中國(guó)大陸深層區(qū)域構(gòu)造格架
——系列解釋之磁場(chǎng)格架

彭 聰

中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 北京 100037

中國(guó)大陸深層區(qū)域構(gòu)造格架
——系列解釋之磁場(chǎng)格架

彭 聰

中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院礦產(chǎn)資源研究所, 北京 100037

本文截取全球衛(wèi)星磁場(chǎng)圖、MF6磁場(chǎng)模型(地殼磁場(chǎng)在地球表面的垂直分量圖)、磁性地殼厚度圖和巖石圈磁場(chǎng)圖, 獲得中國(guó)大陸及其鄰區(qū)巖石圈地球物理場(chǎng)特征。簡(jiǎn)要探討了中國(guó)大陸深層區(qū)域構(gòu)造格架——系列解釋之磁場(chǎng)格架。

中國(guó)大陸; 巖石圈; 斷裂帶; 磁場(chǎng); 格架

1 中國(guó)大陸衛(wèi)星磁場(chǎng)特征

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)衛(wèi)星磁場(chǎng)理論已經(jīng)有成熟的探討(徐文耀等, 2008; 張昌達(dá), 2008, 2009)。本文主要從中國(guó)大陸深層區(qū)域構(gòu)造格架研究目的出發(fā)勾畫出中國(guó)大陸衛(wèi)星磁場(chǎng)格架。

將地震構(gòu)造圖(Abdolazim, 2001)扣合在衛(wèi)星磁場(chǎng)圖上, 中國(guó)大陸衛(wèi)星磁場(chǎng)特征大的格架便一目了然(圖1)。它和地質(zhì)構(gòu)造單元具有高度一致性, 至少能勾畫出3級(jí)磁性單元。確定磁性單元邊界依據(jù): 沿?cái)嗔堰B續(xù)分布條帶狀磁場(chǎng)、斷裂帶將磁場(chǎng)錯(cuò)斷和磁場(chǎng)展布方向的改變。磁性單元的劃分依據(jù): 磁場(chǎng)強(qiáng)度、大面積平緩磁場(chǎng)、磁場(chǎng)展布方向的一致性, 這些特征基本能反映盆地和造山帶地殼磁性基底展布范圍和磁性強(qiáng)度差異。一般來說, 盆地具有強(qiáng)的平緩磁場(chǎng), 造山帶磁場(chǎng)基本沿構(gòu)造走向延展。幾條明顯的磁條帶, 如阿爾金、祁連山柴達(dá)木、陰山、秦嶺大別造山帶, 隔開了幾個(gè)有明顯磁場(chǎng)強(qiáng)度差異的磁性單元。中國(guó)大陸明顯地可以分為東、西兩大一級(jí)磁場(chǎng)單元; 中國(guó)大陸西部又可劃分兩大二級(jí)磁場(chǎng)單元: 阿爾泰、天山和塔里木強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)和青藏高原、祁連山柴達(dá)木阿拉善弱磁場(chǎng)區(qū); 中國(guó)大陸東部東北、華北強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)和華南弱磁場(chǎng)區(qū)。三級(jí)磁性單元和地質(zhì)構(gòu)造單元對(duì)應(yīng)性也很明顯。

圖1 中國(guó)大陸及其鄰區(qū)衛(wèi)星磁場(chǎng)圖(據(jù)Korhonen et al., 2007; 扣合地震構(gòu)造圖據(jù)Abdolazim, 2001等編制)Fig. 1 Satellite magnetic anomaly map of China’s mainland and its adjacent areas (modified after Korhonen et al., 2007; seismotectonic map after Abdolazim, 2001; et al.)

圖1中國(guó)大陸及其鄰區(qū)衛(wèi)星磁場(chǎng)圖據(jù)世界磁場(chǎng)圖截圖編制。其中, 衛(wèi)星磁場(chǎng)編制據(jù)Korhonen et al.(2007); 斷裂帶編制據(jù)Abdolazim(2001); 底圖大地坐標(biāo)系為WGS84(World Geocetic System)。源于地球內(nèi)核(金屬核)的地球偶極磁場(chǎng)在赤道為35000 nT(nanoTesla, 納特)至兩極達(dá)到70000 nT。衛(wèi)星磁場(chǎng)圖(The World Digital Magnetic Anomaly Map, 縮寫WDMAM)顯示了去除地球偶極磁場(chǎng)后,由地殼上地幔巖石磁性差異產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度的變化范圍: –3700～8300 nT。

2 中國(guó)大陸地殼磁場(chǎng)(MF6模型)特征

MF6磁場(chǎng)模型(德國(guó)波茨坦地學(xué)研究中心)是地殼磁場(chǎng)在地球表面的垂直分量。垂直磁場(chǎng)強(qiáng)度由地殼的整體磁性和區(qū)域變化引起, 這種長(zhǎng)波長(zhǎng)磁異常具有穩(wěn)定或緩慢變化特征, 磁場(chǎng)源大部發(fā)生在地殼內(nèi)部。它可以揭示許多地質(zhì)特性, 如古地盾、沉積盆地和俯沖帶。將斷裂帶扣合在地殼磁場(chǎng)垂直分量圖(MF6)上和衛(wèi)星磁場(chǎng)圖(圖1)對(duì)比, 可以看到地殼磁性單元和三級(jí)大地構(gòu)造單元有明顯的一致性, 使我們勾畫地殼磁性單元更加容易和醒目。如前所說,中國(guó)大陸磁場(chǎng)大致以東經(jīng)105°為界, 明顯分為東西兩大一級(jí)磁性單元。東部磁場(chǎng)以秦嶺大別為界,又可明顯看到, 東北和華北磁場(chǎng)沿北東方向展布,而華南磁場(chǎng)則沿東西方向展布。西部磁場(chǎng)沿北西方向展布; 以阿爾金為界, 明顯看出兩側(cè)磁場(chǎng)強(qiáng)弱差異。具有磁性的古老基底的盆地一般為正磁場(chǎng), 例如塔里木、四川盆地。造山帶一般對(duì)應(yīng)斷續(xù)展布的正磁場(chǎng)帶, 如著名的大興安嶺—太行山重力梯級(jí)帶,由兩側(cè)斷裂帶鎖定了一個(gè)北東向斷續(xù)展布的正磁場(chǎng)帶, 可能是由于大興安嶺—太行山的磁性火成巖組成。

圖2中國(guó)大陸及其鄰區(qū)地殼磁場(chǎng)垂直分量圖由MF6模型截圖編制。其中, MF6磁場(chǎng)模型編制據(jù)Maus et al.(2008); 海底年齡模型等時(shí)線和板塊邊界編制據(jù)Müller et al.(2008); 斷裂帶編制據(jù)Abdolazim(2001)。

3 中國(guó)大陸磁性地殼厚度特征

磁性地殼厚度圖, 包括了磁化強(qiáng)度變化、火成巖地殼的厚度和溫度信息。將斷裂帶扣合在磁性地殼厚度圖上(圖3)和衛(wèi)星磁場(chǎng)圖(圖1)對(duì)比, 可以看到磁性地殼厚度圖和二級(jí)大地構(gòu)造單元有可比性。一般來說, 克拉通和穩(wěn)定地塊, 磁性地殼厚度較大;磁性地殼厚度大于地殼厚度(地震測(cè)量得到的MOHO界面)時(shí), 說明巖石圈地幔頂部也有磁性, 這種厚磁性地殼類型的地塊有華北克拉通、揚(yáng)子克拉通、塔里木盆地和四川盆地。造山帶磁性地殼厚度有兩種情況: 磁性地殼厚度較小, 中國(guó)大陸多數(shù)造山帶屬于這種類型; 火成巖為主體造山帶, 磁性地殼厚度較大, 例如大興安嶺。

圖2 中國(guó)大陸及其鄰區(qū)地殼磁場(chǎng)垂直分量圖(據(jù)Maus et al., 2008; Müller et al., 2008; Abdolazim, 2001等編制)Fig. 2 Vertical component of the lithospheric magnetic field of China’s mainland and its adjacent areas (modified after Maus et al., 2008; Müller et al., 2008; Abdolazim, 2001; et al.)

圖3 中國(guó)大陸及其鄰區(qū)磁性地殼厚度圖(據(jù)Fox Maule et al., 2005; Abdolazim, 2001等編制)Fig. 3 Magnetic crustal thickness of China’s mainland and its adjacent areas (modified after Fox Maule et al., 2005; Abdolazim, 2001; et al.)

圖3中國(guó)大陸及其鄰區(qū)磁性地殼厚度圖據(jù)全球磁性地殼厚度圖截圖編制。其中磁性地殼厚度圖編制據(jù)Fox Maule et al.(2005); 斷裂帶編制據(jù)Abdolazim(2001)。

圖4 中國(guó)大陸及其鄰區(qū)巖石圈磁場(chǎng)圖(據(jù)Fox Maule et al., 2005; Abdolazim, 2001等編制)Fig. 4 Lithospheric magnetic field of China’s mainland and its adjacent areas (modified after Fox Maule et al., 2005; Abdolazim, 2001; et al.)

4 中國(guó)大陸巖石圈磁場(chǎng)特征

將斷裂帶扣合在近地磁場(chǎng)綜合模型上(圖4), 和巖石圈磁場(chǎng)垂直分量圖(圖2)對(duì)比, 都明顯地反映了巖石圈尺度的磁場(chǎng)變化。受中國(guó)大陸周邊幾個(gè)板塊的俯沖作用影響, 近地磁場(chǎng)綜合模型3(見圖4)中正、負(fù)巖石圈磁場(chǎng)沿北東向展布特征更明顯。一般來說,正巖石圈磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)磁性地殼厚度大的克拉通和穩(wěn)定地塊; 負(fù)巖石圈磁場(chǎng)對(duì)應(yīng)造山帶。

圖4中國(guó)大陸及其鄰區(qū)巖石圈磁場(chǎng)圖據(jù)全球近地磁場(chǎng)綜合模型3(Sabaka et al., 2000; A Comprehensive Model of the Near-Earth Magnetic Field: Phase 3, 縮寫CMP3, 計(jì)算了巖石圈引起的磁場(chǎng), 15~42階)截圖編制。其中巖石圈磁場(chǎng)編制據(jù)Fox Maule et al.(2005); 斷裂帶編制據(jù)Abdolazim(2001)。

通過上面的探討, 我們勾畫出了中國(guó)大陸深層區(qū)域構(gòu)造格架——系列解釋之磁場(chǎng)格架。

徐文耀, 白春華, 康國(guó)發(fā). 2008. 地殼磁異常的全球模型[J]. 地球物理學(xué)進(jìn)展, 23(3): 641-651.

張昌達(dá). 2008. 世界地磁圖[J]. 物探與化探, 32(6): 581-585.

張昌達(dá). 2009. 最新的巖石圈磁場(chǎng)模型[J]. 物探與化探, 33(1): 3-7.

References:

ABDOLAZIM H. 2001. Seismotectonic Map of the World: Five Millennia of Earthquakes around the World, Scale 1:25,000,000, Wall Map, 3 Sheets (Total: 207. 5 CM X 100 CM) Including Legend + Explanatory Notes[M/OL]. Paris, France: CGMW and UNESCO. [2012-03-22]. http:// www.barnesandnoble.com/w/seismotectonic-map-of-the-world -abdolazim-haghipour/1007804299.

FOX MAULE C, PURUCKER M E, OLSEN N, MOSEGAARD K.2005. Heat flux anomalies in Antarctica revealed by satellite magnetic data[J]. Science, 309(5733): 464-467.

KORHONEN J V, FAIRHEAD J D, HAMOUDI M, HEMANT K, LESUR V, MANDEA M, MAUS S, PURUCKER M, RAVAT D, SAZONOVA T, THéBAULT E. 2007. Magnetic Anomaly Map of the World (and associated DVD), Scale: 1:50,000,000; 1st Edition[M/OL]. Paris, France: Commission for Geological Map of the World. [2012-03-22]. http://projects.gtk.fi/export/ sites/projects/WDMAM/general/WDMAM_1.03_2007_Editio n_1_250_000_000.pdf.

MAUS S, YIN F, LüHR H, MANOJ C, ROTHER M, RAUBERG J, MICHAELIS I, STOLLE C, MüLLER R D. 2008. Resolution of direction of oceanic magnetic lineations by the sixth-generation lithospheric magnetic field model from CHAMP satellite magnetic measurements[J]. Geochemistry Geophysics Geosystems, 9: Q07021, doi:10.1029/2008 GC001949.

MüLLER R D, SDROLIAS M, GAINA C, ROEST W R. 2008. Age, spreading rates, and spreading asymmetry of the world’s ocean crust[J]. Geochemistry Geophysics Geosystems, 9: Q04006, doi:10.1029/2007GC001743.

SABAKA T J, OLSEN N, LANGEL R A. 2000. A Comprehensive Model of the Near-Earth Magnetic Field: Phase 3[R]. U.S.: U.S. National Aeronautics and Space Administration. Technical Memorandum, NASA/TM-2000-209894.

XU Wen-yao, BAI Chun-hua, KANG Guo-fa. 2008. Global models of the Earth’s crust magnetic anomalies[J]. Progress in Geophysics, 23(3): 641-651(in Chinese with English abstract).

ZHANG Chang-da. 2008. World Magnetic Anomaly Map[J]. Geophysical & Geochemical Exploration, 32(6): 581-585(in Chinese with English abstract).

ZHANG Chang-da. 2009. The Newest Lithospheric Magnetic Field Model[J]. Geophysical & Geochemical Exploration, 33(1): 3-7(in Chinese with English abstract).

Deep Tectonic Framework of China’s Mainland: Serial Explanation of Magnetic Characteristics

PENG Cong
Institute of Mineral Resources, Chinese Academy of Geological Sciences, Beijing 100037

Magnetic maps of China’s mainland were cut out from the global magnetic anomaly map, NGDC, WMAM, MF6 model of GFZ-Potsdam (vertical component of the lithospheric magnetic field), magnetic crustal thickness and significant magnetic anomalies. This paper deals in brief with deep tectonic framework of China’s mainland as well as the magnetic characteristics.

China’s mainland; lithosphere; fault zone; magnetic field; framework

P631.221; P631.222; P548

A

10.3975/cagsb.2013.01.12

本文由國(guó)家專項(xiàng)“深部探測(cè)技術(shù)與實(shí)驗(yàn)研究”(編號(hào): SinoProbe-02-06)、行業(yè)科研專項(xiàng)(編號(hào): 201011045)資助。

2012-05-25; 改回日期: 2012-12-22。責(zé)任編輯: 魏樂軍。

彭聰, 女, 1954年生。研究員。主要從事地質(zhì)地球物理綜合解釋研究, 近年來重點(diǎn)研究中國(guó)大陸深層區(qū)域構(gòu)造格架和礦產(chǎn)資源預(yù)測(cè)。通訊地址: 100037, 北京市西城區(qū)百萬莊大街26號(hào)。電話: 010-68999058。E-mail: pengcong_001@163.com。