论文部分内容阅读
摘 要：以辽宁省重力场为研究对象，通过对草河掌-八里甸岩体的重力二维反演以及大台沟铁矿重磁场特征分析，论述了重力异常解释在推断成矿有利部位方面的方法技术应用，认为重力梯度带附近为多金属矿产成矿有利部位，重磁同源异常为“鞍山式”铁矿的成矿标志之一。
关键词：辽宁省;重力场特征;构造单元;推断解译;矿产资源潜力评价
为了贯彻落实《国务院关于加强地质工作的决定》中提出的“积极开展矿产远景调查和综合研究，科学评估区域矿产资源潜力，为科学部署矿产资源勘查提供依据”的要求和精神，国土资源部部署了全国矿产资源潜力评价工作。全国矿产资源潜力评价工作是国土资源部重点工作，主要是通过对本省21个矿种的成矿地质背景、成矿规律、物探、化探、遥感、自然重砂、矿产预测等项工作的研究，编制各类基础和成果图件，建立本省矿产资源潜力评价相关的地质、矿产、物探、化探、遥感、重砂空间数据库。
区域重力调查是矿产资源潜力评价工作十分重要的基础性物探研究工作，在深部地质调查与研究中，对于大地构造单元的划分、侵入体深部形态、深大断裂的走向和延伸等方面，密度差值信息有着不可替代的重要作用。同时，在铁矿的远景评价中，重、磁同源异常往往是深部铁矿的有力佐证。而在推断的深部岩体与地层接触部位常常是多金属矿床的成矿有利部位。因此， 在地质矿产勘探工作中， 区域重力调查与航磁资料的综合研究为地质成矿背景、控矿构造研究和隐伏岩体圈定提供了重要的依据[1]， 为寻找能源矿、金属矿产可提供深部有用的信息。
1 区域概况
1.1地质概况
辽宁省境内包括三个大地一级构造单元。以开原-赤峰断裂为界，以南为中朝准地台，以北为内蒙-大兴安岭褶皱系和吉黑褶皱系[2]。地层分区上，前者属华北地层区，后者属天山-兴安地层区。两个地层区在侏罗纪以前，其地层发育程度、沉积岩相、生物群、变质作用、地壳活动及演化等方面存在明显差异，自侏罗纪以来，则基本相同。
华北地层区除缺失上奥陶统、志留系、泥盆系、下石炭统、上白垩统外，其余各时代地层皆有发育。天山兴蒙地层区仅分布于省内北部边缘地带，其南界大致为图1中建平-西丰岩浆岩带南界附近，出露地层只有奥陶系、志留系、石炭系、二叠系、侏罗系、白垩系、上第三系及第四系。
省内岩浆侵入活动特别发育，出露总面积约22000多平方公里，燕山期侵入活动最为强烈，面积约9200平方公里，其次为印支期，面积8800平方公里，华力西期约3400平方公里，燕辽期约150平方公里，吕梁期450平方公里，鞍山期约110平方公里。各期岩浆以酸性岩为主，总面积约20000平方公里，中性岩约1800平方公里，基性岩近300平方公里，超基性岩零星发育。燕山期与印支期岩体也是与多金属矿产成矿关系最为密切的，因此，如何利用重力场特征寻找并圈定成矿有利部位是本次研究的重点。见图1。
1.2地层密度特征
重力测量是利用组成地壳的各种地层、岩体、矿体的密度差异所引起的重力变化而进行地质勘探的一种方法[3]。只要地质体有一定的剩余质量， 消除地面干扰因素（特别是地形起伏的影响） ， 就可以很好地展示出重力场不同区块特征以及重力异常梯级带， 并对重力异常作出定性和定量的地质解释。
重力异常值对于地质解释的基础是密度差异，辽宁省按地层层位新老而论， 其密度变化呈由老至新递减的规律（见表1） [4] [5]。概括起来主要密度界面有：
新生界与中生界 密度差：- 0.14g/cm3
中生界与古生界 密度差：- 0.12g/cm3
下元古界与太古界 密度差：- 0.19g/cm3
由于各地区构造运动和沉积环境的差异， 地层缺失和不整合普遍存在， 造成中新生界与古老地层直接接触， 形成较大的密度差。太古界与上覆各断代地层之间均存在着大于0.10 g/cm3的密度差， 中生界、新生界與下伏基底地层之间均存在着大于0.14 g/cm3的密度差。如果上述层位之间接触时， 均可引起局部重力场值的变化或局部异常[6]。上述密度界面和密度差值， 是重力解释推断的主要地球物理前提。
2 重力场特征及构造分区
辽宁省重力异常总体特征呈中部高两端低的趋势，从东向西又呈现阶梯状降低的趋势，异常总体走向近北东向，这反应了大地构造的方向[7]。
研究重力异常特征，将研究区的场置于更大范围场的背景中加以研究，并与邻区对比。按重力场的各种特征如异常群的强度、形态、梯度、走向、多寡及展布特点等项标志及其组合特征进行场的分区。对研究区进行场的分区，在此基础上还可进一步划分具有不同特征场的小区。
通过与地质构造图件的对应分析，初步研究场的分区与已知不同级别构造单元的关系，推断各区域异常的地质起因。研究异常分区与不同级别大地构造单元的关系，若这种关系确立时，分区应与不同级别的大地构造单元相对应;当异常分区与已知大地构造分区不完全一致时，可依据异常分区提出大地构造分区的修改建议，特别是在大片覆盖地区。
根据这一原则，结合辽宁省布格重力异常的走向特征将辽宁省重力异常特征以赤峰——开原断裂为线分为两个区域Ⅰ区和Ⅱ区，该断裂南侧（Ⅱ区）重力走向总体特征为北东向，而北侧（Ⅰ区）走向变得不明确;Ⅰ区被郯庐断裂分割成两个三级构造单元，建平—西丰岩浆弧Ⅰ-1-1、温都尔庙俯冲增生杂岩带Ⅰ-1-2。根据布格重力异常的形态展布、异常强弱、走向等微小差异又可将Ⅱ区分为东、西、中部三个子区，分别为Ⅱ-1、Ⅱ-2和Ⅱ-3区。详细划分及异常特征如下：
3 重力推断构造单元与岩浆岩分布关系
辽宁省岩浆岩受构造控制，沿华北陆块北缘呈东西向分布许多侵入岩体，胶辽裂谷之中分布着辽宁省大部分岩体，地表为常常为岩体群，而地下则为一体，说明岩体剥蚀浅、厚度大， 地表岩体呈半隐伏状态。例如辽西的碱厂岩体、旧门岩体、和圣宗庙岩体构成的岩体群，在重力异常图上却构成了一个完整的异常，异常中心在碱厂岩体、圣宗庙岩体之上，表明这些岩体在深部是连为一体的。而不同时期的岩体的重力异常形态也是不尽相同的，通过本次工作总结了一些辽宁省重力异常与岩浆岩的分布特征。
4 重力场与矿产分布的关系
在矿产预测中，利用重力场特征直接寻找矿产分布信息是非常困难的，只有结合地质资料，并在已有矿产模型的基础上才能更为有效地圈定成矿靶区。利用重力场寻找矿产目前在辽宁省主要为铁矿和多金属矿提供依据。隐伏铁矿体往往是重磁同源异常，具有重力高、磁力高的特征;而多金属矿床多与印支期、燕山期侵入岩体有关，在重力场上呈现重力低的特征。
关键词：辽宁省;重力场特征;构造单元;推断解译;矿产资源潜力评价
为了贯彻落实《国务院关于加强地质工作的决定》中提出的“积极开展矿产远景调查和综合研究，科学评估区域矿产资源潜力，为科学部署矿产资源勘查提供依据”的要求和精神，国土资源部部署了全国矿产资源潜力评价工作。全国矿产资源潜力评价工作是国土资源部重点工作，主要是通过对本省21个矿种的成矿地质背景、成矿规律、物探、化探、遥感、自然重砂、矿产预测等项工作的研究，编制各类基础和成果图件，建立本省矿产资源潜力评价相关的地质、矿产、物探、化探、遥感、重砂空间数据库。
区域重力调查是矿产资源潜力评价工作十分重要的基础性物探研究工作，在深部地质调查与研究中，对于大地构造单元的划分、侵入体深部形态、深大断裂的走向和延伸等方面，密度差值信息有着不可替代的重要作用。同时，在铁矿的远景评价中，重、磁同源异常往往是深部铁矿的有力佐证。而在推断的深部岩体与地层接触部位常常是多金属矿床的成矿有利部位。因此， 在地质矿产勘探工作中， 区域重力调查与航磁资料的综合研究为地质成矿背景、控矿构造研究和隐伏岩体圈定提供了重要的依据[1]， 为寻找能源矿、金属矿产可提供深部有用的信息。
1 区域概况
1.1地质概况
辽宁省境内包括三个大地一级构造单元。以开原-赤峰断裂为界，以南为中朝准地台，以北为内蒙-大兴安岭褶皱系和吉黑褶皱系[2]。地层分区上，前者属华北地层区，后者属天山-兴安地层区。两个地层区在侏罗纪以前，其地层发育程度、沉积岩相、生物群、变质作用、地壳活动及演化等方面存在明显差异，自侏罗纪以来，则基本相同。
华北地层区除缺失上奥陶统、志留系、泥盆系、下石炭统、上白垩统外，其余各时代地层皆有发育。天山兴蒙地层区仅分布于省内北部边缘地带，其南界大致为图1中建平-西丰岩浆岩带南界附近，出露地层只有奥陶系、志留系、石炭系、二叠系、侏罗系、白垩系、上第三系及第四系。
省内岩浆侵入活动特别发育，出露总面积约22000多平方公里，燕山期侵入活动最为强烈，面积约9200平方公里，其次为印支期，面积8800平方公里，华力西期约3400平方公里，燕辽期约150平方公里，吕梁期450平方公里，鞍山期约110平方公里。各期岩浆以酸性岩为主，总面积约20000平方公里，中性岩约1800平方公里，基性岩近300平方公里，超基性岩零星发育。燕山期与印支期岩体也是与多金属矿产成矿关系最为密切的，因此，如何利用重力场特征寻找并圈定成矿有利部位是本次研究的重点。见图1。
1.2地层密度特征
重力测量是利用组成地壳的各种地层、岩体、矿体的密度差异所引起的重力变化而进行地质勘探的一种方法[3]。只要地质体有一定的剩余质量， 消除地面干扰因素（特别是地形起伏的影响） ， 就可以很好地展示出重力场不同区块特征以及重力异常梯级带， 并对重力异常作出定性和定量的地质解释。
重力异常值对于地质解释的基础是密度差异，辽宁省按地层层位新老而论， 其密度变化呈由老至新递减的规律（见表1） [4] [5]。概括起来主要密度界面有：
新生界与中生界 密度差：- 0.14g/cm3
中生界与古生界 密度差：- 0.12g/cm3
下元古界与太古界 密度差：- 0.19g/cm3
由于各地区构造运动和沉积环境的差异， 地层缺失和不整合普遍存在， 造成中新生界与古老地层直接接触， 形成较大的密度差。太古界与上覆各断代地层之间均存在着大于0.10 g/cm3的密度差， 中生界、新生界與下伏基底地层之间均存在着大于0.14 g/cm3的密度差。如果上述层位之间接触时， 均可引起局部重力场值的变化或局部异常[6]。上述密度界面和密度差值， 是重力解释推断的主要地球物理前提。
2 重力场特征及构造分区
辽宁省重力异常总体特征呈中部高两端低的趋势，从东向西又呈现阶梯状降低的趋势，异常总体走向近北东向，这反应了大地构造的方向[7]。
研究重力异常特征，将研究区的场置于更大范围场的背景中加以研究，并与邻区对比。按重力场的各种特征如异常群的强度、形态、梯度、走向、多寡及展布特点等项标志及其组合特征进行场的分区。对研究区进行场的分区，在此基础上还可进一步划分具有不同特征场的小区。
通过与地质构造图件的对应分析，初步研究场的分区与已知不同级别构造单元的关系，推断各区域异常的地质起因。研究异常分区与不同级别大地构造单元的关系，若这种关系确立时，分区应与不同级别的大地构造单元相对应;当异常分区与已知大地构造分区不完全一致时，可依据异常分区提出大地构造分区的修改建议，特别是在大片覆盖地区。
根据这一原则，结合辽宁省布格重力异常的走向特征将辽宁省重力异常特征以赤峰——开原断裂为线分为两个区域Ⅰ区和Ⅱ区，该断裂南侧（Ⅱ区）重力走向总体特征为北东向，而北侧（Ⅰ区）走向变得不明确;Ⅰ区被郯庐断裂分割成两个三级构造单元，建平—西丰岩浆弧Ⅰ-1-1、温都尔庙俯冲增生杂岩带Ⅰ-1-2。根据布格重力异常的形态展布、异常强弱、走向等微小差异又可将Ⅱ区分为东、西、中部三个子区，分别为Ⅱ-1、Ⅱ-2和Ⅱ-3区。详细划分及异常特征如下：
3 重力推断构造单元与岩浆岩分布关系
辽宁省岩浆岩受构造控制，沿华北陆块北缘呈东西向分布许多侵入岩体，胶辽裂谷之中分布着辽宁省大部分岩体，地表为常常为岩体群，而地下则为一体，说明岩体剥蚀浅、厚度大， 地表岩体呈半隐伏状态。例如辽西的碱厂岩体、旧门岩体、和圣宗庙岩体构成的岩体群，在重力异常图上却构成了一个完整的异常，异常中心在碱厂岩体、圣宗庙岩体之上，表明这些岩体在深部是连为一体的。而不同时期的岩体的重力异常形态也是不尽相同的，通过本次工作总结了一些辽宁省重力异常与岩浆岩的分布特征。
4 重力场与矿产分布的关系
在矿产预测中，利用重力场特征直接寻找矿产分布信息是非常困难的，只有结合地质资料，并在已有矿产模型的基础上才能更为有效地圈定成矿靶区。利用重力场寻找矿产目前在辽宁省主要为铁矿和多金属矿提供依据。隐伏铁矿体往往是重磁同源异常，具有重力高、磁力高的特征;而多金属矿床多与印支期、燕山期侵入岩体有关，在重力场上呈现重力低的特征。