鄂尔多斯盆地西南缘重磁场特征研究

马小雷

(西安石油大学 地球科学与工程学院，西安 710065)

鄂尔多斯盆地西南缘重磁场特征研究

马小雷

(西安石油大学 地球科学与工程学院，西安 710065)

摘要：以鄂尔多斯盆地西南缘地区的重磁资料为基础，结合地质、岩石物性特征和前人的研究成果，系统地对研究区的重力场和磁力场异常进行了研究.分析了重力场和磁力场特征及其成因，推断了研究区断裂构造体系，探讨了该区重力异常、磁力异常和断裂之间的关系.为该区资源的进一步勘探和开发提供参考意义.

关键词：鄂尔多斯盆地西南缘地区；重磁异常；断裂构造

鄂尔多斯盆地位于华北克拉通地块西部,是一个蕴藏着丰富能源矿产的克拉通盆地，盆地中的矿产资源有石油、天然气、煤炭、煤层气、砂岩型铀矿等，其分布具有南油北气、上油下气、煤层分布广、盆缘有含铀矿化及富集煤层气的特点，而本次所研究的区域位于鄂尔多斯西南部，石油、天然气、煤、铀矿等资源共存于此处.研究区内的吴起、庆阳等地区,延长组和延安组油藏大面积分布于此处，在研究区西南方向的平凉、镇原一带分布有多个铀矿床和铀矿化点，在研究区西部的西缘逆冲带发育有煤炭和天然气.本文对研究区已完成的重、磁力测量资料进行了系统的整理分析，探索重、磁力场与断裂构造之间的关系，探讨了重磁异常的成因以及断裂分布与矿产资源之间的关联，为该区资源的进一步勘探和开发提供借鉴.

1地质地球物理背景

1.1地质背景

研究区位于鄂尔多斯盆地西南部，东与晋西挠褶带毗邻，西接六盘山盆地，北与伊盟隆起毗邻，南部和渭北隆起相邻.研究区内发育的各个构造单元地层发育程度不一致，陕北斜坡地层呈平缓单斜，西缘逆冲带由于晚侏罗世挤压冲断活动强烈,断裂和局部构造普遍发育.天环坳陷由于受西缘逆冲带的影响,现今具西翼陡东翼缓的不对称向斜结构.研究区所处的区域地质构造复杂，紧邻整体性较差且内部活跃的阿拉善地块和六盘山盆地，六盘山盆地有巨厚的沉积地层，盆地内多处地方显示有油苗活跃，地势由北东向南西呈波浪状逐渐上升，但构造地势复杂，目前尚处于初探阶段[1-3].

1.2岩石物性特征

本次研究收集的研究区及邻区各地层及各类岩石的密度资料见表1.

表1　鄂尔多斯盆地西南部地层密度参数表

从上表可以看出研究区的地层密度值从新到老呈逐渐增大趋势.研究区内分布有5个密度层，这些密度层的起伏及厚度变化均会引起重力值的变化.研究区不同密度的岩石侵入到与其不同密度地层之中时，常常会引起重力低.当侵入岩密度大于地层密度值时，这些岩石侵入一般会引起重力高.[4-6]

2重磁力场特征

本次研究所使用的资料为1∶50万的重力和磁力资料.

2.1重力异常特征

由布格重力异常等值线平面图(图1(a))可以看出，该区的重力场特征具有明显的分区性.研究区中部以庆城县为中心布格重力异常宏观为一东南向展布的斜坡状重力高，异常值在-130~-170×10-5m/s2之间，异常幅值达40×10-5m/s2；研究区东南角为一明显的重力高值带，异常幅值大于40×10-5m/s2；研究区南部崇信到泾川一线布格重力异常为一近东西走向低缓重力高值区，异常值在-165~-180×10-5m/s2之间；研究区西南角平凉一线，布格重力异常为一北东向的重力高值带，异常值在-150~-200×10-5m/s2之间，异常幅值达50×10-5m/s2；分别在华亭、崇信西北方向形成重力低圈闭，研究区西边德隆-固原-碳山一线为重力低值带，该重力低值带异常值在-170~-210×10-5m/s2之间，研究区北部预旺-吴起一线为重力低值带，研究区东北角志丹为一低缓的重力高，异常值在-150~-170×10-5m/s2之间.

(a)西南缘布格重力异常等值线平面图　　　　　　　　　　(b)西南缘航磁ΔT化极异常等值线平面图图1　鄂尔多斯西南缘布格重力异常和航磁ΔT化极异常等值线平面图

研究区布格重力异常等值线整体趋向近NW向，以庆阳市为中心，宏观呈近北西向.研究区内重力高、重力低的过渡带发育有重力梯级带.由研究区重力场值东部高、西部低的特征，我们分析研究区基底为东部较浅，西部较深；由研究区布格重力异常等值线圈闭的重力高、重力低差异较大，推测研究区基底起伏较大，隆起与凹陷发育的比较多；由研究区内密集分布的重力异常等值线反映的重力梯级带判断研究区构造复杂，断裂发育.在庆阳一带重力高，这正好与中央古隆起的位置大体上对应，为演武高丘，北部预旺-吴起一带为一重力低值带，为姬原剥蚀丘陵平原，志丹以东为一低缓的重力高，为子午岭高丘.重力高值区与低值区之间发育的密集梯级带和区内发育的重力异常等值线同形扭曲部位，推断该区断裂发育、构造复杂.

2.2航磁异常特征

图1(b)是研究区航磁ΔT异常等值线平面图.通常对航磁异常的解释需要进行化磁极处理，如图1(b)所示.由研究区航磁ΔT化极异常等值线平面图可以看出，磁力场亦具有明显的分区性.整个研究区ΔT异常宏观为一北东向展布，在吴起附近形成一个磁力高圈闭，异常值大于400 nT.在研究区南部崇信、泾川附近形成闭合的磁力高圈闭，在东北方向，志丹一带为磁力高值带，而研究区其他三个方向均为磁力低值带.研究区中部为一低缓的磁力高值带，整个研究区航磁ΔT化极异常等值线以固原-庆城一线为界一分为二，以南等值线以东西向为主，以北等值线以近南北向为主.磁异常值的变化分布主要与岩浆活动、断裂活动和磁性地质体的分布及埋深有关.研究区东北方向上姬源-吴起之间有一高磁力圈闭，幅度和强度均很大，串珠状异常有规律地延伸，向上延拓后，等值线展布方向仍然没有变化，深部构造与浅部构造方向相同，而此处重力值低而平缓，根据鄂尔多斯基底断裂分布图可以看到恰好位于两条基底大断裂之间，表明此处为古老基底断裂.崇信-泾川一线串珠状异常有规律地延伸，对此做向上延拓后等值线异常有所减小，但是趋势明显，表明引起此异常的深度较大，应该是深大断裂所引起的，结合其他资料可以得出是古老基地断裂被高磁性的矿物充填所造成的.

3断裂构造

图2　鄂尔多斯盆地西南缘断裂分布图

研究区共推断出一级断裂1条、二级断裂4条、三级断裂26条，这些断裂按走向可明显分为NE、近EW、近NS向和NW向等(见图2).区内断裂交错复杂，形成了以NE和NW向为主干，近EW和近NS向斜交分布的“田”字形分布的构造特征，显示了研究区内构造活动的多期性和复杂性.主断裂F1呈北西向、F2呈近东西向展布，规模大、延伸距离长，是主要控制盆地的大断裂.

1)固原——青铜峡断裂(F1).断裂带由南向北大致沿六盘山东麓作南北向延伸,是一条深大断裂.从预旺到平凉为近南北向展布,过平凉转为北西向.在研究区布格重力图上显示为南北向转北西向的异常分界和梯级带,其东侧显示为重力高值带,西侧显示为重力低值带.在航磁ΔT化极异常图上引起的北东向高值带存在一个明显的梯级带.在不同滤波尺寸剩余重力异常图及不同半径垂向二阶导数图上表现为重力高与重力低的梯级过渡带，在重力水平总梯度图上为极大值连线.

2)渭北隆起北缘断裂(F2).该断裂位于渭北隆起北缘，总体走向呈近北东向，是鄂尔多斯盆地内构造单元渭北隆起和陕北斜坡的分界断裂.该断裂为逆断层，规模大、构造活动性强，地表断裂不连续.在泾川附近走向东西向，往东在正宁一带走向为北东向.在不同滤波尺寸剩余重力异常图及不同半径垂向二阶导数图上均表现为重力高与重力低的梯级过渡带，在水平一阶0°、45°、90°、135°方向导数图上表现为正或负异常的极值连线，在重力水平总梯度图上为极大值连线.该断裂是中、新生代渭北隆起和鄂尔多斯盆地的分界断裂[7~8].

4矿产资源与研究区内断裂的分布关系

鄂尔多斯盆地是中国重要的多种能源矿产共存盆地之一，盆地内矿产资源分为有机和无机矿产，其中有机矿产包括煤、石油、煤层气等，无机矿产以铀矿为主.研究区位于盆地的西南缘，分布着大量的矿产资源.

在南部镇原一带断裂切割成凹陷,分布有大量的侏罗纪煤田,盆地内的固原凹陷是比较宽阔的深凹陷,发育有煤层,而在旁边的平凉断裂切割凸起,沉积厚度较大,最厚可达3 000多米,也是油气勘探的有利带，在这附近已经发现了煤炭资源.往南有华亭断裂，周边分布呈凹陷,该区位于平凉以南,构造线呈北西向，该区在磁力图上显示平缓高值，区内下白垩统发育辫状河相砂体，砂体具有一定的厚度和规模,是一个构造变形弱发育稳定的构造斜坡带；该区内断裂发育，地下水补给充足,经探测地表存在大量放射性异常,已发现GJW铀矿床；此处的成矿条件好,是一个找矿潜力较大的地区.

从断裂图中可以看出断裂发育密集带分布着各种资源，表明能源矿产的形成、演化与断裂及其活动密切相关.研究区内断裂控制了多种能源矿产的分布特征，研究区北部以油田为主，西部发育有煤矿、铀矿，南部则分布有煤田和铀矿,铀矿富集受断裂的控制，已发现的铀矿表明重力梯度带与铀矿发育有着一定的关联，有待进步一步的探讨[9-12].

5结语

通过重磁数据综合处理，研究鄂尔多斯盆地西南区域构造.利用重、磁数据及其多种处理结果，进行分析解释.综合前人的研究成果，系统划分了研究区的断裂，主要认识和成果有以下几个方面：

(1)研究区的重力场特征具有明显的分区性.研究区中部以庆城县为中心重力异常宏观为一北东向展布的斜坡状重力高，由东向西逐渐降低，部分地区高低相间分布，重力高值区与低值区之间发育有密集梯级带.研究区ΔT异常宏观为一北东向展布，在吴起、崇信、泾川附近形成三个磁力高圈闭，整个研究区航磁ΔT化极异常等值线以固原-庆城一线为界一分为二，以南等值线以近东西向为主，以北等值线以近南北向为主.

(2)研究区共推断出一级断裂1条、二级断裂4条、三级断裂26条，这些断裂按走向可明显分为北东向、近东西向、近南北向和北西向等.区内断裂交错复杂，显示了研究区内构造活动的多期性和复杂性.

(3)研究区断裂控制着多种能源矿产的分布，区内固原凹陷和平凉凸起中生界三叠系沉积厚度大、烃源岩丰富，可能是寻找三叠系延长组油页岩层勘探目标的有利带.华亭凹陷成矿条件好,找矿潜力较大.已发现的矿产资源分布表明重力梯度带与铀矿发育有着一定的关联，有待进一步的探讨.

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[责任编辑仲圆]

Research on the Characteristics of Gravity and Magnetic Fieldin the Southwest Margin of the Ordos Basin

MA Xiao-lei

( School of Earth Sciences and Engineering, Xi’an Shiyou University, Xi’an 710065, China )

Abstract：Based on the gravity and magnetic data in the southwest margin of the Ordos basin, and combined the geological, rock physical properties and previous research results, the gravity and magnetic anomaly of the study area were systematically studied. The characteristics of the gravity field and magnetic field and its cause were analyzed, and the fault system of the study area was concluded, and the relationship between the gravity anomaly, the magnetic anomaly and the fracture in this area were discussed. All of above will provide reference for further exploration and development of resources in this area.

Key words：area of the southwest margin of the Ordos basin; gravity and magnetic anomaly; fracture structure

中图分类号：TE121.2

文献标志码：A

作者简介：马小雷(1988—)，男，陕西延安人，西安石油大学地球科学与工程学院硕士研究生，主要从事应用地球物理研究.

收稿日期：2015-01-20

文章编号：1008-5564(2016)01-0079-05