺失(梁晓，2013).

本文的研究结果对龙木错-双湖-澜沧江缝合带认识深化以及进一步研究提供了部分科学依据，可为将来青藏高原的构造运动分析等提供更为丰富的信息.

非常感谢审稿专家的辛苦阅稿及提出的宝贵意见，此外也感谢滕吉文院士，李才教授对本文改进提出的宝贵建议！