馮志民，李寧生，安百州，2

（1.寧夏地球物理地球化學(xué)勘查院，銀川 750001；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083）

基于磁測(cè)資料的六盤(pán)山地區(qū)構(gòu)造體系新認(rèn)識(shí)

馮志民1，李寧生1，安百州1，2

（1.寧夏地球物理地球化學(xué)勘查院，銀川 750001；2.中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地球科學(xué)與資源學(xué)院，北京 100083）

六盤(pán)山地區(qū)位于鄂爾多斯地塊西南緣與北祁連造山帶的匯聚交接帶，多條區(qū)域性大型斷裂在此交匯復(fù)合，對(duì)該區(qū)的構(gòu)造體系格架認(rèn)識(shí)存在較多爭(zhēng)議，這里通過(guò)研究六盤(pán)山中南段1∶50 000高精度磁測(cè)資料，分析磁異常分布特征，結(jié)合地質(zhì)資料判斷磁異常原因，并綜合化探、電法、重力等資料進(jìn)行驗(yàn)證，認(rèn)為研究區(qū)由西向東可劃分為北祁連碰撞造山帶、走廊過(guò)渡帶、鄂爾多斯西緣逆沖褶皺帶三個(gè)構(gòu)造單元，同時(shí)鄂爾多斯西緣盆地與北祁連弧盆系的分界線應(yīng)該為西華山－六盤(pán)山東麓斷裂帶。

六盤(pán)山地區(qū)；高精度磁測(cè)；斷裂構(gòu)造；鄂爾多斯盆地；北祁連弧盆系

0 引言

六盤(pán)山地區(qū)地處秦祁昆造山系北祁連弧盆系東段，為鄂爾多斯地塊西南緣與北祁連造山帶中晚元古代走廊南山島弧匯聚的交接帶，多條區(qū)域性大斷裂在此交匯復(fù)合（圖1），該區(qū)構(gòu)造條件復(fù)雜，成礦條件有利［1－6］。由于該區(qū)被大面積的第四系沉積物覆蓋，缺少較大比例尺的地面物化探數(shù)據(jù)，使得對(duì)該區(qū)的構(gòu)造體系格架存在較大的爭(zhēng)議或不確定性：白云來(lái)［7］等認(rèn)為六盤(pán)山西緣大斷裂是區(qū)內(nèi)一級(jí)構(gòu)造單元，它劃分了鄂爾多斯西緣盆地與秦祁昆造山系，并認(rèn)為青銅峽一固原深大斷裂是劃分鄂爾多斯地塊與河西走廊弧后盆地的關(guān)鍵性斷裂；章貴松［8］等依據(jù)航磁異常特征，認(rèn)為秦祁昆造山系和鄂爾多斯地塊的邊界應(yīng)該在中衛(wèi)－海原－寶雞一線。由于研究資料有限，缺乏相應(yīng)大比例尺的物化探資料或者局限于單一資料的地質(zhì)解釋?zhuān)虼俗髡哒J(rèn)為對(duì)研究區(qū)進(jìn)行構(gòu)造劃分，對(duì)現(xiàn)有的構(gòu)造體系進(jìn)行重新厘定，將有助于我們更深入地認(rèn)識(shí)中國(guó)北方地區(qū)大地構(gòu)造單元，也有利于六盤(pán)山地區(qū)的找礦工作，因此本次研究工作是十分必要的，也是迫在眉睫的。

圖1 研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)圖Fig.1 Regional geological map of the study area

1 地質(zhì)概況

六盤(pán)山地區(qū)地處秦祁昆造山系南山島弧東段與鄂爾多斯地塊西南緣兩大構(gòu)造單元之間，表現(xiàn)為典型的雙層結(jié)構(gòu)特征：上部蓋層均為早白堊世陸相盆地沉積地層，大面積出露于地表；下部基底層則東西差異明顯，東半部屬鄂爾多斯地塊西南緣，地層以下古生界的碳酸鹽巖地層為主，西半部基底未出露，推斷為北祁連中元古代火山碎屑巖－碳酸鹽組合的變質(zhì)巖系（海原群）。研究區(qū)出露的地層主要是白堊系六盤(pán)山群的礫巖、砂巖、泥巖、泥灰?guī)r，古近系的砂質(zhì)粘土、泥巖，新近系的粘土、砂質(zhì)泥巖和第四系的黃土、沖積物、坡積物等（圖2）。該區(qū)斷裂構(gòu)造較發(fā)育，主要褶皺有六盤(pán)山背斜、涇源向斜和小關(guān)山背斜等。研究區(qū)未見(jiàn)巖漿巖出露，但在該區(qū)外圍西南約50km的石嘴子有一面積小于1km2的花崗斑巖出露，通過(guò)同位素測(cè)年顯示為中元古代中—酸性侵入巖。

圖2 研究區(qū)地質(zhì)圖Fig.2 Geological map of the study area

2 地球物理特征

研究工作在六盤(pán)山地區(qū)開(kāi)展了1∶50 000的地面高精度磁測(cè)，測(cè)試了相應(yīng)巖性的物性參數(shù)（表1），并根據(jù)這些磁法資料制作了化極等值線圖（圖3）和相應(yīng)的向上延拓圖（圖4）。從圖3可以看出，等值線拉長(zhǎng)方向以近南北向?yàn)橹?，顯示出本區(qū)主構(gòu)造線方向?yàn)榻媳毕?，由一系列近平行的深大斷裂中間夾持著窄長(zhǎng)斷塊體構(gòu)成。東部整體的高值異常與西部寬泛的負(fù)值異常，在六盤(pán)山東麓位置顯示出較明顯的分界性。通過(guò)對(duì)磁異常進(jìn)行了不同高度的向上延拓處理，發(fā)現(xiàn)向上延拓700m能取得較好的效果，通過(guò)圖4可以看出，以六盤(pán)山東麓為邊界，兩側(cè)的異常性質(zhì)明顯不同。根據(jù)磁測(cè)標(biāo)本的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，該區(qū)的蓋層地層基本為無(wú)磁或者弱磁性，且向上延拓700m后該異常分界依然明顯存在，說(shuō)明引起該區(qū)磁異常的地層應(yīng)該為深部的基底地層。

圖3 研究區(qū)1∶50 000高精度磁法測(cè)量ΔT化極等值線平面圖Fig.3 Contour map ofΔTafter reduce to pole

圖4 研究區(qū)1∶50 000高精度磁法測(cè)量上延700米等值線平面圖Fig.4 Contour map ofΔT，the data has been processed with upward continuation for 700m

圖5 研究區(qū)構(gòu)造分區(qū)圖（底圖為垂向一階導(dǎo)數(shù)圖）Fig.5 Tectonic zoning map of the study area （bottom photo shows the first order derivative of the vertical map）

表1 研究區(qū)巖礦石物性參數(shù)統(tǒng)計(jì)表Tab.1 Physical parameters for different rocks

3 劃分?jǐn)嗔雅c分區(qū)

為了研究該區(qū)的磁異常特征，進(jìn)而分析該區(qū)的構(gòu)造體系，作者對(duì)磁測(cè)資料進(jìn)行了向上延拓和化極，開(kāi)展了垂向一階導(dǎo)數(shù)處理（圖5），并結(jié)合地質(zhì)構(gòu)造、地層巖性等資料，在研究區(qū)劃分了五條斷裂，自西至東依次為：①五龍山－呂家灣斷裂（F1），該斷裂為北西向斷裂，區(qū)內(nèi)長(zhǎng)度為21.5km；②六盤(pán)山西麓斷裂（F2），該斷裂走向近南北；③六盤(pán)山東麓斷裂（F3），斷裂為近南北走向，靠南部近弧形，區(qū)內(nèi)延伸長(zhǎng)度約38.5km；④小關(guān)山斷裂（F4），近南北向，呈弧形展布，區(qū)內(nèi)延伸長(zhǎng)度為38.2km；⑤三關(guān)口斷裂（F5），近南北向呈弧形展布，區(qū)內(nèi)延伸長(zhǎng)度為38.5km。依據(jù)上述的五條斷裂，作者將研究區(qū)劃分為四個(gè)區(qū)，其劃分依據(jù)和異常特征如下：

1）Ⅰ區(qū)位于五龍山－呂家灣斷裂西側(cè)，在本區(qū)整體呈三角狀，大體為一較平靜的負(fù)磁場(chǎng)區(qū)，西北角與Ⅱ區(qū)間隔部分出現(xiàn)面積較小的正異常。總體上缺少定向、連續(xù)分布的線狀或帶狀異常，西南角凸顯一局部高負(fù)值異常，化極后該異常值明顯增大，可能為西吉盆地的東南角的基底磁性反應(yīng)。異常極大值位于五龍山北側(cè)，△Tmax＝555nT，異常極小值位于劉家埂子西北側(cè)，△Tmin＝－282.68nT。地質(zhì)圖上該區(qū)大體為第四系覆蓋，由此推測(cè)該低異常區(qū)可能為西吉磁異常帶西南側(cè)沿聯(lián)財(cái)鎮(zhèn)－曹務(wù)鄉(xiāng)－岳堡一帶正高異常帶的伴生負(fù)異常。

2）Ⅱ區(qū)位于五龍山－呂家灣斷裂與六盤(pán)山東麓斷裂之間，區(qū)內(nèi)異常在整體形態(tài)上呈現(xiàn)出北西向展布的特點(diǎn)，而在六盤(pán)山東麓斷裂東部區(qū)域，異常形態(tài)東扭，轉(zhuǎn)化為偏北東向，而且在經(jīng)小距離上延（五個(gè)點(diǎn)距）后，斷裂兩側(cè)異常明顯分界，西側(cè)整體呈現(xiàn)出平緩、梯度小、強(qiáng)度小的負(fù)值異常區(qū)，而東部則表現(xiàn)出一向內(nèi)凹陷的正異常區(qū)。六盤(pán)山西麓斷裂所表現(xiàn)出的沿?cái)嗔颜共嫉拇闋町惓t在上延3～7倍點(diǎn)距后消失，說(shuō)明引起異常的磁性體埋藏淺，認(rèn)為該斷裂不是主逆沖斷裂構(gòu)造體系。六盤(pán)山東麓斷裂在磁測(cè)等值線圖中表現(xiàn)為大型梯度帶，在重力異常中也有此特征，該斷裂是不同特征重磁異常分界線，在上延后，六盤(pán)山東麓斷裂以東表現(xiàn)為同一性質(zhì)的正高值異常，西側(cè)大范圍負(fù)值異常對(duì)比顯著。綜上所述，認(rèn)為劃分Ⅱ區(qū)與Ⅲ區(qū)的界限應(yīng)該為六盤(pán)山東麓斷裂。Ⅱ區(qū)異常特征總體上呈現(xiàn)出“北正南負(fù)、西低東高”的特點(diǎn)。沿著五龍山－楊路－觀音店－楊家店－鹽池山一線為磁異常零值線，北部為正異常，南部以負(fù)異常為主。異常形態(tài)總體較為平穩(wěn)，異常強(qiáng)度較小、梯度變化不大，表現(xiàn)為寬緩變化的正負(fù)異常，局部異常不發(fā)育，異常面貌與Ⅲ區(qū)梯度變化大，極值高的正異常面貌相差較大。僅在沿六盤(pán)山東麓斷裂左側(cè)位置呈現(xiàn)出異常梯度帶特征，至六盤(pán)山東麓斷裂梯度最大。區(qū)內(nèi)西部呈北西向向東南侵的正值異常，可能為相鄰地區(qū)的磁異常延入本區(qū)的部分，推斷可能為基底隆起或深部侵入巖體引起。該區(qū)異常極大值位于六盤(pán)山西麓斷裂位置，△Tmax＝178nT。其異常極小值位于呂家灣南側(cè)，△Tmin＝－292.72 nT。綜上所述，Ⅱ區(qū)的磁異常應(yīng)為淺層磁性體引起。

3）Ⅲ區(qū)位于六盤(pán)山東麓斷裂與小關(guān)山斷裂之間。該區(qū)異常東側(cè)異常呈現(xiàn)出往南部凹陷的特征，異常在小關(guān)山斷裂處顯示出梯度最大的特征。磁異常在小關(guān)山斷裂兩側(cè)顯示出不同的磁性特征，但異常的幅值、磁場(chǎng)面貌可與研究區(qū)東部的Ⅳ區(qū)進(jìn)行對(duì)比，它們顯示出連續(xù)不可分割的特點(diǎn)。在布格重力異常圖上，沿?cái)嗔蜒诱狗较驗(yàn)橐恍涯康闹亓μ菁?jí)帶，其兩側(cè)的重力場(chǎng)、磁場(chǎng)所反映出的構(gòu)造特征迥然不同。由此劃分了小關(guān)山斷裂以及Ⅲ區(qū)位置。該區(qū)整體呈近南北向轉(zhuǎn)北西向的帶狀特征，西側(cè)以六盤(pán)山東麓斷裂為邊界，東側(cè)以小關(guān)山斷裂為邊界，北起開(kāi)城南部，南到研究區(qū)南部邊界。異常分兩部分組成，北部為一帶狀凸起高正值異常，異常形態(tài)較完整，梯度大、極值高，范圍寬廣。異常極大值位于掛馬溝梁北側(cè)，ΔTmax＝305.93nT，該帶狀異常中心位置大體在大灣鄉(xiāng)附近，作者稱(chēng)該異常為大灣異常。南部以北西向展布的階梯狀負(fù)值異常為主，極小值位于惠臺(tái)鄉(xiāng)南側(cè)，ΔTmin＝－118.58nT。結(jié)合該區(qū)的地質(zhì)資料，大灣異常上覆蓋層主要為第四系、第三系和白堊系等地層，這些地層通過(guò)磁性標(biāo)本測(cè)量可以認(rèn)為是無(wú)磁性地層，因此大灣異常應(yīng)為基底高磁性地層引起。該異常在形態(tài)上呈現(xiàn)出磁性基底被動(dòng)擠壓后隆起引起的特點(diǎn)，作者認(rèn)為該異常為祁連地體沖斷拼接到華北陸緣地體過(guò)程中，引起鄂爾多斯西緣褶皺隆起的一種被動(dòng)反應(yīng)，而鄂爾多斯西緣褶皺隆起被祁連地體掩蓋至地表不可見(jiàn)。

4）Ⅳ區(qū)西部以小關(guān)山斷裂為界，東至研究區(qū)東部邊界，其中三關(guān)口斷裂貫穿南北，該區(qū)范圍較大，區(qū)內(nèi)均為正值異常，在平面等值線圖上表現(xiàn)為自西南至北東逐級(jí)增大的北西向異常梯度帶，局部異常不發(fā)育。異常梯度大，規(guī)模大，極值高，在研究區(qū)東北角大路梁附近達(dá)到極大值，ΔTmax＝415.97nT。極小值位于區(qū)內(nèi)西南角強(qiáng)家莊附近，ΔTmin＝－43.34nT。經(jīng)不同高度上延后，該區(qū)異常依然明顯，形態(tài)也未發(fā)生變化，這表示引起該區(qū)磁異常的磁性地層埋藏深度大，且磁性地層的規(guī)模較大，結(jié)合地質(zhì)資料，該區(qū)異常應(yīng)為鄂爾多斯盆地磁性基底隆起造成。

4 綜合資料解釋

通過(guò)對(duì)研究區(qū)開(kāi)展1∶50 000的地球化學(xué)水系沉積物的研究工作（圖6），發(fā)現(xiàn)元素地球化學(xué)高背景場(chǎng)總體呈北北西延展，其中W、Sn、Bi、Pb、Zn、Cd、Ag等異常尤為突出，呈帶狀、串珠狀展布，結(jié)合地質(zhì)資料可以發(fā)現(xiàn)區(qū)內(nèi)高背景場(chǎng)明顯地顯示出受區(qū)內(nèi)六盤(pán)山東麓斷裂控制，異常主體發(fā)育于六盤(pán)山東麓斷裂帶上，高背景場(chǎng)的延伸方向隨該斷層走向呈曲折狀。同時(shí)區(qū)內(nèi)的18種元素地球化學(xué)場(chǎng)總體表現(xiàn)為六盤(pán)山東麓斷裂上的異常強(qiáng)，區(qū)內(nèi)東西兩側(cè)弱的分布格局，此外大多數(shù)元素的高背景場(chǎng)主要集中在白堊紀(jì)地層中，而在第三系、第四系相對(duì)出現(xiàn)低背景場(chǎng)。出現(xiàn)上述地球化學(xué)異常的原因可能是深部熱液通過(guò)六盤(pán)山東麓斷裂將下地殼甚至上地幔的元素運(yùn)移至地表，并在白堊系地層中沉淀富集，即六盤(pán)山東麓斷裂可能為深大斷裂，它為元素的運(yùn)移提供了通道。因此作者初步認(rèn)為六盤(pán)山東麓斷裂應(yīng)為該區(qū)的分區(qū)性質(zhì)斷裂。

圖6 研究區(qū)1∶50 000化探異常圖Fig.6 Geochemic anomaly map of research area（1∶50 000）

根據(jù)電性資料可將研究區(qū)劃分為三個(gè)電性差異帶，由西往東分別對(duì)應(yīng)祁連山碰撞造山帶、走廊構(gòu)造帶與鄂爾多斯西緣隆褶帶，并認(rèn)為走廊構(gòu)造帶與鄂爾多斯西緣逆沖褶皺帶具有相似的電性結(jié)構(gòu)特征，相比于祁連山碰撞造山帶的整體表現(xiàn)為相對(duì)低阻的特征，走廊構(gòu)造帶可能與鄂爾多斯西緣逆沖褶皺帶同屬于鄂爾多斯地塊的西緣部分［9］。

依據(jù)前人重力資料，并通過(guò)布格重力異常、剩余重力異常、垂向二階導(dǎo)數(shù)異常等方法對(duì)研究區(qū)進(jìn)行了構(gòu)造體系劃分，其在本區(qū)劃分?jǐn)鄬咏Y(jié)果與本次工作所劃分?jǐn)鄬游恢没疽恢拢▓D7）。并認(rèn)為西華山—六盤(pán)山重力梯級(jí)帶（圖7所示F，磁測(cè)資料劃分的F3斷裂位置）以弧形分布為特色，其兩側(cè)重力場(chǎng)特征有明顯差別。認(rèn)為該斷裂為一繼承性活動(dòng)斷裂，它割切了中元古代至新近世建造的所有地層，并見(jiàn)中元古界逆沖于古近系之上。結(jié)合地質(zhì)、重力場(chǎng)特征，推斷該斷裂是為下切深度可抵上地幔的深大斷裂，可能為本區(qū)的分區(qū)主斷裂，這與本次工作推論結(jié)果一致。

圖7 研究區(qū)1∶200 000重力劃分?jǐn)嗔褬?gòu)造圖Fig.7 Faults divided map of the study area by 1∶200 000gravity data

通過(guò)對(duì)研究區(qū)進(jìn)行分區(qū)，并結(jié)合已有的磁異常、電性分界、重力異常、化探異常和地質(zhì)等資料，將研究區(qū)劃分三個(gè)構(gòu)造單元，即以六盤(pán)山東麓斷裂（本次工作所劃分的F3斷裂）、小關(guān)山斷裂為界（本次工作所劃分的F4斷裂），可以分為祁連山碰撞造山帶、走廊構(gòu)造帶及鄂爾多斯西緣逆沖褶皺帶三個(gè)主要構(gòu)造單元。同時(shí)認(rèn)為西華山－六盤(pán)山斷裂帶（在研究區(qū)的部分即為六盤(pán)山東麓斷裂）應(yīng)為Ⅰ級(jí)深大斷裂帶，鄂爾多斯西緣盆地基底延伸到該斷裂位置，認(rèn)為河西走廊弧后盆地應(yīng)屬于華北地臺(tái)。即鄂爾多斯盆地和秦祁昆造山系這兩個(gè)構(gòu)造體系的邊界應(yīng)位于六盤(pán)山東麓斷裂帶，該斷裂劃分了鄂爾多斯西緣盆地與秦祁昆造山系的北祁連弧盆系。

5 認(rèn)識(shí)與結(jié)論

本次研究工作主要通過(guò)利用大比例尺高精度的磁法資料，并結(jié)合化探、電法、重力和地質(zhì)等資料，對(duì)研究區(qū)內(nèi)的構(gòu)造體系進(jìn)行了重新厘定。取得的認(rèn)識(shí)與結(jié)論如下：

1）本次研究綜合地質(zhì)、物探、化探等資料在研究區(qū)，由西向東厘定了北祁連碰撞造山帶、走廊過(guò)渡帶、鄂爾多斯西緣逆沖褶皺帶三個(gè)構(gòu)造單元的位置。

2）根據(jù)基底磁性特征、重力特征、化探元素組合異常特征和基底電性特征等資料，認(rèn)為鄂爾多斯盆地的西邊界應(yīng)該西移至六盤(pán)山東麓斷裂的位置。同時(shí)鄂爾多斯盆地的西部邊界西移，可能對(duì)中國(guó)北方地區(qū)大地構(gòu)造單元重新劃分產(chǎn)生影響。

3）在對(duì)鄂爾多斯邊界認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，發(fā)現(xiàn)走廊過(guò)渡帶與鄂爾多斯西緣盆地具有相同的磁性基底，相同的電性特征，認(rèn)為走廊過(guò)渡帶應(yīng)屬于鄂爾多斯盆地。

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New advance on the structural system of Liupan mountain based on magnetic data

FENG Zhi－min1，LI Ning－sheng1，AN Bai－zhou1，2
（1.Ningxia Geophysical and Geochemical Exploration Institute，Yinchuan 750001，China；2.College of Earth Science and resources，China University of Geosciences，Beijing 100083，China）

Liupan mountain is located at the connecting zone between the southwest edge of Erdos block and north Qilian orogenic belt.The place is the intersection of several regional faulting belt.There are lots of arguments about the structural framework.In this paper，we would analysis the distribution of magnetic anomaly based on 1：50 000high resolution magnetic map，combined with geologic information to derive the cause of magnetic anomaly.Then we would adopt geochemical，electrical and gravity to verify the conclusion we got.Finally，we can get that from west to east，the region can be divided into three structural unit：north Qilian mountains collision orogenic belt，Transitional tectonic belt，Erdos west edge thrust fold belt and the boundary of north Qilian mountains collision orogenic belt.The Erdos west edge thrust fold belt should be west Huashan －six Panshan east fracture zone.

Liupan mountain；high－resolution magnetic；fault structural；Erdos basin；north Qilian arc basin system

P 318.6

：A

10.3969／j.issn.1001－1749.2015.06.04

1001－1749（2015）06－0693－06

2014－11－23改回日期：2014－12－19

寧夏回族自治區(qū)地勘基金項(xiàng)目（2014—地勘基金07）

馮志民（1961－），男，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)槲锾郊夹g(shù)應(yīng)用研究，E－mail：zhmfeng＠gmail.com。