大兴安岭地区典型环形航磁异常及其地质意义

董根旺 中国冶金地质总局地球物理勘查院

上世纪50年代中期，学者们就提出了环形地球物理异常这一概念。环形异常通常是指具有对称中心的形如圆、半圆或椭圆、半椭圆之类的异常，也就是说，他可以是同心状地球物理场的区域性扰动，也可以是圆形、椭圆形之类的狭窄局部异常，或二者兼有。此外，环形异常还包括广泛发育的半环形异常。有些环形异常由于受到断裂等构造作用的控制和改造，会产生沿构造线方向的畸变。几乎所有的地球物理场都可能出现环形异常，如环形磁异常，环形重力异常，环形视电阻率异常，环形地热异常，环形放射性异常等，本文主要探讨大兴安岭地区的环形航磁异常。

一、概况

大兴安岭地区植被覆盖严重，开展地面地质工作较为困难。大兴安岭地区主要发育中生代火山岩，大体呈北东向展布，火山岩往往与断裂、褶皱、造山带等构造相伴而生。区内磁场形态杂乱，幅值变化极大，异常数量众多。

二、区内典型航磁异常

大兴安岭地区的航磁数据除反映线性的断裂构造之外，也表现出一系列大小不等、形式多样的环形异常，这些环形异常对应着不同的环形构造。综合分析这些环形磁异常的成因，大致可分为三类：火山作用及其熔岩所引起的，侵入岩及其与围岩接触蚀变带引起的，断裂构造及其所控制的火山岩引起的。由于地质情况的复杂和多期构造运动的叠加，有些环形磁异常的形成可能与多种因素有关，但以一种成因为主，如嘎罗索环形异常，应为一侏罗纪火山口，后又有侏罗纪石英闪长岩沿火山通道侵入，引起环形异常。

下面以区内典型环形异常为例分别介绍三种不同成因的环形异常。

（一）火山作用及其熔岩所引起的环形异常

大兴安岭地区中生代尤其是侏罗纪火山活动强烈，产生了为数众多的火山口和火山喷发中心。这些火山喷发中心喷出的熔岩流和火山碎屑在温度降至居里点时受到当时地磁场的磁化，获得了热剩磁，在经历长期构造运动至今，有些喷发中心除遭受地壳抬升或下降所造成的风化剥蚀或沉积覆盖外，总体保存完整，在航磁图上就形成比较规则的环形异常，甚至在地形地貌上仍能显现火山机构形状；有些喷发中心经历多期构造运动叠加，遭受到破坏，在航磁图上显示为受断裂构造控制的不规则环形异常，且磁场紊乱，地形地貌上也难以显示火山机构的形状。更多的火山口和火山喷发中心可能在长期的构造叠加活动下被完全破坏，在航磁图上也无法显现。

嘎罗索环形异常：

航磁图上该异常为一复合环形异常，外环为环形负磁场，内环为环形正磁场，中心为负磁场，整体磁场较紊乱，剩余异常图上环形特征更清晰。

对比地质图，外环和中心负异常对应侏罗系玛尼吐组火山岩，内环正异常对应侏罗纪含钛铁矿石英闪长岩。该地区由于侏罗纪含钛铁矿石英闪长岩遭受风化，钛铁矿物经筛选，富集沉积在沟谷地带，形成了嘎罗索钛铁矿。地形上沿环形异常山脊呈莲花状展布。通过以上分析，推断该环形异常为一侏罗纪火山机构，在其活动时期，有侏罗纪含钛铁矿物的岩浆沿火山通道侵入浅地表，形成了环形异常。

（二）侵入岩及其与围岩接触蚀变带引起的环形异常

研究区内侵入岩以泥盆纪、石炭纪、二叠纪、侏罗纪、白垩纪为主，其中二叠纪侵入岩主要在诺敏河农场周边大面积展布，其余时代侵入岩受断裂构造控制明显。除泥盆纪外，其他各时代侵入岩主要为中酸性，镁铁质含量较低。对于侵入岩，环形正磁异常通常对应高镁铁质环形侵入体，而中心负磁异常通常对应低镁铁质花岗岩隆起。

乌尔旗汗西环形异常：

航磁图上整体显示为环形正异常，外环较窄，中心较宽；磁场较紊乱，北侧不封闭，中心为较平静的负磁场，剩余异常图上环形更清晰。由区域地质矿产图可知，环形正异常西侧和南侧对应泥盆纪辉长岩，东侧为泥盆纪泥鳅河组砂岩、灰岩，无磁性，北侧为石炭纪花岗岩，中心负磁场处侵入泥盆纪花岗闪长岩。环形异常南侧为敖包山—小乌尔旗汗断层，该断层对泥盆纪侵入岩和环形异常的形成有一定控制作用。根据异常特征推断环形正异常东侧的泥盆系泥鳅河组地层下有隐伏的泥盆纪辉长岩侵入体。

（三）断裂构造及其所控制的火山岩引起的环形异常

研究区内断裂构造体系复杂，断裂走向主要以北东向和东西向为主，在断裂交汇处的菱形地带，受断裂构造控制的火山岩和侵入岩，可形成环形磁异常。

呼和温都日嘎查环形异常：

航磁图上整体显示为环形正异常，外环窄，中心宽；磁场紊乱，北侧外环幅值较高且连续，其余部分幅值较低且零散，中心为较平缓负磁场；剩余异常图上环形更清晰。

对比区域地质矿产图可知，环形正异常北侧和东侧对应石炭系莫尔根河组中基性火山岩，中部负磁场主要对应侏罗系白音高老组中酸性火山岩，中北部的局部正异常对应石炭纪黑云母二长花岗岩。环形异常西侧为头站-哈达图-九一牧场北北东向断裂，该断裂控制了东西两侧十数公里范围内地层和岩体的分布；北侧为哈达图牧场南近东西向断裂，该断裂控制了石炭系莫尔根河组地层的空间分布。

三、环形航磁异常的地质意义

显然，环形航磁异常反映了地表及地下一定深度内环形磁性地质体或磁性边界，如火山机构、基性和超基性的环形侵入体、无磁性侵入体侵入时与围岩发生接触变质所形成的“磁性壳”、环形分布的断裂、背斜和向斜构造以及古热点等。本区内的环形异常主要与前四种有关，由于区内中生代、新生代火山活动频繁，形成了众多的火山机构，而与此对应的环形航磁异常分布最为广泛。通过分析这些环形异常幅值和范围，可以推断火山活动的强度、规模。火山岩的磁性以剩磁为主，记录了形成时地磁场的磁场信息。