2017, Vol. 32
2. 中核集团铀资源地球物理勘查技术中心 (重点实验室), 石家庄 050002
, JIANG Min-zhong1,2 , CHANG Shu-shuai1,2 , SHI Yan1,2 , PENG Li-hong1,2 , ZHANG Xiang1,2 , CHENG Jiang-yuan1,2 , ZHU lin1,2
2. Key Laboratory of Uranium Resources Geophysical Exploration Technology, China Nuclear Industry Group Company, Shijiazhuang 050002, China
河西走廊中东段主体位于甘肃省西北部张掖-民勤-景泰一带、向东跨入内蒙古阿拉善地区，面积约4.8万km2，包括河西走廊中东部、龙首山脉、潮水盆地南部、腾格里沙漠西部和走廊南山北坡等，见图 1.由于地处青藏高原东北缘，也位于我国的主要地震带上 (詹艳等，2008；秦四清等, 2010, 2014)，已发现超大型金川铜镍矿 (汤中立等，2002)，同时潮水盆地、武威盆地和民乐盆地等地具有较好油气资源勘探前景 (门相勇等，2001；陈启林和杨占龙，2010)，故本区一直是众多地学家研究的热点地区之一 (崔笃信等，2009；金胜等，2012).但是，除了沿龙首山一带和研究区南西缘出露地层和岩体外，其他地段都为新生界分布区 (图 2)，且新生界普遍较厚 (杨静等，2003；张新虎等，2013).这直接影响了区内的地质调查研究工作，尤其是对坳陷区基底岩相构造的分析至今缺乏系统研究.
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图 1 研究区地貌影像图 Figure 1 Landscape image map of study area |
航磁能反映深部地质构造信息并能直接或间接寻找铁、铜镍、铅锌及多金属矿产 (于长春等，2007；夏玲燕等，2008；熊盛青等，2014；姚卓森和秦克章，2014).乔日新和张用夏 (2002)和杨文采等 (2012)将塔里木盆地航磁数据进行反演，分别探讨了盆地基底结构和断裂分布规律和得出了异常由3个不同深度层次、形成于不同地质作用和时代的磁异常源构成的结论.王涛等 (2007)通过对航磁数据进行向上延拓、垂向求导数等处理，分析了鄂尔多斯及邻区的基底岩相构造情况及其大地构造意义.严加永等 (2009)和胡国泽等 (2014)以航磁资料为基础，结合区域重力资料和地磁资料，分别研究了内蒙古北山地区和秦岭造山带的深部构造、基底起伏和构造分区.
本文通过对研究区2013年获取的1：5万高精度航磁数据进行数据处理和反演，分析了坳陷区基底性质，结合编制的磁源体最小埋深图，研究了基底起伏及构造岩相情况.以此为基础，以板块学说理论为主要依据，重新对区内的大地构造单元进行了划分，准确厘定了华北板块 (一级) 与秦祁昆造山系 (一级) 或阿拉善地块 (二级) 与北祁连弧盆系 (二级) 的界线.区内阿拉善地块 (二级) 的东南为巴彦浩特盆地 (三级) 的西延部分，分别与龙首山基底杂岩带 (三级) 和潮水盆地 (三级) 以深断裂为界；潮水盆地 (三级) 南东缘的石板井隆起 (四级) 可能是巴彦乌拉隆起的南延部分.前人笼统地称为北祁连弧盆系 (二级)(河西走廊边缘海盆或阿拉善南缘褶皱带)(潘桂堂等，2009；汤中立等，2002；张新虎等，2013) 可进一步分为河西走廊裂陷带 (三级) 和北祁连弧后盆地 (三级).初步分析了潮水盆地、龙首山基底杂岩带、河西走廊裂陷带和北祁连弧后盆地等4个三级单元的找矿潜力.
上述研究成果是中国地质调查局和中国核工业地质局共同设立的“甘肃省北祁连山—龙首山地区1：5万航空物探调查”项目的成果之一.
1 研究区地质概况与岩石磁性特征 1.1 地质概况区内地层发育较齐全，但第四系广布 (图 2).总体上可分为：前寒武系变质岩，包括古元古界龙首山群和北大山群、蓟县系墩子沟群以及震旦系韩母山群，龙首山群是华北板块西南缘古老地块上出现的最古老地层单元，也是超大型金川镍铜矿床的赋矿围岩，可分4个岩性组，原岩主要为中酸性火山岩-碎屑岩-中基性火山岩建造；墩子沟群的原岩为一套裂谷环境下的碳酸盐岩建造；韩母山群原岩早期为海洋型冰川沉积建造、晚期为浅海相碳酸盐岩建造 (汤中立等，2002).古生界：中寒武统香山群为走廊地区的结晶基底，为浅变质岩系的细碎屑岩-泥岩复理石建造 (贾群子等，2007).奥陶系主要为一套以碎屑岩为主的中基性-中酸性火山岩系.志留系主要为一套浅海相类复理石建造.泥盆系、石炭系和二叠系，总体为一套海陆交互相的沉积建造.中、新生界：为一套陆相沉积建造，部分含煤，并具有较好的油气、放射性异常显示.
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图 2 研究区地质简图 (据1：250万区域地质图改编) Figure 2 Geological map of study area (modified after 1:2.5 million scale regional geological map) |
区内岩浆侵入活动较为强烈，从超基性岩、基性、中性岩和酸性岩均有.中性和酸性岩以永昌南、北一带最为集中.基性、超基性岩主要呈线状、带状沿龙首山呈带状分布.断裂以北西西向为主，北北西向、北东 (北东东) 和东西向次之.北西西向断裂主要有龙首山南、北缘断裂和北祁连北缘隐伏断裂，北北西向断裂以武威—天祝断裂为代表，北东向主要为隐伏断裂.
1.2 岩石磁性特征前寒武系变质岩为弱—中等磁性，其中石英砂岩、凝灰岩、灰岩和石英岩磁化率为10.91×10-5 SI~16.54×10-5 SI，剩磁为3.86×10-3 A/m~13.73×10-3 A/m；千枚岩和斜长片麻岩磁化率为81.13×10-5 SI~290.60×10-5 SI，剩磁为21.37×10-3 A/m~64.36×10-3 A/m；混合岩磁化率为304.94×10-5 SI，剩磁为65.81×10-3 A/m.中寒武统香山群也为弱-中等磁性，其中长石石英砂岩磁化率为14.65.9 ×10-5 SI，剩磁为3.86×10-3 A/m；变质长石石英砂岩磁化率为216.9×10-5 SI，剩磁为27.44×10-3 A/m.奥陶系火山岩磁性最强，其中安山玄武岩磁化率为2255.57×10-5 SI，剩磁为449.58×10-3 A/m；安山玢岩和安山凝灰岩磁化率分别为200.7×10-5 SI、123.77×10-5 SI，剩磁分别为69.24×10-3 A/m、64.18×10-3 A/m.奥陶系火山碎屑岩和志留系，岩性为砂岩、长石石英砂岩、石英砂岩、凝灰岩和结晶灰岩等，磁化率为7.35×10-5 SI~12.07×10-5 SI，剩磁为2.29×10-3 A/m~17.72×10-3 A/m，属弱磁性或无磁性层.石炭系及其上覆地层，岩性以页岩、砂岩和砾岩等为主，磁化率为1.13×10-5 SI~9.4×10-5 SI，剩磁为3.47×10-3 A/m~25.41×10-3 A/m，属无磁性.
侵入岩方面，花岗岩、二长花岗岩、花岗岩闪长岩和斜长花岗岩等，属于中强磁性体，磁化率为126.42×10-5 SI~129.44×10-5 SI，剩磁为25.62×10-3 A/m~34.50×10-3 A/m；石英闪长岩和闪长岩，磁化率为854.05×10-5 SI，剩磁为123.29×10-3 A/m，属强磁性体；超基性岩中橄榄辉石岩磁性最强，磁化率为4242.92×10-5 SI，剩磁为1379.33×10-3 A/m.
由上可知，前寒武系变质岩、奥陶系火山岩、中寒武统香山群和中酸性侵入岩等四个地质层 (体)，具有一定磁性，且分布范围广，是本区主要的磁性层 (体).
2 研究区基底岩相构造分析 2.1 航磁反映的断裂根据对本区的航磁数据经化极、求导和上延等处理编制的图件 (图 3)，对断裂进行了推断.推断依据有不同磁场面貌的分界线、磁异常梯度带、线性或串珠状磁异常带、磁异常错动或扭曲变异部位、磁异常突变带和线性弱磁异常带 (盖层断裂) 等，结果见图 4、图 5.
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图 3 研究区航磁异常图 Figure 3 Aeromagnetic anomaly map of study area |
本区共推断深断裂10条 (编号F1~F10，F1为龙首山北缘深断裂，F2为龙首山南缘深断裂，F4为北祁连北缘隐伏深断裂)、大断裂33条 (F11~F43)，主要分为北西西向、近东西向、北东向和北西向四组.北西西向、近东西向断裂规模大、切割深，形成时间最早可追溯至中元古代，北东向断裂形成时间稍晚，北西向断裂中生代末期生成发展至新近纪末成熟定型到挽今仍有活动 (甘肃地质矿产局，1989).
2.2 磁性体埋深反演计算磁性体埋深反演计算采用磁源参数成像法 (SPI)(汪兴旺等，2008).该方法通过对航磁网格化数据的自动反演，计算研究区内的磁性体最小埋深.区内中、新生界和部分古生界盆地盖层基本无磁性，磁异常主要由下伏磁性基岩引起，它的最小深度即可视为坳陷区基底的埋深.根据反演结果，遵循由浅到深、逐步勾绘的原则，编制了研究区磁性体最小埋深图，等值线间距为500 m，见图 4.
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图 4 研究区磁性基底最小埋藏深度图 Figure 4 The minimum buried depth map of magnetic basement in study area |
编制的基底埋深图基本反映了坳陷区基底的起伏形态，结合航磁ΔT化极不同高度上延图，进一步了解坳陷区深部地质构造信息，基底岩相构造见图 5，对部分坳陷区分析如下：
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图 5 研究区推断基底岩相构造图 Figure 5 The map of basement lithofacies structure inferred from aeromagnetic data in study area |
那仁布鲁格—昌宁堡公社—红柳园公社沉积—变质建造区：位于龙首山北缘深断裂以北、F5深断裂北段以西，整体呈近东西向、向南凸出的弧形展布，为潮水盆地一部分，基底为沉积—变质建造.其中变质建造主要包括变质的火山-沉积岩，岩性主要以大理岩、角闪片岩、二云石英片岩和黑云斜长片麻岩为主 (张家声等，2007).区内基底较深，整体中部深、两侧浅，一般埋深为1000~3500 m，最深超过4500 m，位于昌宁堡公社东南和红柳园公社西南.
张掖—丰城堡沉积—岩浆建造区：位于龙首山南缘深断裂以南、F32大断裂以北，呈北西西向展布，推测的F3深断裂从本区穿过，基底为中寒武统香山群，以及侵入其中的中酸性侵入岩和喷发的中基性火山岩.区内基底较深，一般埋深大于2000 m，有从北东、南西两边向中间逐渐变深的趋势.东部的山丹地区埋深最大超过2500 m.基底埋深最大处位于张掖—向阳公社一线，最深超过5500 m.
石板井岩浆建造区：处于潮水盆地东南缘，位于F5深断裂、龙首山北缘深断裂和F6深断裂的夹持区，呈北东向展布.基底为中酸性侵入岩和中基性火山，埋深一般为500~1000 m，局部地段埋深小于500 m，为潮水盆地内的局部隆起区.
横梁山—青山岩浆—变质建造区：大致位于龙首山北缘深断裂东段和F3深断裂东段的夹持区，呈北东东向展布，基底为前寒武系变质岩和中酸性侵入岩.基底埋深为500~1500 m，向东逐渐变深.在本区东侧，埋深大于2000 m、局部大于3500 m的地段可能为巴彦浩特盆地的西延部分.
武威—九个井和新井—白冬子沉积—岩浆建造区：武威—九个井一带位于F5深断裂、F7深断裂和F3深断裂夹持区，整体呈北东向展布；新井—白冬子一带位于北祁连北缘隐伏深断裂、F7深断裂和F9深断裂夹持区，整体呈近东西向展布.基底为中酸性侵入岩、中酸性火山岩和火山碎屑沉积岩.武威周围分布的-70~-50 nT负磁场区，基底为中寒武统香山群.基底埋深为500~2000 m，最深位于黄羊镇东南，超过4500 m.相对于河西走廊坳陷区的其他地区，本区呈相对隆起状态.
南部沉积—中基性火山岩建造区：该区位于F9深断裂以南，整体呈北西西展布，基底为奥陶纪中基性火山岩.基底中间微凸，向两侧变深，埋深最大超过3500 m.
3 大地构造单元划分 3.1 以往不同的大地构造单元划分方案对该区的大地构造归属问题，不同学派的地学家们往往持有不同的观点.持地质力学观点的学者认为，本区位于祁吕贺山字形构造体系的西翼，并具体可分为古河西系、河西系、青藏歹字形、陇西系和阿拉善弧形构造等构造体系 (甘肃地质矿产局，1989)；槽台学说则认为本区从北向南依次为：阿拉善台隆、走廊过渡带、祁连山山前坳陷和北祁连优地槽褶皱带 (黄汲清，1984)；而持断块学说认为本区可分为阿拉善地块、龙首山断隆、河西走廊盆地、永昌中宁陆缘断陷带和北祁连裂谷等 (赵生贵，1996)；板块构造学说将本区划分为阿拉善隆起带和北祁连褶皱带 (含走廊带)，认为北祁连是一个早古生代洋盆，并认为祁连山存在沟弧盆系、走廊相当于弧后盆地，且是向北俯冲的 (左国朝和刘寄陈，1987；许志琴等，1994；冯益民和何世平，1996).
汤中立等通过对金昌—门源地学断面的研究，认为本区属于华北板块，从北向南为：龙首山陆缘带、河西走廊边缘海盆 (汤中立等，2002).张新虎等也认为研究区属华北板块，但从北向南依次为阿拉善地块和阿拉善南缘褶皱带2个二级构造单元，分别可进一步分为阿拉善地块、龙首山裂谷带和走廊被动陆缘带、冷龙岭地体各2个三级构造单元 (张新虎等，2013).贾群子等认为研究区从北向南依次可划分出加里东期陆缘裂陷带、加里东中期弧后盆地和加里东中期岛弧带等3个三构造单元 (贾群子等，2007).潘桂棠等认为研究区跨越华北板块和秦祁昆造山系2个一级大地构造单元，包括阿拉善陆块、北祁连弧盆系2个二级大地构造单元和龙首山基底杂岩带、走廊弧后盆地、走廊南山岛弧3个三级大地构造单元 (潘桂棠等，2009).
3.2 本次大地构造单元划分方案通过对本区坳陷区基底岩相构造的分析，结合航磁推断断裂结果和前述不同学者的划分方案，以板块构造理论为主要依据，重新厘定了大地构造单元，结果见表 1、图 6.
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表 1 研究区大地构造单元划分方案一览表 Table 1 The subdivision result of tectonic units in study area |
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图 6 研究区大地构造单元划分和航磁ΔT化极影像图 Figure 6 The map of tectonic units and aeromagnetic anomalies after reducing to the pole in study area |
本次划分方案中，一、二级单元的划分与潘桂棠等提出的方案 (潘桂棠等，2009) 基本一致，以龙首山南缘深断裂即沿小堡—横梁山—苏海图配种站一线为界，以北为华北板块 (一级) 南缘的阿拉善地块 (二级)，以南为秦祁昆造山系 (一级) 北缘的北祁连弧盆系 (二级).根据基底性质的不同和深断裂的分布情况，进一步划分三级单元5个，其名称部分沿用汤中立等 (汤中立等，2002) 和贾群子等 (贾群子等，2007) 的观点.根据基底起伏特征和大断裂的分布情况，进一步细分为四级单元16个、五级单元4个.简要叙述其中几个次级单元：
(1) Ⅱ1阿拉善地块
阿拉善地块弧形磁异常特征明显，总体表现为平缓变化的正、负磁场 (图 3、图 6)，基底岩相以沉积—变质和变质建造为主、局部地段为岩浆建造 (图 5).断裂总体具向南突出的弧形特征，弧顶位于金昌—重兴堡公社一带，最外侧弧为北西西-近东西展布的龙首山南缘深断裂，向北依次为北西西-近东西展布的龙首山北缘深断裂和北东向展布的F5、F6深断裂组成的弧，F12、F19大断裂组成的弧，以及弧形的F11和F18大断裂.
① Ⅲ1潮水盆地
潮水盆地位于研究区北部，南以龙首山北缘深断裂为界，东以F6深断裂为界，整体呈近北西西向、向南凸出的弧形展布.盆地磁场可分为两部分，沿金昌—民勤一线以北地区总体表现为场值一般为-100~20 nT负磁场背景上叠加一条弧形正磁异常带，异常值一般为50~200 nT，最高超过300 nT；在石板井一带则表现为在场值为-30~200 nT背景上叠加值为200~500 nT、最高超过700 nT的北东向强磁异常，异常呈短轴状、条带状和团块状.盆地发育3条近弧形展布大断裂，南东缘即石板井一带发育北东向深、大断裂.盆地南缘断陷特征明显，而以北则主要以拗陷为主.盆地内岩浆作用频繁，尤其是在盆地南东缘、沿F5、F6深断裂形成了一条剧烈的岩浆活动带.
潮水盆地具有较好的油气勘探前景，石油部门已于20世纪60-70年代对其进行了较为详细的地质调查工作，对盆地的构造特征、基底岩相和油气成藏条件进行了分析、并发现一个小型油气藏 (门相勇等，2001；陈启林和杨占龙，2010；张新虎等，2013).因此，本次根据最新的1：5万航磁资料，将盆地进一步细分成5个四级单元.部分单元描述如下：
其中，Ⅳ3金川坳陷位于金川附近，向北以F19大断裂为界，基底埋深1000~2000 m，整体向北倾斜，与地形变化一致；最深之处位于青土井以东地区，埋深超过2500 m.坳陷内岩浆活动不发育，断裂以盖层断裂为主，呈北西向、近东西向和北北向展布.在青土井地区的中侏罗统青土井群中，已发现一个小型的油气藏 (门相勇等，2001).
Ⅳ4红柳园坳陷位于F19大断裂、F5深断裂和F2深断裂的夹持部位，断裂以北东向和近东西向为主，但被后期北西向断裂所切割、错断.基底起伏从北西向南东呈显凸—凹—凸—凹的形态，据此可以再细分成4个五级单元.土山子南凸起大致位于F11大断裂和F19大断裂的东段的夹持部位，基底埋深0~2000 m，整体向南东倾斜.昌宁堡公社凹陷大致位于F19大断裂、F20大断裂和龙首山北缘深断裂的夹持部位，基底埋深2500~4500 m，有3个埋深超过4500 m次凹.民勤凸起大致沿F20大断裂展布，断裂、岩浆活动频繁，受其影响基底埋深变浅，一般为500~2000 m.苏武庙凹陷大致位于F20大断裂和F5深断裂夹持部位，基底埋深2000~3500 m，有3个埋深超过3500 m次凹.
Ⅳ5石板井隆起位于F5和F6深断裂的夹持部位，磁场表现为升高强磁异常特征.该隆起为一条强烈的构造—岩浆活动带，不仅发育数十个隐伏的中酸性岩体，而且还有2片隐伏的火山岩.石板井隆起可能为阿拉善地块中巴彦乌拉隆起带的南延隐伏部分.
② Ⅲ2龙首山基底杂岩带
龙首山基底杂岩带地处阿拉善地块南西缘，北邻潮水盆地，位于龙首山南、北缘深断裂之间，呈北西西向—近东西向弧形展布.其西段直接出露地表，东段隐伏，向东尖灭于青山附近，磁场以剧烈变化正负磁场为特征，场值从-100 nT到300 nT剧烈变化，异常值一般为200~500 nT，最大超过800 nT.异常带由北西向、北西西向和近东西向紧密线性条带状、串珠状、点状、短轴状磁异常组成，反映了是沿龙首山基底杂岩带活动的侵入岩、侵入岩与地层接触部位的混合岩以及磁铁矿、铜镍矿等.
③ Ⅲ3巴彦浩特盆地
巴彦浩特盆地位于龙首山南缘深断裂和F6深断裂夹持区之间，呈稳定的正磁场特征.因其磁性基底埋深较大而与龙首山基底杂岩带分开，埋深一般为1000~3000 m，最深超过3500 m.
(2) Ⅱ2北祁连弧盆系
北祁连弧盆系航磁特征特征表现为在北西向负磁异常背景上叠加规模不等、形状不一、展布方向不同的正磁异常，基底以中寒武统香山群浅变质岩系的细碎屑岩-泥岩复理石建造和奥陶系火山建造为主.从区域地质资料上看，中寒武统香山群遍布整个北祁连地区，其不仅是走廊地区的基底 (杜远生等，2009)，也可能是整个北祁连地区的基底之一.根据基底不同，进一步分为：
① Ⅲ4河西走廊裂陷带
该带位于龙首山南缘深断裂和北祁连北缘隐伏深断裂之间，呈北西西—近东西向带状展布，磁场总体表现在场值为-60~-20 nT平稳的负磁场背景上叠加正磁异常，基底主要为中寒武统香山群细碎屑岩-泥岩复理石建造.断裂主要有北西西向和北东向两组，北西西向以与龙首山南缘深断裂近平行的F3深断裂为代表，北东向有F5、F6和F7深断裂，这两组断裂皆被喜马拉雅运动时期形成的北西向断裂所截切、错断.龙首山南缘深断裂和F3深断裂之间的狭长条带区域，航磁异常特征明显，与北邻的阿拉善地块 (二级) 的航磁特征具有一定的继承性，反映了剧烈的岩浆—构造活动.根据后期岩浆活动情况和基底起伏特征，可以将河西走廊裂陷带进一步细分成6个四级单元.
其中，Ⅳ7张掖—民乐坳陷大致介于龙首山南缘深断裂、北祁连北缘隐伏深断裂、F25大断裂和F32大断裂之间，基底埋深为1000~4000 m，沿F23大断裂一线埋藏最深、超过5000 m，其中有2个次凹的埋深超过5500 m.Ⅳ11东青山坳陷位于北祁连北缘隐伏深断裂东段、龙首山南缘深断裂东段和F7深断裂北段的夹持区，基底埋深呈现北浅南深、中间浅两边深的特征，埋深超过4500 m的次凹有5个.
② Ⅲ5北祁连弧后盆地
北祁连弧后盆地北以北祁连北缘隐伏深断裂为界，呈北西西向展布，F9深断裂以北地区磁场以明显的正磁异常为特征，背景值为-20~200 nT，异常值为100~400 nT，异常呈短轴状、条带状、团块状和片状分布；以南则表现为平静低缓的负磁场背景，场值为-60~10 nT.在老虎山一带的点状、串珠状、条带状、短轴状和团块状的高磁异常为弧后盆地的扩张中心的蛇绿岩套的反映.断裂以近东西向和北西为主，近东西向以F8、F9深断裂和F38、F39、F40和F41大断裂为代表，北西向以F10深断裂为代表.基底主要为弧后盆地扩张时形成的火山岩、火山沉积碎屑岩和花岗岩类，与河西走廊裂陷带的基底有着明显区别.根据火山岩分布情况和基底的起伏特征，可以将其进一步细分成5个四级单元.
4 找矿意义研究区处在华北板块 (一级) 和秦祁昆造山系 (一级) 的接壤部位，断裂发育、岩浆活动强烈，具有极为有利的成矿地质条件.但是区内面积70%以上的地区为第四系分布区，迄今为止，只发现1个超大型金川铜镍矿、1个大型的东大山磁铁矿、1个中型的芨岭铀矿床，以及几个小型和中-小型的铀、铁、铜矿床和小型油气藏 (青土井)，更多的是铜镍、铁、铀、金和多金属矿 (化) 点 (汤中立等，2002；张新虎等，2013；施文静和胡俊祯，1993).这些都预示着深部有寻找大矿、富矿的可能.因此本次资源潜力评价除了将已出露的赋矿地质层 (体) 作为研究对象外，重点是覆盖区内根据航空物探推断的隐伏地质层 (体).在距离与铜镍矿、铁矿、铀矿、铜矿、金银矿和多金属矿等矿产有关的地质层 (体) 出露一定范围之内的浅覆盖区，将以这些矿产为目标矿种.在潮水盆地和河西走廊裂陷带中基底埋深超过2 km的深坳陷区，将讨论油气存在的可能.
4.1 潮水盆地潮水盆地油气勘探历史较长，但受地面及地下地质条件的制约还没有取得实质性突破，仅发现一个小型青土井油气藏 (门相勇等，2001).盆地盖层中侏罗统青土井群、下白垩统新民堡群，是较为理想的生油层，进一步油气勘探潜力巨大 (张新虎等，2013).据估计，盆地内生油岩厚度为1500 m，油气资源量可达1.7×108 t (陈启林和杨占龙，2010).盆地次级构造单元金川坳陷和红柳园坳陷基底埋深较大，又有北东向隐伏的大断裂通过.尤其是红柳园坳陷，次级构造格架发育，凹凸相间分布，基底起伏复杂，为油气生成、储存和运移提供了较好的条件.通过航磁局部构造异常的筛选，结合航放低铀异常 (张玉君，1994；江民忠等，2002)，预测在金川坳陷西南缘、昌宁堡公社凹陷次凹之间的局部凸起地段具有油气勘探前景.
盆地南东缘的石板井隆起基底埋深 < 1000 m，局部地段 < 500 m，可能为巴彦乌拉隆起带的南延部分.而巴彦乌拉隆起带为金成矿带 (冯志兴和李红宇，2002).另一方面，石板井隆起带和龙首山基底杂岩带可能具有相同的地质构造背景，它们具有极为相似的航磁异常特征，分别为研究区北部的弧形正磁异常带的东翼和西翼.而该弧形磁异常带正好与阿拉善弧形构造带 (张德润，1992) 的最外侧弧形相对应.因此，石板井隆起可能具有铜镍、铁锰、金和铜及多金属矿产的成矿潜力.
4.2 龙首山基底杂岩带龙首山基底杂岩带位于阿拉善 (隆起) Cu-Ni-Pt-Fe-REE-P-石墨—芒硝—盐类成矿带 (谭文娟等，2012) 中，也位于龙首山—祁连山铀成矿带 (张金带等，2012) 中，矿产资源十分丰富.
沿龙首山分布有十几个小型的镁铁质超基性岩体 (焦建刚等，2006)，但只有金川岩体产出了超大型铜镍矿，其他岩体只见铜镍矿化.航磁测量结果显示，金川岩体呈明显的强磁异常特征，其他岩体基本无明显磁异常.因此，强磁异常与含矿岩体存在一定的关系，可以通过航磁间接寻找铜镍矿.目前金川铜镍矿的勘探深度为1000 m左右，含矿岩体尚未尖灭 (汤中立等，2010).对本次获取的1：5万高精度航磁数据进行反演，结果显示金川岩体向下延伸可达1400 m，最深超过1600 m (图 7)，深部找矿潜力巨大.另外，在龙首山基底杂岩带东段，发现数个单峰强磁异常或单峰二次叠加异常，推测由镁铁质超基性岩体引起，值得关注.
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图 7 金川岩体航磁ΔT正演剖面图 Figure 7 The result of forward modeling of the Jinchuan rock |
绝大多数铁矿均具有较强的磁性，航磁资料可为铁矿成矿预测提供直接信息.根据区内航磁局部异常的筛选结果，结合已知铁矿床航磁异常特征和成矿地质背景，认为桃花山附近和重兴堡公社附近具有进一步找矿的前景.
铀矿方面，已发现的铀矿床 (点) 基本都与芨岭岩体有关 (施文静和胡俊祯，1993).该岩体航磁特征明显，由数条北西西向展布的条带状正磁异常组成，铀矿化就位于这些异常带的接触部位.因此，围绕芨岭岩体下一步的铀矿勘查工作，重点是搞清北西西向断裂的深部延伸情况，以期有新的突破.
4.3 河西走廊裂陷带带内已发现曹家口金及多金属矿点、小柳沟金属矿点、小石门多金属矿点、馒头山钨铋矿点和金井子钨铋矿点等，属热液石英脉型或接触交代型，多位于中酸性岩体与中寒武统香山群或不同岩性的接触带上.接触带中常可见矽卡岩化、角岩化和混合岩化，并伴有硅化、透闪石化、绿帘石化和绿泥石化等蚀变 (贾群子等，2007).矽卡岩化、角岩化和混合岩化的岩石普遍具有较强的磁性，在岩体周围或岩体内形成磁性蚀变带，而具环形或条带状磁异常 (范正国等，2010).因此，寻找此类金、铜及多金属矿点要重点关注沿岩体周围分布的环形磁异常，它们主要位于河西走廊裂陷带上的次级隆起中.结合区域化探资料，认为围绕永昌周围的中酸性岩体与中寒武统香山群接触部位具有金、铜及多金属矿成矿前景，应进一步工作.
张掖—民乐坳陷 (前人称为“民乐盆地”) 和东青山坳陷 (前人称为“武威盆地”) 具有油气成藏的潜力 (陈启林和杨占龙，2010；张新虎等，2013).通过航磁局部构造异常的筛选，结合航放低铀异常 (张玉君，1994；江民忠等，2002)，预测在张掖—民乐坳陷的东北部的“马蹄形”斜坡带以及东青山坳陷的中部、南缘为油气成藏的有利地区.
4.4 北祁连弧后盆地研究区内的北祁连弧后盆地现已发现灰条沟锰矿点、毛家圈铜矿点、百大阪钨矿点，臭牛沟赤铁矿点、砂金矿点和铁锰矿点等.除毛家圈铜矿点和百大阪钨矿点外，其他矿产主要与奥陶系中基性-中酸性火山岩系有关，且主要产于后期岩体与火山碎屑凝灰岩的接触带上.中酸性岩体与凝灰岩的接触带上，常形成磁性蚀变带 (范正国等，2010)，且具明显化探异常.如本次筛选的306号航磁局部异常，位于石英闪长岩体与火山凝灰岩接触带上，具条带状磁异常特征 (图 8)，对其进行异常地面查证，土壤化探取样结果显示 (表 2)，Cu、Pb、Bi、W和Ag等元素平均值大于参考值 (汤中立等，2002)，且标准偏差较大，为异常元素.
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图 8 306号航磁局部异常特征图 Figure 8 The aeromagnetic and geological map of the anomaly 306 |
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表 2 306号航磁异常土壤化探取样分析结果统计表 Table 2 The soil geochemical exploration sampling analysis results of the anomaly 306 |
因此，在北祁连弧后盆地内寻找铁锰多金属矿要着重关注中酸性岩体与地层的接触带.根据航磁圈定隐伏岩体的分布情况，结合区域化探资料，预测在黄羊镇—新井一带和寻子沟顶附近可进行进一步矿产勘查工作.
在该构造单元的南部已发现多个铜矿床 (点)，如卫昌沟铜矿点和猪嘴哑巴铜矿床.铜矿是研究区乃至整个祁连山地区最具特色的矿种之一，尤其是与早古生代海底火山作用有关的铜多金属块状硫化物矿床.猪嘴哑巴铜矿位于老虎山一带，其形成于弧后洋壳扩张环境，含矿层位为蛇绿岩套中的细碧岩，具有角砾岩化、绿泥石化和黄铁矿化现象，矿石矿物为黄铁矿、黄铜矿、闪锌矿，此外还有赤铁矿、褐铁矿、孔雀石、磁黄铁矿和铜矿等.其航磁特征表现为小幅震荡升高磁异常、且往往与强磁异常 (蛇绿岩套中基性、超基性岩) 相伴 (图 9).沿老虎山一带向西、在基性岩体的南缘发现多个具有类似特征的航磁局部异常，可能是寻找该类铜矿产的间接找矿信息.
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图 9 猪嘴哑巴铜矿航磁异常特征图 Figure 9 The aeromagnetic map of Zhuzuiyaba copper depoist |
文章通过对本区最新1：5万航磁资料进行化极、延拓、求导和反演等处理，推断了断裂，分析基底岩相构造情况，重新划分了大地构造单元，并描述了各单元磁异常特征，探讨了潮水盆地、龙首山基底杂岩带、河西走廊裂陷带和北祁连弧后盆地4个三级单元的找矿潜力，提出了以下新认识：
(1) 准确地厘定了一、二级单元的界线——龙首山南缘深断裂通过的位置，它位于小堡—横梁山—苏海图配种站 (北20 km) 一线；并进一步细分为5个三级单元、16个四级单元和4个五级单元.
(2) 阿拉善地块 (二级) 具明显的弧形磁异常特征，总体表现为平缓变化的正、负磁场，表明其基底断裂总体具向南突出的弧形特征、基底岩相主体为沉积—变质和变质建造、局部为岩浆建造.北祁连弧盆系 (二级) 总体以北西向负磁场为背景，断裂可分为北西西向、北东向、北西向和近东西向四组.根据基底性质的不同，其可分为河西走廊裂陷带和北祁连弧后盆地2个三级单元.前者基底埋深较大，岩相以浅变质复理石建造为主；后者局部出露地表，岩相以火山建造为主.
(3) 大致确定了龙首山基底杂岩带 (三级) 的规模，其向东延伸止于F6深断裂；新划分出一个三级单元——巴彦浩特盆地，其受龙首山南缘深断裂和F6深断裂控制.
(4) 认为潮水盆地 (三级) 东南缘的次级构造——石板井隆起是巴彦乌拉隆起带的南延部分.石板井隆起受北东向F5和F6深断裂夹持控制，是阿拉善弧形构造带的最外侧弧东翼的组成部分.
(5) 对红柳园坳陷、金川坳陷、东青山坳陷和张掖-民乐坳陷等4个四级单元的基底起伏特征进行了重点研究，这有助于油气资源勘探和开发.其中红柳园坳陷可再细分成土山子南凸起、昌宁堡公社凹陷、民勤凸起和苏武庙凹陷等4个五级单元.
(6) 金川坳陷、红柳园坳陷和石板井隆起分别具有油气勘探和铜镍、铁锰、金和铜及多金属矿产的找矿潜力；龙首山基底杂岩带金川矿区深部及外围东侧找矿潜力巨大，桃花山附近和重兴堡公社附近具有进一步铁矿找矿前景；河西走廊裂陷带寻找金、铜及多金属矿产要重点关注位于永昌周围中酸性岩体与中寒武统香山群接触部位、且具环形磁异常的地段，油气成藏的有利地区可能位于张掖—民乐坳陷东北部的“马蹄形”斜坡带以及东青山坳陷的中部、南缘；北祁连弧后盆地黄羊镇—新井一带和寻子沟顶附近可重点关注矽卡岩型和火山岩型铁锰多金属矿产，沿老虎山一带向西、在基性岩体的南缘可能具有寻找火山块状硫化物矿产的潜力.
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