青藏高原航磁測量的應(yīng)用價值

青藏高原航磁測量的應(yīng)用價值

為了落實中央“西部開發(fā)戰(zhàn)略”戰(zhàn)略，對青藏高原中部的航磁磁強度進行了初步調(diào)查，并將其列入國土資源大調(diào)查的重要項目。由中國航空航天資源三維遙感中心（以下簡稱飛天遙感中心）執(zhí)行。航空物探方法由于速度快、成本低、效果好和作業(yè)受地面因素影響小,是高原地區(qū)首選調(diào)查方法,該方法的應(yīng)用有利于加快國土調(diào)查和找礦勘查工作,促進西藏經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展。自1998年9月至1999年4月,航遙中心使用裝有高精度航磁測量系統(tǒng)的呼喚飛機一架,在青藏高原中西部地區(qū)完成了1∶100萬航磁概查,累計工作量135476.8km,覆蓋面積114萬km2,這是我國開展航磁以來,單次作業(yè)面積最大,工作量最多的一次航磁測量作業(yè),不僅填補了多年來我國航磁工作存在的最大空白區(qū),取得了青藏高原迄今最完整的一份基礎(chǔ)地球物理資料,基本實現(xiàn)了我國大陸的航磁覆蓋,而且在航磁測量方法技術(shù)、成果解釋上也獲得了豐碩成果,使我國的航空物探技術(shù)提高到一個新水平。1航遙研究,成果突出面對青藏高原地形復(fù)雜、高差懸殊、氣象多變等特殊的自然條件,為保證安全、優(yōu)質(zhì)、快速地實施航磁概查任務(wù),航遙中心采用自主研制和引進相結(jié)合的方針,圍繞概查中一系列關(guān)鍵方法技術(shù),專門設(shè)置研究專題,組織技術(shù)骨干攻關(guān),取得了一系列創(chuàng)新性研究成果,在本次概查中首次應(yīng)用,效果突出。1.1光泵磁力儀研制技術(shù)適用于高寒山區(qū)的大跨度高精度航磁測量系統(tǒng)集成,由HC-90K光泵磁力儀、AADC-2自動實時數(shù)字補償儀、GG-24雙星座衛(wèi)星導(dǎo)航定位儀、BG3.0高度儀和DS3數(shù)據(jù)收錄系統(tǒng)等組成。其中除按航磁作業(yè)要求,在保證運載飛機安全前提下,對飛機作了多處改進外,光泵磁力儀研制實現(xiàn)了新的技術(shù)突破,解決了測量系統(tǒng)高速采樣、大數(shù)據(jù)量同步收錄等關(guān)鍵技術(shù),并專門增強了系統(tǒng)的抗震和防寒能力,為本次航磁概查提供了先進技術(shù)裝備。通過青藏高原野外航磁作業(yè),航磁測量系統(tǒng)工作狀態(tài)良好,性能穩(wěn)定,各項技術(shù)指標達到國際先進水平,完全滿足高精度航磁調(diào)查要求,使我國航磁儀器研制及其集成技術(shù)躍上了一個新臺階。1.2航磁日變校正技術(shù)通過大量論證和試驗,在青藏高原4000～5000m高度上設(shè)置了青?；ㄍ翜?新疆和田、且末、喀什、庫爾勒,西藏貢嘎、獅泉河等地面磁日變觀測站7處,第一次在114萬km2大范圍內(nèi)構(gòu)建了與航磁測量同步連續(xù)觀測的日變網(wǎng),嚴格按統(tǒng)一標準觀測采集,取得了大量寶貴的基礎(chǔ)資料。在試驗基礎(chǔ)上,應(yīng)用自行建立的數(shù)學(xué)模型對全區(qū)采集的航磁數(shù)據(jù)進行磁日變校正,提高了全區(qū)磁場調(diào)平精度和編圖質(zhì)量,獲得了高質(zhì)量的航磁基礎(chǔ)圖件。項目組研制成功的地面磁日變數(shù)據(jù)數(shù)字采集系統(tǒng)和磁日變觀測數(shù)據(jù)可視化編輯軟件,顯著提高了地面磁日變觀測數(shù)據(jù)采集可靠性和精度,也為磁日變數(shù)據(jù)處理和校正實現(xiàn)計算機自動化處理創(chuàng)造了使用條件,從而改變了以往磁日變觀測數(shù)據(jù)只有模擬記錄的歷史,進入了數(shù)字采集時代。1.3設(shè)計測線飛行高度針對主要影響航空物探測量質(zhì)量和效果的飛行高度問題,根據(jù)青藏高原海拔高度、地形起伏、氣象、作業(yè)飛機性能以及任務(wù)要求等綜合因素考慮,在保證飛行安全的前提下,采用DTM(地形高程)數(shù)據(jù),項目組事先設(shè)計測線飛行高度,提出科學(xué)合理的飛行高度指標,指導(dǎo)野外飛行作業(yè)。同時,改進和完善野外航磁預(yù)處理系統(tǒng),增強了各項質(zhì)量統(tǒng)計和圖件輸出功能,實施現(xiàn)場飛行測量質(zhì)量監(jiān)控,有效地降低了測量飛行高度,全區(qū)航高優(yōu)于設(shè)計指標,收到了較好效果(圖1)。與以往測量比較,采集的磁信息量和定位精度等都有了全面提高,從而解決了以往飛行高度無法監(jiān)控的被動局面。2藏族西部地區(qū)在本次航磁測量范圍基礎(chǔ)上,根據(jù)解釋的需要,利用周邊已有航磁資料,又擴編到北緯40°,東經(jīng)94°,面積達160萬km2的青藏高原中西部及鄰區(qū)1∶200萬航磁圖。通過對航磁資料的分析、解釋,在基底性質(zhì)、巖漿巖分布、斷裂構(gòu)造格架、縫合帶及構(gòu)造單元邊界等方面取得了豐富成果,在航磁新發(fā)現(xiàn)的許多重要磁場現(xiàn)象的認識上有重大突破。2.1磁場特征特征對比青藏高原及其周邊航磁結(jié)果,以西昆侖—阿爾金弧形異常帶為界,北南兩側(cè)具有不同的區(qū)域磁場特征(圖2)。以塔里木盆地深埋地下近20km的強磁性太古宇深變質(zhì)結(jié)晶基底產(chǎn)生的升高正磁場作為參照,青藏高原大范圍低緩磁場展示了與之截然不同的基底性質(zhì),推測應(yīng)由磁性弱、變質(zhì)較淺、年代較晚的褶皺基底引起,缺失下部的剛性結(jié)晶基底,而不同于相鄰的北、南古大陸。2.2蛇綠巖帶的航磁特征通過航磁巖性填圖,在全區(qū)圈出各類侵入巖體328處,其中新圈定巖體202處。認為巖漿活動與構(gòu)造依存關(guān)系密切,嚴格受到板塊運動控制,巨大斷裂帶或縫合帶控制著巖帶的形成和展布,中酸性侵入巖,特別是自華力西期以來形成的巖帶,往往也與巨大斷裂帶或縫合帶平行分布。同時,由于歐亞板塊由北向南增生的演化進程,巖漿巖也表現(xiàn)了由老而新的侵入順序?？偨Y(jié)了已知縫合帶上以基性、超基性巖為主的蛇綠巖帶的不同航磁特征。由北而南劃出的3條縫合帶規(guī)模大小懸殊,反映了縫合帶各自不同的構(gòu)造特點,顯然與洋殼的發(fā)育歷史、閉合過程和后期構(gòu)造運動改造等作用相關(guān),因而航磁反映的縫合帶磁異常特征、完整性或連續(xù)性及其周邊磁場的變化特征,將是研究和重塑青藏高原拼合過程和后期改造的重要資料。2.3西昆侖—斷裂構(gòu)造格架和構(gòu)造區(qū)劃由NWW-EW、NE、NEE、NW、SN向等5組斷裂構(gòu)成全區(qū)構(gòu)造格架,其中以NWW—EW向最為發(fā)育。明確了塔里木盆地與青藏高原之間的西昆侖—阿爾金弧形異常帶是數(shù)條NW向和NE向斷裂或縫合帶的反映,形成圍繞塔里木盆地的一條向南凸出的弧形構(gòu)造帶,構(gòu)成兩大地塊的分界線,航磁解釋不支持阿爾金斷裂向西南延伸至龍木錯的觀點。青藏高原是由多個地塊拼合而成,且由北而南漸趨變新。鑒于區(qū)域磁場特征的差別,自北而南劃分出7個一級構(gòu)造單元,12個二級構(gòu)造單元,27個三級構(gòu)造單元,并在羌塘盆地內(nèi)分出9個四級構(gòu)造單元。2.4巖體斷續(xù)分布在青藏高原南部雅魯藏布江發(fā)現(xiàn)的航磁異常帶是青藏高原范圍內(nèi)磁場強度最大、延伸最長的線性異常帶,由北、南2條異常帶平行構(gòu)成,北帶長約1400km,南帶斷續(xù)長約1120km。北、南2帶地表均可見蛇綠巖體斷續(xù)分布,如南帶多隆日、昂仁、柳區(qū)和大竹卡等地航磁異常與已知蛇綠巖吻合;北帶東段自如角經(jīng)日喀則至朗縣,連續(xù)長達800km,既是北帶,也是雅魯藏布江異常帶中最主要的組成部分,分布有澤當、羅布莎等已知巖體,目前國內(nèi)最大的鉻鐵礦即位于該巖帶上。雅魯藏布江異常雙帶變化,包括化極向上延拓結(jié)果表明2帶各自獨立存在,彼此未見歸并現(xiàn)象。綜合各方面資料推測雅魯藏布江異常雙帶由基性、超基性巖為主的蛇綠巖引起,從而提出雅魯藏布江縫合帶由北、南2條縫合帶構(gòu)成、并以北帶為主帶的認識。為研究雅魯藏布江縫合帶演化、也為鑒別古縫合帶提供了一種比較典型的磁場圖像。2.5nww—NNE向深部負磁異常帶性質(zhì)青藏高原中西部總體磁異常走向為NWW—EW走向,客觀地反映了高原各塊體的構(gòu)造走向。隨著上延高度的增加,在測區(qū)中部出現(xiàn)一條NNE向的負磁異常帶(圖3),南北縱貫整個高原,長達1200km以上,東西寬達300～400km。與原平面圖上顯示的NWW—EW走向形成類似于立交橋式的磁異常結(jié)構(gòu)。歸納人工地震、重力計算莫霍面深度、火山巖活動等多種研究成果以及航磁區(qū)域場的分析,認為深部負磁異常帶的出現(xiàn)可能是地殼深部熱流上升的結(jié)果。由于印度板塊持續(xù)向北擠壓,造成青藏高原各地塊南北方向縮短而東西方向拉長,將會在深部形成NNE方向張裂或深部層間剪切帶,引起深部熱流沿構(gòu)造通道上升,使上部地殼局部熔融具有較高的地溫,導(dǎo)致發(fā)生局部消磁作用,與此同時也加快了青藏高原隆升的幅度,使高原受到整體隆升。所以負磁異常帶的形成是青藏高原受熱隆升的一個有力證據(jù),對高原隆升的探討具有重要意義。3采礦資源評價以航磁為主,結(jié)合其他資料,對青藏高原中西部油氣、金屬礦產(chǎn)和地熱資源遠景進行了初步評價,為今后在高原部署地面勘查指出了方向和依據(jù)。3.1有利區(qū)域構(gòu)造在基底埋藏深度圖基礎(chǔ)上,全區(qū)圈出沉積盆地11個,其中鯨魚湖、庫塞湖、申扎北、申扎南等4個盆地完全由本次航磁圈出。綜合考慮盆地沉積厚度和生、儲、蓋層以及構(gòu)造等因素,羌塘盆地和羊湖—雪景湖盆地是區(qū)內(nèi)最具遠景的含油氣盆地,從中選出12個有利局部凸起可供進一步勘探,其中羌塘盆地有玉龍河南凸起、吐波錯東凸起、烏蘭烏拉湖南凸起、雁石坪東凸起、雅根錯凸起、朋彥錯東凸起、色哇北凸起和道班北凸起,羊湖—雪景湖盆地有金水河凸起、東昆侖南凸起、可可西里山北凸起和羊湖東凸起,為青藏高原尋找新的含油氣構(gòu)造提供了新線索。3.2選擇相應(yīng)的樹種、異常的地層標志在充分研究區(qū)內(nèi)及周邊成礦條件和航磁包含的地質(zhì)找礦信息的基礎(chǔ)上,建立相應(yīng)的找礦標志,指導(dǎo)航磁局部異常的選編和找礦遠景評價。全區(qū)選編航磁局部異常192個,圈出與超基性巖、中酸性侵入巖和海相火山巖有關(guān)的鉻、銅、金、鐵等遠景區(qū)21個,重點找礦區(qū)8處,另劃出地熱資源遠景區(qū)5個。4礦化現(xiàn)象及礦物安全青