區域重力調查在雅安地區劃分斷裂構造中的應用

張新民 劉曉蘭

(陜西省地質礦產勘查開發局 第二綜合物探大隊，陜西 西安 710016)

1 引言

雅安地區寶興縣、蘆山縣、天全縣位于四川省西部四川盆地與青藏高原的過渡地帶，該地區受亞熱帶氣候影響溫暖濕潤，雨量充沛，秋冬季節霜霧陰霾，通視條件很差;地貌上大部分為構造剝蝕和河流侵蝕作用形成的高山區，河谷切割，地形高差懸殊，地勢險峻、植被繁茂、灌木叢生，河流交錯;各縣、鄉之間雖有公路相通，但在5.12汶川大地震以后各級道路損壞情況都十分嚴重，短時間很難恢復到正常的交通狀況，對開展重力野外勘探工作帶來很大困難。

1︰20萬區域重力調查工作，主要是在地質研究程度較低、地形條件難度較大地區進行;其主要任務是劃分斷裂構造、確定斷裂帶展布、分析深部物質的均衡狀態和區域地殼穩定性、總結地質災害發育特征、圈定沉積盆地和巖漿巖體等提供高質量的區域重力資料。

2 地質概況

該工作區域位于楊子板塊西緣，青藏高原東側，龍門山構造帶南段;龍門山北起廣元、白水地區，南接天全、瀘定一帶，連綿500余千米，寬約30～50千米;龍門山巍峨壯麗，峰巒疊翠，雄踞于四川盆地西北緣，呈北東—南西向展布，地形上構成東西地貌的分野，是青藏高原與四川盆地的過渡帶。

該構造帶由一系列大致平行的疊瓦狀沖斷帶構成，具典型的逆沖推覆構造特征，自西向東發育汶川—茂汶斷裂、映秀—北川斷裂、彭灌—安縣斷裂和大邑斷裂(龍門山山前隱伏斷裂)。其中汶川—茂汶斷裂是龍門山構造帶西北側的邊界斷裂，分割了川藏塊體和龍門山構造帶;北川斷裂是龍門山構造帶的主斷裂，又稱中央斷裂;彭灌斷裂是龍門山構造帶東南側的邊界斷裂;而大邑斷裂已屬于成都盆地內的斷裂。

龍門山是國際地學界爭論的焦點地區之一，爭論的問題包括其形成的時間、機制、過程及其與印度、歐亞板塊碰撞的關系等;2008年5月12日汶川大地震，2013年4月20日蘆山大地震，使該地區成為一個高度關注的熱點地區。

3 工作方法技術

測網布設采用3km×2km自由網;測點點位基本執行理論設計點位，野外作業中采用1︰10萬地形圖定點與手持導航儀相結合的方法進行測點定位，用GPS定位儀實際測量測點三維坐標。

重力測點觀測利用LCR高精度重力儀，采用單程觀測法;資料整理按照《區域重力調查規范》(DZ/T0082—2006)中的“五統一”原則進行改算，即①統一采用2000國家重力基本網系統;②統一采用1954年北京坐標系和1985國家高程基準;③統一采用國際大地測量協會(IAG)推薦的1980年公式計算正常重力值;④統一采用規范規定的公式進行布格改正和中間層改正，⑤統一采用2.67g/cm3中間層密度值;遠區地形改正半徑為166.7km。

4 斷裂構造劃分依據

斷裂構造在布格重力異常、均衡重力異常、剩余重力異常和重力垂向二階導數異常平面圖上的標志:(1)線性梯級帶包括梯級帶的線性延續帶;(2)狹長異常帶或線性異常帶;(3)串珠狀同號異常(正異常或負異常)的連線;(4)等值線的同型扭曲帶或異常突變的界限;(5)兩側異常特征明顯不同的分界線。

斷裂構造在水平方向導數和水平方向導數模量圖上的標志:(1)線性異常的軸線或線性排列的異常軸連線;(2)異常的規則性扭曲或錯斷;(3)兩側異常特征明顯不同的分界線。

斷裂構造在航磁(△T)化極異常平面圖上的標志:(1)不同磁場區的分界線，以不同磁場區的分界線位置作為斷裂位置或斷裂帶的中心位置;(2)磁異常梯度帶，以磁異常梯度帶中間線為斷裂所在位置;(3)串珠狀磁異常帶往往反映斷裂帶內斷續有充填物的情況;(4)磁異常軸線反映的斷裂往往是巖漿巖的通道;(5)線性異常帶，以線性磁異常帶的中間線為斷裂位置;(6)磁異常突變帶預示磁異常反映的地質體可能被斷裂斷開，以磁異常突變帶為斷裂或斷裂帶之所在;(7)磁異常錯動帶，將磁異常錯動位置亦作為斷裂構造的位置。

5 斷裂構造推斷解釋

(1)F2-1龍門山中央斷裂，F1-2龍門山南緣斷裂

在插圖5-1、5-2中，F2-1為龍門山中央斷裂，F1-2為龍門山南緣斷裂，這兩條斷裂構成龍門山斷裂帶的主體，該斷裂帶呈北東方向展布，長90km左右，平行橫亙在測區中南部;其西北部與一組北西向次斷裂F3-1～F3-6匯聚相交;在南部則被北西向斷裂F2-3錯斷。

插圖5-1 推斷斷裂構造平面圖

插圖5-2 斷裂構造、布格重力異常平面

從布格重力異常平面圖上可以看出(插圖5-2)，龍門山南斷裂F1-2、龍門山中央斷裂F2-1之間有一條寬約12km的北東向重力高值帶，該重力高值帶的南側是重力低值帶，該重力高值帶的北側則是明顯的重力梯級帶，梯級帶梯度變化約為3×10-5m/s2/km;在剩余重力異常平面圖上則表現為明顯的重力高值帶及不同重力場特征分界線;重力垂向二次導數平面圖上呈北東向分布的零等值線;在重力水平(135°)方向導數平面圖上分別表現為正異常、負異常極值連線;在上延(5km)布格重力異常平面圖表現為明顯的重力高值帶，且向北偏移，說明該斷裂往北傾，且延深較大。

在航磁(△T)異常平面圖上，表現為明顯的北東走向的強磁異常帶，同時也是不同特征磁場區分界線;在遙感解釋平面圖上有明顯的線性構造存在。

據地質資料，沿著地表斷裂帶有規模較大的構造破碎帶，形成擠壓片理，糜棱巖及角礫巖，表現為強烈擠壓型;地層走向北東向，由南而北呈逆沖性質;侵入巖體沿此斷裂帶成群分布;且老地層、巖漿巖發育;其南側為中生代沉積盆地。

在均衡重力異常平面圖上表現為密集的重力梯級帶，說明該斷裂帶處于極不均衡狀態。

垂直龍門山斷裂帶，圖切重、磁異常剖面B(插圖5-3)，通過B剖面建立地層、斷裂帶傾向模擬地質斷面，再利用布格重力異常正演模擬計算，其結果為:F1-2斷裂、F2-1斷裂均為北傾的逆斷層，F1-2是龍門山構造帶的南緣斷裂;F2-1是龍門山構造帶的中央斷裂;它們共同組成北傾的逆沖斷裂帶。

插圖5-3 斷裂(F2-1、F1-2)B剖面重、磁綜合解釋斷面圖

綜上所述，F1-2斷裂、F2-1斷裂這是一組規模較大的、向北傾斜的斷裂帶;它們控制了龍門山南逆沖推覆帶的分布范圍，是構造單元的分界線，其北側為龍門山北逆沖推覆帶，南側為四川前陸盆地;且處于極不均衡狀態，是地震多發地帶;2008年5月12日發生在汶川的8.0級大地震就在該斷裂帶上，給國家和人民生命財產造成了很大的損失。

(2)龍門山北緣斷裂F1-1

龍門山北緣斷裂F1-1，測區內長約80km，北東向展布;在布格重力異常平面圖(插圖5-2)上表現為北東走向的重力梯級帶，梯級帶寬約20km，梯度變化在2.5×10-5m/s2/km;在重力梯級帶北側，局部重力異常軸向大致呈東西向展布，且重力場值較低;南側重力異常走向大致呈北東向，重力異常等值線緊密，重力場值比北側要高;在剩余布格重力異常平面圖上表現為不同重力場特征的分界線;在重力垂向二次導數平面圖上表現為零值線;在向上延拓5km布格重力異常平面圖上表現為明顯的重力梯級帶;在135°方向水平一次導數異常平面圖上表現為負極值連線。

在(△T)航磁異常平面圖上，也是不同特征磁場區分界線，沿斷裂帶地表有規模較大的構造破碎帶，地層走向北東向，其兩側區域構造線方向不同，斷裂帶以北，為近東西向，以南為北東向。

垂直龍門山斷裂F1-1，圖切重、磁異常剖面C(插圖5-4)，通過C剖面建立地層、斷裂帶傾向模擬地質斷面，再利用布格重力異常正演模擬計算，其結果為:F1-1斷裂為南傾逆斷層;是龍門山構造帶的北緣;在不同位場轉換的重力場上均表現為明顯的不同重力場的分界線，應屬于Ⅰ級構造單元的分界線;且隨著重力場向上延拓依然寬緩明顯，說明F1-1斷裂延深較大，切穿莫霍面。

插圖5-4 斷裂(F2-4、F1-1、F2-1、F1-2、F2-2)C剖面重、磁綜合解釋斷面圖

6 結論

在本次區域重力調查工作中，利用布格重力異常、航磁異常、地質資料、物性資料等綜合解釋推斷，F1-1龍門山北緣斷裂，F2-1龍門山中央斷裂，F1-2龍門山南緣斷裂，它們構成了龍門山斷裂帶的主體;更應引起重視的是在該斷裂帶南翼推斷出了F2-2蘆山斷裂帶，其走向和龍門山斷裂帶基本一致，在重力場上的表現亦為重力高值區，僅僅是幅值相對較小而已，在均衡重力異常平面圖上，該區域也未達到均衡狀態，亦應屬于發生地震可能性較大地區之一。

[1]鐘本善等·重力勘探教程[M]·北京：地質出版社，1983年。

[2]地質礦產局·重力勘探資料解釋手冊[M]·北京：地質出版社，1985年。

[3]李叔達等·動力地質學原理[M]·北京：地質出版社，1983 年。

[4]地質礦產部地質調查局·地球物理化學勘查標準匯編[M]·1996年。

[5]成都地質學院·大地構造學基礎及中國區域構造概要M]·北京：地質出版社，1983年。

[6]四川省地質礦產局·四川省區域地質志[M]·北京：地質出版社，1991年。

[7]四川省地質調查院·中華人民和國區域地質調查報告寶興縣幅(H48C002001)·李云泉、謝啟興、朱兵、曾宜君、楊學俊、胡世華、鄭先煒、郝雪峰、劉小虎、劉建清、賴興運等，2002年。