重力勘探在晋西北地区断裂构造分析中的应用

Huabei Natural Resources037

重力勘探在晋西北地区断裂构造分析中的应用

郝 山，张亚峰

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（1.山西省矿产资源调查监测中心，山西 太原 030024；2.山西省地质调查院，山西 太原 030006）

摘要：在山西省晋西北地区进行1:5万重力测量中，对布格重力异常分别进行分析，解释推断右玉凹陷盆地边缘，在深覆盖区推断解释隐伏断裂构造，完善右玉凹陷盆地内部构造形态。文章旨在探讨重力勘探分析解释的思路和方法，为今后工作面对类似异常提供经验和帮助。关键词：重力勘探；构造；盆地边缘中图分类号：P631 文 献标识码：A文章编号：2096-7519（2021）03-37-21 重力勘探概述

重力勘探是测量与围岩有密度差异的地质体在其周围引起的重力异常，为确定这些地质体存在的空间位置、大小和形状，从而对工作地区的地质构造和矿产分布情况作出判断的一种地球物理勘探方法[1]。

向为北西向，异常北东侧未封闭，延伸出区外。该异常区周围界限部位均为高梯度的梯级带，西侧边界最大梯级带可达5.06×10-5m/s2/km，南侧边界最大梯级带可达4.21×10-5m/s2/km。该大范围重力低异常主要为低密度地层（第四系、新近系、白垩系）和变质花岗岩类结晶基底的综合反映。勘查区南部滴水沿一带表现为相对重力高。主要反映盖层西北薄东南厚，结晶基底西北浅南东深。3.2 断裂构造的推断解释

为了更加深入地了解判断右玉盆地的边缘和盆地内部构造形态，求取斜导数及总水平方向导数模、Theta图法纪归一化Theta图垂向导数、归一化总水平导数垂向导数、归一化标准差、欧拉反褶积等，这里仅利用总水平方向导数模（见图2）进行分析。

3.2.1 断裂推断的结果

依据断裂标志以及级别的划分原则,去掉由明显地层界线、岩体边界、褶皱轴线等因素所形成的“特征线”，推断断裂特征线16条，隐伏岩体2处。其中，F1、F2断层为已知右玉凹陷盆地边缘断裂（见图3）。

按断裂走向分为3组，近东西向、北东向或北东东向、北西向或北北西向。从断裂切割来看，近东西向断裂形成较早，北西向断裂次之，北东向断裂形成最晚。后期形成的断裂往往错断早期形成的断裂。

3.2.2 主要断裂的推断解释1）断裂F1

该断裂在区内长18km，从图4推断F1断裂是结晶基底断裂，倾向东，断距不详，为右玉凹陷盆地西侧边缘断裂带

2 构造特征

区内主体构造格架最终形成于燕山期。本区处于山西板内造山带晋西北板拗之偏关—五寨块坪北西部和华北北缘活动带和林格尔—丰镇板隆之右玉块凹。五台运动的结果使五台超群及其以前的地层发生了强烈褶皱，最终形成了以北东东向为主的大型复式褶皱；吕梁运动的结果是对五台超群进行了强烈地改造，该区趋于相对稳定，曾大面积隆起并遭受剥蚀，因而缺失长城系、蓟县系、青白口系及震旦系等层位。直至寒武纪，区内开始缓慢下沉，相继接受了寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系和三叠系的沉积。从中生代持续至今的断块坳隆、挤压推覆、拉张裂陷造成的地貌变迁和断裂的分布，不仅决定了中生代以来各地层单元的分布，也决定了前中生代所有地层的分布格局。

3 工作成果

对取得的布格重力异常进行200×200m的网格化，编制了该地区1:5万布格重力异常图（见图1）、重力水平方向导数模平面图（见图2）。3.1 勘查区重力场特征

综观布格重力异常图，总体格局为“北低南高”，勘查区北部右卫镇—右玉县一带表现为明显的重力低，异常走

作者简介：郝山（1988—），男，山西太原人，工程师，本科，毕业于成都理工大学，主要从事物探工作。（邮箱）*****************038

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地质勘探

图1 布格重力异常图

在本区的部分。

2）断裂F2

图2 重力水平方向导数模图3 推断成果图

2）Ⅱ-1区位于右玉凹陷盆地西侧，Ⅱ-2区位于右玉凹陷盆地西南部，磁异常为平稳弱负磁异常，地表出露新太古界集宁岩群，重力相对高值区是集宁群结晶基底的高密度体引起，Ⅱ-1区以F1断裂为边界，Ⅱ-2区以断裂F2和F3为边界。

3）Ⅲ区位于右玉凹陷盆地西南部，以断裂F2、F3为边界。F3断裂倾向东南，北西盘隆升，南东盘下降，反映Ⅲ区比Ⅱ-2区相对重力高。

该断裂在区内22km，从图4推断F2断裂是结晶基底断裂，倾向北东，断距不详，为右玉凹陷盆地南侧边缘断裂带在本区的部分。

3）断裂F3

该断裂在区内长20km，走向北东，倾向南东，是区内块体分界线。布格重力异常平面图上表现为密集线性梯度带，重力水平方向导数模平面图上显示为串珠状极值连线。中生代印支期滴水沿一带的角山正长斑岩位于F2和F3断裂交汇部位。

3.2.3 块体划分

4 结论

位场边界识别技术是基于重力位场研究地质体空间展布特征的一种重要技术方法。在常规方法的基础上，斜导数及总水平方向导数模、Theta图法纪归一化Theta图垂向导数、归一化总水平导数垂向导数、归一化标准差、欧拉反褶积等方法的处理结果是划分断裂的一种有效方法，更能快速、准确地反演出研究区断裂构造的深度信息和平面特征。尤其在覆盖层厚的地区，适用性强，应用效果好，对今后断裂构造的研究有重要的理论价值和指导意义。

参考文献：

[1] 曾华霖.重力场与重力勘探[M].北京:地质出版社.2005.[2] 赵建宇,明彦伯,孙成城,张志东,刘晓甲.重磁(梯度)张 量数据边界识别方法研究[J].物探化探计算技术,2017,6.[3] 马龙,孟军海,山中雪,李兴良,李凤廷,金永明,王金海, 李宝兰.重磁异常源边界识别新方法对比及应用研究[J]. 地球物理学进展,2017,6.[4] 戴伟铭.位场数据处理技术方法研究及南海地质构造解 释[D].吉林大学,2018.[5] 许,袁炳强,刘必良,姚长利.多种重磁位场边缘识 别方法及在南黄海北部断裂构造识别中的应用研究[J]. 物探与化探,2020,4.

图4 不同高度上延布格重力异常平面图根据布格重力场的特征，将本工作区分为3个区。1）图1中的Ⅰ区，布格重力异常低值区，磁异常为弱正磁异常，地表出露第四系和白垩系，重力低值区是结晶基底中低密度花岗岩体叠加侵入玄武岩引起，以断裂F1和F2为边界。