磁力海

磁力海

-

2023年3月17日发(作者：南方地区)

第24卷第3期

2006年7月

海洋科学进展

ADVANCESINMARINESCIENCE

Vol.24No.3

July,2006

胶州湾口海区磁力异常特征及构造解释3

裴彦良1,2,刘保华1,2,李西双1,2,刘晨光1,2,赵月霞1,2

(

1.国家海洋局第一海洋研究所,山东青岛266061;

2.海洋沉积与环境地质国家海洋局重点实验室,山东青岛266061

)

摘 要:通过对胶州湾湾口海区磁力异常进行的定性和定量解释,并结合其它地质地球物理资料的综合分析认为,

测区内存在1条NW向断裂、2条WNW向断裂及3条NE向断裂。其中NW向断裂(

F3断裂)是1条新发现的断

裂,属右旋断裂构造,并被多种中基性岩脉所填充。根据区内断裂构造的组合交切关系推定,F3断裂比沧口断裂

活动时代要早,为非全新世活动断层。

关键词:磁力异常;地质解释;胶州湾

中图分类号:P738.3 文献标识码:A 文章编号:167126647

(

2006

)

为了研究胶州湾海区的地质构造特征,特别是为了进一步了解胶州湾内的断裂构造特征和构造格局,为

青岛市相关工程建设项目提供科学依据,2003—2004年国家海洋局第一海洋研究所在胶州湾湾口海域进行

了详细的地质物探勘察和研究工作。其中大比例尺高精度磁力勘察作为地质物探勘察的一项重要内容,为

胶州湾断裂构造的确定起到重要作用。

图1 胶州湾地区构造纲要图

Fig.1 SchematicgeologicstructuremapintheJiaozhouBayarea

1 胶州湾区域地质概况

胶州湾海区在大地构造上位于胶南—

威海造山带与胶莱坳陷东南缘的复合部位

的中部,地质构造复杂(图1

)。自太古代以

来,长期处于稳定上升、剥蚀夷平的过程。

在新元古代和中生代燕山晚期阶段,曾经历

了两期大的构造岩浆事件,一是新元古代的

碰撞造山运动形成了大量的变质变形的深

成岩,二是中生代燕山晚期的强烈岩浆活

动,形成NE向分布规模较大的岩浆岩体,与

此同时除沿老的断裂构造有活动外,还产生

了一些新的构造。

胶州湾周边地区侵入岩十分发育,岩石

类别从超基性-基性-中性-酸性-碱性

均有出露,形成时代自中元古代至新生代,

其中以新元古代晋宁期、震旦期和中生代燕

山晚期中酸性侵入岩最为发育。此外,胶州

3收稿日期:2005208222

基金项目:深海技术发展项目———地球物理等调查资料处理解释技术(

DY1

)

作者简介:裴彦良(

19772)

,男,河北廊坊人,助理研究员,硕士,主要从事海洋地球物理调查与研究工作。

(杜素兰 编辑)

湾周边地区脉岩十分发育,分布广泛,大多以NE向脉状产出[1,2],最为集中的分布于崂山—小珠山侵入岩

中,称之为崂山—小珠山脉岩带。另外胶州湾周边地区火山岩也较发育,以喷出岩和潜火岩体分布为主。喷

出岩集中分布于胶莱盆地的东缘,呈NE向条带状展布。

测区所在海区位于胶州湾湾口(图1、图2

)

,在构造上隶属于胶南—威海造山带Ⅱ级构造单元之胶南凸

起(Ⅴ级)的中北部。由于经历了漫长的地质构造演化历史,多期构造变形留下了丰富的构造形迹,其中以中

新生代脆性断裂构造最为显著,韧性断裂及褶皱构造不甚发育,根据陆地资料区内断裂构造以北东向构造最

为发育[3],如沧口断裂、青岛山断裂等。

2 磁力异常特征

海区磁力异常

Δ

T平面等值线图(图3

)显示,磁力异常呈以下特征:在团岛和薛家岛之间的胶州湾口为

一强负磁异常带。异常带呈NE向延伸,宽逾2km,大部分区域异常值低于-300nT。在该异常带两侧,以

块状正异常为主,异常值多在200nT左右。正、负异常区之间为2条NE向的磁异常梯度带(图3

)

,其中,东

南侧的一条,根据与陆地资料对比,推测它是青岛山断裂在海中的延续(图3中的F1断裂)。在测区西北部

的正异常区,局部还分布有升高异常带,呈线性,展布方向为NE向为主,磁异常幅值约200nT。另外,沿测

区轴部分布一条NW向条带状强磁变化异常带,磁异常正负变化剧烈,正负变化范围达500nT,呈NW-

SE向延伸。对

Δ

T磁力异常分别求取了45°和135°方向的水平导数,在45°方向的水平导数平面等值线图

(图4

)上,测区NW向的异常带最为明显,另外还可以分辨出两条WNW向展布的异常带。在135°方向水

平导数平面等值线图(图5

)上,突出了NE向的异常带,NW向异常带大为减弱。

3 磁力异常解释

3.1测区磁异常资料定性解释

从以上分析可以看出,测区磁异常特征比较明显,根据磁力异常

Δ

T平面等值线图和水平导数平面等值

线图可以作出初步定性的地质解释。纵穿测区NW向条带状磁异常梯度带为NW-SE向延伸的线性串珠

状升高磁异常圈闭,最大值高于背景值约300～500nT。在测区东南半部,该线性异常带为负背景值之上的

升高磁异常,将NE和WNW向磁异常梯度带右行错动。在测区西北半部,该线性异常带为正背景值之上

的升高磁异常,受另一磁异常梯度带左行运动的影响,线性磁异常向南错移约600m。由此可以推断此异常

带为一条断裂带引起,又因其引起磁异常的升高,推断沿断裂带有岩脉充填。为研究方便,将此断裂带命名

为F3断裂。在团岛和薛家岛之间测区,根据磁场特征还可以识别出两条NE向断裂,分别为F1断裂(青岛

山断裂)和F2断裂,两条WNW向断裂,分别为F5断裂和F12断裂。其中,F1断裂、F2断裂和F12断裂均

被F3断裂右行错动。在测区西北部测区,根据磁场特征可以识别出沧口断裂,该断裂表现为NE走向的串

珠状高异常,该异常将F3断裂引起的磁异常带左行错动。在这些断裂中,F3断裂是此次勘察所重点关注和

研究的断裂,下面主要对其进行探讨。

3.2测区磁异常资料定量解释

磁力异常资料的反演可以半定量地确定磁性体的空间位置、几何参数和磁性参数等信息。在F3断裂

的研究中,首先利用了切线法对实测磁力异常资料进行反演,初步获得了岩脉的顶部埋深和宽度,然后利用

这些基本参数,计算岩脉的理论磁异常并与实测异常拟合,通过不断调整参数,使理论异常与实测异常达到

最佳拟合,从而获得岩脉的基本产状。

5133期裴彦良,等:胶州湾口海区磁力异常特征及构造解释

图2 胶州湾湾口磁力勘察测区位置图

(

A区为重点研究海区,主测线间距为100m

)

Fig.2 MagneticsurveyareaintheJiaozhou

Baymoutharea

(

Aisthekeysurveyarea,andthe

mainsurveylinespacingis100m

)

图3 胶州湾湾口磁力异常

Δ

T平面等值线图

(等值线间隔为50nT

)

Fig.3 Magneticanomaly

(Δ

T

)

contourmapinthe

JiaozhouBaymoutharea

(

contourintervalis50nT

)

图4 磁力异常

Δ

T求取45°方向水平导数后的

平面等值线图(等值线间隔为10nT/m

)

Fig.4 Countourmapof45°horizontalderivative

ofmagneticanomaly

(Δ

T

)

(

contourintervalis10nT/m

)

图5 磁力异常

Δ

T求取135°方向水平导数后的

平面等值线图(等值线间隔为10nT/m

)

Fig.5 Countourmapof135°horizontalderivative

ofmagneticanomaly

(Δ

T

)

(

contourintervalis10nT/m

)

正演方法拟合实测磁力异常需要一定的假设条件,如已知磁性体的几何形状、埋深等。为减少多解性,

我们对部分钻孔(钻孔位置在图1和图2上均有标出)岩芯的岩性、剩余磁化强度及其剩余磁化倾角等磁性

参数进行了测试,测试结果如表1所示。

613海 洋 科 学 进 展24卷

在正演计算中,测线方位角已知为40°,假定正常场磁倾角为53°,侵入体为近直立且无限延深,选择倾

斜磁化无限延深厚板理论公式进行理论磁异常计算:

Δ

T=2J0’sin

α(0.5cos

γ’ln(((

x-b

)2+h2)

/

((

x+b

)2+h2))

-sin

γ’(arctg((

x+b

)

/h

)

-

(arctg((

x-b

)

/h

))

式中,

γ

’=

α

-2is;h为侵入体顶界埋深;b为侵入体半宽度;

α

为侵入体倾角;J0’为有效磁化强度;is为有效磁

化倾角。

表1 部分钻孔岩芯参数测试结果

Table1 Measuredresultsofsomeboreholecoreparameters

编 号钻孔编号层位/m岩 性

剩余磁化强度

/×10-6CGSM

剩余磁化倾角

/°

1Z21A22.5～22.65正长斑岩699.55.4

2Z21B47.7～47.82正长斑岩71.0-45.3

3Z2320.70辉绿岩903.337.2

4Z2359.40闪长岩3156.240.0

5Z2413.20安山玢岩885.617.7

6Z2417.50正长岩53.1-38.1

表2 部分垂直F3断裂测线的正演计算参数

Talbe2 ComputationalparametersforsomesurveylinesperpendiculartofaultF3

测 线

磁化倾角

/°

厚板倾角

/°

磁化率

/×10-6CGSM

厚板半宽度

/m

顶界埋深

/m

(自海面起)

18

27

38.5

48

582809004034

6758012003538

图6 理论拟合磁异常与实测磁异常对比

(图中虚线为理论磁异常,实线为实测磁异常)

Fig.6 Comparisonbetweenthetheoreticallyfitted

magneticanomalyandtheobservedmagneticanomaly

(

thedashedlinedenotesthetheoreticalmagnetic

anomaly,andthesolidlinedenotestheobserved

magneticanomaly

)

表2为经过反复正演拟合最终给出的部分测线所选择

的模拟参量,从拟合确定的理论曲线与实测磁力曲线的对比

(图6

)可以看出,拟合的效果基本令人满意。拟合结果表明,

F3断裂带内主要为磁性岩脉所充填,岩脉宽约60～80m,由

NE向SE逐渐变窄,岩脉顶界埋深(自海面算起)约30～42

m,并向东南逐步加深。岩脉倾向北东、倾角较陡约75°,它

亦代表了F3断裂带的产状特征。

3.3 测区物探资料综合解释

钻孔岩芯的剩余磁化强度及其倾角测试结果表明,F3

断裂内充填的辉绿岩脉、正长斑岩脉和闪长岩脉的剩余磁化

倾角均为正值(见表1的Z23孔)

,而两侧的围岩(见表1的

Z21B和Z24孔)的剩余磁化倾角则以负值为主,这很好地解

释了勘测区的负背景场和由岩脉引起的线状升高异常。

在利用多波束全覆盖水深数据和磁力数据绘制的垂直

F3断裂带的磁力—地形剖面(图7

)上可以看出,团岛南侧附

近区域F3断裂表现NW—SE向的负地形,为一海底沟谷,

在测区北部谷宽约100m、深10m左右(自海底算起)

;沟谷

向南东方向负地形逐渐不明显,其宽度和深度变小。单道地震剖面对F3断裂亦有明显反应(图8

)

,并显示

在现代沉积覆盖下F3断裂处约有10m厚的风化带,风化带宽约100m并呈NW向延伸的带状分布。

7133期裴彦良,等:胶州湾口海区磁力异常特征及构造解释

图7 垂直F3断裂带的磁力异常和地形剖面

Fig.7 MagneticanomalyandtopographicprofilesperpendiculartofaultF3

图8 F3断裂带处的风化带(剖面垂直断裂F3

)

Fig.8 WeatheredzoneoffaultF3

(

profileisperpendiculartofaultF3

)

根据磁力异常资料、单道地震资料和其它地质地球物理资料可以判断,F3断裂具有右旋张扭特征,以扭

性为主。这表现在对NE向断裂的右行错动、断裂带两侧海底岩石节理发育以及Z24孔岩心中有大量方解

石充填的张性裂隙。

F3断裂的活动性可以通过与沧口断裂之间的相互关系来判断。磁力异常资料表明,F3断裂的线性磁

异常被沧口断裂的磁异常梯度带错动,并向南错移了650m,这与沧口断裂左旋性质相吻合。这表明F3断

裂活动要比沧口断裂早。

4 结 论

通过对胶州湾口磁力异常进行分析研究可以得出以下结论:研究海区有多条NE和WNW向断裂分

布,而重点研究的F3断裂呈NW向展布。F3断裂力学特征为一条右旋断裂构造,该断裂构造被多种中基

性岩脉所充填,其宽度为80～100m,有自西向东变窄的趋势。磁异常初步计算结果表明,岩脉倾向北东、倾

角约75°,它亦代表了F3断裂带的产状特征。由区内断裂构造的组合交切关系推测,NW向的F3断裂活动

时代比沧口断裂要早。

813海 洋 科 学 进 展24卷

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CharacteristicsandTectonicInterpretationofMagneticAnomalies

intheJiaozhouBayMouthSeaArea

PEIYan2liang1,2,LIUBao2hua1,2,LIXi2shuang1,2,LIUChen2guang1,2,ZHAOYue2xia1,2

(

nstituteofOceanography,SOA,Qingdao266061,China;

ofMarineSedimentologyandEnvironmentalGeology,SOA,Qingdao266061,China

)

Abstract:Itisshownfromtheinterpretationresultsofmagneticanomaliesandtheanalysisresultsofother

geologicandgeophysicaldataintheJiaozhouBaymouthseaareathatthereareaNWtrendingfault,2

hem,aNWtrendingfaultF3is

anewfoundfaultwitharight2lateralfaultstructure,andwasfilledbyseveralkindsofmedium2basic

ncludedfromthecombinationandintersectionrelationsoffaultstructuresintheareathatthe

activeageoffaultF3isearlierthanthatoftheCangkouFault,andthefaultF3isnotaHoloceneactive

fault.

Keywords:magneticanomaly;geologicinterpretation;JiaozhouBay

Received:August22,2005

9133期裴彦良,等:胶州湾口海区磁力异常特征及构造解释