基于磁测资料的六盘山地区构造体系新认识

冯志民，李宁生，安百州，2

（1.宁夏地球物理地球化学勘查院，银川 750001；2.中国地质大学地球科学与资源学院，北京 100083）

基于磁测资料的六盘山地区构造体系新认识

冯志民1，李宁生1，安百州1，2

（1.宁夏地球物理地球化学勘查院，银川 750001；2.中国地质大学地球科学与资源学院，北京 100083）

六盘山地区位于鄂尔多斯地块西南缘与北祁连造山带的汇聚交接带，多条区域性大型断裂在此交汇复合，对该区的构造体系格架认识存在较多争议，这里通过研究六盘山中南段1∶50 000高精度磁测资料，分析磁异常分布特征，结合地质资料判断磁异常原因，并综合化探、电法、重力等资料进行验证，认为研究区由西向东可划分为北祁连碰撞造山带、走廊过渡带、鄂尔多斯西缘逆冲褶皱带三个构造单元，同时鄂尔多斯西缘盆地与北祁连弧盆系的分界线应该为西华山－六盘山东麓断裂带。

六盘山地区；高精度磁测；断裂构造；鄂尔多斯盆地；北祁连弧盆系

0 引言

六盘山地区地处秦祁昆造山系北祁连弧盆系东段，为鄂尔多斯地块西南缘与北祁连造山带中晚元古代走廊南山岛弧汇聚的交接带，多条区域性大断裂在此交汇复合（图1），该区构造条件复杂，成矿条件有利［1－6］。由于该区被大面积的第四系沉积物覆盖，缺少较大比例尺的地面物化探数据，使得对该区的构造体系格架存在较大的争议或不确定性：白云来［7］等认为六盘山西缘大断裂是区内一级构造单元，它划分了鄂尔多斯西缘盆地与秦祁昆造山系，并认为青铜峡一固原深大断裂是划分鄂尔多斯地块与河西走廊弧后盆地的关键性断裂；章贵松［8］等依据航磁异常特征，认为秦祁昆造山系和鄂尔多斯地块的边界应该在中卫－海原－宝鸡一线。由于研究资料有限，缺乏相应大比例尺的物化探资料或者局限于单一资料的地质解释，因此作者认为对研究区进行构造划分，对现有的构造体系进行重新厘定，将有助于我们更深入地认识中国北方地区大地构造单元，也有利于六盘山地区的找矿工作，因此本次研究工作是十分必要的，也是迫在眉睫的。

图1 研究区区域地质图Fig.1 Regional geological map of the study area

1 地质概况

六盘山地区地处秦祁昆造山系南山岛弧东段与鄂尔多斯地块西南缘两大构造单元之间，表现为典型的双层结构特征：上部盖层均为早白垩世陆相盆地沉积地层，大面积出露于地表；下部基底层则东西差异明显，东半部属鄂尔多斯地块西南缘，地层以下古生界的碳酸盐岩地层为主，西半部基底未出露，推断为北祁连中元古代火山碎屑岩－碳酸盐组合的变质岩系（海原群）。研究区出露的地层主要是白垩系六盘山群的砾岩、砂岩、泥岩、泥灰岩，古近系的砂质粘土、泥岩，新近系的粘土、砂质泥岩和第四系的黄土、冲积物、坡积物等（图2）。该区断裂构造较发育，主要褶皱有六盘山背斜、泾源向斜和小关山背斜等。研究区未见岩浆岩出露，但在该区外围西南约50km的石嘴子有一面积小于1km2的花岗斑岩出露，通过同位素测年显示为中元古代中—酸性侵入岩。

图2 研究区地质图Fig.2 Geological map of the study area

2 地球物理特征

研究工作在六盘山地区开展了1∶50 000的地面高精度磁测，测试了相应岩性的物性参数（表1），并根据这些磁法资料制作了化极等值线图（图3）和相应的向上延拓图（图4）。从图3可以看出，等值线拉长方向以近南北向为主，显示出本区主构造线方向为近南北向，由一系列近平行的深大断裂中间夹持着窄长断块体构成。东部整体的高值异常与西部宽泛的负值异常，在六盘山东麓位置显示出较明显的分界性。通过对磁异常进行了不同高度的向上延拓处理，发现向上延拓700m能取得较好的效果，通过图4可以看出，以六盘山东麓为边界，两侧的异常性质明显不同。根据磁测标本的统计结果，该区的盖层地层基本为无磁或者弱磁性，且向上延拓700m后该异常分界依然明显存在，说明引起该区磁异常的地层应该为深部的基底地层。

图3 研究区1∶50 000高精度磁法测量ΔT化极等值线平面图Fig.3 Contour map ofΔTafter reduce to pole

图4 研究区1∶50 000高精度磁法测量上延700米等值线平面图Fig.4 Contour map ofΔT，the data has been processed with upward continuation for 700m

图5 研究区构造分区图（底图为垂向一阶导数图）Fig.5 Tectonic zoning map of the study area （bottom photo shows the first order derivative of the vertical map）

表1 研究区岩矿石物性参数统计表Tab.1 Physical parameters for different rocks

3 划分断裂与分区

为了研究该区的磁异常特征，进而分析该区的构造体系，作者对磁测资料进行了向上延拓和化极，开展了垂向一阶导数处理（图5），并结合地质构造、地层岩性等资料，在研究区划分了五条断裂，自西至东依次为：①五龙山－吕家湾断裂（F1），该断裂为北西向断裂，区内长度为21.5km；②六盘山西麓断裂（F2），该断裂走向近南北；③六盘山东麓断裂（F3），断裂为近南北走向，靠南部近弧形，区内延伸长度约38.5km；④小关山断裂（F4），近南北向，呈弧形展布，区内延伸长度为38.2km；⑤三关口断裂（F5），近南北向呈弧形展布，区内延伸长度为38.5km。依据上述的五条断裂，作者将研究区划分为四个区，其划分依据和异常特征如下：

1）Ⅰ区位于五龙山－吕家湾断裂西侧，在本区整体呈三角状，大体为一较平静的负磁场区，西北角与Ⅱ区间隔部分出现面积较小的正异常。总体上缺少定向、连续分布的线状或带状异常，西南角凸显一局部高负值异常，化极后该异常值明显增大，可能为西吉盆地的东南角的基底磁性反应。异常极大值位于五龙山北侧，△Tmax＝555nT，异常极小值位于刘家埂子西北侧，△Tmin＝－282.68nT。地质图上该区大体为第四系覆盖，由此推测该低异常区可能为西吉磁异常带西南侧沿联财镇－曹务乡－岳堡一带正高异常带的伴生负异常。

2）Ⅱ区位于五龙山－吕家湾断裂与六盘山东麓断裂之间，区内异常在整体形态上呈现出北西向展布的特点，而在六盘山东麓断裂东部区域，异常形态东扭，转化为偏北东向，而且在经小距离上延（五个点距）后，断裂两侧异常明显分界，西侧整体呈现出平缓、梯度小、强度小的负值异常区，而东部则表现出一向内凹陷的正异常区。六盘山西麓断裂所表现出的沿断裂展布的串珠状异常则在上延3～7倍点距后消失，说明引起异常的磁性体埋藏浅，认为该断裂不是主逆冲断裂构造体系。六盘山东麓断裂在磁测等值线图中表现为大型梯度带，在重力异常中也有此特征，该断裂是不同特征重磁异常分界线，在上延后，六盘山东麓断裂以东表现为同一性质的正高值异常，西侧大范围负值异常对比显著。综上所述，认为划分Ⅱ区与Ⅲ区的界限应该为六盘山东麓断裂。Ⅱ区异常特征总体上呈现出“北正南负、西低东高”的特点。沿着五龙山－杨路－观音店－杨家店－盐池山一线为磁异常零值线，北部为正异常，南部以负异常为主。异常形态总体较为平稳，异常强度较小、梯度变化不大，表现为宽缓变化的正负异常，局部异常不发育，异常面貌与Ⅲ区梯度变化大，极值高的正异常面貌相差较大。仅在沿六盘山东麓断裂左侧位置呈现出异常梯度带特征，至六盘山东麓断裂梯度最大。区内西部呈北西向向东南侵的正值异常，可能为相邻地区的磁异常延入本区的部分，推断可能为基底隆起或深部侵入岩体引起。该区异常极大值位于六盘山西麓断裂位置，△Tmax＝178nT。其异常极小值位于吕家湾南侧，△Tmin＝－292.72 nT。综上所述，Ⅱ区的磁异常应为浅层磁性体引起。

3）Ⅲ区位于六盘山东麓断裂与小关山断裂之间。该区异常东侧异常呈现出往南部凹陷的特征，异常在小关山断裂处显示出梯度最大的特征。磁异常在小关山断裂两侧显示出不同的磁性特征，但异常的幅值、磁场面貌可与研究区东部的Ⅳ区进行对比，它们显示出连续不可分割的特点。在布格重力异常图上，沿断裂延展方向为一醒目的重力梯级带，其两侧的重力场、磁场所反映出的构造特征迥然不同。由此划分了小关山断裂以及Ⅲ区位置。该区整体呈近南北向转北西向的带状特征，西侧以六盘山东麓断裂为边界，东侧以小关山断裂为边界，北起开城南部，南到研究区南部边界。异常分两部分组成，北部为一带状凸起高正值异常，异常形态较完整，梯度大、极值高，范围宽广。异常极大值位于挂马沟梁北侧，ΔTmax＝305.93nT，该带状异常中心位置大体在大湾乡附近，作者称该异常为大湾异常。南部以北西向展布的阶梯状负值异常为主，极小值位于惠台乡南侧，ΔTmin＝－118.58nT。结合该区的地质资料，大湾异常上覆盖层主要为第四系、第三系和白垩系等地层，这些地层通过磁性标本测量可以认为是无磁性地层，因此大湾异常应为基底高磁性地层引起。该异常在形态上呈现出磁性基底被动挤压后隆起引起的特点，作者认为该异常为祁连地体冲断拼接到华北陆缘地体过程中，引起鄂尔多斯西缘褶皱隆起的一种被动反应，而鄂尔多斯西缘褶皱隆起被祁连地体掩盖至地表不可见。

4）Ⅳ区西部以小关山断裂为界，东至研究区东部边界，其中三关口断裂贯穿南北，该区范围较大，区内均为正值异常，在平面等值线图上表现为自西南至北东逐级增大的北西向异常梯度带，局部异常不发育。异常梯度大，规模大，极值高，在研究区东北角大路梁附近达到极大值，ΔTmax＝415.97nT。极小值位于区内西南角强家庄附近，ΔTmin＝－43.34nT。经不同高度上延后，该区异常依然明显，形态也未发生变化，这表示引起该区磁异常的磁性地层埋藏深度大，且磁性地层的规模较大，结合地质资料，该区异常应为鄂尔多斯盆地磁性基底隆起造成。

4 综合资料解释

通过对研究区开展1∶50 000的地球化学水系沉积物的研究工作（图6），发现元素地球化学高背景场总体呈北北西延展，其中W、Sn、Bi、Pb、Zn、Cd、Ag等异常尤为突出，呈带状、串珠状展布，结合地质资料可以发现区内高背景场明显地显示出受区内六盘山东麓断裂控制，异常主体发育于六盘山东麓断裂带上，高背景场的延伸方向随该断层走向呈曲折状。同时区内的18种元素地球化学场总体表现为六盘山东麓断裂上的异常强，区内东西两侧弱的分布格局，此外大多数元素的高背景场主要集中在白垩纪地层中，而在第三系、第四系相对出现低背景场。出现上述地球化学异常的原因可能是深部热液通过六盘山东麓断裂将下地壳甚至上地幔的元素运移至地表，并在白垩系地层中沉淀富集，即六盘山东麓断裂可能为深大断裂，它为元素的运移提供了通道。因此作者初步认为六盘山东麓断裂应为该区的分区性质断裂。

图6 研究区1∶50 000化探异常图Fig.6 Geochemic anomaly map of research area（1∶50 000）

根据电性资料可将研究区划分为三个电性差异带，由西往东分别对应祁连山碰撞造山带、走廊构造带与鄂尔多斯西缘隆褶带，并认为走廊构造带与鄂尔多斯西缘逆冲褶皱带具有相似的电性结构特征，相比于祁连山碰撞造山带的整体表现为相对低阻的特征，走廊构造带可能与鄂尔多斯西缘逆冲褶皱带同属于鄂尔多斯地块的西缘部分［9］。

依据前人重力资料，并通过布格重力异常、剩余重力异常、垂向二阶导数异常等方法对研究区进行了构造体系划分，其在本区划分断层结果与本次工作所划分断层位置基本一致（图7）。并认为西华山—六盘山重力梯级带（图7所示F，磁测资料划分的F3断裂位置）以弧形分布为特色，其两侧重力场特征有明显差别。认为该断裂为一继承性活动断裂，它割切了中元古代至新近世建造的所有地层，并见中元古界逆冲于古近系之上。结合地质、重力场特征，推断该断裂是为下切深度可抵上地幔的深大断裂，可能为本区的分区主断裂，这与本次工作推论结果一致。

图7 研究区1∶200 000重力划分断裂构造图Fig.7 Faults divided map of the study area by 1∶200 000gravity data

通过对研究区进行分区，并结合已有的磁异常、电性分界、重力异常、化探异常和地质等资料，将研究区划分三个构造单元，即以六盘山东麓断裂（本次工作所划分的F3断裂）、小关山断裂为界（本次工作所划分的F4断裂），可以分为祁连山碰撞造山带、走廊构造带及鄂尔多斯西缘逆冲褶皱带三个主要构造单元。同时认为西华山－六盘山断裂带（在研究区的部分即为六盘山东麓断裂）应为Ⅰ级深大断裂带，鄂尔多斯西缘盆地基底延伸到该断裂位置，认为河西走廊弧后盆地应属于华北地台。即鄂尔多斯盆地和秦祁昆造山系这两个构造体系的边界应位于六盘山东麓断裂带，该断裂划分了鄂尔多斯西缘盆地与秦祁昆造山系的北祁连弧盆系。

5 认识与结论

本次研究工作主要通过利用大比例尺高精度的磁法资料，并结合化探、电法、重力和地质等资料，对研究区内的构造体系进行了重新厘定。取得的认识与结论如下：

1）本次研究综合地质、物探、化探等资料在研究区，由西向东厘定了北祁连碰撞造山带、走廊过渡带、鄂尔多斯西缘逆冲褶皱带三个构造单元的位置。

2）根据基底磁性特征、重力特征、化探元素组合异常特征和基底电性特征等资料，认为鄂尔多斯盆地的西边界应该西移至六盘山东麓断裂的位置。同时鄂尔多斯盆地的西部边界西移，可能对中国北方地区大地构造单元重新划分产生影响。

3）在对鄂尔多斯边界认识的基础上，发现走廊过渡带与鄂尔多斯西缘盆地具有相同的磁性基底，相同的电性特征，认为走廊过渡带应属于鄂尔多斯盆地。

［1］ 赵红格.鄂尔多斯盆地西部构造特征及演化［D］.西安：西北大学，2003.

ZHAO H G.Structural characteristics and the evolution in western Ordos basin［D］.Xi＇an：Northwest U－niversity，2003.（In Chinese）

［2］ 李天斌.鄂尔多斯盆地西缘逆冲推覆构造特征及演化［D］.北京：中国地质大学，2006.

LI T B.The characteristics and evolution of thrust nappe structure in the west margin of Ordos basin［D］.Beijing：China Unversity of Geosciences，2006.（In Chinese）

［3］ 张韬，林畅松，丁孝忠，等.六盘山弧形构造带铜多金属矿床的成矿环境［J］.地球学报.2002，23（6）：553－558.

ZHANG T，LIN CH S，DING X ZH，et al.Mineralization environments of the Cu Polymetallic deposits in the Liupan Shan arc structure belt［J］，Acat Geoscientia Sinica，2002，23（6）：553－558.（In Chinese）

［4］ 陈孝雄，王友胜，龙国富，等.六盘山盆地西南缘逆冲推覆构造带综合物探研究［J］.天然气工业，2007，27：399 －401.

CHEN X X，WANG Y SH，LONG G F，et al.Integrated geophysical research of reverse thrusting tectonic belt in southwestern margin of the Liuopan Shan basin of China［J］，Natural Gas Industry，2007，27：399 －401.（In Chinese）

［5］ 施炜，张岳桥，马寅生，等.六盘山盆地形成和改造历史及构造应力场演化［J］.中国地质，2006，33（5）：1066－1074.

SHI W，ZHANG Y Q，MA Y SH，et al.Formation and modification history of the Liupanshan basin on the southwestern margin of the Ordos block and tectonic stress field evolution［J］，Geology in China，2006，33 （5）：1066－1074.（In Chinese）

［6］ 张广良.青藏高原东北缘六盘山－马东山地区晚新生代构造变形综合研究［D］.北京：中国地震局地质研究所，2006.

ZHANG G L.An integrated study on late cenozotic tectonic defomation in the Liupanshan－Madongshan area，northeastern margin of the Tibeta［D］.Beijing：Institute of Geology，China Earthquake Administration，2006.（In Chinese）

［7］ 白云来，王新民，刘化清，等.鄂尔多斯盆地西部边界的确定及其地球动力学背景［J］.地质学报，2006，6（1）：792－813.

BAI Y L，WANG X M，LIU H Q，et al.Determination of the borderline of the western Ordos basin and its geodynamics background［J］.Acta Geologica Sinica，2006，6（1）：792－813.（In Chinese）

［8］ 章贵松，张军，任军峰，等.六盘山弧形构造体系新认识［J］.新疆石油地质，2006，27（5）：542－544

ZHANG G S，ZHANG J，REN J F，et al.Approach to Liupan Shan arc thrust system in Ordos basin［J］.Xinjiang Petrolelm geology，2006，27（5）：542－544.（In Chinese）

［9］ 闵刚.宁夏弧形构造带中上地壳电性结构及其构造涵义［D］.成都：成都理工大学，2012.

MIN G.The electrical structure of middle＆upper crust of Ningxia arc－shaped structural belt and it＇s tectonic implications［D］.Chengdu：Chengdu University of Technology，2012.（In Chinese）

New advance on the structural system of Liupan mountain based on magnetic data

FENG Zhi－min1，LI Ning－sheng1，AN Bai－zhou1，2
（1.Ningxia Geophysical and Geochemical Exploration Institute，Yinchuan 750001，China；2.College of Earth Science and resources，China University of Geosciences，Beijing 100083，China）

Liupan mountain is located at the connecting zone between the southwest edge of Erdos block and north Qilian orogenic belt.The place is the intersection of several regional faulting belt.There are lots of arguments about the structural framework.In this paper，we would analysis the distribution of magnetic anomaly based on 1：50 000high resolution magnetic map，combined with geologic information to derive the cause of magnetic anomaly.Then we would adopt geochemical，electrical and gravity to verify the conclusion we got.Finally，we can get that from west to east，the region can be divided into three structural unit：north Qilian mountains collision orogenic belt，Transitional tectonic belt，Erdos west edge thrust fold belt and the boundary of north Qilian mountains collision orogenic belt.The Erdos west edge thrust fold belt should be west Huashan －six Panshan east fracture zone.

Liupan mountain；high－resolution magnetic；fault structural；Erdos basin；north Qilian arc basin system

P 318.6

：A

10.3969／j.issn.1001－1749.2015.06.04

1001－1749（2015）06－0693－06

2014－11－23改回日期：2014－12－19

宁夏回族自治区地勘基金项目（2014—地勘基金07）

冯志民（1961－），男，高级工程师，研究方向为物探技术应用研究，E－mail：zhmfeng＠gmail.com。