張文博，王守興，王向麗，李 寧，王唯存

吉林省勘查地球物理研究院, 吉林 長春 130012

《黑龍江省五?？h—沙蘭站公社1：20 萬區(qū)域重力調(diào)查成果報(bào)告》是沈陽地質(zhì)調(diào)查中心“東北地區(qū)基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查及數(shù)據(jù)更新”項(xiàng)目的一部分，該項(xiàng)目共完成調(diào)查面積21 171 km2，為區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源評(píng)價(jià)、區(qū)域地質(zhì)調(diào)查和基礎(chǔ)地質(zhì)圖件更新等工作提供高質(zhì)量的基礎(chǔ)性區(qū)域重力資料。本文應(yīng)用RGIS 軟件對(duì)所獲區(qū)域重力資料進(jìn)行數(shù)據(jù)處理為地質(zhì)礦產(chǎn)勘查及研究提供參考。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

調(diào)查區(qū)跨兩個(gè)Ⅰ級(jí)構(gòu)造單元：興安嶺—內(nèi)蒙地槽褶皺區(qū)和興凱湖—布列亞山地塊區(qū)。以方正—長汀巖石圈斷裂為界，西側(cè)為興安嶺—內(nèi)蒙地槽褶皺區(qū)，東側(cè)為興凱湖—布列亞山地塊區(qū)。

工作區(qū)及周邊位于老爺嶺地塊與伊春—延壽褶皺系和松嫩地塊結(jié)合部位。出露地層有前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系、晚三疊世、白堊紀(jì)地層，另外新生代玄武巖發(fā)育。區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，依蘭—伊通、方正—長汀、敦化—密山3 條深斷裂穿過區(qū)內(nèi)；侵入巖漿活動(dòng)頻繁，古元古代—中生代侵入巖大面積分布。

新太古代—古元古代中高級(jí)變質(zhì)巖系構(gòu)成工作區(qū)及周邊一帶的結(jié)晶基底（古陸核），中元古代晚期在其南部形成陸殼增生帶，新元古代在東、西兩側(cè)進(jìn)一步形成陸緣增生帶。早古生代形成海槽沉積，晚古生代形成海相-陸相交替的火山-沉積巖建造，具有蓋層性質(zhì)。晚印支期發(fā)生陸內(nèi)碰撞，形成規(guī)模宏大的南北向構(gòu)造巖漿巖帶。印支期末受北東向敦化—密山斷裂帶和東西向構(gòu)造聯(lián)合控制，形成一系列東西向?yàn)橹鞯暮号璧?。新生代工作區(qū)內(nèi)構(gòu)造主要受敦化—密山斷裂帶控制，沿?cái)嗔褞в写竺娣e玄武巖溢流。

2 重磁場特征

2.1 區(qū)域重力特征

從1989 年原地礦部二物王之荃等人編繪的工區(qū)1∶100 萬布格重力異常平面圖（見圖1）上可見：

圖1 黑龍江五?？h—沙蘭站公社地區(qū)1:100萬布格重力異常平面圖Fig. 1 1:1 000 000 Bouguer gravity anomaly prof ile of Wuchang County-Shalan station commune in Heilongjiang Province

（1）受長白山地區(qū)反山根作用影響，工作區(qū)內(nèi)及外圍場值均為負(fù)值。區(qū)內(nèi)布格重力異常場態(tài)特征較為明顯，布格重力異常等值線宏觀多呈北東向展布，而且場值變化較大，幅度達(dá)50×10-5m/s2，區(qū)西北部五常一帶重力場值最高達(dá)-5×10-5m/s2，東南部鏡泊湖一帶場值最低，達(dá)-55×10-5m/s2。全區(qū)場值呈現(xiàn)西北部高，東南部低的格局，兩部場區(qū)場值變化均在（-30～-25）×10-5m/s2以內(nèi)。

（2）從工作區(qū)區(qū)域地質(zhì)概況分析，區(qū)內(nèi)布格重力異常場態(tài)特征主要與區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造特征密切相關(guān)。西北部重力高值區(qū)主要受松遼盆地幔隆和前寒武紀(jì)變質(zhì)巖系的影響；東南部重力低值區(qū)則主要受張廣才嶺山地區(qū)幔凹和大片發(fā)育的花崗巖類的影響。重力低值區(qū)內(nèi)局部重力異常發(fā)育，其中鏡泊湖局部重力低是由中—新生代斷（坳）陷盆地引起，等值線基本沿北東向延伸，是區(qū)內(nèi)北東向構(gòu)造的反映；另有一面坡—向陽山、敦化—鏡泊梯度帶分別是深大斷裂帶的反映；其它梯度帶分別是基底斷裂或不同密度地質(zhì)體接觸帶的反映。

2.2 區(qū)域航磁場特征

從區(qū)域航磁ΔT 異常平面圖（見圖2）上能夠看出，工作區(qū)內(nèi)及外圍磁異常亦如ΔgB異常一樣多呈北東向展布，沿北西向場值多呈磁力高與磁力低相間排列，顯示出構(gòu)造線方向亦明顯呈北東向。依場態(tài)特征，區(qū)內(nèi)及周邊磁場大致可分為以下5 種類型∶

（1）東南側(cè)邊部雜亂磁場：沿敦化—密山斷裂一線及東南側(cè)呈帶狀分布，占域較小，帶內(nèi)正負(fù)異常交替變化頻繁，異常形態(tài)極為復(fù)雜。該場態(tài)是沿敦化—密山斷裂帶噴出的船底山組玄武巖的反映。

（2）西北側(cè)邊部雜亂磁場區(qū)：該場區(qū)內(nèi)局部發(fā)育條帶狀磁力高，通常是疊加在場值（0～200）nT 的磁力低上，異常值變化范圍為（0～800）nT，一般沿北東向延伸，局部地段發(fā)生東西向錯(cuò)動(dòng)。此場態(tài)特征是一些中基性侵入巖體沿?cái)嗔逊植嫉姆从?。這種類型場態(tài)主要分布在尚志—五常以西一帶，占域較小。

（3）東南部波狀正異常帶：該類型磁場位于敦化—密山斷裂帶西北側(cè)—長汀一帶，異常曲線呈波狀規(guī)律變化，ΔT 異常值通常在0～1 000nT 之間，異常范圍較大，該場態(tài)主要是具有較強(qiáng)磁性的晚三疊世花崗閃長巖和晚侏羅世花崗閃長巖的反映。

圖2 黑龍江五?？h—沙蘭站航磁ΔT異常等值線平面圖Fig.2 Aeromagnetic ΔT anomaly Isoline plan of Wuchang County-Shalan station

（4）西北部低緩平穩(wěn)磁場：這類磁場異常值多在-100～100nT 之間變化，異常曲線呈舒緩波形起伏狀，是磁性不強(qiáng)的晚三疊世花崗巖和依蘭—伊通斷裂帶內(nèi)松散堆積物的反映。該場區(qū)面積較大，主要分布在向陽山—元寶鎮(zhèn)一帶，。

（5）中部磁力低異常帶：該帶ΔT 異常值為0～-800nT，基本沿北東向延伸，主要分布在亞布力鎮(zhèn)—三道沖河鎮(zhèn)一線和張廣才嶺大禿頂子山的東南一線，主要是弱磁或無磁的晚元古代變質(zhì)巖、晚三疊—早侏羅世二長花崗巖、花崗閃長巖的反映。錯(cuò)綜復(fù)雜的ΔT 場態(tài)特征，反映了區(qū)內(nèi)及外圍地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜性，必然為成礦提供了有利條件。

3 RGIS軟件重磁聯(lián)合反演

“重磁電數(shù)據(jù)處理與解釋軟件系統(tǒng)”（RGIS）是中國地質(zhì)調(diào)查局發(fā)展研究中心組織研發(fā)的具有重力和磁測數(shù)據(jù)可視化管理、數(shù)據(jù)處理、重磁電正反演等多功能資源勘查地球物理信息系統(tǒng)軟件。尤其在重磁處理方面，該軟件目前已經(jīng)成為我國模塊最齊全、最先進(jìn)，應(yīng)用最廣泛，覆蓋面和用戶群體規(guī)模最大的專業(yè)軟件。

本次調(diào)查工作運(yùn)用RGIS 軟件的2.5D 人機(jī)交互可視化重力和磁異常聯(lián)合反演，對(duì)于深部構(gòu)造、莫霍面、地殼深部密度界面等問題作出了一定的探討。

3.1 莫霍面深度

本調(diào)查區(qū)的面積與黑龍江全省相比，其所占的面積范圍可謂較小，深部地球物理資料可以說是“局部構(gòu)造”了。依據(jù)《黑龍江區(qū)域地質(zhì)志》中的黑龍江省莫霍面等深度圖（圖3），尚志—牡丹江一帶在該圖顯示為局部坳陷，在老禿頂一帶莫霍面深度為40 km，由尚志—牡丹江莫霍面等深線呈“盆”形展布，由35 km 向38 km 變化。

3.2 地殼密度分層

依據(jù)地礦部二物提交的《泛東北地區(qū)1∶100 萬區(qū)域重力資料研究報(bào)告》；金旭、楊寶俊主編的《中國滿洲里—綏芬河地學(xué)斷面地球物理場及深部構(gòu)造特征研究》；爆破地震所建立的地殼綜合速度，建立調(diào)查區(qū)綜合速度模型圖自上而下將五?！兄尽档そ貧し譃槿髮樱?/p>

圖3 黑龍江五?？h—沙蘭站公社一帶莫霍面等深度（km）平面圖Fig.3 the Moho isobathic plan of Wuchang County-Shalan station commune area in Heilongjiang

上殼層：沉積巖層及元古界淺變質(zhì)巖，平均密度2.68～2.81g/cm3，平均速度6.02 km/s。

中殼層：古元古界—太古界變質(zhì)巖、花崗巖質(zhì)層，平均密度2.83～2.92 g/cm3，平均速度6.5 km/s。

下殼層：玄武質(zhì)層或中基性麻粒巖層，平均密度2.99～3.05 g/cm3，平均速度6.81～6.89 km/s。上地幔巖石圈：橄欖巖層平均密度3.31～3.36 g/cm3，平均速度7.84～8.23 km/s。

3.3 重磁聯(lián)合反演

調(diào)查區(qū)范圍較小，對(duì)深部構(gòu)造界面的定量處理存在一些困難，而且其精度與前人研究程度相比較不會(huì)有提高。本報(bào)告在探討密度界面及深部構(gòu)造方面主要是在前人推斷密度界面的基礎(chǔ)上，根據(jù)異常特征進(jìn)行分析探討，并且莫霍面計(jì)算參照前人結(jié)果。

本次工作中自興隆公社起至榆樹川林場老一段截取了一段長255 km，穿越不同構(gòu)造單元和地質(zhì)體的長剖面A-A′，該剖面位于測區(qū)中部、北西向貫穿整個(gè)測區(qū)剖面。利用布格重力和航磁數(shù)據(jù)，使用RGIS 軟件進(jìn)行了聯(lián)合反演。通過擬合、對(duì)比、修改模型，完善其擬合程度。聯(lián)合反演結(jié)果見圖4。

經(jīng)對(duì)比剖面上航磁異常與布格重力異常其變化規(guī)律性相似，可能為同源場。剖面地質(zhì)認(rèn)識(shí)如下：

（1）剖面A—D 段∶該段位于調(diào)查區(qū)西北，地表出露的巖性主要為晚二疊世堿長花崗巖（P2kγ），二疊系五道嶺組，新生界古近系寶泉嶺組。

重力異常與航磁異?？傮w趨勢由高值向低變化，反映了地殼深部莫霍面逐漸變深的特點(diǎn)；其間的局部異常反映了地表或淺地殼地質(zhì)體橫向密度或磁性發(fā)生的變化。A-B 間的重力高、磁力高異常可能由密度較高的堿長花崗巖引起，也可能與附近出露或隱伏的高密度、強(qiáng)磁性輝長巖有關(guān)；以B 點(diǎn)為中心的三道河子公社重力低、磁力低異常推斷為隱伏的新生代凹陷盆地；三道河子公社—?jiǎng)倮玳g重力異常和航磁異常相對(duì)較高，推斷為隱伏的晚三疊世—早侏羅世二長花崗巖或花崗閃長巖；勝利公社一帶航磁為寬緩低磁異常，對(duì)應(yīng)的是兩側(cè)梯度較大的重力低異常，充分印證了受F1-1、F1-2 兩條平行斷裂控制的新生代斷陷盆地的存在，只是航磁異常反映的斷陷盆地范圍更大；雙合屯以西的磁力低，對(duì)應(yīng)重力低緩臺(tái)階異常，故推斷為F2 斷裂。反演界面分為莫霍面、下地殼頂界面和中地殼頂界面、反演莫霍面的密度參數(shù)選擇為3.36 g/cm3,剩余磁化強(qiáng)度選為5 700×10-3A/m。計(jì)算莫霍面埋深為36～39 km。反演下地殼頂界面的密度參數(shù)選取3.05 g/cm3, 剩余磁化強(qiáng)度選為3 500×10-3A/m。計(jì)算下地殼埋深一般在18～20 km。反演中地殼頂界面的密度值選為2.67 g/cm3, 剩余磁化強(qiáng)度（330～800）×10-3A/m，計(jì)算中地殼埋深一般在4～5 km。

（2）剖面D—F 段∶該段位于調(diào)查區(qū)中部，地表出露的巖性為新元古代二長花崗巖（Ptηγ），其在1∶25 萬亞布力幅中定名為晚三疊世早侏羅世花崗閃長巖（T3—J1γδ）、早侏羅世正長花崗巖、張廣才嶺群新興組（Pt3x）變質(zhì)巖、晚三疊世正長花崗巖、中奧陶世花崗閃長巖（O2γδ）。

該段重力異常和航磁異常均呈波狀起伏，但是異常值偏低些，重力異常場總體趨勢仍由高值向低變化，莫霍面進(jìn)一步加深。

雙合屯—老禿頂子間布格重力異常和航磁異常均較低，由密度較低、磁性較弱的晚三疊世—早侏羅世正長花崗巖引起，而老禿頂子相對(duì)重力高是由于基底張廣才嶺群新興組（Pt3x）變質(zhì)巖隆起或地表出露引起的異常，因該套地層為弱磁，故航磁異常甚低；老禿頂子—七公里間布格重力異常相對(duì)變低，可能為密度較低的晚三疊世正長花崗巖引起，但該地段航磁異常很高，可能與附近出露的或隱伏的、磁性很強(qiáng)的早寒武世或中奧陶世閃長巖脈有關(guān)。

圖4 興隆—榆樹川林場重磁聯(lián)合反演剖面Fig.4 Prof ile of joint inversion of gravity and magnetic in Xinglong-Yushuchuan tree farm

D—F 段剖面解釋推斷出F3、F4、F5 三條北斷裂，斷裂附近重 磁異常剖面特征非常明顯，斷裂一般處于重力剖面臺(tái)階異常和航磁異常突變處。

反演結(jié)果莫霍面埋深為38～40 km,是本區(qū)最深之處；下地殼埋深一般在18～21 km；中地殼埋深約5～6 km。

（3）剖面F— A′點(diǎn)段∶該段剖面位于調(diào)查區(qū)東南角。地表出露的巖性為中奧陶世花崗閃長巖（O2γδ）。其在1∶25 萬亞布力幅中定名為早石炭世石英閃長巖（C1δo），新生代新近紀(jì)船底山玄武巖、土門子組，張廣才嶺群閻王殿組（Pt3yn）變質(zhì)巖。

該段剖面重、磁異常相關(guān)性很好，隨重、磁場開始抬高，莫霍面也相對(duì)變淺。大面積分布的中奧陶世花崗閃長巖（O2γδ）使七公里—爾河站口間重、磁異常明顯增高，而航磁異常達(dá)到最高的原因可能與磁性較強(qiáng)的玄武巖有關(guān)；爾河站口以東重、磁異常驟降，尤其是重力異常，降至全區(qū)最低，推斷為受控于敦化—密山斷裂帶的新生代斷陷盆地。F— A′段剖面解釋推斷出F6、F7-1、F7-2 三條斷裂，斷裂的重磁異常特征都很明顯。

反演結(jié)果莫霍面埋深為38.5～39.5 km；下地殼埋深一般在18～19 km；中地殼埋深約6～8 km。

4 結(jié)論

關(guān)于莫霍面、地殼深部密度界面的探討，地震方法會(huì)更加有效，但是成本巨大。而RGIS 軟件為我們提供了一個(gè)廉價(jià)的解決途徑，通過布格重力和航磁的聯(lián)合反演，相互約束，可以有效減少多解性。

不過十分遺憾的是，作為本項(xiàng)目而言，范圍較小且缺少已知的深部資料，故本次解釋還是引用了許多前人結(jié)果，主要以定性解釋為主，定量解釋的成分較少，僅能在宏觀上作出分析。

[1] 王丹群,等.L-52-（26）五常縣幅1：20萬區(qū)域地質(zhì)測量報(bào)告[R].黑龍江省地質(zhì)局，1967.

[2] 馬萬昌,等.L-52-（27）一面坡幅1：20萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R].黑龍江省地質(zhì)局,1970.

[3] 吉林省地質(zhì)科學(xué)研究所.吉林省及其西部鄰區(qū)構(gòu)造體系圖說明書[R].1980.

[4] 鄭國雙,等.L-52-（32）向陽山公社幅1：20萬區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告[R].吉林省地質(zhì)礦產(chǎn)局,1983.

[5] 李昌基,黃 勤,等.吉林省區(qū)域重力調(diào)查成果報(bào)告[R].吉林省地礦局物探大隊(duì)，1987.