Experiment on revealing the regional metallogenic structure based on the aeromagnetic data in southern Da Hinggan Mountains
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摘要:
大兴安岭地区是中国重要的成矿区带之一，具备大规模成矿的条件和找矿潜力。对大兴安岭地区的大型断裂、次级断裂及基底构造系统深入研究是揭示控制该地区构造-岩浆活动和成矿作用的重要内容。对大兴安岭南部的航磁数据进行处理和解释，查明了研究区北东向、东西向、北北东向和北西向深大断裂为主的深部基底构造特征，圈定了火山机构分布位置，分析了大兴安岭南部区域构造特征，揭示了反映岩浆岩活动的线性或面状正磁异常和磁异常梯级带，探讨了研究区金属成矿的有利区带。为大兴安岭南部地区的区域地质、构造特征三维地质填图、找矿远景区的圈定提供了基础性信息。
Abstract:The Da Hinggan Mountains is one of the very important metallogenic belts in China in that it has the condition of largescale mineralization and prospecting potential. The thorough study of the large faults, sub-faults and basement structure system of southern Da Hinggan Mountains is an important step for probing into the control of the tectono-magmatic rocks and mineralization in this area. In this paper the authors conducted the processing and interpretation of the aeromagnetic data obtained from southern Da Hinggan Mountains. The authors found the deep great faults in NE, EW, NNE and NW directions, which indicate the deep basement structure characteristics of this area. The authors ascertained the locations of volcanic mechanisms, and analyzed the regional geological-structural characteristics of the Da Hinggan Mountains. The authors revealed the positive magnetic anomalies and anomaly gradient belts distributed in linear and plane shapes, which indicate the activities of magmatic rocks. The favorable areas of metallic mineralization were also investigated. This study provides some basic information for the further research on regional geology, structural characteristics and mineral resources prospecting in southern Da Hinggan Mountains.
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大兴安岭地区处于内蒙古自治区东北部，该地区在前中生代期间受到西伯利亚板块与华北板块俯冲碰撞拼接构造体系的控制，其后受到蒙古-鄂霍茨克构造体系和环太平洋构造体系的改造，并在中生代晚期经历了明显的由挤压构造体系向伸展构造体系的转换过程[1-3]，导致区域内构造、岩浆活动强烈，金属成矿作用发育，是古生代古亚洲成矿域与中生代滨太平洋成矿域相互叠置的重要成矿区带，蕴藏着丰富的矿产资源，具备大规模成矿的条件和找矿潜力[4-5]。在赤峰以北的大兴安岭中段有色金属资源十分丰富，在黄岗梁-甘珠尔庙重点成矿带上相继发现了多个大型-中型有色金属和稀有金属矿床，如双尖子山银铅锌矿、白音诺尔铅锌矿、黄岗梁锡铁多金属矿、拜仁达坝银铅锌矿、维拉斯托锡多金属矿、道论达坝铜多金属矿、阿尔哈达铅锌矿、花敖包特银铅锌矿、小东沟钼矿、鸡冠山钼矿、闹牛山铜（金）矿等[6-14]。
由于大兴安岭地形陡峭，局部森林草原覆盖严重，地面地质相关的工作难度较大，使找矿工作进展缓慢。但利用航空磁测可以将地表地形的影响降到最低，同时能较好地对该地区的地质、构造及矿产分布情况进行研究。
本文根据航磁数据，结合赤峰北部大兴安岭中段地区的地质、构造、矿产等资料，对该地区断裂构造系统及其空间展布特征进行详细的研究，对火山机构进行识别和圈定，同时分析和探讨断裂构造系统和火山机构对矿产分布的影响。
1. 地质背景
一些学者基于板块构造学观点并根据地层建造类型、生物群系特征、不同块体的构造及其边界构造（蛇绿岩带）特征，将内蒙古中新元古代—古生代大地构造单元划分为华北板块、西伯利亚板块、哈萨克斯坦（准噶尔）板块和塔里木板块4个一级构造单元[15-19]。根据构造活动性质的差异将一级构造单元进一步划分为华北地块、华北板块北部陆缘增生带、西伯利亚板块东南陆缘增生带、哈萨克斯坦板块东南陆缘增生带和塔里木板块东部陆缘增生带5个二级构造单元[20-23]。本文研究区（图 1）的大地构造位置属于华北板块北部陆缘增生带和华北地块与华北板块北部陆缘增生带的交接带[24]。华北地块与华北北部陆缘增生带的分界位于巴彦乌拉山北—乌拉特后旗—达茂旗北—化德县—赤峰南一线，为一规模巨大的断裂带，也是二级构造单元的分界线，其他二级构造单元的分界线也均由大型断裂构成[18-19, 25-26]。
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图 1 大兴安岭南部构造简图[24]1—萨拉伊尔（兴凯）旋回；2—加里东旋回；3—华力西旋回；4—大型断裂带；5—断裂；6—推断的断裂；7—城市；8—研究区Figure 1. Simplified tectonic map of southern Da Hinggan Mountains华北北部陆缘增生带相当于内蒙古草原地层区，宝音图-锡林浩特火山型被动陆缘相当于锡林浩特-盘石地层分区，镶黄旗-赤峰非火山型被动陆缘相当于赤峰地层分区[17-18, 25-26]。华北板块北部陆缘增生带在古元古代末期由于拉张作用形成宝音图群微陆块，在中、晚元古代，宝音图群微陆块与华北地块之间形成大洋，沉积了温都尔庙群和白乃庙群；与华北地块北部边缘拉裂形成边缘裂谷，沉积了巨厚的白云鄂博群和渣尔泰山群。其中，温都尔庙群为基性火山岩为主的绿片岩组合，白乃庙群为一套绿泥片岩、石英片岩和绢云片岩组合[17-18, 20-23]。早古生代沉积有早奥陶世包尔汉图群，中晚志留世徐尼乌苏组、晒乌苏组和西别河组。其中，包尔汉图群为中基性火山岩、硅质岩夹变质砂岩及大理岩；徐尼乌苏组为碎屑岩夹碳酸岩及火山岩组合；晒乌苏组为碳酸盐岩夹碎屑岩组合；西别河组为碎屑岩、灰岩及生物礁[17-18, 20-23]。
在泥盆纪晚期—早石炭世，南北两侧以西拉木伦河断裂为界形成不同的地层系统，北部区出露色日巴彦敖包组，为碎屑岩夹中酸性火山岩及薄层灰岩；而南部区则出现早石炭世朝吐沟组、白家店组和石咀子组[20-23]。其中，朝吐沟组由变质玄武岩、玄武安山岩、中酸性熔岩及少量石英岩组成；白家店组为碳酸盐岩夹砂岩及板岩组合。在晚石炭世，北部区沉积有本巴图组、阿木山组。其中，本巴图组为杂砂岩、粉砂岩夹安山岩及灰岩层，阿木山组为灰岩夹钙质砂岩和粉砂岩；而南部区则为酒局子组，为中细粒长石砂岩、杂砂岩和板岩夹煤层地层[17-18, 25-26]。在早—中二叠世，北部区有寿山沟组、大石寨组和哲斯组，其中，北部区寿山沟组为凝灰质粗砂岩、细砂岩和板岩组合[17-18, 20-23]；大石寨组为位于哲斯组和寿山沟组之间的一套海相中酸性火山岩建造，为安山岩、凝灰质熔岩、变质砾岩和细砂岩组合；哲斯组为一套碎屑岩夹生物碎屑灰岩组合。南部区为三面井组、额里图组和于家北沟组。其中，三面井组为碎屑岩夹生物碎屑灰岩。晚二叠世林西组分布于北部区，为一套黑灰色砂板岩组合[17-18, 27]。大兴安岭南部侏罗系主要由红旗组、新民组、塔木兰沟组、满克头鄂博组和玛尼吐组组成。其中，红旗组主要由长石砂岩组成，新民组为凝灰岩和长石石英粗砂岩，塔木兰沟组主要由玄武安山岩组成，满克头鄂博组主要为安山岩、晶屑凝灰岩、熔岩、杂砂岩和流纹岩，玛尼吐组由安山岩、凝灰岩、流纹岩及安山玢岩组成[27-29]。大兴安岭南部白垩系主要由白音高老组和梅勒图组组成。其中，白音高老组主要为晶屑凝灰岩、流纹岩、酸性熔岩、角砾熔岩及砂岩，梅勒图组则由安山岩、流纹熔岩和凝灰岩组成[17-18, 27-29]。
大兴安岭东南部燕山早期岩浆活动频繁，岩浆岩发育，主要出露在色勒崩乌拉—乃林坝林场一带，其归属为晚侏罗世白音诺尔序列，该序列与满克头鄂博组为侵入接触关系[27-28]。燕山早期各阶段侵入岩体由边部至中部呈套叠式分布，分别为中细粒花岗闪长岩、中细粒花岗岩及细粒斑状花岗岩[17-18, 20, 25, 29]。燕山早期侵入活动与本区金属矿的形成关系密切，是该区有色金属的主要成矿热源。北东向构造为成矿期后构造，其控制的脉岩对矿体有破坏作用。区内脉岩主要受北东向构造控制，岩脉多呈北东向展布，具有成群成带分布的特点，岩性以花岗斑岩和闪长玢岩为主[25, 30-32]。
2. 主要地质体磁性特征
磁场特征是岩体、矿体、地质构造等的综合反映，蕴含的信息十分丰富。岩石的磁化率大小与其化学成分、物质组成、结构构造等密切相关，一般与岩石中的铁磁性物质含量有关，通常随岩石基性程度增加，磁性逐步增强。各类岩浆岩石普遍具有壳源型磁性弱、壳幔混合型磁性中等和幔源型磁性强的变化特征，有时同一类岩浆岩随着岩浆源加深，磁性逐步增强。磁测异常是地表和深部磁性地质体共同叠加的综合反映，其与磁性地质体的规模、产状、形态、体积和分布范围有关。另外，磁测异常与各个叠加体的体积大小、深度分布和磁性强弱也有关系[33]。
火山岩类中的基性、中基性、中性岩磁性较强，且极不稳定。从表 1可知，研究区（图 1）内白垩系安山岩、流纹岩、酸性多斑熔岩具有高磁化率和高剩磁强度。侏罗系为一套火山岩地层，安山岩、安山玢岩、流纹岩等磁性较强，并具有较强的剩磁特征，其次为凝灰岩，呈中等磁性，所以中生代火山岩区内的安山岩和流纹岩为主要磁性层，可作为判断该区岩体展布特征的标志[34]。古生界二叠系安山岩的磁化率和剩磁不高。而大石寨组变质细砂岩和寿山沟组凝灰质粗砂岩具有较高的磁化率和剩磁强度。大多数沉积地层为无磁性或弱磁性。侵入岩类的磁性由酸性、中酸性到基性呈递增趋势，闪长斑岩、石英斑岩、花岗斑岩和花岗闪长岩磁性较强，与侏罗系安山岩和流纹岩构成主要磁源体。花岗岩磁性较弱，石炭系—二叠系基本上无磁性，但当岩石动力或热变质、火山岩含量增多或矿体或近矿围岩常伴有磁铁矿和磁黄铁矿时具有一定磁性[4]。由于在空间上安山岩和花岗岩等关系密切，通常形成强磁异常相叠加，导致不易划分[35]①。
表 1 大兴安岭南部地区岩矿石磁化率参数①Table 1. Magnetic susceptibility statistics of the rocks and oresbodies in southern Da Hinggan Mountains地层 岩矿石名称 块数 磁化率/10-6SI) 剩磁强度/(10-3A·m-1) 白垩系 安山岩 18 11292.4 3167.6 梅勒图组(K1m) 英安质流纹熔岩 1 122.7 9.5 安山质岩晶屑凝灰岩 1 854.1 185.2 晶屑凝灰岩 58 1832.8 482.6 流纹岩 2 1292.0 3021.0 凝灰质砂岩 8 643.8 10.5 白音高老组(K1) 酸性熔岩 4 2537.9 641.7 酸性多斑熔岩 1 6229.9 2135.2 角砥熔岩 2 159.8 12.4 火山集块岩 1 97.4 2.3 侏罗系 玛尼吐组（J3mm) 安山岩 5 12388.1 1248.4 晶屑凝灰岩 8 2439.4 190.9 安山质凝灰熔岩 2 15622.4 344.9 灰紫色流纹岩 1 1167.0 41.9 流纹岩 1 884.6 56.0 安山玢岩 1 37284.8 153135.7 满克头鄂博组（J3m） 晶屑凝灰岩 31 2538.8 1719.5 熔岩 25 5440.0 2769.5 凝灰质含砥杂砂岩 1 345.4 18.3 流纹岩 1 111.7 22.9 灰色多斑安山岩 1 14568.7 355.6 灰黑色安山岩 1 9362.4 615.0 塔木兰沟组(J2t) 玄武安山岩 1 71.0 2.0 新民组(J2x) 凝灰岩 14 159.0 118.1 长石石英粗砂岩 1 54.6 1.7 红旗组(j1h) 长石砂岩 1 166.2 3.0 二叠系 林西组（P3l） 晶屑凝灰岩 1 147.1 6.0 泥岩 1 210.6 2.9 砂岩 27 1216.5 94.7 板岩 1 233.8 1.2 大石寨组（P2d） 安山岩 7 312.5 32.5 凝灰质熔岩 1 4376.9 536.9 变质砥岩 1 205.7 0.7 变质细砂岩 1 19881.8 13570.0 凝灰质粗砂岩 1 19881.8 13570.0 寿山沟组(P1s) 细砂岩 1 6780.9 4525.2 板岩 1 123.1 0.3 石炭系 本巴图组（C2a+b) 灰岩 5 232.5 0.7 上泥盆统-下石炭统 (D3-C1)s 晶屑凝灰岩 1 67.3 0.0 凝灰质粉砂岩 1 174.3 0.3 3. 航磁资料处理和构造解释
3.1 航磁资料处理
本文使用的数据为从中国地质调查局国土资源航空物探遥感中心收集的航磁资料。为了提取和强化有用地质信息、压制干扰噪声和提高磁异常综合地质解释能力，需要对航磁数据进行相关处理。本次对航磁数据主要进行了网格化化极处理、向上延拓、垂向二次导数、边界增强，对磁场信号进行了解析信号振幅分析等处理[35-39]。数据处理具体方法如下。
（1）网格化处理。本次采用克里格网格化方法对航磁数据进行了网格化处理，形成适合处理需要的数据，然后利用网格化数据进行相关处理和二维航磁异常属性显示和绘图。
（2）地磁场参数。研究区位于北半球中纬度地区，根据2012年国际地磁参考场求得[40]研究区正常地磁场总磁场强度为T0=55739.4nT，磁偏角为D=-8.11984°，磁倾角为I=62.1919°。
（3）化极处理。航磁数据化极处理是航磁解释中最基本、最关键的步骤之一，是将磁场斜磁化的异常化到地磁极，用于消除磁化场的倾角和偏角引起的磁异常的不对称性。
（4）向上延拓。磁性岩体及火山岩引起的浅源局部复杂异常，又有深部磁性岩基磁性地层引起的区域磁场差异，为了将浅部和区域性磁场尽可能地区分开，本文采用磁场向上延拓处理。航磁数据的位场延拓是将观测面上实测的磁异常换算到场源以外其他空间位置的磁异常。磁场随着深度的衰减速度与磁性体的体积有关，通过上延拓可以压制浅部磁性体引起磁性干扰及近地表高频磁异常干扰，使磁场形貌逐渐单调，达到突出低频区域异常的目的。磁场的上延拓对于了解深源磁性体的特征、航磁异常随高度的衰减变化规律，以及判断磁性地质体的埋深和延伸情况起到一定的作用，对于了解研究区基底构造、推断隐伏岩体及沉积层分布具有一定的地质意义。本次处理在航磁异常化极处理的基础上，对航磁数据向上延高度分别为3km、10km、20km、30km和60km。
（5）磁异常导数计算。通过对磁场进行导数运算可以消除正常场的背景值、压制区域场、分离叠加异常、区分相邻磁性体引起的异常。既能减少局部场中叠加的背景场干扰，也能减少弱磁性围岩的干扰[38, 41-46]，利用垂向二阶导数的零值线可以追踪隐伏磁异常体，圈定磁性体大致的范围和位置[37]。本次处理在航磁异常化极处理的基础上，对航磁数据计算垂向二次导数。
（6）边界增强计算。通过对磁场进行边界增强计算对断裂构造信息进行强化，压制非构造性信息，可用来识别断裂构造位置[47]。该方法与向上延拓联合使用可以克服浅部干扰源和隐伏较深源的影响，同时能获得更准确的断裂构造信息，增加边界增强在航磁资料综合解释方面的优势[42-44, 47-48]。本次处理在航磁异常化极处理的基础上，对未使用向上延拓和向上延拓分别为3km、10km、20km、30km和60km的数据采用5×5网格单元分别进行水平和垂直方向边界增强处理。
（7）解析信号振幅。对航磁数据的信号分析是以磁异常梯度模为基础，确定异常源边界位置和深度几何参数的反演方法。该方法可较准确地确定磁性体的中心位置[39, 43-45, 49]。本次处理在航磁异常化极处理的基础上，对航磁数据进行解析信号振幅分析处理。
3.2 航磁资料构造解释
本次航磁资料解释是以航磁异常特征为主，结合研究区的区域地质资料进行综合构造解释。从航磁异常特征分析（图 2），整体上正、负磁异常幅值变化都较大，梯度陡、强度大且峰值尖锐，局部异常明显且数量多，以升高的正磁场为主，伴生降低的负磁场。
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图 2 大兴安岭南部航磁ΔT异常图（a）和ΔT异常化极图（b）Figure 2. Aeromagnetic ΔT anomaly map (a) and aeromagnetic ΔT anomaly reduction to equator map(b) in southern Da Hinggan Mountains航磁图（图 2）中，高磁异常在研究区为北东向、东西向、北北东向和北西向分布，且在图幅范围内贯穿南北，高磁异常主要以不规则的条带状、块状或串珠状分布；由于磁异常分布与基底磁性物质关系密切，强磁异常应该是大型超基性岩体的反映，而中-弱强度磁异常应该与元古宇基底及上古生界基底有关[50]。磁异常图中部的正磁异常呈密集块状和点状分布，反映磁性变化较大的火山岩呈面型分布。低磁异常主要分布在研究区西北部，异常幅值低缓，在研究区主要以连片、宽条带状分布，其他的负异常主要以块状断续分布。区域性大规模的弱磁场区可能反映下古生界基底较厚。
航磁图（图 2）中间以北东向和北北东向为最主要的正磁异常条带，该条带上正磁异常幅值变化大、强度大、梯度陡且峰值尖锐，局部异常以条带状、块状和串珠状为主，局部磁力异常分布面积广，反映该区岩浆活动较发育，异常中间的北东向和北北东向分界线较清晰。
虽然盖层构造格局与基底构造在总体上相互对应，且随着向上延拓深度的增大（图 3—图 6），研究区的磁异常愈来愈单调，深部的磁异常特征也愈来愈清晰。自南向北，研究区基本上由南部断续分布的高磁异常，到近东西向分布的宽条带状，中间偏东侧分布北北东向块状高磁异常，中间北部分布北东向断续条带状高磁异常，西北侧面状分布高磁异常。异常线性变异带较清晰，反映了深部磁源的分布特征，显示出基底构造轮廓，基底深部存在北东向、东西向、北北东向和北西向深大断裂。这些不同延拓深度的磁异常特征分布间接地反映了不同深度基底磁性物质的分布情况。这些深大断裂为同期及后期的岩浆侵入、运移和结晶提供了通道和位置，也为物质交换和运动提供能量，成为主要的导矿、容矿和成矿构造，深部构造与成矿是2个相关联的统一体。
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图 3 航磁ΔT化极后垂向二次导数图和构造解释图a—没有进行向上延拓航磁ΔT化极后垂向二次导数图和构造解释图；b—ΔT化极后向上延拓3km的垂向边界增强图和构造解释图；c—ΔT化极后向上延拓10km的垂向边界增强图和构造解释图；d—ΔT化极后向上延拓20km的垂向边界增强图和构造解释图；e—ΔT化极后向上延拓30km的垂向边界增强图和构造解释图；f—ΔT化极后向上延拓60km的垂向边界增强图和构造解释图。其中，实线为解释的断裂，以F1，F2，...，F10等表示，红色虚线为解释的火山机构，以C1，C2，...，C15等表示Figure 3. Second derivative in vertical direction maps based on the upward field continuation of the aeromagnetic ΔT anomaly with different heights in the study area, which had been reduced to pole14 and C15![]()
图 4 航磁ΔT化极后垂向边界增强计算图和构造解释图a—没有进行向上延拓的垂向边界增强图和构造解释图；b—ΔT化极后向上延拓3km的垂向边界增强图和构造解释图；c—ΔT化极后向上延拓10km的垂向边界增强图和构造解释图；d—ΔT化极后向上延拓20km的垂向边界增强图和构造解释图；e—ΔT化极后向上延拓30km的垂向边界增强图和构造解释图；f—ΔT化极后向上延拓60km的垂向边界增强图和构造解释图。其中实线为解释的断裂，以F1, F2, ..., F10等表示，红色虚线为解释的火山机构，以C1, C2, ..., C15等表示Figure 4. Boundary enhancement in vertical direction maps based on the upward field continuation of the aeromagnetic ΔT anomaly with different heights in the study area, which had been reduced to pole![]()
图 5 航磁ΔT化极后水平方向边界增强计算图和构造解释图a—没有进行向上延拓的水平方向边界增强图和构造解释图；b—ΔT化极后向上延拓3km的水平方向边界增强图和构造解释图；c—ΔT化极后向上延拓10km的水平方向边界增强图和构造解释图；d—ΔT化极后向上延拓20 km的水平方向边界增强图和构造解释图；e—ΔT化极后向上延拓30km的水平方向边界增强图和构造解释图；f—ΔT化极后向上延拓60km的水平方向边界增强图和构造解释图。其中实线为解释的断裂，以F1，F2，...，F10等表示，红色虚线为解释的火山机构，以C1，C2，...，C15等表示Figure 5. Boundary enhancement in horizontal direction maps based on the upward field continuation of the aeromagnetic ΔT anomaly with different heights in the study area, which had been reduced to pole![]()
图 6 航磁化极ΔT异常解析信号振幅和构造解释图a—没有进行向上延拓的解析信号振幅和构造解释图；b—ΔT化极后向上延拓3km的解析信号振幅和构造解释图；c—ΔT化极后向上延拓10km的解析信号振幅和构造解释图；d—ΔT化极后向上延拓20km的解析信号振幅和构造解释图；e—ΔT化极后向上延拓30km的解析信号振幅和构造解释图；f—ΔT化极后向上延拓60km的解析信号振幅和构造解释图。其中实线为解释的断裂，以F1，F2，...，F10等表示，红色虚线为解释的火山机构，以C1，C2，...，C15等表示Figure 6. Analytic signal amplitude analysis and structural interpretation maps based on the upward field continuation of the aeromagnetic ΔT anomaly with different heights in the study area, which had been reduced to pole航磁图（图 2—图 6）中，大兴安岭南部的南面一侧，与东西向西拉木伦岩石圈断裂带的航磁异常场具有显著的分区特征。华北板块构造域北缘主要为低缓负磁异常带，在林西-扎鲁特弧后盆地南部为正磁异常场区，而弧后盆地的沉积中心为局部负磁异常场。华北板块构造域南缘以正磁场为主，而西拉木伦岩石圈断裂带主体为近东西向的负磁异常带，该断裂以南为东西向低缓正异常值，反映所处地区为加里东基底东西向构造隆起。巴林右旗至罕庙和其东北部的小西沟以高磁异常为主，反映基底深部存在较强的磁性岩基。自白音诺往北东向延伸至朝阳沟一带以低缓负磁异常为主，反映该地区为基底凹陷，显示基底受过北东向构造改造。北西向断裂以错断的串珠状正磁异常为主，自西向东在白音诺尔—乌兰白旗、果特勒恩格尔—乃林达坝及青羊山—兴隆山一带较发育，北西向断裂一般向下延伸浅，且多为韧性变形带[25, 51]。
图 3是由航磁ΔT化极向上延拓3km、10km、20km、30km和60km的垂向二阶导数图，图 4和图 5分别是地表磁异常和5种不同高度延拓（3km、10km、20km、30km和60k）的磁异常进行垂向和水平方向边界增强结果。从图 3、图 4和图 5可知，正磁异常表现为该异常带的深部磁异常，表明该异常带由延伸大的深源地质体引起，断裂F1和F2应是沿平行于华北板块和华北地块碰撞带且深切地幔的深大断裂带，该处正磁异常应是上涌侵入的基性-中基性岩浆岩形成的。断裂F7和F8应该是索伦-扎鲁特旗结合带、温都尔庙湖盆系与松辽断陷盆地的交接带，断裂F9应是位于锡林格勒俯冲增生杂岩带与索伦-扎鲁特旗结合处增生杂岩带的交会处，断裂F4应是松辽断陷盆地与镶黄旗-敖汉旗陆缘的碰撞接触带，断裂F3和F10应是阴山-冀北地块与鄂尔多斯陆块的缝合带，不同向上延拓高度磁异常图揭示，这些南北向、北东向和北北东向断裂在垂向向深部有较大延伸（图 7-c~f）且反映得很明显，同时也反映出与这些深大断裂相关的一些小型、次级断裂的分布规律。
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图 7 研究区推断的断裂和火山机构图a—没有进行向上延拓的构造解释图；b—向上延拓3km的构造解释图；c—向上延拓10km的断裂解释图；d—向上延拓20km的断裂解释图；e—向上延拓30km的断裂解释图；f—向上延拓60km的断裂解释图。其中，实线为解释的断裂，以F1，F2，…F10等表示，红色虚线为解释的火山机构，以C1，C2，…C15等表示Figure 7. Schematic diagram showing the interpreted faults and volcanic mechanisms based on the aeromagnetic data in southern Da Hinggan Mountains航磁图（图 2—图 6）上负磁异常主要以北西向和北东向条带状为特征，中间部分负磁异常幅值变化大、强度大且梯度陡，峰值尖锐，局部异常明显且数量多，异常较容易识别。两侧的负磁异常形状以块状为特征，幅值变化慢、强度小、峰值宽缓、梯度缓、分布范围大。由图 3、图 4、图 5和图 6可知，近东西向负磁异常条带切穿区内正磁异常条带，推测是沿深部东西向深大断裂构造带分布具有低磁化率特征的沉积岩和构造岩序列产生的。北东向负磁异常分布区岩性主要为砂岩、泥岩、火山沉积岩、砾岩、碎屑岩等构成的沉积岩序列，这些低磁性的沉积岩导致该区域的负磁异常。
在航磁图（图 2—图 6）自西向东沿北东向有一片宽而低缓的负值条带，主要为扎鲁特-突泉弧后盆地、黄岗-大石寨的晚古生代岛弧-弧内盆地。这些区域一般以细碎屑岩、碳酸盐岩、砂岩、泥岩、砾岩、碎屑岩、灰岩及磁性较弱的花岗岩为主，这些低磁性的沉积岩导致该区域的负磁异常。深大断裂之间的负值异常带可能是具有弱磁性的碎屑沉积岩序列、构造岩序列及叠加了区域性热液蚀变而导致的[52-53]。
火山机构多是被地质作用破坏的古火山机构的残余体，包括火山侵入相的岩体、次火山岩、火山通道中的火山岩、喷发的火山碎屑岩等。火山机构在磁异常图上多呈强烈的正、负相间的环形磁异常带、中心式环状等轴状（或接近等轴状分布）及沿断裂呈链条状分布的火山群。研究区的火山机构一般只有很少部分保留形成时的形态特征，这些在航磁图上较容易识别，受构造运动、风化剥蚀而被破坏的难以识别。火山机构常形成较强的正负相间的环形磁异常带，在中心部位解析分析的振幅峰值较大，多以中心式环状或接近等轴状分布。火山机构的圈定为寻找与火山机构有关的矿产提供了重要线索，它不但是不同时期不同成分火成岩岩浆强烈活动区，也是有用矿物活化、迁移和富集区。
由解释的航磁图可以看出，火山机构大多沿北东向、东西向、北北东向深大断裂呈串珠状分布，特别是在研究区中部和东侧，有些沿北东向、东西向、北北东向和北西向深大断裂之间的交会处分布（图 3—图 6）。图 7是根据前面解释的断裂及火山机构汇总的近地表部分和不同延拓高度的构造分布简图。由该图可以看出，本次研究已识别出15个大中型火山机构（C1，C2，...，C14和C15）和36个小型火山机构，它们大多分布在研究区中部。已经识别出的深大断裂主要有10个（F1，F2，...，F9和F10）（表 2）。
表 2 根据航磁资料推断出的大型断裂属性Table 2. Attributes of regional deep faults deduced from the aeromagnetic data序号 断裂编号 走向 航磁特征 1 F1 EW 梯度带、碰撞接触带 2 F2 EW 梯度带、碰撞接触带 3 F3 EW 梯度带、碰撞接触带 4 F4 NEE 块状异常带、断陷盆地结合带 5 F5 NEE—EW 块状异常带、断陷盆地结合带 6 F6 NE 块状异常带、增生杂岩带 7 F7 NE 块状异常带、增生杂岩带 8 F8 NE 梯度带、增生杂岩带 9 F9 NE 梯度带、增生杂岩带 10 F10 NW 块状异常带、陆缘裂谷带 研究区在早二叠世为地槽区浅海相沉积，至晚二叠世基本抬升成陆，结束了地槽型沉积，华力西晚期构造运动形成该区基底北东向全面褶皱，并形成规模宏大的北东向断裂构造带[54]。该构造带在一定程度上控制了侏罗纪的岩相建造及燕山晚期岩浆岩的展布，燕山期强烈的构造活动在该区形成以断裂为主的构造形迹，区内断裂构造主要有北东向、东西向、北北东向及北西向断裂，其中以北东向及东西向断裂构造最发育。北东向断裂多呈带状出现，以压性为主。白音诺尔-查斯格乌拉断裂构造沿走向呈舒缓波状，该构造带控制了燕山早期花岗岩体的分布，沿断裂构造带有花岗斑岩脉等各类脉岩的贯入，这些断裂带在图 3-e、f和图 4-e、f上反映明显。东西向断裂主要是华北板块与华北地块的碰撞融合带，构造结构面以压扭性为主，有强磁化率的基性-超基性岩脉沿断裂贯入[17-18]，该断裂带在图 3-e、f和图 5-e、f上反映明显。北西向断裂多以韧性剪切型断裂为主，主要分布在研究区西侧和东南侧，呈规模小而密集的断裂带。北北东向断裂主要分布在华北板块的温都尔庙湖盆系与松辽断陷盆地的交接带处，规模小且以压性为主。
这些断裂带对大兴安岭南部地区岩浆热液活动、成矿物质运移和富集起重要控制作用。大兴安岭南段处于深部构造的上幔隆区与核幔洼区衔接位置，为一种“过渡带”型成矿环境[55]。研究区内地层、岩浆岩、矿产分布受大型断裂带的影响较大，其深切地壳的基底断裂构造控制着早期海相中基性火山-碎屑岩的形成与分布，为Cu、Pb、Zn、Sn、Ag等元素富集成矿提供初始矿源层；沿西拉木伦河分布的东西向基底断裂控制着区内基性-超基性带及相关的铬矿分布[55-56]。北东向的区域性断裂影响着研究区内侵入岩体和矿体的分布，这些与成矿有关的矿体大多赋存于次级断裂及不同断裂构造的复合交叉部位。北东向的黄岗梁—白音诺尔一带为铁、锡、铅锌等的成矿聚集带，北东向拜仁达坝至西南向维拉斯托为大型银锡多金属成矿带，而北西向沿毛登-黄岗、巴林左旗、扎鲁特旗形成条形锡多金属矿化集中区，东西向大井-天山则为银铜多金属的次级成矿带[56]。大兴安岭南部具有不同时代、不同级次地质构造转化及多期次、多阶段火山-岩浆热液活动，表明该地区具有良好的成矿条件和找矿前景。
4. 结论
大兴安岭成矿带大多数矿产与北东向、东西向及北西向展布的大型断裂、次级断裂及基底构造有关，这些断裂系统控制了该地区的构造-岩浆活动和成矿作用。本文在地质、构造和矿产资料的基础上，通过对大兴安岭南部航磁数据进行处理，对研究区的航磁异常特征与地质、构造和成矿的关系进行分析得出以下结论。
（1）航磁异常从宏观上反映了大兴安岭南部区域构造格局，呈现出研究区内华北板块与华北地块碰撞拼合的构造特征；航磁异常揭示，深部基底存在北东向、东西向、北北东向和北西向大型断裂的构造特征，这些大型断裂为该地区主要的导矿、容矿和成矿构造。
（2）航磁异常展示了研究区内发育的线性和面状正磁异常和磁异常梯级带，可能反映了沿深大断裂产生了大规模的岩浆活动，查明研究区内火山机构的分布位置。
本文研究成果为大兴安岭南部地区的地质、构造特征及圈定找矿远景区提供了基础性信息。
致谢: 衷心感谢中国地质科学院地质研究所王涛、童英研究员，郭磊副研究员对本文的修改提出了宝贵的意见和建议，对参与内蒙古赤峰地区岩矿石样品采集和物性测量人员表示诚挚的感谢。 -
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图 1 大兴安岭南部构造简图[24]
1—萨拉伊尔（兴凯）旋回；2—加里东旋回；3—华力西旋回；4—大型断裂带；5—断裂；6—推断的断裂；7—城市；8—研究区
Figure 1. Simplified tectonic map of southern Da Hinggan Mountains
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图 2 大兴安岭南部航磁ΔT异常图（a）和ΔT异常化极图（b）
Figure 2. Aeromagnetic ΔT anomaly map (a) and aeromagnetic ΔT anomaly reduction to equator map(b) in southern Da Hinggan Mountains
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图 3 航磁ΔT化极后垂向二次导数图和构造解释图
a—没有进行向上延拓航磁ΔT化极后垂向二次导数图和构造解释图；b—ΔT化极后向上延拓3km的垂向边界增强图和构造解释图；c—ΔT化极后向上延拓10km的垂向边界增强图和构造解释图；d—ΔT化极后向上延拓20km的垂向边界增强图和构造解释图；e—ΔT化极后向上延拓30km的垂向边界增强图和构造解释图；f—ΔT化极后向上延拓60km的垂向边界增强图和构造解释图。其中，实线为解释的断裂，以F1，F2，...，F10等表示，红色虚线为解释的火山机构，以C1，C2，...，C15等表示
Figure 3. Second derivative in vertical direction maps based on the upward field continuation of the aeromagnetic ΔT anomaly with different heights in the study area, which had been reduced to pole14 and C15
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图 4 航磁ΔT化极后垂向边界增强计算图和构造解释图
a—没有进行向上延拓的垂向边界增强图和构造解释图；b—ΔT化极后向上延拓3km的垂向边界增强图和构造解释图；c—ΔT化极后向上延拓10km的垂向边界增强图和构造解释图；d—ΔT化极后向上延拓20km的垂向边界增强图和构造解释图；e—ΔT化极后向上延拓30km的垂向边界增强图和构造解释图；f—ΔT化极后向上延拓60km的垂向边界增强图和构造解释图。其中实线为解释的断裂，以F1, F2, ..., F10等表示，红色虚线为解释的火山机构，以C1, C2, ..., C15等表示
Figure 4. Boundary enhancement in vertical direction maps based on the upward field continuation of the aeromagnetic ΔT anomaly with different heights in the study area, which had been reduced to pole
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图 5 航磁ΔT化极后水平方向边界增强计算图和构造解释图
a—没有进行向上延拓的水平方向边界增强图和构造解释图；b—ΔT化极后向上延拓3km的水平方向边界增强图和构造解释图；c—ΔT化极后向上延拓10km的水平方向边界增强图和构造解释图；d—ΔT化极后向上延拓20 km的水平方向边界增强图和构造解释图；e—ΔT化极后向上延拓30km的水平方向边界增强图和构造解释图；f—ΔT化极后向上延拓60km的水平方向边界增强图和构造解释图。其中实线为解释的断裂，以F1，F2，...，F10等表示，红色虚线为解释的火山机构，以C1，C2，...，C15等表示
Figure 5. Boundary enhancement in horizontal direction maps based on the upward field continuation of the aeromagnetic ΔT anomaly with different heights in the study area, which had been reduced to pole
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图 6 航磁化极ΔT异常解析信号振幅和构造解释图
a—没有进行向上延拓的解析信号振幅和构造解释图；b—ΔT化极后向上延拓3km的解析信号振幅和构造解释图；c—ΔT化极后向上延拓10km的解析信号振幅和构造解释图；d—ΔT化极后向上延拓20km的解析信号振幅和构造解释图；e—ΔT化极后向上延拓30km的解析信号振幅和构造解释图；f—ΔT化极后向上延拓60km的解析信号振幅和构造解释图。其中实线为解释的断裂，以F1，F2，...，F10等表示，红色虚线为解释的火山机构，以C1，C2，...，C15等表示
Figure 6. Analytic signal amplitude analysis and structural interpretation maps based on the upward field continuation of the aeromagnetic ΔT anomaly with different heights in the study area, which had been reduced to pole
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图 7 研究区推断的断裂和火山机构图
a—没有进行向上延拓的构造解释图；b—向上延拓3km的构造解释图；c—向上延拓10km的断裂解释图；d—向上延拓20km的断裂解释图；e—向上延拓30km的断裂解释图；f—向上延拓60km的断裂解释图。其中，实线为解释的断裂，以F1，F2，…F10等表示，红色虚线为解释的火山机构，以C1，C2，…C15等表示
Figure 7. Schematic diagram showing the interpreted faults and volcanic mechanisms based on the aeromagnetic data in southern Da Hinggan Mountains
表 1 大兴安岭南部地区岩矿石磁化率参数①
Table 1 Magnetic susceptibility statistics of the rocks and oresbodies in southern Da Hinggan Mountains
地层 岩矿石名称 块数 磁化率/10-6SI) 剩磁强度/(10-3A·m-1) 白垩系 安山岩 18 11292.4 3167.6 梅勒图组(K1m) 英安质流纹熔岩 1 122.7 9.5 安山质岩晶屑凝灰岩 1 854.1 185.2 晶屑凝灰岩 58 1832.8 482.6 流纹岩 2 1292.0 3021.0 凝灰质砂岩 8 643.8 10.5 白音高老组(K1) 酸性熔岩 4 2537.9 641.7 酸性多斑熔岩 1 6229.9 2135.2 角砥熔岩 2 159.8 12.4 火山集块岩 1 97.4 2.3 侏罗系 玛尼吐组（J3mm) 安山岩 5 12388.1 1248.4 晶屑凝灰岩 8 2439.4 190.9 安山质凝灰熔岩 2 15622.4 344.9 灰紫色流纹岩 1 1167.0 41.9 流纹岩 1 884.6 56.0 安山玢岩 1 37284.8 153135.7 满克头鄂博组（J3m） 晶屑凝灰岩 31 2538.8 1719.5 熔岩 25 5440.0 2769.5 凝灰质含砥杂砂岩 1 345.4 18.3 流纹岩 1 111.7 22.9 灰色多斑安山岩 1 14568.7 355.6 灰黑色安山岩 1 9362.4 615.0 塔木兰沟组(J2t) 玄武安山岩 1 71.0 2.0 新民组(J2x) 凝灰岩 14 159.0 118.1 长石石英粗砂岩 1 54.6 1.7 红旗组(j1h) 长石砂岩 1 166.2 3.0 二叠系 林西组（P3l） 晶屑凝灰岩 1 147.1 6.0 泥岩 1 210.6 2.9 砂岩 27 1216.5 94.7 板岩 1 233.8 1.2 大石寨组（P2d） 安山岩 7 312.5 32.5 凝灰质熔岩 1 4376.9 536.9 变质砥岩 1 205.7 0.7 变质细砂岩 1 19881.8 13570.0 凝灰质粗砂岩 1 19881.8 13570.0 寿山沟组(P1s) 细砂岩 1 6780.9 4525.2 板岩 1 123.1 0.3 石炭系 本巴图组（C2a+b) 灰岩 5 232.5 0.7 上泥盆统-下石炭统 (D3-C1)s 晶屑凝灰岩 1 67.3 0.0 凝灰质粉砂岩 1 174.3 0.3 
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表 2 根据航磁资料推断出的大型断裂属性
Table 2 Attributes of regional deep faults deduced from the aeromagnetic data
序号 断裂编号 走向 航磁特征 1 F1 EW 梯度带、碰撞接触带 2 F2 EW 梯度带、碰撞接触带 3 F3 EW 梯度带、碰撞接触带 4 F4 NEE 块状异常带、断陷盆地结合带 5 F5 NEE—EW 块状异常带、断陷盆地结合带 6 F6 NE 块状异常带、增生杂岩带 7 F7 NE 块状异常带、增生杂岩带 8 F8 NE 梯度带、增生杂岩带 9 F9 NE 梯度带、增生杂岩带 10 F10 NW 块状异常带、陆缘裂谷带
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