重磁电资料在贵州隐伏沉积岩构造中的探索_杨武.pdf

第 卷 第期 年月 ，中文引用格式：杨武，王亮，杨秀峰，等重磁电资料在贵州隐伏沉积岩构造中的探索工程地球物理学报，（）：英文引用格式：，（）：重磁电资料在贵州隐伏沉积岩构造中的探索杨武，王亮，杨秀峰，宋启文，吕天江，刘翔宇（贵州省地矿局地球物理地球化学勘查院，贵州 贵阳 ；贵州省地质调查院，贵州 贵阳 ；贵州省地矿局测绘院，贵州 贵阳 ）收稿日期：基金项目：贵州省地质矿产勘查开发局重大科研专项（编号：黔地矿纪要（）号）第一作者：杨武（），男，工程师，主要从事物探勘查工作。：通讯作者：王亮（），男，研究员，主要从事物探勘查和研究工作。：摘要：贵州是全国唯一没有平原支撑的省份，众多的山间盆地散落在高原地形地貌低洼处，盛产了较多的沉积型优势矿产及特色矿产。本文据地表沉积盆地分布及区域地质背景，研究重力、航磁地球物理场响应特征及地层物性（反映为低密度、低磁性、低电阻率的特性）较周边的变化差异，结合沉积矿产的相关分布，圈定了区内 个不同地区及范围分布的隐伏沉积岩构造，其中：推测有 个可能为沉积盆地构造异常引起（个为复合型）、个为沉积岩构造异常引起（含盆地等），有 个位于正磁场舒缓变化区，仅个受地层磁性或玄武岩磁性影响较大，与地表出露的地质褶皱构造有较好的对应关系，对与沉积地质及成矿作用密切的矿产勘查间接指示导向，对贵州省大宗优势沉积矿产及“三气”勘查服务提供了重要的支撑依据。关键词：重力；航磁；圈定原则；隐伏构造；沉积岩中图分类号：文献标识码：文章编号：（）：，（.，；.，；.，）：，第期杨武，等：重磁电资料在贵州隐伏沉积岩构造中的探索 ，（，），（）（，），“”：；引言区域地质背景不仅是地质研究的基础，而且是成矿作用的重要条件。研究沉积构造成矿背景，尤其是隐伏的沉积构造盆地，对寻找与之关联的矿产事半功倍。贵州在沉积型矿产，如煤、磷、锰、铝、重晶石、水泥原料、砖瓦原料以及多种用途的石灰岩、白云岩、砂矿等方面最具优势，而很多矿产还埋藏于地下未被发现，有的矿产资源在储量表上仍是空白，但在页岩气、煤层气、天然气（俗称“三气”）方面具有非常突出的资源优势。为发现大量沉积类矿产，支持贵州工业化发展、乡村经济振兴等战略工程的实施，本文通过研究区域重力、航磁、地质等资料，划分全省沉积盆地构造，积极发挥地矿部门参与作用，提供找矿地质依据及找矿方向。沉积地质构造背景贵州素有“沉积岩王国”之称，具有地层发育齐全，碳酸盐岩广布，沉积类型多样，古生物化石丰富，岩浆活动微弱，变质作用单一，薄皮构造典型，地壳相对稳定等特点。2.1大地构造格局位于华南板块，跨上扬子陆块、江南造山带和右江造山带个次级构造单元，现在细分为“一盆三带”：一盆即四川前陆盆地（扬子陆块），三带即鄂渝黔前陆盆地褶皱冲断带（扬子陆块）、江南造山带、右江造山带，。2.2区域构造变形贵州地层出露自新元古界至第四系均有分布，经历了武陵、雪峰加里东、海西印支燕山及喜马拉雅等构造活动阶段，表层构造变形北部地区（赤水习水除外，呈日尔曼式褶皱）以侏罗山式褶皱为主，属典型的前陆褶皱冲断带，位于东南部的江南造山带和西南部的右江造山带，都具有阿尔卑斯式褶皱变化特征。公认的地表区域性断裂，主要有罗甸贵阳遵义、垭都紫云、安顺贵阳镇远、铜仁镇远三都、水城纳雍息烽石阡、开远平塘等断裂。2.3沉积岩分布贵州地表岩石分布总体以东部变质岩、中部沉积岩、西部玄武岩为特色，全省沉积岩分布约占省域总面积的 以上，类型齐全，岩类众多。有陆源碎屑岩、火山碎屑岩和非蒸发岩类的碳 酸 盐 岩、铝 质 岩、锰 质 岩、铁 质 岩、硅 质岩、蒸发岩及可燃有机岩等，以碳酸盐岩发育最好，不同 地 质 时 代 沉 积 岩 中 蕴 藏 着 丰 富 的 煤、磷、锰、铝、金、重晶石、汞、铅锌等多种重要的沉积、层控矿产。2.4沉积作用贵州分为陆地环境、海陆过渡带环境、海洋环境、其他沉积作用。工 程 地 球 物 理 学 报（）第 卷2.5沉积岩相古地理贵州沉积相的划分主要有大陆相组、海陆过渡相组、海相组、冰川沉积、火山沉积；岩相古地理演化，主要为青白口纪中期（梵净山时期）、青白口纪晚期（下江时期）、南华纪、震旦纪晚奥陶世早期、晚奥陶世晚期志留纪、泥盆纪晚三叠世早期、晚三叠世晚期第四纪等时期，各时期活动受大地构造演化控制。2.6沉积岩构造及沉积盆地的演化贵州划分为武陵构造旋回期、雪峰加里东构造旋回期、海西燕山构造旋回期、喜马拉雅及新构造旋回期。2.7综合分析以上说 明，贵 州 沉 积 盖 层 复 杂、沉 积 作 用多样、沉积变形多态、沉积岩石多种、沉积相变多类、沉积演化 多 期，基 于 地 质 应 力 作 用 的 差异，一方面 局部地 区 可 形 成 不 同 地 层 分 布、岩性组成、构造 样式 等 不 同 的 沉 积 空 间，另 一 方面在不同沉积作 用 中 形 成 不 同 性 质 及 组 分 的矿产。已知沉积型优势矿产分布贵州沉积矿产资源比较丰富，优势矿产集中、研究程度高。其中，煤矿主要分布在六盘水和毕节地区，储量名列前茅、潜在经济价值大，已成为中国南方重要的煤炭工业基地，低硫无烟煤集中分布于织金、纳雍、大方、黔西四县毗邻地区，煤炭资源量近 亿吨，但地质勘查工作程度很低，多为找煤和普查，其前景大。磷矿主要集中在瓮褔、开阳、织金三个矿区，均属特大型磷矿床，品位富、质量优，织金新华磷矿伴生丰富的稀土元素，目前尚未得到开发利用。锰矿主要分布于黔东北松桃及黔渝交界地区，储量全国第一、亚洲第三。铝土矿主要分布于黔北、黔中和凯里地区，是我国重要的铝业产区和今后发展最优势的地区。重晶石在天柱大河边的矿石储量达亿吨以上，是全国最大的产地，镇宁乐纪成为全国重要的钡业基地。“三气”的成矿条件优异，易于形成生态环保型优质工业能源。众多矿产的发现和丰富储量的探明，基本满足了我省国民经济与社会发展的需要。地层、岩（矿）石物性变化据 版贵州区域地质志，对贵州地层、岩石、矿石的物性特征有较为详细的统计说明，具体情况详见表、表，。表贵州沉积地层密度、磁性参数及密度分层 编号名称密度 系密度平均值分层密度值密度界面差值磁化率 备注第四系 （黔西北）、（黔西南）黔西南风化红土具中等磁性新近系 白垩系 侏罗系 （黔西北）三叠系 （黔西北）、（黔西南）三叠系飞仙关组、夜郎组凝灰岩磁性高二叠系 （黔西北）、（黔西南）二叠系宣威组凝灰岩磁性高石炭系 （黔西北）泥盆系 志留系 奥陶系 寒武系 （黔西北）震旦系 （黔西北）下江群 （黔东）青白口系下江群番召组富铁质磁性高第期杨武，等：重磁电资料在贵州隐伏沉积岩构造中的探索根据贵州地层密度变化，除第四系的（）外（表中未罗列四大地区的密度值变化：黔西北 、黔西南 、黔中 、黔东 ），一 般 在（）变化（表中未罗列四大地区的新近系下江群的密度值变化），总体反映出低密度的物性特征；地层磁性普遍具低磁的特征变化（除黔西南、黔西的三叠系飞仙关组、夜郎组及二叠系宣威组与黔东南的青白口系下江群番召组外），符合沉积地层的一般物性变化规律。根据表，贵州地层按密度分布特征由上至下，可划分为个密度层与个密度界面。个密度层：第四系平均密度值为 ，为第一密度层。新近系白垩系平均密度值为 ，为第二密度层，其与第一密度层之间存在 的密度差。侏罗系平均密度值为 ，为第三密度层，其与第二密度层之间存在 的密度差。三叠系平均密度值为 ，为第四密度层，其与第三密度层之间存在 的密度差。二叠系泥盆系平均密度值为 ，为第五密度层，其与第四密度层之间存在 的密度差。志留系平均密度值为 ，为第六密度 层，其 与 第 五 密 度 层 之 间 存 在 的密度差。奥陶系震旦系平均密度值为 ，为第七密度层，其与第六密度层之间存在 的密度差。下江群平均密度值为 ，为第八密度 层，其 与 第 七 密 度 层 之 间 存 在 的密度差。个密度界面：第一密度界面，相当于第四系底界。第二密度界面，相当于白垩系底界。第三密度界面，相当于侏罗系底界。第四密度界面，相当于三叠系底界。第五密度界面，相当于泥盆系底界。第六密度界面，相当于志留系底界。第七密度界面，相当于震旦系（下江群顶界）底界。根据表，引起局部重力低的主要是第一、第四、第七三个密度界面，其低密度层有下江群、三叠系、侏罗系、第四系。结合并对比分析地表上圈定的局部地质构造分布，沉积盆地的基底应该是第四密度界面，为中生代地层三叠系底界，其密度 界 面 的 密 度 差 为 全 省 最 低 值 ，推测贵州大部分地区出现的构造可能为中新生代沉积断陷盆地，东南部地区除外。表贵州沉积岩及岩（矿）石密度、磁性参数 （）岩（矿）石名称密度 磁化率 剩磁 备注白云岩、灰岩 砂岩 岩石含铁质泥岩 页岩 黏土岩 部分具中等磁性磷块岩 硅质岩 无烟煤 烟煤 铝土矿 重晶石 锰矿 花岗岩 地表测定，井中未测定从表看出，全省沉积岩密度普遍偏低，一般在（）变化，仅磷块岩偏高，为 ，除煤外矿石密度总体偏高，一般在（）变化；沉积岩只少数岩石具磁性强度，大多数基本无弱磁性变化。花岗岩磁性弱，密度变化较大。工 程 地 球 物 理 学 报（）第 卷 沉积岩构造划分的地质依据对于沉积岩构造，在地质划分上种类较多，以地质及地貌主观现象表现的有向斜、盆地、地堑、断层封闭、地层尖灭、地层挠曲、地层坳陷等，地球物理场呈现重力低、磁场低。另外，在充填或覆盖有低密度、低电阻率物质后，有背斜、古潜山、盐丘、地垒、穹隆等，地球物理场也可能呈现重力低、磁场低。我国多地利用物探资料在研究沉积岩构造异常中发挥了重要作用，如下述三例对沉积盆地的研究。图 线地球物理找矿模型 5.1实例 1在内蒙古二连盆地群研究中，内蒙古第一物化探队在识别盆地、圈定盆地边界、计算基底埋深、研究基底构造、进行含煤性评价、圈定赋煤有利部位等进行了大量工作，进而得出：在该区重力高异常与电阻率高异常吻合的地区，是基底隆起区；重力低异常与电阻率高异常吻合的地区，是侵入于古生代及更古老地层中的花岗岩体；重力低异常与电阻率低异常吻合的地区，是中生代沉积盆地分布等重要认识，也就是说，采用具有一定规模和某些特征的重力低异常和电阻率低异常组合标志作为识别盆地的标志，区内煤层与围岩相比，呈现低密度、高电阻、低放射性特征。5.2实例 2在贵州松桃华南南华纪“大塘坡式”锰矿勘探中，贵州地矿局 地质队利用音频大地电磁测量（，），在李家湾道坨矿区对隐伏含锰地堑盆地进行了探测，查明矿区主要位于梵净山穹窿东北猴子坳向斜的级地堑盆地中，在布置的 线 剖面上观测了电阻率断面异常，并建立了“大塘坡式锰矿”的 地球物理模型（图），提出南华系大塘坡组下段底部，含锰岩层呈次低阻性质，电阻率为 ，圈定了含锰岩系的展布范围，也间接地圈定出成锰时期隐伏的断陷盆地，具有“高阻低阻高阻”三层电性结构，而两侧隆起区则呈“低阻高阻”两层电性结构，隆起区背景电阻率通常是凹陷区背景电阻率倍以上，为南华纪早期同沉积断层和级断陷盆地控制形成锰矿床提供了地球物理依据；线 的 剖面位置和大塘坡片区锰矿矿集区，对照全省区域重力图、区域航磁图，矿区位于贵州区域重磁异常印江木黄重力低、磁力低内，断陷盆地体现为电阻率低。5.3实例 3安徽省在划分中新生代断陷盆地，除了具有地表地质直接证据和重力低值区外，一般还应结合航磁异常进行，以重磁双低为主要特征，较容易判别盆地性质。5.4小结综合上述三个案例在沉积盆地上表现的地球物理特征，以及贵州重磁场的空间分布和变化规律，结合贵州已知的山间盆地分布同重磁场的对应关系，提出在研究区内利用重磁资料划分隐伏第期杨武，等：重磁电资料在贵州隐伏沉积岩构造中的探索沉积岩构造异常的原则，强调在物探异常相重合部位，布格重力异常、剩余重力异常应出现局部重力低或布格重力异常出现低值异常带，同位置上的航磁异常一般出现局部磁力低或低缓变化的磁场，以及地表具有局部褶皱构造等地质现象，电法异常因没有区域资料，且野外工作量大和效率不高及观测质量要求高，本次不作为预测的使用指标。隐伏沉积岩构造分布特征本文本应在此处补充一幅贵州区域地质图图研究区剩余重力异常和航磁异常分布、（图略），在于观察目标物可能揭示的地