区域重力调查在雅安地区划分断裂构造中的应用

张新民 刘晓兰

(陕西省地质矿产勘查开发局 第二综合物探大队，陕西 西安 710016)

1 引言

雅安地区宝兴县、芦山县、天全县位于四川省西部四川盆地与青藏高原的过渡地带，该地区受亚热带气候影响温暖湿润，雨量充沛，秋冬季节霜雾阴霾，通视条件很差;地貌上大部分为构造剥蚀和河流侵蚀作用形成的高山区，河谷切割，地形高差悬殊，地势险峻、植被繁茂、灌木丛生，河流交错;各县、乡之间虽有公路相通，但在5.12汶川大地震以后各级道路损坏情况都十分严重，短时间很难恢复到正常的交通状况，对开展重力野外勘探工作带来很大困难。

1︰20万区域重力调查工作，主要是在地质研究程度较低、地形条件难度较大地区进行;其主要任务是划分断裂构造、确定断裂带展布、分析深部物质的均衡状态和区域地壳稳定性、总结地质灾害发育特征、圈定沉积盆地和岩浆岩体等提供高质量的区域重力资料。

2 地质概况

该工作区域位于杨子板块西缘，青藏高原东侧，龙门山构造带南段;龙门山北起广元、白水地区，南接天全、泸定一带，连绵500余千米，宽约30～50千米;龙门山巍峨壮丽，峰峦叠翠，雄踞于四川盆地西北缘，呈北东—南西向展布，地形上构成东西地貌的分野，是青藏高原与四川盆地的过渡带。

该构造带由一系列大致平行的叠瓦状冲断带构成，具典型的逆冲推覆构造特征，自西向东发育汶川—茂汶断裂、映秀—北川断裂、彭灌—安县断裂和大邑断裂(龙门山山前隐伏断裂)。其中汶川—茂汶断裂是龙门山构造带西北侧的边界断裂，分割了川藏块体和龙门山构造带;北川断裂是龙门山构造带的主断裂，又称中央断裂;彭灌断裂是龙门山构造带东南侧的边界断裂;而大邑断裂已属于成都盆地内的断裂。

龙门山是国际地学界争论的焦点地区之一，争论的问题包括其形成的时间、机制、过程及其与印度、欧亚板块碰撞的关系等;2008年5月12日汶川大地震，2013年4月20日芦山大地震，使该地区成为一个高度关注的热点地区。

3 工作方法技术

测网布设采用3km×2km自由网;测点点位基本执行理论设计点位，野外作业中采用1︰10万地形图定点与手持导航仪相结合的方法进行测点定位，用GPS定位仪实际测量测点三维坐标。

重力测点观测利用LCR高精度重力仪，采用单程观测法;资料整理按照《区域重力调查规范》(DZ/T0082—2006)中的“五统一”原则进行改算，即①统一采用2000国家重力基本网系统;②统一采用1954年北京坐标系和1985国家高程基准;③统一采用国际大地测量协会(IAG)推荐的1980年公式计算正常重力值;④统一采用规范规定的公式进行布格改正和中间层改正，⑤统一采用2.67g/cm3中间层密度值;远区地形改正半径为166.7km。

4 断裂构造划分依据

断裂构造在布格重力异常、均衡重力异常、剩余重力异常和重力垂向二阶导数异常平面图上的标志:(1)线性梯级带包括梯级带的线性延续带;(2)狭长异常带或线性异常带;(3)串珠状同号异常(正异常或负异常)的连线;(4)等值线的同型扭曲带或异常突变的界限;(5)两侧异常特征明显不同的分界线。

断裂构造在水平方向导数和水平方向导数模量图上的标志:(1)线性异常的轴线或线性排列的异常轴连线;(2)异常的规则性扭曲或错断;(3)两侧异常特征明显不同的分界线。

断裂构造在航磁(△T)化极异常平面图上的标志:(1)不同磁场区的分界线，以不同磁场区的分界线位置作为断裂位置或断裂带的中心位置;(2)磁异常梯度带，以磁异常梯度带中间线为断裂所在位置;(3)串珠状磁异常带往往反映断裂带内断续有充填物的情况;(4)磁异常轴线反映的断裂往往是岩浆岩的通道;(5)线性异常带，以线性磁异常带的中间线为断裂位置;(6)磁异常突变带预示磁异常反映的地质体可能被断裂断开，以磁异常突变带为断裂或断裂带之所在;(7)磁异常错动带，将磁异常错动位置亦作为断裂构造的位置。

5 断裂构造推断解释

(1)F2-1龙门山中央断裂，F1-2龙门山南缘断裂

在插图5-1、5-2中，F2-1为龙门山中央断裂，F1-2为龙门山南缘断裂，这两条断裂构成龙门山断裂带的主体，该断裂带呈北东方向展布，长90km左右，平行横亘在测区中南部;其西北部与一组北西向次断裂F3-1～F3-6汇聚相交;在南部则被北西向断裂F2-3错断。

插图5-1 推断断裂构造平面图

插图5-2 断裂构造、布格重力异常平面

从布格重力异常平面图上可以看出(插图5-2)，龙门山南断裂F1-2、龙门山中央断裂F2-1之间有一条宽约12km的北东向重力高值带，该重力高值带的南侧是重力低值带，该重力高值带的北侧则是明显的重力梯级带，梯级带梯度变化约为3×10-5m/s2/km;在剩余重力异常平面图上则表现为明显的重力高值带及不同重力场特征分界线;重力垂向二次导数平面图上呈北东向分布的零等值线;在重力水平(135°)方向导数平面图上分别表现为正异常、负异常极值连线;在上延(5km)布格重力异常平面图表现为明显的重力高值带，且向北偏移，说明该断裂往北倾，且延深较大。

在航磁(△T)异常平面图上，表现为明显的北东走向的强磁异常带，同时也是不同特征磁场区分界线;在遥感解释平面图上有明显的线性构造存在。

据地质资料，沿着地表断裂带有规模较大的构造破碎带，形成挤压片理，糜棱岩及角砾岩，表现为强烈挤压型;地层走向北东向，由南而北呈逆冲性质;侵入岩体沿此断裂带成群分布;且老地层、岩浆岩发育;其南侧为中生代沉积盆地。

在均衡重力异常平面图上表现为密集的重力梯级带，说明该断裂带处于极不均衡状态。

垂直龙门山断裂带，图切重、磁异常剖面B(插图5-3)，通过B剖面建立地层、断裂带倾向模拟地质断面，再利用布格重力异常正演模拟计算，其结果为:F1-2断裂、F2-1断裂均为北倾的逆断层，F1-2是龙门山构造带的南缘断裂;F2-1是龙门山构造带的中央断裂;它们共同组成北倾的逆冲断裂带。

插图5-3 断裂(F2-1、F1-2)B剖面重、磁综合解释断面图

综上所述，F1-2断裂、F2-1断裂这是一组规模较大的、向北倾斜的断裂带;它们控制了龙门山南逆冲推覆带的分布范围，是构造单元的分界线，其北侧为龙门山北逆冲推覆带，南侧为四川前陆盆地;且处于极不均衡状态，是地震多发地带;2008年5月12日发生在汶川的8.0级大地震就在该断裂带上，给国家和人民生命财产造成了很大的损失。

(2)龙门山北缘断裂F1-1

龙门山北缘断裂F1-1，测区内长约80km，北东向展布;在布格重力异常平面图(插图5-2)上表现为北东走向的重力梯级带，梯级带宽约20km，梯度变化在2.5×10-5m/s2/km;在重力梯级带北侧，局部重力异常轴向大致呈东西向展布，且重力场值较低;南侧重力异常走向大致呈北东向，重力异常等值线紧密，重力场值比北侧要高;在剩余布格重力异常平面图上表现为不同重力场特征的分界线;在重力垂向二次导数平面图上表现为零值线;在向上延拓5km布格重力异常平面图上表现为明显的重力梯级带;在135°方向水平一次导数异常平面图上表现为负极值连线。

在(△T)航磁异常平面图上，也是不同特征磁场区分界线，沿断裂带地表有规模较大的构造破碎带，地层走向北东向，其两侧区域构造线方向不同，断裂带以北，为近东西向，以南为北东向。

垂直龙门山断裂F1-1，图切重、磁异常剖面C(插图5-4)，通过C剖面建立地层、断裂带倾向模拟地质断面，再利用布格重力异常正演模拟计算，其结果为:F1-1断裂为南倾逆断层;是龙门山构造带的北缘;在不同位场转换的重力场上均表现为明显的不同重力场的分界线，应属于Ⅰ级构造单元的分界线;且随着重力场向上延拓依然宽缓明显，说明F1-1断裂延深较大，切穿莫霍面。

插图5-4 断裂(F2-4、F1-1、F2-1、F1-2、F2-2)C剖面重、磁综合解释断面图

6 结论

在本次区域重力调查工作中，利用布格重力异常、航磁异常、地质资料、物性资料等综合解释推断，F1-1龙门山北缘断裂，F2-1龙门山中央断裂，F1-2龙门山南缘断裂，它们构成了龙门山断裂带的主体;更应引起重视的是在该断裂带南翼推断出了F2-2芦山断裂带，其走向和龙门山断裂带基本一致，在重力场上的表现亦为重力高值区，仅仅是幅值相对较小而已，在均衡重力异常平面图上，该区域也未达到均衡状态，亦应属于发生地震可能性较大地区之一。

[1]钟本善等·重力勘探教程[M]·北京：地质出版社，1983年。

[2]地质矿产局·重力勘探资料解释手册[M]·北京：地质出版社，1985年。

[3]李叔达等·动力地质学原理[M]·北京：地质出版社，1983 年。

[4]地质矿产部地质调查局·地球物理化学勘查标准汇编[M]·1996年。

[5]成都地质学院·大地构造学基础及中国区域构造概要M]·北京：地质出版社，1983年。

[6]四川省地质矿产局·四川省区域地质志[M]·北京：地质出版社，1991年。

[7]四川省地质调查院·中华人民和国区域地质调查报告宝兴县幅(H48C002001)·李云泉、谢启兴、朱兵、曾宜君、杨学俊、胡世华、郑先炜、郝雪峰、刘小虎、刘建清、赖兴运等，2002年。