淺析重力場對侵入巖體劃分的應用

李敏敏，甘之翔，張 藝

（新疆地礦局第一區域地質調查大隊，新疆 烏魯木齊 830001）

1 侵入巖體的劃分標志

由于不同性質的巖漿巖其物性特征差異較大，根據物性資料，結合普查區的地質情況，初步圈定了巖漿巖體的分布特征，總結歸納了巖漿巖體定性解釋的重力場標志。

1.1 普查區侵入巖體的地質—地球物理模型

具有一定規模的中酸性巖體（花崗閃長巖為主），以石炭系、侏羅系、新近系地層為圍巖，多表現為局部重力高異常；具有一定規模的酸性巖體（包括花崗巖、鉀長花崗巖、正長花崗巖、二長花崗巖等），無論圍巖為何種地層，多表現為局部低重力異常；具有一定規模的超基性、基性及部分中性巖體（包括輝長巖、輝綠巖等），大多表現為局部重力高異常，但斷裂附近的超基性巖有所不同，隨著風化程度的加深，異常特征逐漸轉變為低重力異常。

根據以上地質-地球物理模型，可大致判斷引起重力異常的地質因素是否與各期次侵入的巖體有關，并輔助判定其巖性特征。

1.2 巖體產狀的推斷解釋標志

巖體的產狀一般指巖體的形態，中心位置埋深、傾向等。根據異常的幅值、中心位置、形態、梯級帶變化及上延不同高度垂向二次導數零值線位置等定性確定巖體產狀。局部異常梯度最大處，垂向二次導數零值線基本反映了巖體在地表的投影邊界；局部異常的中心位置一般是巖體的侵入中心或巖漿通道；局部異常的梯度大小、等值線疏密以及不同高度、垂向二次導數零值線位移，大體反映了巖體的傾向。

2 侵入巖體的分布特征

2.1 侵入巖平面分布特征

利用布格重力垂向二階導數圈定侵入巖體邊界，結合布格重力及地質信息判別巖性，對主要巖體出露區及第四系覆蓋區進步對本區侵入巖的分布進行了劃分。西南部第四系覆蓋及中部地層下有大面積隱伏的中酸性巖體分布，中南部地層下主要分布隱伏的基性-超基性巖體，而東南部分布酸性、中酸性及基性巖體。

2.2 侵入巖深部分布特征

應用切割法求取不同深度的剩余異常很好的反映了普查區規模較大巖體的空間分布特征，圖1，為不同視角普查區的不同切割層位（1-10）的空間剩余重力異常立體圖。隨切割層數的增加（切割深度1層=100米），本區東南部克孜爾卡拉薩依巖體的剩余重力異常逐漸增大，異常中心逐漸向西南偏移，說明該巖體由北向南厚度逐漸增加，在測區東部出露，切割10層時（即超過1000米）時仍有較強的重力異常顯示，表明該巖體的深度大于1000米；西南部的康古爾塔格巖體在第6層時重力剩余值已經變化不大，說明該巖體規模較小；東南部基性-超基性巖體由于在康古爾塔格東部的洼地中，且風化程度較高，剩余重力高異常值整體反映較弱，在第4層時重力剩余值已經變化不大，說明該巖體的規模較小。

圖1 不同深度剩余重力異常立體圖

3 局部侵入巖體的推斷解釋

3.1 晚泥盆世侵入巖區（克孜爾卡拉薩依巖體）

該侵入巖位于普查區東南部康古爾塔格以東的廣大低山丘陵地帶，向東、向南延入鄰幅，普查區僅見該巖體的西北角。圍巖蝕變均為角巖化，且在巖體邊部多見地層殘留體。

在布格重力場中晚泥盆世花崗閃長巖對應西部布格重力高異常區，等值線分布較為凌亂，多處發生各向的同向扭曲，異常中心極大值為0.74×10-5m/s2；剩余重力場表現為G2017-14剩余重力高異常，呈長條狀北西向展布，長軸長約7.1千米，短軸長約2.5千米，等值線分布較為凌亂，局部發生同向扭曲，物性密度統計表明，花崗閃長巖平均密度為2.713 g/cm3；中－上奧陶統大柳溝組平均密度為2.653 g/cm3；花崗閃長巖與圍巖存在近乎0.06g/cm3的密度差，以剩余重力高異常邊部為界線圈定，初步認為晚泥盆世花崗閃長巖應向西向南外擴，隱伏于中－上奧陶統大柳溝組地層之下，略大于地質認識的范圍。

在布格重力場中晚泥盆世輝綠巖、輝長輝綠巖對應北部布格重力高異常區，等值線分布較為凌亂，多處發生各向的同向扭曲，異常中心極大值為-0.47×10-5m/s2；剩余重力場表現為G2017-16剩余重力高異常，長軸長約7.5千米，短軸長約3.4千米，等值線分布較為凌亂，局部發生同向扭曲，物性密度統計表明，輝綠巖、輝長輝綠巖平均密度為2.835g/cm3；與圍巖存在0.18g/cm3的密度差，以剩余重力高異常邊部為界線圈定，初步認為晚泥盆世輝綠巖、輝長輝綠巖應向南外擴，范圍較大，隱伏于漸-中新統桃樹園組地層之下。

在布格重力場中晚泥盆世正長花崗巖對應中部的布格重力低異常區，等值線分布較為寬緩，同向扭曲程度較弱，剩余重力場表現為L2017-15（丁）剩余重力低異常，異常特征明顯，長軸長約7.8千米，短軸長約3.2千米，等值線分布較為寬緩，局部發生同向扭曲，物性密度統計表明，正長花崗巖平均密度為2.604g/cm3，與圍巖存在近乎0.049g/cm3的密度差，以剩余重力低異常邊部為界線圈定，初步認為晚泥盆世正長花崗巖北側向下延伸較淺，往南向下具有一定的延深。

在1:5萬布格重力及剩余重力圖中切取了一條剖面，剖面方向28度，長約9480米，由南往北布格重力值△gB呈階梯狀逐漸增加，剩余重力△gr曲線上下浮動變化大，幅值在-1×10-5m/s2至1×10-5m/s2之間變化， 0-200米地表出露中-上奧陶統大柳溝組地層，剩余重力值△gr呈減小趨勢，200-9000米地表出露晚石炭世正長花崗巖，剩余重力△gr曲線200-6000米之間變化不大，表現為L2017-15（丁）剩余重力低異常，但曲線在6000-9480米之間呈明顯上升趨勢，變化幅度大，在8080米處達到極值0.867×10-5m/s2，表現為G2017-16（乙1）剩余重力高異常，通過對剩余重力值△gr進行100米、200米、300米、500米及1000米的向上延拓，發現經過各個高度上延的△gr曲線變化趨勢依舊明顯，在9000米-9480米之間地表出露晚石炭世輝綠巖及輝長巖，因此推斷在曲線6000米之后的晚石炭世正長花崗巖之下，可能有隱伏的基性-超基性巖體，故對162線剖面進行反演，結果如下。

圖2 重力162線剖面剩余重力異常擬合曲線及反演模型圖

根據項目在該區采測的地層巖石密度統計，最終確定模型反演采用密度參數：中-上奧陶統大柳溝組密度2.765 g/cm3，晚石炭世正長花崗巖密度2.604 g/cm3，晚石炭世輝綠巖密度2.835 g/cm3，采用二度半正演擬合，結合地質認識從擬合結果來看（如圖2），L2017-15（丁）剩余重力低異常推測為酸性巖體與圍巖地層的綜合反映，巖體總體向北緩傾，向下延伸不超過200米，具有南北寬、中部窄的近似長條狀的展布特征；G2017-16（乙1）剩余重力高異常推測為基性-超基性巖體侵入圍巖地層的綜合反映，巖體總體向北緩傾，向下延伸超200米，具有南部窄，中部寬的長條狀展布特征。

3.2 晚石炭世侵入巖（康古爾塔格巖體）

在布格重力場中晚石炭世花崗閃長巖對應西部布格重力高異常區，位于重力梯度帶邊部，等值線分布較為凌亂，多處發生各向的同向扭曲，異常中心極大值為4.36×10-5m/s2；剩余重力場表現為G2017-1（甲2）剩余重力高異常，呈長條狀北西向展布，長軸長約10.5千米，短軸長約2.5千米，等值線發生同向扭曲，物性密度統計表明，花崗閃長巖平均密度為2.713 g/cm3；下石炭統小熱泉子組平均密度為2.683 g/cm3；花崗閃長巖與圍巖存在近乎0.032g/cm3的密度差，以剩余重力高異常邊部為界線圈定，初步認為晚石炭世花崗閃長巖北部邊界應向北外擴展，略大于較地質認識的范圍。

在布格重力場中晚石炭二長花崗巖對應東部布格重力中-高異常區，位于重力梯度帶中，等值線多處發生各向的同向扭曲，剩余重力場表現為L2017-2（丙）及其它多個剩余重力低異常，等值線分布較為凌亂，局部發生同向扭曲，物性密度統計表明，二長花崗巖平均密度為2.604 g/cm3；下石炭統小熱泉子組平均密度為2.683 g/cm3；二長花崗巖與圍巖存在近乎0.077g/cm3的密度差，以剩余重力低異常邊部為界線圈定，初步圈定了康古爾塔格巖體中二長花崗巖的分布范圍。

3.3 中二疊世侵入巖（康東侵入巖單元）

區內的二疊世侵入巖主要為基性-超基性侵入巖，主要分布于康古爾塔格東部的洼地中，巖體在普查區內侵入的地層為上石炭統底坎爾組。

在推斷的中二疊世輝長巖的范圍內，異常位于重力梯度帶內，布格重力異常等值線多處發生各向的同向扭曲，剩余重力場對應G2017-11（乙2）及G2017-13（乙1）號剩余重力高異常，物性密度統計表明，輝長巖平均密度為2.886g/cm3；與圍巖存在0.21g/cm3的密度差，以剩余重力高異常邊部為界線圈定，初步推斷了二疊世輝長巖的基本范圍，在上延500米之后，異常特征還是較為明顯，說明地質體向下有一定的延深。

4 結語

綜上所述，重力勘探作為地球物理勘探中重要的勘探手段，通過重力場特征分析，對該區侵入巖體在平面及空間位置的分布有了更近一步的了解，對地質填圖工作具有指導意義，為今后該區的地球物理勘探提供了依據。