第卷第期云南地质年厂诚从重力异常看三江地区的地壳构造轮廓朱成男任允文云南省地震局云南省地质局物探队内容提共城木文根据布格讯力异常资料计算了三江金沙江、澜沧江、怒江地汉的地壳厚度木区地壳厚度由北而南逐渐变薄,北部最厚达公里,南部最薄为公里,横断山中段,有向东西两侧变薄的趋势根据本区地壳厚度的变化,划分出哀牢山、丽江—木里、建水—师宗三大地壳构造带,滇西、滇中、松潘廿孜、滇桂四大地壳构造区文中对各区、带作了简要 沦述,井指出木文的地壳构造区与大地构造的二吸构造单元具有一致性,而其中的地壳构造与三级大地构造单元又相吻合本文从中生代以来海陆变迁关系,指出太区地壳厚度在新生代有剧烈的增加并根据术区新生代区域性地壳褶皱运 动,指出印度和欧 亚两大板块在这一期间的碰撞,是术区祈生代地壳形麦的银本原因一、别舀在大地构造上,本区属于藏滇地槽区、昆仑秦岭地槽区、华南地槽区和扬子准地台四个一级大地构造单元相街接的部位〔〕板块学说认为这一带位于印度洋板块东北角与 欧 亚板块 撞接带上有关本区地壳构造的资料,地质矿产部的物探研究所以的平均布格重力异常估算过 包括木区在内的全 国范围内的地 壳厚度望〕,云南 省地质局物探队晏贤富根据布格重力异常计算过 云南及其邻区的地壳厚度翎,云南省地质局康玉 廷、宋永庆等以及省 地 震局朱 成男以〕以不 同方法 计算过云贵地 区的地壳厚度。
本 文根据陕西省测绘局年编 制的万布格垂力异常 图,以渡口年人工地震资料确定的地壳厚度和地壳与上地慢密度差作为计算的基 本资料,用压缩质面法求得 全区范围内的地壳厚度奋上 述不同计算方法求得的地壳 厚度确实有明显差 别,反映用重力资料反演地壳构造还有一系列需要解决的问题,同时也提 出需要用人工地震测深等方法来确定更多的地壳构造剖面另一方而,我们将所得结果与物探所得结果〔幻相比较,发现二者还是大致相符的,例如昆明地区地壳厚度为公里,巳都地区为公里,炉霍地区为公里不同的是后者只反映地壳云南地质卷厚度分布轮廓,本文结果则反映了某些细节由此,我们认为可以利用所得结果讨论本区地壳构造轮廓性的特征,进而寻求对本区地壳构造的成因解释我们认为,到目前为止所有对本区地壳构造的认识尚趋于初步的、轮廓性的,这也许是用重力资料讨论这类问题的局限性进一步深入和细致的结果必将取决于更艰 巨的劳动知二、资料及其计算本文计算所依据的布格重力异常资料主要取自陕西省测绘局编绘 的,万布格重力异常图,其中范围,据该局提供的部分路线的重力成果截止于年月,并参照物探研究所年编制的万全国平均布格重力异常图,对空白地区加以补充,编制而成见 图,该插 图已经过缩减。
利用重力异常资料推算地壳构造,必须知道地下不同层内的物质密度差和地下介质分层情况如果缺少这些资料,就需要借助假设的密度差和地壳模型,这就有许多推断的因素在内渡口位于三江地区的中部,年的两次人工地震资料处理的结果,确认那 里的地壳构造为双层,地壳厚公里,上地慢顶部莫氏面下纵波速度公里秒,玄 武岩层纵波速度公里秒,花岗岩层纵波速度二公里秒据〔 〕的波速与介质密度关系求得花岗岩层、玄武岩层、上地 慢顶部和整个地壳平 均密度分别为、、、克厘米’刘元龙和王谦身〔 〕提 出的压缩质面法反演地壳构造,虽然存在一些问题〔〕,尤其在反演多层构造时问题更为突出,但目前仍然是利用重力资料推断地壳厚度的一种可行方法川提出压缩于深度为的一个简单面上的质量的公式渗兀‘···⋯⋯式中是牛顿重力常数,所以·卜一 众·二““· ··⋯⋯ ‘,江忍一【‘一一‘二·‘一⋯⋯式中为二· ·· ·⋯⋯‘表示测点距,为压缩质面深度,为测点 号利用 电子计算机可由式求得地下各单元压缩质面的密度设反演界面上下的介质密度差为△,厚度差△可求得,△△’·⋯⋯这就是压缩质面法的基本原理,称为二二法鉴于本区地壳纵向分 层 的复杂性,加之 目前各种利用重力资料反演地壳构造的方法对多层介面 的反演存在的问题较多,难以获得满意结果,本文利用上述地壳和上地慢的平均密度差。
克厘米’以压缩质面法求得三 江地区地壳厚度变化见图云南地质‘·名卷加耘夕 再树德祝宙愁‘一洲懊乌齐气扭二石易都盔八宿日分军“途贫入 素康巴塘协乡城 先龙禁奋酒鑫山二中甸羚议怒妙公燕笋通犬嵋 倪山 南山保勺茸 气腾科蕊沙 荞火楚雄丫产柏飞 孺二 汾贯多知县尸尹少公治卜后产截,备浦〔石〕莫,面等深浅公 里邢孟连己祥鸽景洪印 况公里 如目二目吐山目谧图三江地区莫霍 界面等深线图期朱成男等从重力异常着三江地区的地壳构造轮廓‘三、地壳构造特征、地壳纵向分层的复杂性如前所述,渡口的人工地展资料表明那里的地壳为两层, ”〔幻根据体波求得喜马拉雅山下及其附近地区为三层结构和〕得 出喜马拉雅地区具有—层 的复式地壳构造模型本区位于三个地槽和一个地台相交接的部位,地表构造复杂多变,地壳构造也未必能用某种 统一模型解释因此,笔者认为三江地区的地壳纵向分层是复杂的,但如何复杂尚未被揭露地壳厚度变化的基本轮廓本区跨越了我国西部地慢陡坡带和青戴地慢台坪坳陷区〕,地壳厚度由北而南 变薄在德钦—九龙之北,地壳厚度超过公里,昌都、德格、甘孜一带,地壳厚达—“ 公里,南部的施甸、云县、景东、双 柏一线,地壳厚度为—公里,最南部的景洪一带,厚仅公里。
上述南北长 约公里范围内,地壳厚度由“ 公里变到公里,其平均 梯 度为横断山系中段,地壳 厚度变化有往东西两侧逐渐变薄的趋势例如横断山系中部的永平、巍山一带,地壳厚度为公里,而在同一纬度上,沪西以东下降到公里以下,腾冲以西下降到公里以下三大地壳构造带乡从图可明显看出由三条地壳构造带将全区划分成四个不同的地壳构造区哀牢山带,丽江—木里带,建水—师宗带,以及滇中区,滇西区,滇桂区和松甘区哀牢山地壳构造带该带沿哀牢山系向西北延伸,经点苍山,至剑川后逐 步失去其明显性表现为一条狭窄的地壳增厚条带,红河断裂为此带的东北边界该带具有地壳构造分区意义由图可见 其西南侧地壳等厚线密集且方 向多变,其东北侧地壳等厚线稀疏且方向比较稳定前人〔‘〕依据地表地质资料将此带划为一级大地构造单元界线,其西南侧为藏滇 地槽摺皱区的三江地槽褶皱系,北侧及东侧分别为昆仑—秦岭地槽褶皱区、扬子准地 台和华南 地槽褶皱区由此可见哀牢山地壳构造带是一条发育长久的具有控制地壳构造发育的巨大地壳构造带丽江—木里地壳构造带呈北东向,其西南端与哀牢山地壳构造相连往东北经宁菠、木里延 出区外该构造带表现为一巨大的地壳厚度转拆带,二攀直于该带方向的地壳厚度梯度达,远大于平均梯度。
该带同样具有地壳构造分区特点,其东南侧,地壳等厚线稀疏,并大致呈南幻云南地质卷北 向伸展,显示具有南北走向的宽缓地壳构造,其西北侧,地壳等厚线显示有 北西向地壳构造,且地壳厚度突然增加,普遍超过公里这条地壳构造带两侧分属于扬子准地台和昆仑—秦岭地槽区,它也是一级大地构造单元的分区界线,其东侧为小金河—程海深断裂带建水—师宗地壳构造带为一北东走向的地壳厚度转折带它在建水、石屏、个旧一带与北西向的哀牢山地壳构造带相接,往北东经 开远、弥勒、消西、师宗而延出区外这条地壳构造带同样具有划分区域地壳构造的特点其西北侧地壳厚度等值线稀疏,而东南侧却相对密集多变在大地构造土,其西北侧属于扬子准地台,东南侧属于华南 地槽区该地壳构造带与弥勒—师宗大断裂趋向一致知、各地壳构造区特征滇西地壳构造区该 区地壳等厚线密集,方向多变,反映出区内地壳构造复杂地壳等厚线的变化,能揭示出区内具有地壳厚度不 等的带状区域,表现地壳 弯曲的 特点这些地壳厚薄不同的条带,在下关一线以北为北西到近南北向,以南,分别向南东和南西方向撒开,显帚状形态这些条带主要有腾冲地壳增厚带,施甸地壳减薄带,临沧地壳增厚带,兰坪—思茅地壳减薄带和哀牢山地壳增厚带。
它们分别与三级大地构造单元大致吻合,腾冲地壳增厚带对应于贡山—腾冲复背斜,施甸地壳减薄带对应于保山—镇康复向斜,临沧地壳 增厚带对应昌宁—临沧复背斜,兰坪—思茅地壳减薄带对应于兰坪—思茅上迭坳陷,哀牢山地壳增厚带对应于哀牢山复背斜这说明滇西地区的复背斜一般具有转厚的地壳,复向斜一般具有转薄 的地壳反映了这种大规模的褶皱构造波及到地壳底部,形成了不同规模 的地壳构造在这些地壳褶皱构造的边缘,也常有一些大断裂伴随,例如怒江断裂、澜沧江断裂、阿墨江断裂等滇中地壳构造区该区地壳等厚线稀疏,反映其地壳构造平缓、简单主要有三个呈南北向伸展、宽缓的地壳厚薄不同带,即东川—昆 明地壳增厚带,渡口—元谋地壳减薄带,大姚—南华地壳增厚带在这三个地壳构造带的边缘,有元谋、程海,小江等规模较大的断裂松潘—甘孜地壳构造区该区地壳厚度普遍大于公里,是三江地区地壳最厚的部位该区有一系列北西向地壳构造,主要有巴颜喀喇山地壳增厚带,康定—甘孜地壳减薄带德格—玉树地壳增厚带觉谦—芳康地壳减薄带,类乌齐、昌都—察雅地壳增厚带这些地壳构造带 的边缘也有规模巨大的断裂,例如鲜水河断裂,通天河断裂,澜沧江断裂等滇桂地壳构造区该 区已不属三 江地区的范围,属于华南地槽褶皱区的右江褶皱系,这里地壳厚度在公 里以下,往东南迅速减薄几今期朱成男等从重力异常看三往地区的地壳构造轮廓‘四、本区地壳构造发育的机制么挤地球上已有地 壳厚度资料表 明,海洋地壳厚度为公 里左右,滨海平原地区地壳厚度在公 里左右,高原地区地壳较厚,常 超过公里。
从这一纂本事实出发,利 用地表地质资料推断地史上某些地区地壳厚度的变迁是可行的在三 叠纪—侏罗纪 期间,本区绝大部分区域都位于海下或海陆交替的滨海部位,到白玺纪末期,本区才逐 步抬 升为陆地也有资料证 明本区是晚第三纪以来才普遍升成为高原的因此,从整体上看本区地壳 增厚普遍超过公里,主要是在新生代以来所发生的地壳变形这种地壳厚度的剧烈变化必然与强大的地壳构造运 动相关联而以往人们常把本区中生界的褶皱变形认为是燕山运 动的 结果从西南地区 区域地 层表〔一’〕中可见本区区域性地 层角度不 整合接触存在于新生界之中〔〕,这说 明本区在新 生代发生过 规模巨大的地壳褶皱运 动根据本区的地 层褶皱资料求得新生代期间松潘—察隅一线地壳收缩了数百公里的推论〔〕,看来地壳收缩是本区新生代地壳变形的墓木因素从三度空间看 本区新生代地壳变形的特点是在垂向上,地面不断抬升,由中生代的滨海平原发展 到 目前高达数千米的山地高原地壳不断 增厚,由中生代末 期的公里平均地 壳厚度,达到目前的公里在水平方向上地壳剧烈收缩,有 过数百 公里的地壳挤压缩短上述资料说 明本区在新 生代时,由于受到地壳构造运动的剧烈影响,地壳发生显著 的纵横变形。
从地 壳纵向增厚与横向收缩的 变形特点看,这种变形是来自于区域性的挤压作用板块学说〔‘一 ,的认为在中生代末至新生代初 期 印度洋板块 与欧亚板块的陆壳发生碰撞,而且印度大陆不断向北东方向推进其所 指的两大板块接触时间,与本区地壳褶皱 变形 的时间相吻合,认为这种碰撞使本区地壳 受到挤压变形应该是合乎逻辑的印度大陆在同欧亚大陆接触后仍 然向北东方 向移动,看来,这是本区地壳收缩的主要 原因松甘地 壳构造区的地壳厚度多超过公里,是整个三江地区地壳形 变最显著的 一个区域,业且具有一 系列北西向的地壳褶皱构造,这一事实可用 印度板块 的东北角直接向北东方向推挤而得到解释印度板块东北角向东北推进 时,存 在着明显的向东推进分量,这是造成本区南北 向地壳褶曲的根本原因滇西地区帚状地壳构造的成 因,可能在于 印度板块东北 角的原始形状具有向东北突出的特点,该角的下方 明显往 西南 弯曲,在两大陆碰撞后仍受这一形态的影响,使得滇西地壳构造的西部构造向西南转 折而向东南转折的那部分地壳构造则主要 受哀牢山地 壳 构造带的、约匕东向的 丽江—一里地壳 构造带,处于松甘地壳 构造区的东南揭,’匕这个 构造区在北东向的强大挤压。