内蒙古额济纳北山地区地球物理及地球化学特征的因素分析讨论

巴图1 ,陈威君1 ,杨泽2 ,张振国1 ,施娜1 ,朱鹏龙1

1.内蒙古有色地质矿业（集团）地博矿业有限责任公司，内蒙古自治区呼和浩特市  010010；2.内蒙古天石基础工程有限责任公司，内蒙古呼和浩特市  010010

摘要：本文主要以地球物理及地球化学资料结合地质为主导，分析地区主要岩性体，对三叠世正长花岗岩与晚石炭世花岗闪长岩接触带边部的中细粒正长花岗岩中，矿（化）体大致呈带状、似层状，及异常分部特征，综合地物化资料进行分析讨论。

关键词：北山地区，地球物理，地球化学

1地形地貌及气象

区地势总体较为平缓，呈北高南低之势，地貌由戈壁、沙漠、低山组成，相对高差较小，海拔高度多在900-1300m之间。属中温带半干旱大陆性季风气候，年平均气温8.3℃，日温差悬殊。5～9月年极端最高气温可达42℃，平均在32℃以上。工作区雨量极为稀少，年降雨量平均为37mm，大大低于蒸发量3700mm。无霜期为138～150天。风主要集中在春、冬两季，以偏西风为主，最大风力8～10级，年平均风速达4.2m/s。

地质背景

大地构造位置处于哈萨克斯坦-准噶尔板块（Ⅰ），哈萨克斯坦板块南东大陆边缘（Ⅰ1），黑鹰山火山型被动陆缘（Ⅰ11）。区内中、新生代地层区划属天山地层区，北山地层分区；中生代地层属塔里木-南疆地层大区，中、南天山-北山地层区，党罗塔格-黑鹰山地层区；区域内侵入岩主要为石炭纪中粗粒二长花岗岩、中粒花岗闪长岩、中粒斜长花岗岩、中细粒石英闪长岩、中细粒闪长岩及各种岩脉等。

2地球物理特征

根据岩（矿）石磁性分组、列的原则，地层岩石划分到组，侵入岩划分到期、次等，磁性相近可以合并，与地质分类相对应，磁参数测定统计结果见表（1）

表1  岩（矿）石磁性参数统计表

类别	岩（矿）石名 称	代号	磁化率κ （4π×10-6SI）		剩磁Jr （×10-3A/m）
			变化范围	算术平均值	变化范围	算术平均值
地层	安山质熔结凝灰岩	S2-3g	0-5259	1745	0-476	207
	玄武岩、安山岩	S2-3g	0-10580	5820	0-4344	899
	英安岩、流纹岩	C2b	0-848	756	0-496	313
侵入岩	正长花岗岩	T3ξγ	无磁	无磁	无磁	无磁
	斜长花岗岩	C2γο	0-1531	1223	0-294	157
	花岗闪长岩	C2γδ	0-1130	20	0-159	3
	石英闪长岩	C2δο	0-5970	2433	0-8401	1714
赤铁矿、磁铁矿			10060-65138	33811	362-8921	2653

主要岩性为安山质熔结凝灰岩，岩石磁性较强，平均Jr值为899×10-3A/m，因岩石性质，岩石磁性分布极不均匀介于0-4344×10-3A/m；磁化率0-10580 4π×10-6SI，平均为5820 4π×10-6SI，地面磁测一般表现为变化剧烈的正高磁场。中－上志留统公婆泉组：玄武岩、安山岩，岩石磁性较强，磁化率变化较大，剩余磁化强度介于0-476×10-3A/m；平均为207×10-3A/m；岩石磁化率介于0-5259 4π×10-6SI，平均为1745 4π×10-6SI，可以引起中等强度的磁异常。上石炭统白山组：以中酸性熔岩为主，主要为英安岩、流纹岩，磁性较小，介于0-496×10-3A/m；平均为313×10-3A/m；磁化率中等，介于0-848 4π×10-6SI，平均为756 4π×10-6SI，地表一般表现为低缓跳跃正磁场。中酸性－酸性岩石磁性逐渐减弱，磁化率减小，石英闪长岩平均剩磁为1714×10-3A/m，磁化率为2433 4π×10-6SI，可以引起轻度地面磁异常，斜长花岗岩平均剩磁157×10-3A/m，磁化率为1223 4π×10-6SI，一般不发育磁异常。晚三叠世侵入岩正长花岗岩，属高分异型，暗色矿物极少，无磁性，不易磁化，地表呈平静低缓正磁场。磁异常强度较高，在宏观上异常高值区基本与石英砂岩和矽卡岩蚀变带对应，物性测定石英砂岩和矽卡岩磁性较强，由此可见本异常可能是由石英砂岩和矽卡岩中磁性矿物富集磁性增强所引起。该异常在平面形态上其西侧、北侧、南东侧有多半包围状的负异常出现，表明磁源为体状近地表向下延深不大；石英砂岩磁性较强，但在异常区内零星分布，与磁测高磁区对应较好，可见高强异常与石英砂岩和矽卡岩关系密切；异常区内多线状低磁区带表具磁性地层完整性被破坏，可能有断裂构造活动。异常场值变化梯度大，等值线密集，异常界线清晰；从水平、垂向一阶导数平面图上看有两个异常强度中心，异常四周为环状负磁异常；在化极向上延拓中异常衰减慢。在化极向上延拓100m～200m，ΔT变化为18.1～168.8 nT/m变化大。而激电异常在其中视极化率异常出现强度为4.78%的峰值，异常形态为条带状；电阻率等值线在该区也为北东走向，激电异常基本上位于视电阻率异常低阻异常带上，表现为低视电阻率高视极化率的特征。从激电异常的具体形态看，异常呈较小范围的面状形，但异常的主体部分在南部，且异常受岩体接触有关；结合地质情况，推断为由岩体引起，该视极化率异常就处在岩体的内接触带，对应的低阻带为岩体破碎所致，而本区所发现的地质体基本上没见到硫化物及炭质地层，没有地质干扰，异常可能为热液作用使硫化物局部富集引起。

3区域重、磁资料的地质解释

3.1重、磁场的分区及构造区的划分

研究区的磁场总体呈北西带状走向，正负磁异常相间分布，反映本区断裂构造发育，岩浆活动广泛。1∶5万航磁化极异常上延1000m立体图显示磁场层次清楚，分区明显。上延1000m后增强滤波结果则突出了分区界线和断裂构造线。

据磁异常的强度、形态和分布特征可以分为两大磁场区，从北向南依次是Ⅰ区、Ⅱ区，同时磁场的分区界线也是大断裂构造带的反映。Ⅰ区为北西西向，强度高、规模大；Ⅱ区为北西向，磁场平静、多位块体状，磁异常呈串珠状分布。

由区域布格重力异常值均为负值。大部分异常呈北西走向，与区域地层、构造和岩浆岩展布方向大致相同。重力异常场总体变化趋势是北高南低、东高西低，几条北西走向的重力梯级带十分醒目，构成重力场的分区界线，同时也是大地构造分区的界线。

根据本区区域重、磁异常的强度、形态和分布特征等因素的分析，并结合地质和构造综合研究成果，将本区大地构造划分为两个一级构造区，在一级构造区内又划分为若干个构造带。

3.2断裂构造的划分

（1）根据重磁异常划分断裂构造的主要依据

1)断裂两侧重磁异常有明显不同。例如断层一边有大量磁性体，同时激起强烈的磁异常。而另一边则没有或者很少有磁性体和磁异常，或者在断层两边磁性体走向有明显不同。

2)具一定走向的线性磁性体或磁性体群呈串珠状分布，反映了控制岩浆活动的断裂，在磁异常上反映为一定走向的线状异常或串珠状的异常带。

3)密度界面深度陡然增大，反映了两个不同密度地质体的大角度接触，这样的突变点的线状分布，在布格重力异常图表现为明显的梯度带，是断层存在的有力证据。根据深度资料还可以推算断距、断面产状要素等。

4)呈一定走向的密度界面倾斜面的错断，线状磁性体以及密度界面隆起或凹陷带的错断，在异常上表现为线状磁异常或重力异常梯度带的明显错断或扭曲方向，这些都是横向断裂的直接标志。

（2）主要的断裂构造

1）近东西向区域深大断裂

根据地球物理场特征及其对地质构造的反映，我们认为，上面探讨的构造区之间的分界线反映了切穿地壳的深大断裂带的展布，这些深大断裂带从北到南依次为：黑鹰山—额济纳旗深大断裂带(A-1)、下勒淘来-微波山深断裂带(A-2)、石板井-小黄山断裂带(A-3)、反修山-月牙山-索索井断裂带(A-4)、反帝山-盘陀山深断裂带(A-5)等。这五条呈近东西走向的主体深断裂带，构成全区大的构造格架。这些深大断裂带对区内的地层展布、岩浆岩生成及分布以及成矿作用，均有着密切的联系和控制作用，现就其中主要断裂带的地球物理场特征分述如下。

2）北东、南北向断裂

北东、南北向断裂数目多，但规模小，断续分布，岩浆活动不强烈，因此在区域重、磁场上的表现特征也不明显。根据前述划分断裂构造的标准，结合已有的区域地质、重磁资料，在研究区从西到东划分出的北东向断裂有：碧玉山断裂（B-1）、黑鹰山断裂（B-2）、石板井-红旗山断裂（B-3）、向阳山-小黑山-破房子井断裂（B-4）、盘陀山-微波山断裂（B-5）、龙风山-纪河德气象站断裂（B-6.南北向）、龙风山-洗肠井断裂（B-7）等。至于它们的地质、地球物理特征不再重述。

3.3地球物理场与深部地质构造

（1）区域重力场特征与莫霍面深度

研究区重力异常场总体变化趋势是北高南低、东高西低，反映出研究区莫霍面深度为东浅西深。东部额济纳旗一带莫霍面深度最浅，为45km，地壳厚度最薄。西南部莫霍面深度最深，达53km，地壳最厚，相对落差8km。据此，莫霍面由东向西可依次划分为额济纳旗幔隆区、黑鹰山-反修山幔坡区、小红山-三道明水幔凹区。

（2）重力场特征及基底起伏

在本区沉积盖层是第四系、第三系，基底为石碳系、志留系、寒武系、震旦系。重力垂向一阶导数清楚地表现出基底的隆凹变化特征。因此，利用重力资料可以圈定基底的起伏和中新生界沉积盆地。从北向南主要是碧玉山-哈尔陶勒盖隆起、小红山-黑红山坳陷、独山-下勒淘来隆起、三道明水-石板井坳陷、马鬃山-白云山隆起等。

4地球化学特征

区域内元素的组合规律及地质体之间的相互关系，将区内元素值进行R型聚类分析（图1），按相关系数0.1-0.5的相关水平结合元素伴生关系及地球化学行为。元素变异系数（CV）在＞2属强分异型元素，As、Zn、Mo、Ni等元素变异系数（CV）在1.0-2.0之间属分异型元素，说明这些元素在有利的地质环境下易成矿；其它元素变异系数小于1.0，为本区弱分异元素，呈均匀分布。将区内18种单元素异常划分为（Ag、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni；Au、As、Sb、Hg；W、Sn、Mo、Bi；Nb、Be、Th、U；），Ag-Sn、Ag-U相关程度高，Be-Nb、Be-Li、Li-Rb有一定相关，相其它元素相关性一般。区内不同范围分布着不同的地质体，它们所经历的地质事件、地球化学过程也不尽相同，所以使各元素的地球化学场表现出一定的规律性，各元素地球化学场分以下4组。

图1  化探元素聚类分析图

Cu、Ag、Sn、W、U、Mo元素地球化学场以背景区、低背景区大面积分布为特征， 在测区中东部有高值区出现，地球化学场的变化与地质单元相关性较明显，与次级构造及热液活动也有关系，Cu、Ag、Sn、W、U元素高背景区出露有志留系上统碎石山组、公婆泉组地层，中细粒斜长花岗岩、中细粒花岗闪长岩。Sn、Bi、Mo元素高背景区与石英闪长岩、花岗岩、闪长岩有关。

La、Nb、Rb、Y、Th、Li、Be元素地球化学场以背景区、低背景区大面积分布为特征，高值区多分散零星状态出现在志留系上统碎石山组地层及晚三叠世正长花岗岩、晚石炭世中细粒斜长花岗岩、中细粒花岗闪长岩中。，地球化学场的变化与地质单元相关性较明显，与次级构造及热液活动也有关系，基岩区的孤立高值区多与构造热液活动有关。

As、Sb、Pb、Zn元素地球化学场以背景区、低背景区大面积分布为特征，在测区中东部有高值区出现，地球化学场的变化与地质单元相关性较明显，与次级构造及热液活动也有关系，As、Sb、Pb、Zn元素高背景区出露有志留系上统公婆泉组地层，并与面状挤压构造带相关。

Au 元素地球化学场以低背景区、背景区大面积分布为特征，在测区中东边部有高值区出现，地球化学场的变化与地质单元相关性较明显，与次级构造及热液活动也有关系，Au 元素高背景区出露有志留系上统公婆泉组地层及晚三叠世正长花岗岩，其他基岩区高值区呈孤岛状无规律地分布于全区，多与构造热液活动有关。

5结论

采用先进、有效的技术方法，对区域重、磁资料进行了数据处理。特别是应用视磁化率填图、解析信号分析、梯度带滤波增强技术等数据处理方法，有效的压制了干扰，突出了有用信息，取得了对区域重、磁资料进行地质解释的明显效果。根据数据处理后相关的重、磁图件，将研究区划分为哈萨克斯坦板块东缘构造区和塔里木板块北缘两大Ⅰ级构造区以及6大Ⅱ级构造小区。推断划分北西向深大断裂构造带5条和北东向断裂构造7条。初步判断、圈定多处磁性块体，并区分出基性岩体、中酸性岩体的分布。对本区的深部构造、莫氏界面、基底起伏进行了分析研究。这就大大加强了利用地质、地球物理、遥感资料的综合研究，深化了对区域地质、成矿规律和控矿特征的认识。

参考文献

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[2]内蒙古自治区地质调查院.内蒙古1∶20万黑鹰山幅区域重力调查技术说明书[M].2002.

[3]内蒙古自治区地质调查院.内蒙古石板井地区1∶20万区域重力调查技术说明书[M].2004.

[4]严良俊,胡文宝,姚长利.重磁资料面积处理中的滤波增强技术与应用[J].勘探地球物理进展, 2006.29(4):102-104.

作者简介：巴图，男（1987.10-）蒙古族，土默特左旗人，大学本科，工程师，主要从事矿产地球物理及地球化学勘察方面工作。