張 波，蒙 軫，謝志峰，滕漢仁，韓 利，付 力

(1.甘肅省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅蘭州 730020； 2.中國石油東方地球物理公司，河北涿州 072751)

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位場多尺度導(dǎo)數(shù)分析法識(shí)別線性構(gòu)造-以新疆卡拉塔格地區(qū)重力解譯斷裂構(gòu)造為例

張 波1，蒙 軫1，謝志峰1，滕漢仁1，韓 利2，付 力1

(1.甘肅省地礦局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅蘭州 730020； 2.中國石油東方地球物理公司，河北涿州 072751)

本文介紹了一種新的地質(zhì)體邊界識(shí)別方法-位場多尺度導(dǎo)數(shù)分析法。在基本原理介紹及理論模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)該方法在地質(zhì)體邊界識(shí)別中的有效性進(jìn)行了論證。然后，利用該方法對(duì)新疆卡拉塔格地區(qū)1 ∶5萬重力數(shù)據(jù)進(jìn)行了多尺度導(dǎo)數(shù)處理，識(shí)別出了不同尺度和走向的斷裂構(gòu)造，進(jìn)一步證明多尺度導(dǎo)數(shù)分析方法能夠?qū)ξ粓鰯?shù)據(jù)進(jìn)行有效的分離和信息增強(qiáng)，進(jìn)而識(shí)別出不同尺度場源體的邊界。

卡拉塔格 多尺度 導(dǎo)數(shù)分析 線性構(gòu)造 位場邊界

0 引言

2002年，F(xiàn)edi等人(Maurizio 2001,2002a,2002b,2007,2009；Federicoetal.,2009；Giovannietal.,2014)在EHD(Enhanced Horizontal Derivative，增強(qiáng)水平導(dǎo)數(shù))的基礎(chǔ)上提出了MDA(Multiscale Derivative Analysis，多尺度導(dǎo)數(shù)分析)方法，對(duì)其進(jìn)行了理論分析，并應(yīng)用于意大利南部區(qū)域的實(shí)際重、磁資料處理，取得了較好的應(yīng)用效果。本文利用多尺度導(dǎo)數(shù)分析方法對(duì)新疆卡拉塔格地區(qū)1∶5萬重力異常數(shù)據(jù)進(jìn)行了多尺度導(dǎo)數(shù)處理，提取了調(diào)查區(qū)不同尺度和走向的斷裂構(gòu)造，圈定了不同尺度地質(zhì)體邊界，初步建立了本區(qū)斷裂構(gòu)造格架。綜合地質(zhì)、地球物理等資料，探討了該地區(qū)斷裂構(gòu)造與多金屬礦產(chǎn)空間分布的相關(guān)性，力求促進(jìn)該地區(qū)的找礦效果，為下一步勘查工作部署提供依據(jù)。

1 位場數(shù)據(jù)多尺度導(dǎo)數(shù)分析(MDA)方法原理

MDA是將垂向?qū)?shù)對(duì)位場的分離作用與總水平導(dǎo)數(shù)對(duì)場源體邊界的增強(qiáng)作用相結(jié)合，在不同的尺度對(duì)位場數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的一種方法。

增強(qiáng)水平導(dǎo)數(shù)(EHD)可以定義為：

(1)

其中：

(2)

式中：f(x,y)是重、磁位的任意階垂向?qū)?shù)，f(m)是f(x,y)的m階垂向?qū)?shù)，w0…wm是一系列權(quán)系數(shù)。

對(duì)式(2)中的每一項(xiàng)應(yīng)用式(1)，可以獲得EHD的一個(gè)更加緊湊簡潔的形式，即：

i=0,…,m

(3)

因此方程(2)可以寫成：

EHD(x,y)=EHD0(x,y)+EHD1(x,y)

+EHD2(x,y)+…+EHDm(x,y)

(4)

從式(4)可以看出，EHD包含了其中任意單項(xiàng)EHDi中所呈現(xiàn)的所有細(xì)節(jié)，這使得EHD比式中的任意單項(xiàng)EHDi信息更加豐富。

對(duì)于公式(2)中權(quán)系數(shù)wi的選擇，目前為止并沒有一個(gè)具體的權(quán)威的原則。實(shí)際應(yīng)用中可以通過一些實(shí)驗(yàn)獲得一系列最理想的權(quán)系數(shù)，本文采用的權(quán)系數(shù)是：

wi=kii=0,…,m

(5)

其中，k是一個(gè)常數(shù)。

MDA基于EHD原理，依據(jù)起始項(xiàng)EHD0、終止項(xiàng)EHDm及權(quán)系數(shù)w0…wm的不同選擇，MDA具有非常靈活的特性，能夠識(shí)別不同尺度場源體特征(韓利等，2013)。首先，EHD0可以從標(biāo)量位或任何其它項(xiàng)(重、磁場以及垂向一階導(dǎo)數(shù)等)的總水平導(dǎo)數(shù)開始，低階項(xiàng)通常反映深部場源體或是大尺度位場效應(yīng)，高階項(xiàng)則更好地反映淺部場源體或是小尺度位場效應(yīng)。其次，最后一項(xiàng)EHDm也有著重要的意義，依據(jù)EHD具有高分辨率的性質(zhì)，在位場數(shù)據(jù)的實(shí)際采樣精度限制內(nèi)，導(dǎo)數(shù)階數(shù)m越高，EHDm能夠識(shí)別的場源體尺度越小，與之相對(duì)應(yīng)的MDA所包含的細(xì)節(jié)越豐富。最后，公式(2)中一系列的權(quán)系數(shù)控制著各項(xiàng)的相對(duì)影響，通過合理地選擇權(quán)系數(shù)，可以更好地增強(qiáng)與不同尺度場源體相對(duì)應(yīng)的位場效應(yīng)能量，強(qiáng)烈地匯聚指向場源體邊界。

因此，在進(jìn)行MDA時(shí)，通過不同的參數(shù)(權(quán)系數(shù)、起止項(xiàng))，相對(duì)地增強(qiáng)或減弱與之對(duì)應(yīng)組分的能量，進(jìn)行位場分離，產(chǎn)生一系列EHD圖，在不同的EHD圖上依據(jù)極大值識(shí)別出不同尺度的場源體邊界。這樣的分析過程包含有一個(gè)多尺度的概念，稱之為MDA。

2 模型試驗(yàn)

設(shè)計(jì)地質(zhì)體模型為三個(gè)不同尺寸、不同深度、不同密度差的棱柱體，模型平面投影位置如圖1(a)，空間位置如圖1(b)。計(jì)算地質(zhì)體模型引起的疊加布格重力異常。為了更貼近實(shí)際工作，給模型原始布格重力異常增加異常值1.25%的高斯噪音，采樣間隔為0.2km，之后形成的布格重力異常如圖1(c)所示。

圖1(d)、(e)以及(f)分別是依據(jù)MDA理論，當(dāng)i=0、2、4時(shí)計(jì)算的EHD圖，計(jì)算時(shí)k=1。可以看出，由于位場的垂向?qū)?shù)起到分離的作用，而總水平導(dǎo)數(shù)對(duì)于水平方向的梯級(jí)帶敏感，能夠很好的識(shí)別出場源體邊界，因此EHDi各項(xiàng)能夠隨著階次的增加壓制區(qū)域異常，即大尺度效應(yīng)，凸顯局部異常，即小尺度效應(yīng)，并且識(shí)別出不同尺度的場源體邊界。

圖1 EHDi對(duì)比圖Fig.1 EHDi Comparison of EHDischart

依據(jù)MDA理論，權(quán)系數(shù)wi=ki(i=0,…,m)中m的取值決定了EHD組合項(xiàng)的多少，當(dāng)k值不變時(shí)，m值越大，EHD的組合項(xiàng)就越多，也就是EHD由更多項(xiàng)EHDi組成。此外，當(dāng)m值不變時(shí)，k的取值直接決定權(quán)系數(shù)的大小，也就是直接決定著各項(xiàng)EHDi在EHD中所占的比重，k值越大，高階項(xiàng)在EHD中的比重加大，即小尺度效應(yīng)相對(duì)影響加重。因此，可以通過選取不同的m和k值，進(jìn)行場分離，確定不同尺度場源體邊界。

3 應(yīng)用實(shí)例

利用上述多尺度導(dǎo)數(shù)分析原理，對(duì)調(diào)查區(qū)重力數(shù)據(jù)進(jìn)行處理解釋。調(diào)查區(qū)位于新疆哈密市以南卡拉塔格銅鋅整裝勘查區(qū)。礦化信息表明，巖體與火山碎屑巖接觸帶和斷裂構(gòu)造破碎帶是主要控礦因素。調(diào)查區(qū)以東已發(fā)現(xiàn)的紅山、梅嶺等多金屬礦床多分布于火山隆起區(qū)邊緣地帶，受斷裂控制作用顯著(唐俊華等，2006；陳衛(wèi)等，2011)。上述礦床與調(diào)查區(qū)位于同一構(gòu)造單元、成礦區(qū)帶上，因而其找礦經(jīng)驗(yàn)對(duì)指導(dǎo)調(diào)查區(qū)的找礦方向有很好的借鑒與指導(dǎo)意義。此外，調(diào)查區(qū)以南土屋、延?xùn)|等大型多金屬礦均產(chǎn)于康古爾斷裂部位(張洪瑞等，2010；王世新，2013)。可以推測(cè)，調(diào)查區(qū)礦床的形成、聚集與斷裂的存在分不開，正確劃分?jǐn)嗔?、巖體接觸帶等線性構(gòu)造，是本區(qū)礦產(chǎn)資源勘查首先要解決的問題。

3.1 地質(zhì)概況

3.1.1 地層及巖體

調(diào)查區(qū)出露地層主要有泥盆系、侏羅系、古近系、新近系及第四系。泥盆系主要分布于北部，總體上為一套火山碎屑巖、火山碎屑沉積巖為主夾中基性火山熔巖和碳酸鹽巖；侏羅系分布于調(diào)查區(qū)中部及南部，近東西向展布，多被第四系覆蓋，出露零星，是一套湖沼相含煤碎屑巖建造；古近系-新近系分布在調(diào)查區(qū)中部及南部，為陸相沉積，地表受風(fēng)蝕作用明顯；第四系分布廣泛，多為礫石、巖塊、碎石、砂土等，堆積物粒度大小懸殊，厚度變化大(莊道澤，2003；黎海龍等，2007；姜文亮，2010；吳詠敬等，2012；王建復(fù)等，2013)。

調(diào)查區(qū)火山巖分布面積大，泥盆紀(jì)侵入其中，屬于準(zhǔn)噶爾板塊-哈爾里克島弧火山巖帶；侵入巖發(fā)育，巖石類型齊全，以中酸性深成侵入巖為主，就位時(shí)代亦是泥盆紀(jì)，屬火山弧構(gòu)造環(huán)境。

3.1.2 構(gòu)造

調(diào)查區(qū)處于天山-興蒙造山系，屬于哈爾力克-大南湖晚古生代島弧帶的東段，區(qū)域上位于吐哈盆地以南，康古爾深大斷裂以北。區(qū)域構(gòu)造線與巖層的走向基本一致，近EW向長條狀延伸。區(qū)內(nèi)構(gòu)造形式復(fù)雜，褶皺主要以短軸背斜、向斜為特征，其形成機(jī)制屬壓性褶皺。

3.1.3 物性特征

調(diào)查區(qū)所處的東天山構(gòu)造帶中，新生界、中生界沉積巖具有較低的密度值，屬低密度構(gòu)造層；巖漿巖一般具有中低-中高密度值，見表1所示：

表1 調(diào)查區(qū)巖石密度統(tǒng)計(jì)表Table 1 Statistics of rock density in survey area

古生代地層之間具有一定的密度差異，古生界是區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造層和密度界面，其起伏變化和接觸關(guān)系是區(qū)域重力場變化的基本原因。

3.2 重力場特征及地質(zhì)意義

調(diào)查區(qū)布格重力異常宏觀上呈NE或近EW走向。一般地，布格重力異常的宏觀展布反映研究區(qū)主體構(gòu)造走向，據(jù)此推斷調(diào)查區(qū)主體構(gòu)造及地層宏觀走向?yàn)榻麰W向。區(qū)內(nèi)布格重力異常數(shù)值WN最高、ES最低，在-122×10-5m/s2～-164×10-5m/s2之間變化,重力差達(dá)42×10-5m/s2，由WN向ES呈高、低、高、低分布。根據(jù)布格重力場特征可以將本區(qū)劃分為四個(gè)重力異常特征區(qū)，見圖2所示。

Ⅰ區(qū)處于調(diào)查區(qū)北部，呈重力異常高值區(qū)，總體近EW向分布，主要是地殼隆起和密度較高的古生代泥盆紀(jì)中基性火山巖的反映。Ⅱ區(qū)處于調(diào)查區(qū)中部，為重力低異常區(qū)，沿NE-SW對(duì)角線展布，整體為NE走向，由東、西兩個(gè)重力低異常中心組成，西部重力低面積較大，中心位于調(diào)查區(qū)中間地帶，是中新生界低密度沉積層的反映。Ⅲ區(qū)處于調(diào)查區(qū)南部，是一個(gè)NE走向的重力高異常區(qū)，呈紡錘狀，中間收斂，向WS方向延伸出調(diào)查區(qū)，該異常地表大部分被第四系覆蓋，局部有石炭紀(jì)地層出露，推測(cè)是石炭紀(jì)較高密度地層隆起的反映。Ⅳ異常區(qū)處于調(diào)查區(qū)東南部，為近EW走向的重力低異常區(qū)，被大面積的第四系覆蓋，少有老地層出露，推測(cè)該重力低異常主要由低密度的新生代地層引起。

3.3 資料處理

布格重力異常反映了調(diào)查區(qū)宏觀構(gòu)造特征，為更好地研究礦床形成、聚集與斷裂關(guān)系，需要利用多尺度導(dǎo)數(shù)分析方法對(duì)斷裂、巖體接觸帶等線性構(gòu)造進(jìn)行詳細(xì)的研究。

圖3是當(dāng)k=3，m=1時(shí)計(jì)算的EHD，由于布格重力異常及其垂向一階導(dǎo)數(shù)所做的貢獻(xiàn)大，該尺度下的EHD圖對(duì)埋深大、規(guī)模大的場源有較好的反映。圖中，依據(jù)EHD極大值的走向及峰值識(shí)別出來的大尺度線性構(gòu)造用黑色實(shí)線表示?？梢钥闯?，該尺度下宏觀異常走向?yàn)榻麰W向或NE向，異常延伸范圍大，連續(xù)性好，所對(duì)應(yīng)的線性構(gòu)造可能是深大斷裂，這些斷裂基本控制著調(diào)查區(qū)的構(gòu)造格局。

圖2 斷裂構(gòu)造推斷結(jié)果與布格重力異常疊加圖Fig.2 Superposition map of faults and Bouguer gravity anomalies1-大尺度斷裂；2-中尺度斷裂；3-小尺度斷裂；4-布格重力異常分區(qū)界線；5-布格重力異常等值線1-large-scale faults; 2-intermediate-scale faults; 3-small-scale faults; 4-boundaries of bouguer gravity anomaly; 5-Bouguer gravity anomaly contours

圖3 大尺度EHD圖(k=3，m=1計(jì)算的EHD圖)Fig.3 EHD map of large-scale(k=3，m=1)a-居民屋后切坡；b-X029公路崩塌a-cut slope resident house; b-collapse on X029 highway

圖4為當(dāng)k=3，m=3時(shí)計(jì)算的EHD，由于布格重力異常及其垂向一、二、三階導(dǎo)數(shù)所做的貢獻(xiàn)大，該尺度下的EHD圖對(duì)埋深較深、規(guī)模較大的場源體有較好的反映。圖中，依據(jù)EHD極大值的走向及峰值識(shí)別出來的中尺度線性構(gòu)造用黑色實(shí)線表示?？梢钥闯觯麰W向大尺度異常受到一定壓制，而NE、NW向異常得到增強(qiáng)。與近EW向異常相比較，NE、NW向異常延伸范圍較小，連續(xù)性也較差。這些異常中一部分可能是巖體邊界，一部分可能是受早期斷裂活化影響產(chǎn)生的次級(jí)斷裂，也有可能是受后期構(gòu)造活動(dòng)影響產(chǎn)生的斷裂，并且這些斷裂將之前形成的斷裂扭曲、錯(cuò)動(dòng)。

圖5為當(dāng)k=3，m=6時(shí)計(jì)算的EHD，由于布格重力異常及其垂向一、二、三、四、五、六階導(dǎo)數(shù)所做的貢獻(xiàn)大，且受高階次垂向?qū)?shù)影響嚴(yán)重，該尺度下的EHD圖對(duì)埋深淺、規(guī)模小的場源體有較好的反映。圖中，依據(jù)EHD極大值的走向及峰值識(shí)別出來的小尺度線性構(gòu)造用黑色實(shí)線表示?？梢钥闯觯由旆秶?、連續(xù)性更差的異常得到增強(qiáng)，這些線性構(gòu)造有的可能是巖體邊界，有的可能是受新生代構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響淺層產(chǎn)生的小尺度斷裂。

圖4 中尺度EHD圖(k=3，m=3計(jì)算的EHD圖)Fig.4 EHD map of intermediate scale (k=3，m=3)

圖5 小尺度EHD圖(k=3，m=6計(jì)算的EHD圖)Fig.5 EHD map of small scale (k=3，m=6)

依據(jù)不同尺度EHD圖識(shí)別出來的構(gòu)造線，結(jié)合相關(guān)地質(zhì)、地球物理以及不同期次、相互切割關(guān)系等特征，上述線性構(gòu)造進(jìn)行調(diào)整，推斷出調(diào)查區(qū)斷裂構(gòu)造體系。同時(shí)，為了說明MDA的優(yōu)越性，將斷裂構(gòu)造體系與布格重力異常進(jìn)行疊加，如圖2所示。全區(qū)共推測(cè)各級(jí)別構(gòu)造線32條，其中既包含斷裂，也包含巖體接觸線等其它地質(zhì)邊界，僅僅依據(jù)地球物理資料并不能完全斷定是何種類型的地質(zhì)邊界，為了解釋工作的統(tǒng)一，將所有構(gòu)造線假定為斷裂，并按照斷裂的規(guī)模以及對(duì)構(gòu)造、地層建造的控制作用，將推測(cè)的32條斷裂劃分為主要斷裂和次要斷裂。斷裂F1～F9走向與區(qū)域構(gòu)造走向一致，規(guī)模大，延伸距離長，多形成斷裂構(gòu)造帶，形成區(qū)內(nèi)不同構(gòu)造單元的邊界，對(duì)局部構(gòu)造起控制作用，是調(diào)查區(qū)的主要斷裂；斷裂F10～F32常切割近東西向主斷裂，規(guī)模相對(duì)較小，屬于層內(nèi)斷裂，或者主要斷裂的派生斷裂，或者巖體接觸線，對(duì)局部構(gòu)造起影響作用，是調(diào)查區(qū)的次要斷裂。

F1斷裂位于測(cè)區(qū)中部，近東西走向，在調(diào)查區(qū)內(nèi)延伸約40km。該斷裂在大尺度EHD圖、中尺度EHD圖以及小尺度EHD圖上均表現(xiàn)為極值匯聚帶，說明該斷裂是一條區(qū)域性基底斷裂，是調(diào)查區(qū)內(nèi)主要構(gòu)造單元控制斷裂，實(shí)地踏勘并結(jié)合地質(zhì)資料發(fā)現(xiàn)，該斷裂在地表特征明顯，是北部泥盆紀(jì)火山巖與南部新生代沉積地層的接觸帶。在布格重力異常等值線平面圖上反映為等值線密集的梯級(jí)帶，梯度約5×10-5m/s2/km，構(gòu)成北部高值帶與中部低值帶的分界。F1斷裂活動(dòng)性強(qiáng)、規(guī)模大，可能存在多條伴生斷裂。斷面傾向北，傾角變化范圍較大，在30°～50°之間，深部傾角可能變小。F1斷裂東段地表被第四系覆蓋，在布格重力異常圖上表現(xiàn)為收斂性重力低，說明該斷裂在調(diào)查區(qū)東部埋深較大，上覆新生代沉積物較厚。推測(cè)該斷裂形成時(shí)代晚于泥盆紀(jì)。

F2斷裂以及F3斷裂近似平行，位于調(diào)查區(qū)南部，均呈NE走向。F2斷裂在調(diào)查區(qū)內(nèi)延伸約25km，F(xiàn)3斷裂延伸13km，均向南延伸出調(diào)查區(qū)。兩條斷裂在大尺度、中尺度以及小尺度EHD圖上均有反映，說明F2斷裂以及F3斷裂也是區(qū)域性基底斷裂。布格重力異常等值線平面圖上，F(xiàn)2斷裂是中部重力低與南部重力高之間的梯級(jí)帶，F(xiàn)3斷裂是南部重力高與南部重力低之間的梯級(jí)帶。F2斷裂以及F3斷裂在地表的特征不明顯，第四系覆蓋嚴(yán)重，地表地質(zhì)資料上并沒有這兩條斷裂的反映。兩條斷裂之間的重力高異常幅值較低，但是該重力高異常與磁力高異常同源，并且是在低值背景下產(chǎn)生的局部高值，有很高的研究價(jià)值。

F4斷裂近EW走向，調(diào)查區(qū)內(nèi)延伸約13km。同樣，該斷裂在不同尺度EHD圖以及布格重力異常圖上均有很好的反映，說明該斷裂也是一條基底性大斷裂。斷裂西段被第四系覆蓋，中間段構(gòu)成泥盆系與新生界分界帶，東段又被第四系覆蓋。

F26、F27以及F28均處于調(diào)查區(qū)北部，呈北東走向，延伸長度約為14km。在中尺度和小尺度EHD圖中反映明顯，布格重力異常在該區(qū)域顯示為重力高，據(jù)此推測(cè)斷裂埋深較淺。結(jié)合地質(zhì)資料，該線性構(gòu)造均處于調(diào)查區(qū)北部泥盆紀(jì)火山巖中，是不同巖體的接觸線，化探異常豐富，強(qiáng)度高，是尋找多金屬礦產(chǎn)的有利區(qū)段。

其余斷裂多為規(guī)模較小斷裂。NE向、NW向、近EW向的斷裂均有發(fā)育，多切斷主斷裂。北部火山巖區(qū)的斷裂可能以巖體接觸帶為多，而南部新生界則多為隱伏斷裂。

3.4 MDA推斷結(jié)果與其他資料的對(duì)比

地球物理資料的多解性決定了任何單一物探方法推斷解釋的地質(zhì)現(xiàn)象不可能完全正確。為了檢驗(yàn)地球物理解釋的準(zhǔn)確性，細(xì)化解釋模型，使解釋更加逼近真實(shí)的地質(zhì)情況，用多種地球物理信息、地質(zhì)資料進(jìn)行了綜合對(duì)比研究。

工作中收集到了調(diào)查區(qū)1∶20萬航磁△T資料。為了驗(yàn)證推斷解釋結(jié)果，將多尺度導(dǎo)數(shù)分析推斷的線性構(gòu)造體系與航磁△T異常進(jìn)行疊加，如圖6所示?？梢钥闯?，MDA得到的線性構(gòu)造體系與航磁異常吻合程度較高，不僅對(duì)明顯的梯級(jí)帶有反應(yīng)，而且對(duì)一些不容易發(fā)現(xiàn)的地方也有反映。F1斷裂構(gòu)成航磁異常北部磁力高異常區(qū)與中部磁力低異常區(qū)的分界，而F27、F28等構(gòu)成北部磁力高異常中局部異常的邊界。

將多尺度導(dǎo)數(shù)分析推斷的線性構(gòu)造體系與1∶20萬區(qū)域地質(zhì)圖進(jìn)行疊加，見圖7?？梢钥闯?，MDA解譯的線性構(gòu)造體系與地質(zhì)資料吻合程度高，對(duì)調(diào)查區(qū)主要構(gòu)造邊界、巖體邊界都有很好的反映。F1斷裂構(gòu)成北部高密度火山巖與南部低密度新生界的邊界；F2、F3為南部沉積凹陷中隱伏斷裂；F26、F27、F28等構(gòu)造線反映的是巖體接觸關(guān)系。

4 結(jié)論

利用多尺度導(dǎo)數(shù)分析方法，可以識(shí)別埋深、規(guī)模等尺度不同的線性構(gòu)造，很好地提取位場數(shù)據(jù)所反映的邊界信息。通過上述基本理論分析與實(shí)例處理，取得了如下認(rèn)識(shí)：

圖6 線性構(gòu)造體系與1 ∶20萬航磁異常疊加圖Fig.6 The superposition map of lineament system and aeromagnetic △T anomaliesy1-大尺度斷裂；2-中尺度斷裂；3-小尺度斷裂；4-航磁△T異常等值線1-large-scale faults; 2-intermediate-scale faults; 3-small-scale faults; 4-aeromagnetic △T anomaly contours

圖7 線性構(gòu)造體系與1 ∶20萬區(qū)域地質(zhì)疊加圖Fig.7 Superposition map of lineament system and regional geology1-下更新統(tǒng)西域組；2-中更新統(tǒng)烏蘇群；3-上更新統(tǒng)新疆群；4-中新統(tǒng)桃樹園組；5-中侏羅統(tǒng)西山窯組；6-下泥盆 統(tǒng)大南湖組；7-花崗閃長巖；8-二長花崗巖；9-實(shí)測(cè)不整合界線；10-巖相界線；11-推斷斷裂1-lower Pleistocene Xiyu Formation; 2-middle Pleistocene Wusu Group; 3-upper Pleistocene Xinjiang Group; 4-middle Miocene Taoshuyuan Formation; 5-middle Jurassic Xishanyao Formation; 6-lower Devonian Dananhu Formation; 7-granodiorite;8-adam-ellite; 9-measured unconformity boundary; 10-lithofacy boundary; 11-Inferred fault

(1)MDA方法將垂向?qū)?shù)對(duì)位場的分離作用與總水平導(dǎo)數(shù)對(duì)場源體邊界的增強(qiáng)作用相結(jié)合，通過基本理論的說明以及模型試驗(yàn)的分析可知，它可以在不同的尺度下對(duì)位場數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，很好地識(shí)別出不同尺度場源體的邊界。

(2)基于對(duì)新疆卡拉塔格地區(qū)重力數(shù)據(jù)不同尺度的分析，推斷解譯出了32條不同尺度的構(gòu)造線，構(gòu)成了調(diào)查區(qū)的線性構(gòu)造體系。從這些線性構(gòu)造可以看出，調(diào)查區(qū)的主要斷裂為NE或近EW走向，與區(qū)域構(gòu)造走向一致，受區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)控制；巖體接觸關(guān)系復(fù)雜，NE走向的構(gòu)造線占主要地位，說明巖體發(fā)育過程受區(qū)域構(gòu)造活動(dòng)控制作用顯著。此外，調(diào)查區(qū)南部隱伏斷裂構(gòu)造發(fā)育，依據(jù)MDA推斷的F2、F3斷裂地表覆蓋較厚，尚未對(duì)其有明確的認(rèn)識(shí)，推測(cè)其是大草灘斷裂在調(diào)查區(qū)的延伸部分。

(3)將MDA得到的線性構(gòu)造體系與1∶20萬航磁△T異常、地質(zhì)資料進(jìn)行疊加后發(fā)現(xiàn)，其吻合程度均很高。結(jié)合調(diào)查區(qū)的地球化學(xué)工作成果，調(diào)查區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源與線性構(gòu)造之間的關(guān)系非常密切，線性構(gòu)造發(fā)育的地方化探異常顯著，調(diào)查區(qū)周邊已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)資源多分布在斷裂或者巖體邊界上，據(jù)此規(guī)律推測(cè)，北部F27、F28斷裂一帶、中部F1斷裂以及南部F2、F3隱伏斷裂地段均是下一步礦產(chǎn)資源潛力評(píng)價(jià)工作的首選靶區(qū)。

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Identification of Lineaments Based on Multiscale Derivative Analysis of Potential Fields: A Case Study of Interpretation of Faults in the Kalatage Area, Xinjiang using gravity data

ZHANG Bo1,MENG Zhen1,XIE Zhi-feng1,TENG Han-ren1，HAN Li2，F(xiàn)U Li1

(1.No.2GeologyandMineralExplorationTeam,GansuProvinceBureauofGeologyandMineralExplorationandDevelopment,Lanzhou,Gansu730020; 2.BGPInc.,CNPC,Zhuozhou,Hebei072751)

Thise paper introduces a new method for detection of geologicalon potential field boundaraiesry identification calledbased on potential field multiscale derivative analysis of potential fields.First,we present The superiority in the identification of potential field data boundary is analyzed by the explanation of the basic principles of this method and its test on a theoretical modelthe model test.Next we confirm its effectiveness in identification of boundaries of geological bodies.Then we use this method to The process of the Bouguer gGravity aAnomaly data infor the Kalatage area of Xinjiang and recognize faults withhave been performed by the use of multiscale derivative analysis and the different scales and trends.lineaments have been identified.It is proved that the multiscale derivative analysis permitsis effective on the separation to separateof potential field data and enhance useful information,and further delineatethen the boundariesy of field-sourcethe bodiesy of variedat different scales field source will be identified.

Kkalatage; multiscale, derivative analysis, lineaments, potential field boundary

2015-3-19；

2015-12-23；[責(zé)任編輯]郝情情。

新疆2013年度中央返還兩權(quán)價(jià)款資金項(xiàng)目(編號(hào) T14-1-LQ13)資助。

張 波(1988年-)，男，工學(xué)碩士，從事地球物理勘查工作。E-mail:498706011@qq.com。

O175

A

0495-5331(2016)02-0283-09

Zhang Bo,Meng Zhen,Xie Zhi-feng,Teng Han-ren,Han Li,Fu Li.The identification of lineaments based on potential field multiscale derivative analysis of potential fields:A case study of the interpretation of faults structure infor the Kkalatage area, Xxinjiang using gravity data[J].Geology and Exploration,2016,52(2):0283-0291