Question

　地球物理特征和深部构造

Answer 1

1.4.1　区域航磁特征

1.4.1.1　塔里木及其周边地区航磁特征

地质矿产部航空物探遥感中心李英等1989年在《中国岩石圈动力学地图集》发表了1°×1°航磁异常（ΔTa）图。该图略掉了大量的近地表浅成的细节，从而较好地反映了地壳结构中的一些主要特征。经过平均处理后的这幅磁异常图，较之向上延拓图件，具有很大的优点。因为它未经任何像化极和取样的运算手续，故比较接近客观实际，较好地反映了深部的结构特征。我们截取塔里木及其周边地区的图形于下（图1-14）。

图1-14　塔里木及其周边地区航磁异常（ΔTa）略图

Fig.1-14　Sketch map of aeromagnetic anomaly in Tarim and its adjacent area

（据地矿部航空物探遥感中心，1989）

1—正异常等值线；2—磁零值线；3—负异常等值线；单位：nT

包括塔里木及周边地区的新疆被称之为西域片带，其中的磁力高和磁力低，除外廓略作东西向和北西向分布外，其内部较小者却多作北西向展布。不少学者（姜春发、刘德权、赵剑峰）称磁力高为高磁异常或高磁异常楔状体，推断为幔源物质占据地壳上部的产物，解释为由太古宙绿岩—灰色片麻岩系（TTG）所引起。

1.4.1.2　塔里木盆地航磁特征

1995年，贾承造等发表了塔里木盆地的航磁△Ta（单位：nT）等值线图（图1-15）。

图1-15　塔里木盆地航磁△Ta等值线图

Fig.1-15　Aeromagnetic contour of Tarim basin

1—磁正等值线；2—磁零值线；3—磁负等值线；单位：nT

根据磁异常特征，塔里木盆地可分为五个磁场区，即塔北负磁异常区、中央纬向磁力高异常带、塔中负磁异常区、塔南北东向正负磁异常区和塔东南变化磁异常带。

（1）塔北负磁异常区。塔北负磁异常区包括塔里木盆地北纬40°30′以北地区，向北可延至天山内部。表现为变化平缓的负磁异常区，背景值在-100～-150nT左右，磁异常轴近东西向。研究表明该区负异常与中古元古界大理岩、泥岩组成的弱磁性或无磁性基底岩性有关。该区ΔT上延20、40km可见区域负磁场特征很明显，若与天山地区磁场资料拼接起来，可见北部负背景场与南天山负背景异常连为一体，构成一个近似菱形的外形。可见该背景异常不仅仅是中古元古界弱磁性基岩引起的，还与深部地质结构有关。另外，其中在负磁场背景中有一排东西向局部升高异常，如柯吐尔磁力高、沙雅东磁力高、草湖磁力高、库尔勒西磁力高等，基本与塔北隆起对应。

（2）中央纬向磁力高异常带。塔里木盆地中央有一条明显的横亘盆地的纬向磁力高异常带，沿39°40′呈东西向展布，宽约50～80km，长约1400km。该带由数个异常高值组成，单个磁异常具有规模大、强度高的特点，异常强度一般在200～350nT左右，最大可达500nT，视磁化强度为（800～1200）×10^-3A/M，是我国陆地最大的高强度、大规模、超长度的磁力高异常带。据计算，磁性体磁源埋藏深度、磁源顶面深度普遍在12km以下，最深可达20km。该异常带外形轮廓两侧呈锯齿状，为比较典型的张性断裂特征，该异常南北两侧两条主断裂构成了一条横亘盆地中央的深断裂组。此外，值得注意的是该带常被称为“中央磁力高异常带”，并与塔里木盆地中央隆起带空间位置一致。

该异常带西段巴楚地区与中东段满加尔地区不同，中东段异常强度大、规模大，西段强度小、零散杂乱；同时在△T化极上延20、40km之后，中东段地区仍为宽缓高值异常，巴楚地区杂乱磁场消失，表明巴楚地区磁异常为浅层地质因素控制，即二叠系基性火山岩和晋宁期中基性侵入岩。而中东段地区该异常带的成因是由于基性杂岩大规模侵占陆壳基底造成的，被解释为太古宙幔源岩分布区。

（3）塔中负磁异常区。该区位于中央纬向磁力高异常带南部，以负磁场背景为特征，背景值在150nT左右。在背景场上有局部升高异常存在。其成因可能与北部负磁异常区相同，由中、古元古界弱磁性基底岩性引起。但该区缺少一定规模的升高异常，表明中、古元古界及以下地层不存在强磁性岩块，同时发育小规模独立高值异常，这可能是基性侵入岩或火山岩的反映。

（4）塔南北东向正负磁异常带。包括盆地西南部与南部大部分地区，磁场以宽缓的正负相间的块状磁异常为特征，正负异常北东向延伸，异常强度一般为-50～250nT。在背景异常上有局部升高异常叠加，该异常带向北被中央纬向磁力高异常带截断。

推侧该带由前震旦系结晶基岩引起。由于该异常带的正异常条带与中央纬向磁力高异常带形态、幅值相似，仅规模较小，可能同样为地壳深部基性物质上侵引起的。因此该带反映的基底可能由北东向相间排列的基性超基性洋壳碎片与硅铝质碎块拼贴构成。

（5）塔东南变化磁异常带。该区位于盆地东南部，包括塔南隆起和东南坳陷，呈北东向分布在盆地边缘。该区磁场特征为多变的复杂局部正磁异常，幅度-100～100nT，延拓处理后局部高值异常消失，整个带为区域负背景场，其地质成因与阿尔金山出露该区基底岩系中元古界片岩、大理岩类有关。其中的大量局部正磁异常可能是华力西期中酸性侵入岩和更老的中基性火成岩体造成的。

综上所述，两种资料的重现性很好，除去细微的复杂变化之外，深部构造的完整性是明显的。如果磁力高异常代表着太古宙原始地壳，那么塔里木及其周边地区太古宙原始地壳的组成是广阔的。

1.4.2　布格重力异常特征

国家地震局殷秀华等1989年在《中国岩石圈动力学地图集》发表了1°×1°布格重力异常图。涉及塔里木及其周边地区者摘录如图1-16。

由图判读可知，由盆地向高山区重力异常值呈由高变低的总趋势。天山北麓的艾比湖一带的布格重力值为-100×10^-5m/s²，喀喇昆仑山及阿克赛钦一带为-525×10^-5m/s²，布格重力值相对变化达450×10^-5m/s²以上。从异常形态看，存在三个相对重力高，两个相对重力低及三个重力梯度带。

1.4.2.1　布格重力高

塔里木布格重力高，呈东西向展布，相对高值点在塔西南，约-150×10^-5m/s²以上，-175×10^-5m/s²的等值线圈闭的范围达24×10⁴km²,-150×10^-5m/s²的圈闭范围约10×10⁴km²;哈密—尉犁相对重力高略作北东东向展布，长度大于1000km，宽约500km,-175×10^-5m/s²等值线穿过博格达山而与准噶尔盆地相连，-150×10^-5m/s²的圈闭范围约30×10⁴km²；艾比湖相对重力高位于准噶尔盆地西南缘，大于-100×10^-5m/s²的圈闭范围约1.5×10⁴km²。

图1-16　塔里木及其周边地区布格重力异常图

Fig.1-16　Bouguer gravity anomaly plan of Tarim and its adjacent area

（据殷秀华等，1989）

1—布格重力等值线（单位：10^-5m/s²）；2—正异常；3—负异常

1.4.2.2　布格重力低

南天山布格重力低，呈东西向展布，低值为-250×10^-5m/s²，分布范围约3.7×10⁴km²；喀喇昆仑山布格重力低，呈东西向分布，低值为-525×10^-5m/s²，也是全国的最低值。

1.4.2.3　布格重力梯度带

昆仑山—阿尔金山重力低度带，在全国布格重力异常图上称中部重力梯度带，呈弧形展布，规模巨大，它西起昆仑山脉，向东分两支，北支沿阿尔金山、祁连山，由东西向拐弯呈南北向，而与大雪山梯度带相会。梯度带西端为300×10^-5m/s²，最大梯度为每公里1.5×10^-5m/s²。天山南缘梯度带和天山北缘梯度带，规模较小，幅度较低，南缘为75×10^-5m/s²，北缘为125×10^-5m/s²左右。

另外，1995年，贾承造等发表了塔里木盆地的布格重力异常图。更为详细地阐明了盆地的重力异常特征。

1.4.3　莫霍面特征

塔里木及其周边地区莫霍面的形态和深度可分幔坳、幔隆和地幔坡度带三类（图1-17）。

图1-17　塔里木及其周边地区莫霍面深度略图

Fig.1-17　Map of Moho depth in Tarim and its adjacent area

（据新疆区域地质志，1993）

1—莫霍面（M）深度计算公式：HM=35.5～0.615Δg;2—42.5km线相当于-114×10^-5m/s²;3—莫霍面实为不连续面，图上表示为一个连续面是理想化了的形态。新疆境内无地壳测深数据，利用苏联测深资料对比，

新疆境内的HM偏浅约5km

1.4.3.1　幔坳

幔坳系指地幔顶部向下坳陷的地区。本区有两个幔坳。

（1）天山幔坳，呈东西走向分布于研究区北部，以52.5km等深线圈闭，向东以50km等深线向博格达山一带作长箕状延伸。

（2）喀喇昆仑山幔坳，呈北西向分布于喀喇昆仑山，向东南至青藏高原与广阔的以65km等深线幔坳区相连结，并成为它的北西向边缘港湾式箕状幔坳带。在研究区内长600km，宽50km，最深处大于62.5km。

1.4.3.2　幔隆

系指地幔向上隆起，地壳较薄的地区。本区有两个幔隆。

（1）塔里木幔隆，呈东西向延伸，最高点在巴楚县麻扎塔格一带，莫霍面深度小于45km，以47.5km等深线所圈闭的幔隆带范围大于6×10⁴km²。

（2）哈密-尉犁幔隆：北东东向延伸，中心在鄯善—库米什一带，莫霍面深度小于45km，围限的范围约2.5×10⁴km²。47.5km的等深线超过博格达山向准噶尔地区延伸，研究区未能圈闭。

1.4.3.3　地幔坡度带

系指地幔表现为斜坡的地带。

昆仑山-阿尔金山地幔坡度带，绕塔里木盆地的西北、西、南、东南等边缘分布，长逾3000km，宽约100～300km，斜坡角度一般为6%。实际多为盆山过渡地带。

另外，天山南缘和天山北缘也有不太显著的地幔坡度带。

1.4.4　地壳结构特征

有两条地学大断面经过塔里木及其周边地区。东部为可可托海-阿克塞，西部为喀纳斯湖-狮泉河。

1.4.4.1　可可托海-阿克塞地学大断面

地质矿产部第二综合物探大队和成都理工学院对新疆可可托海—甘肃阿克塞人工爆破地震测深剖面进行了较详细的研究。剖面的南段经过了塔里木板块东部，取得成果如图1-18。

图1-18　可可托海-阿克塞地区地震测深地质推断示意图

Fig.1-18　Inferred geological profile of Keketuohai-Akesai by seismic depth sounding

（据袁学诚，1990）

1—中新生代沉积物；2—沉积岩-火山岩；3—老变质岩；4—花岗质岩层（波速5.5～6.1km/s）；5—闪长质岩层（6.1～6.7km/s）;6—玄武质岩层（＞6.7km/s）;7—高速层（体）；8—低速层（体）；9—一级构造单元分界；10—次级构造单元分界；11—层速度（km/s）;12—莫霍面界面速度（km/s）;13—层间断裂；14—清晰的莫霍面；15—较清晰的莫霍面；16—不清晰的莫霍面；17—推测的莫霍面

（1）地壳结构。主要特征是，壳内速度结构在横向上呈块状，垂向上具层状特征；壳内局部存在低速体（层）和高速体（层），多分布在中地壳（30km深度）附近；莫霍面起伏变化大，在塔里木板块及其邻近地区可分出哈密幔隆区（深约44km）、大泉湾幔坳区（深约54km）、苦水-敦煌幔隆区（深约48～51km）和阿克塞幔坳区（深度大于56km）。

（2）地质解译。依据震相特征、地壳速度结构特征，结合已知地质和地球物理资料，对剖面进行了地质解译。

哈密盆地南缘深断裂：为哈萨克斯坦-准噶尔板块与塔里木板块的分界线，与地质界常说的康古尔塔格深断裂（或韧性前切带的位置）基本一致。

三危山-南湖深断裂：为塔里木板块与华南板块的分界线，与阿尔金山南缘深断裂的位置大致相仿。

北山裂谷带：北山裂谷带是一个地史上曾多次出现拉裂、扩张、封合的裂谷带。地表出露地层为典型的岛弧建造，在苦水一带可见成分复杂的地体，南段具有较厚的花岗岩层。该带可再分为三个次级构造单元。

敦煌地体：该单元地壳厚度约57km，玄武岩层厚达22km。表明它可能为塔里木板块的古陆核部分。

综上所述，该剖面不同地段的地壳结构各具特征，准噶尔表现为古洋壳的特征，北天山主要表现为过渡壳特征，苦水以南则主要表现为古陆壳的特征。

1.4.4.2　喀纳斯-狮泉河地学大断面

中国地质科学研究院岩石圈研究中心和中国新星石油公司第六物探大队对新疆喀纳斯—西藏狮泉河进行了地学大断面观测研究，成果尚未发表。其中高锐等就西昆仑造山带与塔里木盆地结合带的深地震反射剖面在科学通报上发表了文章。

地震剖面上最显著的特征是，西昆仑山向北倾斜与塔里木盆地南缘向南倾斜的多组强反射，它们构成了塔里木岩石圈与青藏高原西北缘岩石圈在西昆仑山下相向倾斜碰撞的地震证据。这种南北相向倾斜的反射结构图像揭示出，西昆仑山与塔里木盆地在岩石圈尺度的“V”山—盆耦合关系，这种“V”型的耦合型式可能是陆内“陆—陆”碰撞过程的一种表现方式。