彭 聰

中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 北京 100037

中國大陸深層區(qū)域構(gòu)造格架
——系列解釋之磁場格架

彭 聰

中國地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 北京 100037

本文截取全球衛(wèi)星磁場圖、MF6磁場模型(地殼磁場在地球表面的垂直分量圖)、磁性地殼厚度圖和巖石圈磁場圖, 獲得中國大陸及其鄰區(qū)巖石圈地球物理場特征。簡要探討了中國大陸深層區(qū)域構(gòu)造格架——系列解釋之磁場格架。

中國大陸; 巖石圈; 斷裂帶; 磁場; 格架

1 中國大陸衛(wèi)星磁場特征

國內(nèi)學(xué)者對衛(wèi)星磁場理論已經(jīng)有成熟的探討(徐文耀等, 2008; 張昌達(dá), 2008, 2009)。本文主要從中國大陸深層區(qū)域構(gòu)造格架研究目的出發(fā)勾畫出中國大陸衛(wèi)星磁場格架。

將地震構(gòu)造圖(Abdolazim, 2001)扣合在衛(wèi)星磁場圖上, 中國大陸衛(wèi)星磁場特征大的格架便一目了然(圖1)。它和地質(zhì)構(gòu)造單元具有高度一致性, 至少能勾畫出3級磁性單元。確定磁性單元邊界依據(jù): 沿斷裂連續(xù)分布條帶狀磁場、斷裂帶將磁場錯斷和磁場展布方向的改變。磁性單元的劃分依據(jù): 磁場強度、大面積平緩磁場、磁場展布方向的一致性, 這些特征基本能反映盆地和造山帶地殼磁性基底展布范圍和磁性強度差異。一般來說, 盆地具有強的平緩磁場, 造山帶磁場基本沿構(gòu)造走向延展。幾條明顯的磁條帶, 如阿爾金、祁連山柴達(dá)木、陰山、秦嶺大別造山帶, 隔開了幾個有明顯磁場強度差異的磁性單元。中國大陸明顯地可以分為東、西兩大一級磁場單元; 中國大陸西部又可劃分兩大二級磁場單元: 阿爾泰、天山和塔里木強磁場區(qū)和青藏高原、祁連山柴達(dá)木阿拉善弱磁場區(qū); 中國大陸東部東北、華北強磁場區(qū)和華南弱磁場區(qū)。三級磁性單元和地質(zhì)構(gòu)造單元對應(yīng)性也很明顯。

圖1 中國大陸及其鄰區(qū)衛(wèi)星磁場圖(據(jù)Korhonen et al., 2007; 扣合地震構(gòu)造圖據(jù)Abdolazim, 2001等編制)Fig. 1 Satellite magnetic anomaly map of China’s mainland and its adjacent areas (modified after Korhonen et al., 2007; seismotectonic map after Abdolazim, 2001; et al.)

圖1中國大陸及其鄰區(qū)衛(wèi)星磁場圖據(jù)世界磁場圖截圖編制。其中, 衛(wèi)星磁場編制據(jù)Korhonen et al.(2007); 斷裂帶編制據(jù)Abdolazim(2001); 底圖大地坐標(biāo)系為WGS84(World Geocetic System)。源于地球內(nèi)核(金屬核)的地球偶極磁場在赤道為35000 nT(nanoTesla, 納特)至兩極達(dá)到70000 nT。衛(wèi)星磁場圖(The World Digital Magnetic Anomaly Map, 縮寫WDMAM)顯示了去除地球偶極磁場后,由地殼上地幔巖石磁性差異產(chǎn)生的磁場強度的變化范圍: –3700～8300 nT。

2 中國大陸地殼磁場(MF6模型)特征

MF6磁場模型(德國波茨坦地學(xué)研究中心)是地殼磁場在地球表面的垂直分量。垂直磁場強度由地殼的整體磁性和區(qū)域變化引起, 這種長波長磁異常具有穩(wěn)定或緩慢變化特征, 磁場源大部發(fā)生在地殼內(nèi)部。它可以揭示許多地質(zhì)特性, 如古地盾、沉積盆地和俯沖帶。將斷裂帶扣合在地殼磁場垂直分量圖(MF6)上和衛(wèi)星磁場圖(圖1)對比, 可以看到地殼磁性單元和三級大地構(gòu)造單元有明顯的一致性, 使我們勾畫地殼磁性單元更加容易和醒目。如前所說,中國大陸磁場大致以東經(jīng)105°為界, 明顯分為東西兩大一級磁性單元。東部磁場以秦嶺大別為界,又可明顯看到, 東北和華北磁場沿北東方向展布,而華南磁場則沿東西方向展布。西部磁場沿北西方向展布; 以阿爾金為界, 明顯看出兩側(cè)磁場強弱差異。具有磁性的古老基底的盆地一般為正磁場, 例如塔里木、四川盆地。造山帶一般對應(yīng)斷續(xù)展布的正磁場帶, 如著名的大興安嶺—太行山重力梯級帶,由兩側(cè)斷裂帶鎖定了一個北東向斷續(xù)展布的正磁場帶, 可能是由于大興安嶺—太行山的磁性火成巖組成。

圖2中國大陸及其鄰區(qū)地殼磁場垂直分量圖由MF6模型截圖編制。其中, MF6磁場模型編制據(jù)Maus et al.(2008); 海底年齡模型等時線和板塊邊界編制據(jù)Müller et al.(2008); 斷裂帶編制據(jù)Abdolazim(2001)。

3 中國大陸磁性地殼厚度特征

磁性地殼厚度圖, 包括了磁化強度變化、火成巖地殼的厚度和溫度信息。將斷裂帶扣合在磁性地殼厚度圖上(圖3)和衛(wèi)星磁場圖(圖1)對比, 可以看到磁性地殼厚度圖和二級大地構(gòu)造單元有可比性。一般來說, 克拉通和穩(wěn)定地塊, 磁性地殼厚度較大;磁性地殼厚度大于地殼厚度(地震測量得到的MOHO界面)時, 說明巖石圈地幔頂部也有磁性, 這種厚磁性地殼類型的地塊有華北克拉通、揚子克拉通、塔里木盆地和四川盆地。造山帶磁性地殼厚度有兩種情況: 磁性地殼厚度較小, 中國大陸多數(shù)造山帶屬于這種類型; 火成巖為主體造山帶, 磁性地殼厚度較大, 例如大興安嶺。

圖2 中國大陸及其鄰區(qū)地殼磁場垂直分量圖(據(jù)Maus et al., 2008; Müller et al., 2008; Abdolazim, 2001等編制)Fig. 2 Vertical component of the lithospheric magnetic field of China’s mainland and its adjacent areas (modified after Maus et al., 2008; Müller et al., 2008; Abdolazim, 2001; et al.)

圖3 中國大陸及其鄰區(qū)磁性地殼厚度圖(據(jù)Fox Maule et al., 2005; Abdolazim, 2001等編制)Fig. 3 Magnetic crustal thickness of China’s mainland and its adjacent areas (modified after Fox Maule et al., 2005; Abdolazim, 2001; et al.)

圖3中國大陸及其鄰區(qū)磁性地殼厚度圖據(jù)全球磁性地殼厚度圖截圖編制。其中磁性地殼厚度圖編制據(jù)Fox Maule et al.(2005); 斷裂帶編制據(jù)Abdolazim(2001)。

圖4 中國大陸及其鄰區(qū)巖石圈磁場圖(據(jù)Fox Maule et al., 2005; Abdolazim, 2001等編制)Fig. 4 Lithospheric magnetic field of China’s mainland and its adjacent areas (modified after Fox Maule et al., 2005; Abdolazim, 2001; et al.)

4 中國大陸巖石圈磁場特征

將斷裂帶扣合在近地磁場綜合模型上(圖4), 和巖石圈磁場垂直分量圖(圖2)對比, 都明顯地反映了巖石圈尺度的磁場變化。受中國大陸周邊幾個板塊的俯沖作用影響, 近地磁場綜合模型3(見圖4)中正、負(fù)巖石圈磁場沿北東向展布特征更明顯。一般來說,正巖石圈磁場對應(yīng)磁性地殼厚度大的克拉通和穩(wěn)定地塊; 負(fù)巖石圈磁場對應(yīng)造山帶。

圖4中國大陸及其鄰區(qū)巖石圈磁場圖據(jù)全球近地磁場綜合模型3(Sabaka et al., 2000; A Comprehensive Model of the Near-Earth Magnetic Field: Phase 3, 縮寫CMP3, 計算了巖石圈引起的磁場, 15~42階)截圖編制。其中巖石圈磁場編制據(jù)Fox Maule et al.(2005); 斷裂帶編制據(jù)Abdolazim(2001)。

通過上面的探討, 我們勾畫出了中國大陸深層區(qū)域構(gòu)造格架——系列解釋之磁場格架。

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Deep Tectonic Framework of China’s Mainland: Serial Explanation of Magnetic Characteristics

PENG Cong
Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037

Magnetic maps of China’s mainland were cut out from the global magnetic anomaly map, NGDC, WMAM, MF6 model of GFZ-Potsdam (vertical component of the lithospheric magnetic field), magnetic crustal thickness and significant magnetic anomalies. This paper deals in brief with deep tectonic framework of China’s mainland as well as the magnetic characteristics.

China’s mainland; lithosphere; fault zone; magnetic field; framework

P631.221; P631.222; P548

A

10.3975/cagsb.2013.01.12

本文由國家專項“深部探測技術(shù)與實驗研究”(編號: SinoProbe-02-06)、行業(yè)科研專項(編號: 201011045)資助。

2012-05-25; 改回日期: 2012-12-22。責(zé)任編輯: 魏樂軍。

彭聰, 女, 1954年生。研究員。主要從事地質(zhì)地球物理綜合解釋研究, 近年來重點研究中國大陸深層區(qū)域構(gòu)造格架和礦產(chǎn)資源預(yù)測。通訊地址: 100037, 北京市西城區(qū)百萬莊大街26號。電話: 010-68999058。E-mail: pengcong_001@163.com。