大興安嶺地區(qū)典型環(huán)形航磁異常及其地質(zhì)意義

董根旺 中國冶金地質(zhì)總局地球物理勘查院

上世紀50年代中期，學者們就提出了環(huán)形地球物理異常這一概念。環(huán)形異常通常是指具有對稱中心的形如圓、半圓或橢圓、半橢圓之類的異常，也就是說，他可以是同心狀地球物理場的區(qū)域性擾動，也可以是圓形、橢圓形之類的狹窄局部異常，或二者兼有。此外，環(huán)形異常還包括廣泛發(fā)育的半環(huán)形異常。有些環(huán)形異常由于受到斷裂等構(gòu)造作用的控制和改造，會產(chǎn)生沿構(gòu)造線方向的畸變。幾乎所有的地球物理場都可能出現(xiàn)環(huán)形異常，如環(huán)形磁異常，環(huán)形重力異常，環(huán)形視電阻率異常，環(huán)形地熱異常，環(huán)形放射性異常等，本文主要探討大興安嶺地區(qū)的環(huán)形航磁異常。

一、概況

大興安嶺地區(qū)植被覆蓋嚴重，開展地面地質(zhì)工作較為困難。大興安嶺地區(qū)主要發(fā)育中生代火山巖，大體呈北東向展布，火山巖往往與斷裂、褶皺、造山帶等構(gòu)造相伴而生。區(qū)內(nèi)磁場形態(tài)雜亂，幅值變化極大，異常數(shù)量眾多。

二、區(qū)內(nèi)典型航磁異常

大興安嶺地區(qū)的航磁數(shù)據(jù)除反映線性的斷裂構(gòu)造之外，也表現(xiàn)出一系列大小不等、形式多樣的環(huán)形異常，這些環(huán)形異常對應著不同的環(huán)形構(gòu)造。綜合分析這些環(huán)形磁異常的成因，大致可分為三類：火山作用及其熔巖所引起的，侵入巖及其與圍巖接觸蝕變帶引起的，斷裂構(gòu)造及其所控制的火山巖引起的。由于地質(zhì)情況的復雜和多期構(gòu)造運動的疊加，有些環(huán)形磁異常的形成可能與多種因素有關(guān)，但以一種成因為主，如嘎羅索環(huán)形異常，應為一侏羅紀火山口，后又有侏羅紀石英閃長巖沿火山通道侵入，引起環(huán)形異常。

下面以區(qū)內(nèi)典型環(huán)形異常為例分別介紹三種不同成因的環(huán)形異常。

（一）火山作用及其熔巖所引起的環(huán)形異常

大興安嶺地區(qū)中生代尤其是侏羅紀火山活動強烈，產(chǎn)生了為數(shù)眾多的火山口和火山噴發(fā)中心。這些火山噴發(fā)中心噴出的熔巖流和火山碎屑在溫度降至居里點時受到當時地磁場的磁化，獲得了熱剩磁，在經(jīng)歷長期構(gòu)造運動至今，有些噴發(fā)中心除遭受地殼抬升或下降所造成的風化剝蝕或沉積覆蓋外，總體保存完整，在航磁圖上就形成比較規(guī)則的環(huán)形異常，甚至在地形地貌上仍能顯現(xiàn)火山機構(gòu)形狀；有些噴發(fā)中心經(jīng)歷多期構(gòu)造運動疊加，遭受到破壞，在航磁圖上顯示為受斷裂構(gòu)造控制的不規(guī)則環(huán)形異常，且磁場紊亂，地形地貌上也難以顯示火山機構(gòu)的形狀。更多的火山口和火山噴發(fā)中心可能在長期的構(gòu)造疊加活動下被完全破壞，在航磁圖上也無法顯現(xiàn)。

嘎羅索環(huán)形異常：

航磁圖上該異常為一復合環(huán)形異常，外環(huán)為環(huán)形負磁場，內(nèi)環(huán)為環(huán)形正磁場，中心為負磁場，整體磁場較紊亂，剩余異常圖上環(huán)形特征更清晰。

對比地質(zhì)圖，外環(huán)和中心負異常對應侏羅系瑪尼吐組火山巖，內(nèi)環(huán)正異常對應侏羅紀含鈦鐵礦石英閃長巖。該地區(qū)由于侏羅紀含鈦鐵礦石英閃長巖遭受風化，鈦鐵礦物經(jīng)篩選，富集沉積在溝谷地帶，形成了嘎羅索鈦鐵礦。地形上沿環(huán)形異常山脊呈蓮花狀展布。通過以上分析，推斷該環(huán)形異常為一侏羅紀火山機構(gòu)，在其活動時期，有侏羅紀含鈦鐵礦物的巖漿沿火山通道侵入淺地表，形成了環(huán)形異常。

（二）侵入巖及其與圍巖接觸蝕變帶引起的環(huán)形異常

研究區(qū)內(nèi)侵入巖以泥盆紀、石炭紀、二疊紀、侏羅紀、白堊紀為主，其中二疊紀侵入巖主要在諾敏河農(nóng)場周邊大面積展布，其余時代侵入巖受斷裂構(gòu)造控制明顯。除泥盆紀外，其他各時代侵入巖主要為中酸性，鎂鐵質(zhì)含量較低。對于侵入巖，環(huán)形正磁異常通常對應高鎂鐵質(zhì)環(huán)形侵入體，而中心負磁異常通常對應低鎂鐵質(zhì)花崗巖隆起。

烏爾旗汗西環(huán)形異常：

航磁圖上整體顯示為環(huán)形正異常，外環(huán)較窄，中心較寬；磁場較紊亂，北側(cè)不封閉，中心為較平靜的負磁場，剩余異常圖上環(huán)形更清晰。由區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)圖可知，環(huán)形正異常西側(cè)和南側(cè)對應泥盆紀輝長巖，東側(cè)為泥盆紀泥鰍河組砂巖、灰?guī)r，無磁性，北側(cè)為石炭紀花崗巖，中心負磁場處侵入泥盆紀花崗閃長巖。環(huán)形異常南側(cè)為敖包山—小烏爾旗汗斷層，該斷層對泥盆紀侵入巖和環(huán)形異常的形成有一定控制作用。根據(jù)異常特征推斷環(huán)形正異常東側(cè)的泥盆系泥鰍河組地層下有隱伏的泥盆紀輝長巖侵入體。

（三）斷裂構(gòu)造及其所控制的火山巖引起的環(huán)形異常

研究區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造體系復雜，斷裂走向主要以北東向和東西向為主，在斷裂交匯處的菱形地帶，受斷裂構(gòu)造控制的火山巖和侵入巖，可形成環(huán)形磁異常。

呼和溫都日嘎查環(huán)形異常：

航磁圖上整體顯示為環(huán)形正異常，外環(huán)窄，中心寬；磁場紊亂，北側(cè)外環(huán)幅值較高且連續(xù)，其余部分幅值較低且零散，中心為較平緩負磁場；剩余異常圖上環(huán)形更清晰。

對比區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)圖可知，環(huán)形正異常北側(cè)和東側(cè)對應石炭系莫爾根河組中基性火山巖，中部負磁場主要對應侏羅系白音高老組中酸性火山巖，中北部的局部正異常對應石炭紀黑云母二長花崗巖。環(huán)形異常西側(cè)為頭站-哈達圖-九一牧場北北東向斷裂，該斷裂控制了東西兩側(cè)十數(shù)公里范圍內(nèi)地層和巖體的分布；北側(cè)為哈達圖牧場南近東西向斷裂，該斷裂控制了石炭系莫爾根河組地層的空間分布。

三、環(huán)形航磁異常的地質(zhì)意義

顯然，環(huán)形航磁異常反映了地表及地下一定深度內(nèi)環(huán)形磁性地質(zhì)體或磁性邊界，如火山機構(gòu)、基性和超基性的環(huán)形侵入體、無磁性侵入體侵入時與圍巖發(fā)生接觸變質(zhì)所形成的“磁性殼”、環(huán)形分布的斷裂、背斜和向斜構(gòu)造以及古熱點等。本區(qū)內(nèi)的環(huán)形異常主要與前四種有關(guān)，由于區(qū)內(nèi)中生代、新生代火山活動頻繁，形成了眾多的火山機構(gòu)，而與此對應的環(huán)形航磁異常分布最為廣泛。通過分析這些環(huán)形異常幅值和范圍，可以推斷火山活動的強度、規(guī)模?；鹕綆r的磁性以剩磁為主，記錄了形成時地磁場的磁場信息。