青藏高原航磁测量的应用价值

青藏高原航磁测量的应用价值

为了落实中央“西部开发战略”战略，对青藏高原中部的航磁磁强度进行了初步调查，并将其列入国土资源大调查的重要项目。由中国航空航天资源三维遥感中心（以下简称飞天遥感中心）执行。航空物探方法由于速度快、成本低、效果好和作业受地面因素影响小,是高原地区首选调查方法,该方法的应用有利于加快国土调查和找矿勘查工作,促进西藏经济建设和社会发展。自1998年9月至1999年4月,航遥中心使用装有高精度航磁测量系统的呼唤飞机一架,在青藏高原中西部地区完成了1∶100万航磁概查,累计工作量135476.8km,覆盖面积114万km2,这是我国开展航磁以来,单次作业面积最大,工作量最多的一次航磁测量作业,不仅填补了多年来我国航磁工作存在的最大空白区,取得了青藏高原迄今最完整的一份基础地球物理资料,基本实现了我国大陆的航磁覆盖,而且在航磁测量方法技术、成果解释上也获得了丰硕成果,使我国的航空物探技术提高到一个新水平。1航遥研究,成果突出面对青藏高原地形复杂、高差悬殊、气象多变等特殊的自然条件,为保证安全、优质、快速地实施航磁概查任务,航遥中心采用自主研制和引进相结合的方针,围绕概查中一系列关键方法技术,专门设置研究专题,组织技术骨干攻关,取得了一系列创新性研究成果,在本次概查中首次应用,效果突出。1.1光泵磁力仪研制技术适用于高寒山区的大跨度高精度航磁测量系统集成,由HC-90K光泵磁力仪、AADC-2自动实时数字补偿仪、GG-24双星座卫星导航定位仪、BG3.0高度仪和DS3数据收录系统等组成。其中除按航磁作业要求,在保证运载飞机安全前提下,对飞机作了多处改进外,光泵磁力仪研制实现了新的技术突破,解决了测量系统高速采样、大数据量同步收录等关键技术,并专门增强了系统的抗震和防寒能力,为本次航磁概查提供了先进技术装备。通过青藏高原野外航磁作业,航磁测量系统工作状态良好,性能稳定,各项技术指标达到国际先进水平,完全满足高精度航磁调查要求,使我国航磁仪器研制及其集成技术跃上了一个新台阶。1.2航磁日变校正技术通过大量论证和试验,在青藏高原4000～5000m高度上设置了青海花土沟,新疆和田、且末、喀什、库尔勒,西藏贡嘎、狮泉河等地面磁日变观测站7处,第一次在114万km2大范围内构建了与航磁测量同步连续观测的日变网,严格按统一标准观测采集,取得了大量宝贵的基础资料。在试验基础上,应用自行建立的数学模型对全区采集的航磁数据进行磁日变校正,提高了全区磁场调平精度和编图质量,获得了高质量的航磁基础图件。项目组研制成功的地面磁日变数据数字采集系统和磁日变观测数据可视化编辑软件,显著提高了地面磁日变观测数据采集可靠性和精度,也为磁日变数据处理和校正实现计算机自动化处理创造了使用条件,从而改变了以往磁日变观测数据只有模拟记录的历史,进入了数字采集时代。1.3设计测线飞行高度针对主要影响航空物探测量质量和效果的飞行高度问题,根据青藏高原海拔高度、地形起伏、气象、作业飞机性能以及任务要求等综合因素考虑,在保证飞行安全的前提下,采用DTM(地形高程)数据,项目组事先设计测线飞行高度,提出科学合理的飞行高度指标,指导野外飞行作业。同时,改进和完善野外航磁预处理系统,增强了各项质量统计和图件输出功能,实施现场飞行测量质量监控,有效地降低了测量飞行高度,全区航高优于设计指标,收到了较好效果(图1)。与以往测量比较,采集的磁信息量和定位精度等都有了全面提高,从而解决了以往飞行高度无法监控的被动局面。2藏族西部地区在本次航磁测量范围基础上,根据解释的需要,利用周边已有航磁资料,又扩编到北纬40°,东经94°,面积达160万km2的青藏高原中西部及邻区1∶200万航磁图。通过对航磁资料的分析、解释,在基底性质、岩浆岩分布、断裂构造格架、缝合带及构造单元边界等方面取得了丰富成果,在航磁新发现的许多重要磁场现象的认识上有重大突破。2.1磁场特征特征对比青藏高原及其周边航磁结果,以西昆仑—阿尔金弧形异常带为界,北南两侧具有不同的区域磁场特征(图2)。以塔里木盆地深埋地下近20km的强磁性太古宇深变质结晶基底产生的升高正磁场作为参照,青藏高原大范围低缓磁场展示了与之截然不同的基底性质,推测应由磁性弱、变质较浅、年代较晚的褶皱基底引起,缺失下部的刚性结晶基底,而不同于相邻的北、南古大陆。2.2蛇绿岩带的航磁特征通过航磁岩性填图,在全区圈出各类侵入岩体328处,其中新圈定岩体202处。认为岩浆活动与构造依存关系密切,严格受到板块运动控制,巨大断裂带或缝合带控制着岩带的形成和展布,中酸性侵入岩,特别是自华力西期以来形成的岩带,往往也与巨大断裂带或缝合带平行分布。同时,由于欧亚板块由北向南增生的演化进程,岩浆岩也表现了由老而新的侵入顺序。总结了已知缝合带上以基性、超基性岩为主的蛇绿岩带的不同航磁特征。由北而南划出的3条缝合带规模大小悬殊,反映了缝合带各自不同的构造特点,显然与洋壳的发育历史、闭合过程和后期构造运动改造等作用相关,因而航磁反映的缝合带磁异常特征、完整性或连续性及其周边磁场的变化特征,将是研究和重塑青藏高原拼合过程和后期改造的重要资料。2.3西昆仑—断裂构造格架和构造区划由NWW-EW、NE、NEE、NW、SN向等5组断裂构成全区构造格架,其中以NWW—EW向最为发育。明确了塔里木盆地与青藏高原之间的西昆仑—阿尔金弧形异常带是数条NW向和NE向断裂或缝合带的反映,形成围绕塔里木盆地的一条向南凸出的弧形构造带,构成两大地块的分界线,航磁解释不支持阿尔金断裂向西南延伸至龙木错的观点。青藏高原是由多个地块拼合而成,且由北而南渐趋变新。鉴于区域磁场特征的差别,自北而南划分出7个一级构造单元,12个二级构造单元,27个三级构造单元,并在羌塘盆地内分出9个四级构造单元。2.4岩体断续分布在青藏高原南部雅鲁藏布江发现的航磁异常带是青藏高原范围内磁场强度最大、延伸最长的线性异常带,由北、南2条异常带平行构成,北带长约1400km,南带断续长约1120km。北、南2带地表均可见蛇绿岩体断续分布,如南带多隆日、昂仁、柳区和大竹卡等地航磁异常与已知蛇绿岩吻合;北带东段自如角经日喀则至朗县,连续长达800km,既是北带,也是雅鲁藏布江异常带中最主要的组成部分,分布有泽当、罗布莎等已知岩体,目前国内最大的铬铁矿即位于该岩带上。雅鲁藏布江异常双带变化,包括化极向上延拓结果表明2带各自独立存在,彼此未见归并现象。综合各方面资料推测雅鲁藏布江异常双带由基性、超基性岩为主的蛇绿岩引起,从而提出雅鲁藏布江缝合带由北、南2条缝合带构成、并以北带为主带的认识。为研究雅鲁藏布江缝合带演化、也为鉴别古缝合带提供了一种比较典型的磁场图像。2.5nww—NNE向深部负磁异常带性质青藏高原中西部总体磁异常走向为NWW—EW走向,客观地反映了高原各块体的构造走向。随着上延高度的增加,在测区中部出现一条NNE向的负磁异常带(图3),南北纵贯整个高原,长达1200km以上,东西宽达300～400km。与原平面图上显示的NWW—EW走向形成类似于立交桥式的磁异常结构。归纳人工地震、重力计算莫霍面深度、火山岩活动等多种研究成果以及航磁区域场的分析,认为深部负磁异常带的出现可能是地壳深部热流上升的结果。由于印度板块持续向北挤压,造成青藏高原各地块南北方向缩短而东西方向拉长,将会在深部形成NNE方向张裂或深部层间剪切带,引起深部热流沿构造通道上升,使上部地壳局部熔融具有较高的地温,导致发生局部消磁作用,与此同时也加快了青藏高原隆升的幅度,使高原受到整体隆升。所以负磁异常带的形成是青藏高原受热隆升的一个有力证据,对高原隆升的探讨具有重要意义。3采矿资源评价以航磁为主,结合其他资料,对青藏高原中西部油气、金属矿产和地热资源远景进行了初步评价,为今后在高原部署地面勘查指出了方向和依据。3.1有利区域构造在基底埋藏深度图基础上,全区圈出沉积盆地11个,其中鲸鱼湖、库塞湖、申扎北、申扎南等4个盆地完全由本次航磁圈出。综合考虑盆地沉积厚度和生、储、盖层以及构造等因素,羌塘盆地和羊湖—雪景湖盆地是区内最具远景的含油气盆地,从中选出12个有利局部凸起可供进一步勘探,其中羌塘盆地有玉龙河南凸起、吐波错东凸起、乌兰乌拉湖南凸起、雁石坪东凸起、雅根错凸起、朋彦错东凸起、色哇北凸起和道班北凸起,羊湖—雪景湖盆地有金水河凸起、东昆仑南凸起、可可西里山北凸起和羊湖东凸起,为青藏高原寻找新的含油气构造提供了新线索。3.2选择相应的树种、异常的地层标志在充分研究区内及周边成矿条件和航磁包含的地质找矿信息的基础上,建立相应的找矿标志,指导航磁局部异常的选编和找矿远景评价。全区选编航磁局部异常192个,圈出与超基性岩、中酸性侵入岩和海相火山岩有关的铬、铜、金、铁等远景区21个,重点找矿区8处,另划出地热资源远景区5个。4矿化现象及矿物安全青