0 引言

柴达木盆地北缘（即柴北缘）地处青藏高原北部秦祁昆三大山系的交会部位，是中国中央造山带的重要组成部分，其东西两端分别被哇洪山—温泉断裂和阿尔金断裂所围限。由于其中晋宁期巨型花岗片麻岩带、泛非期蛇绿岩和榴辉岩等特征岩石发育，指示该区是青藏高原北部极其重要的一条大地构造边界，也是长期以来进行资源勘探的重点地区。研究区地处东经96°00′～97°30′，北纬36°39′～37°49′。前人针对柴北缘中生代—新生代构造特征及演化开展了一系列工作，对柴北缘的物质组成、高压—超高压变质、洋陆俯冲、陆陆碰撞等做了详细论证（汤良杰等，2002；白悦悦等，2020；赖华亮等，2020；思积勇等，2021；王进寿等，2023）。然而由于柴北缘受多期构造活动改造，前人对研究区构造格架、盆地构造发展、深部基底结构等还未从系统面积性的重力实测角度开展深入研究，加上以往研究资料精度、处理解释方法受限等原因，前人划分的基底凹隆结构等也参差不齐。

由于区域性重力数据具有覆盖广、横向分辨力高等优势，在盆地等区域性构造区划研究中发挥了重要作用（金和海，2000；冯娟等，2014；王永开等， 2015；冯旭亮，2019；付强等，2019；屈念念等，2019； 宁媛丽等，2020），本研究通过实测重力（1∶25万）资料的处理、解释，获得了高精度的异常数据，并以此为基础反演解释了区域基底起伏特征，补充完善了未知区基底特征。同时对比分析了前人研究成果，重新对研究区的构造格架、地层分布、隆起与坳陷的接触关系及构造特征等进行补充研究，以期对该地区深部构造分析、成矿作用、油气资源预测等领域的后续研究提供一定的参考。

1 区域地质特征

研究区地处柴北缘德令哈地区（图1），大地构造位处秦祁昆造山系内，涉及柴北缘结合带、柴达木地块两个次级构造单元（张建新等，2015；陈东升等，2016；武亚威等，2022；钱涛等，2023），由北而南依次涵盖了宗务隆山—夏河甘加地层分区（孟军海等，2021；潘彤等，2020，2021；周杰斌等，2021）、滩间山地层分区和柴北缘地层分区，区内地层出露较全，从古元古界到第四系，均有不同程度出露。区内断裂构造极为发育，均属秦祁昆断裂系，其展布方向多为北西、北西西向。区内分布全吉山、滩间山等多个构造岩浆岩带，其中基性—酸性均有分布，侵入时期属加里东构造岩浆旋回和海西—印支构造岩浆旋回，并有少量侵入体属燕山构造岩浆旋回。

2 地球物理特征

岩（矿）石物性标本采集以 1∶25 万地质图中地层单元为基本采集单元。按剖面与离散点相结合的采集原则进行岩（矿）石物性标本采集，以控制全区出露地层和岩体。在地层发育比较完整、各类岩石产出齐全、出露良好的地段均采集了物性标本，采集的物性标本均为新鲜岩石露头，并采用浮力法使用天平测定其密度；大样采集均在正常天气下进行，避开了松散堆积层及含水较多的地段，清除地表腐殖土、松散层后，在 50 cm×50 cm×50 cm的规则空间内用铁锹取出全部土壤并盛入容器中，用大秤称取重量，用钢卷尺量取体积，测定其密度。

全区主要地质单元采集的物性标本均不少于 30块，且重量均大于 200 g，全区共采集岩（矿）石物性标本1602块（含第四系大样32件），共检查164件标本，岩（矿）石、第四系大样密度测定质检比例均大于 10％，岩（矿）石密度质量检查均方误差为 ±0. 0024 g/cm³，第四系大样质量检查均方误差 ±0. 0057 g/cm³，符合技术要求和设计要求。

1—第四系；2—新近系灰绿色砂岩；3—新近系灰白色砂岩；4—石炭系砂质灰岩；5—志留系片状砂岩；6—滹沱系；7—花岗岩类；8—深大断裂； 9—物性采样位置；10—研究区

通过岩石密度测试结果可知（表1），物性标本密度值随地层时代由老到新表现为由大变小的规律，由酸性到基性岩岩浆岩其密度变化时呈递增的趋势。中、新生代地层密度较低，为 2.43～2.54 g/ cm³，志留系新老地层之间存在明显的密度界面，其密度差值可达 0.10 g/cm³ 以上；震旦系与前震旦之间也有一明显的密度差，其密度差也可达 0. 05 g/ cm³ 以上，其余各时代地层之间的密度差异不明显。古生代—太古宙地层密度较大，其密度值变化也大，变化范围为 2.61～3. 01 g/cm³，说明该套地层密度很不均匀，后期的局部构造运动较活跃。中酸性侵入岩密度中等，一般为 2.58～2.70 g/cm³，且从酸性到中性，其密度稍有增大，同种岩石，侵入期由新到老，密度值也略有增大。不同地区的中、酸性侵入岩，其密度差异很大，花岗岩密度变化范围为 2.58～2.68 g/cm³，其差为0.10 g/cm³，花岗闪长岩变化范围为 2.62～2.98 g/cm³，其差最大可达 0.30 g/ cm³。基于上述结果，按研究区密度分布特征由上而下分为以下5个密度层：

第四系平均密度值为 1.71 g/cm³，为第一密度层；古近系—新近系平均密度值为 2.45 g/cm³，为第二密度层，其与第一密度层之间存在 0.73 g/cm³ 的密度差；中生界平均密度值 2.62 g/cm³，为第三密度层，其与第二密度层之间存在 0.17 g/cm³ 的密度差； 古生界平均密度值 2.68 g/cm³，为第四密度层，其与第三密度层之间存在0. 06g/cm³ 的密度差；前古生界平均密度值为 2.65 g/cm³，为第五密度层，其与第四密度层之间存在0. 03 g/cm³ 的密度差。

续表1

3 重力场特征

3.1 布格重力场特征

由布格重力异常平面图可以看出（图2），布格重力场宏观上表现为由北向南高、低相间的变化特征，北部布格重力异常呈北西西向展布，等值线呈北西西向延伸，向南布格重力异常逐渐转为北西向展布。依据布格重力场的变化特征，将该区布格重力场分为北部重力场高值区、中部重力场低值区、中部重力场高值区及南部重力场低值区共 4 个区域。

3.1.1 北部重力高值区

该区位于研究区北部，以宗务隆南缘断裂为南部边界，表现为密集的重力梯度带。布格重力场宏观表现为条带状重力高，近东西向延伸，其上存在多个圈闭的重力高异常，多为椭圆形，长轴与异常带延伸方向一致。异常幅值为-425×10^-5～-399× 10^-5 m/s²。

地表主要出露古生界石炭系—二叠系宗务隆山群中基性火山岩及侏罗系红色厚层砾岩、三叠系细砂岩、砂岩、第四系，推断该区重力高是基底受南、北两侧深大断裂的俯冲作用大幅抬升所致，其上圈闭的椭圆形重力高为基底局部断凸所致。

3.1.2 中部重力低值区

该重力低值区整体形态呈等轴状，长轴方向呈近北西西。西北部异常宽度较窄，南北两侧为重力场梯度带；东南部异常带宽缓，最宽约40 km。重力场值西高东低，异常值为-453×10^-5～-411×10^-5 m/s²，最低值处位于苏亥图附近。

该区域范围主要位于德令哈凹陷内，区内大部分地段被第四系所覆盖，仅在北部梯度带附近出露古元古界达肯大阪岩群的变质岩，局部有早白垩世花岗岩、晚泥盆世流纹斑岩侵入。推断该区域重力低主要是受南、北断裂带控制的基底大幅陷落，上覆中生界、新生界覆盖层较厚所致。

3.1.3 中部重力高值区

该重力高值区位于研究区中南部，布格重力异常呈北西西向展布，布格重力场值呈西高东低的趋势，异常值为-430×10^-5～-368×10^-5 m/s²。该区存在多个“椭圆形”重力高值异常，由西向东异常值呈阶梯状降低。南北两侧等值线密集、梯度变化较大。

该区对应欧龙布鲁克南部凸起，西北部主要出露侏罗系、石炭系—二叠系、泥盆系、奥陶系、寒武系及新元古界南华—震旦系，东南部出露古近系— 新近系。推断该区布格重力高是由于断裂作用、基底局部断凸所致，西高东低的异常趋势也与基底断凸幅度及上部低密度覆盖层厚度相关。各个重力高异常的圈闭面积大小及幅值变化与局部隆起的深度、几何形态及侵入岩的分布范围、厚度变化密切相关。

3.1.4 南部重力低值区

该区位于研究区西南部。布格重力异常呈北西向展布，布格重力场值西南高、东北低，异常值为-440×10^-5～-425×10^-5 m/s²，布格重力等值线西南宽缓、东北密集。该区被第四系覆盖，局部出露新近系，推断该重力低是由于受柴北缘南缘断裂带控制，基底断陷所致，与诺木洪盆地范围相对应。

3.1.5 局部重力异常

布格重力异常是地下所有纵、横向密度不均匀体引起的叠加效应，要突出局部异常，就必须对布格异常作相应的处理，提取局部重力异常。局部重力异常选用滑动窗口平均法提取，选取与已知构造对应较好的窗口半径进行计算，从而达到确定基底性质、局部凸起、凹陷、背斜、向斜、断隆、断陷等特征，认识区内构造特征及沉积地层的分布特点。

从布格重力剩余异常平面图可以看出（图3），该区布格重力剩余异常具有如下特征：

（1）局部重力异常的平面展布特征：局部重力高主要分布于宗务隆山裂陷槽、欧龙布鲁克构造带、滩间山蛇绿混杂岩带，局部重力低则主要分布于欧龙布鲁克地块东北部（德令哈凹陷）、欧龙布鲁克南缘裂谷及诺木洪盆地内；（2）局部重力异常的走向特征：局部异常宏观上呈北西西向、近东西向展布，并挟于北西西向、近东西向的断裂控制之中，反映了断裂构造对局部异常的形成起着主要的控制作用；（3）比较各异常的形态特征和幅值变化，不同地段的局部重力异常成因、地质结构差异较大：由于不同时期的拉张—碰撞—走滑及差异性升降运动作用，使区内的沉积地层、断裂活动、岩浆侵入形成了极为复杂的地质构造格架，从而引起局部重力异常及地质构造特征的差异；（4）局部异常与矿产远景的相关性：从矿产远景上分析，研究区内的背斜构造类（H9-1～H9-7、H10-1～H10-4）、基底断凸类异常带（H1～H8）受断裂控制作用较强，加之侵入岩较发育，故该类异常及其异常周边的梯度带范围对圈定矿产远景区范围有着重要的指导意义。

3.2 重力剖面拟合

剖面定量解释的目的在于查明研究区各沉积地层的宏观起伏变化，了解研究区的地质结构、基底形态及断裂性质的二维形态及构造样式，剖面大致沿阿木尼克独立自然区—乌兰独立自然区—德尔斯特—老德令哈—那仁达乌一线穿过，呈南西— 北东向展布，由西南端向东北端依次穿过柴达木盆地、柴北缘构造带、德令哈盆地、宗务隆山裂谷等构造单元，重力拟合解释剖面的布格重力异常数据采用图切方式提取（点距均为1 km），剖面布置依据研究区的构造单元特征、兼顾断裂构造及局部构造的平面展布情况进行。剖面计算时，首先依据浅层地质构造的布格重力场变化规律、分析制约重力场变化的主导因素，结合对区内地质构造的认识，初步设计合理的地质—地球物理概念模型，进行定性解释。在此基础上，基于研究区前人在已有勘探成果，建立剖面拟合定量计算的地质—地球物理数学模型，反复修改地质—地球物理数学模型，通过对重力异常的拟合计算完成定量解释，进而研究德令哈盆地基底构造特征和基底性质。

该剖面布格重力异常曲线沿剖面呈高—低相间的变化特征，宏观上呈现“两高、三低”的总体特征，布格重力异常值为-455×10^-5～-405×10^-5 m/s²。两处重力高与柴北缘基底断隆位置及宗务隆山裂谷带相对应，3处重力低则分别与柴达木盆地、德令哈盆地及剖面东北部低密度的中酸性花岗岩体对应。

在该剖面上，（图4）第四系主要分布于柴达木盆地、滩间山北部裂谷及欧龙布鲁克内的中部断陷区（德令哈盆地）厚度 300~700 m 处，德令哈盆地内的第四系厚度最大。太古界基底埋深 5000～6000 m，古生界厚 1000～2000 m，上覆中新生界厚度 600～4000 m。该区域低密度的中、新生界及基底的断陷是引起重力场变化的主导因素。

a—水平一阶导数图；b—垂向一阶导数图；c—垂向二阶导数图；d—布格重力异常及拟合曲线图；e—解译成果图

1—第四系（密度值1.71 g/cm³）；2—古近系、新近系（密度值2.45 g/cm³）；3—中生界（密度值2.62 g/cm³）；4—石炭系、二叠系（密度值2.69 g/cm³）； 5—志留系、泥盆系（密度值2.62 g/cm³）；6—寒武系、奥陶系（密度值2.68 g/cm³）；7—前寒武系（密度值2.65 g/cm³）；8—断裂及编号；9—布格重力异常曲线；10—布格重力异常拟合曲线

由重力剖面拟合结果可以得知德令哈断陷盆地为古生代断陷，哈拉湖断陷盆地为中生代、新生代断陷盆地，古生代、中生代、新生代为主要的沉积盖层，欧龙布鲁克南复式背斜长期上升遭受剥蚀，老地层出露地表，为凹陷区沉积时的物源区。沿剖面奥陶纪—泥盆纪的花岗岩类分布较多，多侵入古生界，火山岩分布在滩间山及宗务隆裂谷周围。

4 构造特征

4.1 断裂构造

断裂构造不仅控制着构造和盖层的发育，而且本身也是构造单元或构造区域的分界线，断裂构造造成的地层空间、位置发生相对变化，使正常地层发生错断和位移，致使接触关系发生变化，上下盘之间出现台阶或其他复杂的形态，从而引起重力场的变化。这种重力场的变化特征即是推断断裂的依据。本研究通过实测重力资料计算了布格重力异常、结合周边数据进行“扩边处理”，扩边使用原始数据均遵照“五统一”原则统一改算，外扩数据范围为50 km，有效压制了“边部畸变”效应、保证资料处理精度；采用克里格八方位网格化方法将散点数据网格为规则网节点数据；采用圆环法、窗口法、滑动趋势分析法分别计算了窗口半径 8 ㎞、10 ㎞、 15 ㎞、20 km的布格重力剩余异常，认为窗口半边长 15 ㎞的布格重力剩余异常能客观地反映研究区的局部构造特征；采用罗森巴赫Ⅱ式分别计了 5 ㎞、 8 ㎞、10 ㎞半径的布格重力垂向二阶导数异常，认为 10 ㎞的布格重力垂向二阶导数异常能客观地反映研究区的局部构造特征；依据本区主要构造线方向，本研究对布格重力异常进行了0°、45°、90°、135° 方向导数和线性增强水平总梯度计算，能较好的揭示研究区的断裂构造特征；通过布格重力场的3 ㎞、 5 ㎞、8 ㎞共 3 个高度的向上解析延拓计算，为布格重力异常的场源定性分析提供判别依据。各种重力线性构造特征线往往是不同时期、不同性质、不同地质构造及其他因素在重力场上的综合反映，其次结合了研究区的地质、钻井及其他物探资料进行综合分析，确定该区的断裂构造（图5）。

F1—宗务隆山南缘断裂；F2—宗务隆—青海南山断裂（西段）；F3—巴润乌拉断裂；F4—丁字口—乌兰断裂； F5—额明尼克乌拉北断裂；F6—柴北缘南缘断裂

从图中断裂平面展布可以看出，研究区形成了以规模较大的断裂为主干的断裂构造系统，该断裂构造系统平面上交织为以北西西—北西为主，南北向、北北西、北北东向为辅的断裂构造格架。主控断裂，具有规模大、控制性强、长期继承性活动的特点。次级断裂多为控制、分割构造单元内部不同类型构造的分界线，对次级构造单元的形成、发展、演化及沉积建造起着重要的控制作用。

多数断裂的活动具有阶段性、长期继承活动的特征，其活动性在不同发展阶段或同一阶段内有所不同。研究区的断裂自生成后，在古生代、中生代、新生代均有活动，但断裂在不同时期、不同区段的活动存在较大差异。其活动的差异性充分反映断裂构造对该区地质构造的生成、演化具有重要的控制作用。

在先期构造形成之后，奥陶纪—泥盆纪大面积的岩浆侵入为该时期主要的构造活动特征，部分断裂在该时期作为岩浆的侵入通道；中生代的早期，断裂的拉张—裂陷作用，形成中生代断陷盆地的雏形；新生代主控断裂的右行走滑，造山运动是该时期主要的构造发育特征，先期的隆起区域进一步隆升、断陷盆地进一步分化。由于差异性升降运动，断陷盆地的性质、地层之间的接触关系、局部地段的构造样式、沉积地层的叠置关系及盆地边界的控制断裂的性质均有不同程度的分化。

4.2 构造单元划分

构造单元划分是对研究区地质构造演化的高度概括和总结，多年来，前人对本区（柴北缘地区） 已提出了多种构造单元划分方案。由于研究区特殊的地理位置和研究范围的局限性，对构造单元的划分方案亦很难全面地概括区内的地质构造特征。

通过本研究重力资料的处理解释，结合前人的勘探成果，在本区划分出宗务隆山裂谷、欧龙布鲁克构造带、诺木洪盆地3个主要构造单元，并将欧龙布鲁克构造带进一步细分为 4 个次级构造单元（德令哈凹陷、欧龙布鲁克断隆、欧龙布鲁克南缘裂谷、滩间山蛇绿混杂岩带，图6），图中可以看出其构造单元边界均受断裂控制，从而形成基底断隆或断陷。由于该区断裂多为北西西向延伸，因此使该区的主体构造由北向南具有“凹隆”相间的构造格局。

5 结论

（1）依据布格重力异常的线性梯度变化特征划分出 3 个Ⅱ级构造单元，在柴北缘构造单元内进一步划分出4个Ⅲ级构造单元。较客观地反映了研究区的构造面貌，为研究区地质构造特征和矿产资源评价提供了基础地球物理资料依据。

（2）研究区内从局部重力异常走向上分析，局部异常宏观上呈北西西—北西向展布，并挟于北西西—北西向断裂控制之中，反映了断裂构造对局部构造的形成起着主要的控制作用，断裂的主体走向为北西西、北西向，并被北北西向断裂错断，从断裂的平面组合分析，研究区的断裂构造具有右行走滑的性质。

（3）研究区基底及沉积盖层具有“二元”结构，以新太古界—古元古界为变质基底，古生界为褶皱基底，中生界、新生界为沉积盖层。不同构造单元，受构造运动作用，其地层结构有所差异。主体构造由北向南宏观上表现为“凹隆”相间的构造格局，推断在造山带的形成过程中，不同地质时期断裂的活动性存在一定的差异，主体构造受北东向—东西向的断裂控制形成强烈变形带。

参考文献