陕西地壳磁异常特征研究

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1、陕西地壳磁异常特征研究摘要：利用NGDC-720-V3模型，计算了陕西地区地売磁异常不同分量网点值，通过计算数据分析了该地区地壳磁界常基木形态及分区特征，结果表明：(1)陕西地壳磁异常各分量强度较弱，分布形态以宽缓的条带为主。(2)陕西北部三条止负相间的磁异常条带可能与基底大断裂有关，反映了块体内部早期不同基底的拼合。(3)陕西南部地壳磁异常总体表现为近东西向大面积的负异常，东部和酋部负异常强度冇所不同，可能与地壳内物性差异有关。关键词：地磁模型；地壳磁异常；陕西地区中图分类号:P318文献标识码：A文章编号：1000-0666(2015)03-0396-05

2、0引言地壳磁异常也称岩石圈磁异常，其主要产生于地壳和上地幔岩石的磁化率，由于不同岩性的岩石有各自的磁化率特征，复杂的构造运动也会导致区域差异，所以地壳磁异常携带着丰富的地壳深部构造信息。陕曲省地处中国中部，由中朝准地台、扬子地台和秦岭褶皱带这3个一级构造单元构成，其中秦岭被认为是中国东西部地质转换和南北部地质衔接的枢纽地带，地质构造尤为复杂。陕西北部为稳定的料尔多斯地块，其周围断裂发育，关中地区位处有名的渭河盆地，也史上发生过多次大地震。因此研究陕西地区地壳磁场的分布特点、探索地壳磁异常与岩石圈区域构造的对应关系，対认识该地区地壳构造及活动演化、探讨地震孕育机

3、理有着重要意义。很多学者利用航空磁测或者卫星磁测等资料对中国不同地区的磁场特征做了大量分析研究，然而单一资料对于分析区域磁场特征存在很大的局限性，所以将各种磁测资料融合在一起建立磁场模型用以研究地球磁场受到越来越多学者的关注。本文应用高阶磁场模型探讨陕西地区地壳磁场强度、形态分布等特征，分析其构造意义。1计算资料和方法基于高斯球谐理论，地磁位可表达为式中，入和。分别为地理经度和地理余纬，a取地球平均半径是n阶m次的归一化缔合勒让德函数，是地磁位的球谐系数。美国国家地球物理数据中心（NGDC）综合了海洋磁测、航空磁测和卫星磁测的大量数据，研制了NGDC-720全

4、球地磁模型，计算了该地磁模型的720阶系数，其对应的空间波长为2500-56km,模型的分辨率为15=可用以计算地球表面与地球表面以上任意一点的地磁场矢量。其中，n二1〜13阶为地核磁场，尸14〜15阶为地核磁场和岩石圈磁场的过度，n二16〜720阶为岩石圈磁异常。与其它地磁模型相比，它所包含的地磁场的信息更全面，在刻画异常场方面更准确，具冇较高的精度和空间分辨率，广泛应用于科学研究与诸多实用领域。在球坐标系下对（1）式求导，可得到地磁场北向分量X、东向分量y和垂直分量Z,取球谐阶次n$16,可直接计算地壳磁场北向分量AX、东向分量和垂直分量AZ,其表达式为由

5、地磁场各个分量之间的数学关系式：，可间接计算出地壳磁异常各分量。从各个分量的总磁场中减去地核场，即可得到地壳磁异常的水平分量总强度AF、磁偏角和磁倾角Al。安振吕等指出，各分量对径向方向求导，可得到地磁场在径向的变化情况，即垂直梯度。本文应用第三版NGDC-720-V3模型，取n二16〜720阶球谐系数，计算了陕西地区地壳磁异常不同分量网点值，研究区域为(31o~40oN,105°〜112°E),网格点间隔为0.1°X0.1°o应用这些数据分析了该地区地壳磁异常特征，并重点分析了F分量的磁异常特征及其垂直梯度，同时对F分量进行化极处理，讨论磁异常与大地构造的对

6、应关系。2陕西地区磁异常特征2.1地壳磁异常基本特征图1为陕西地区地表地壳磁异常的北向分量X、东向分量y、垂直分量Z和总强度F。从图la屮可以看出，陕西地区地売磁异常X分量强度较弱，大多数地区都在±150nT以内，并且变化平缓。观察其整体形态发现,该分量在全区成片状、条带状分布；陕北地区以正负相间的北北东向磁异常条带为主；而在关中和陕南地区，磁异常形态则呈东西向展布。对比图la.b可以发现，陕西地区地壳磁异常东西分量强度略小于北向分量，大多数地区地壳磁异常都没有超过±100nT,正负异常变化都较为平缓。值得注意的是，在图lb中，正异常所包围范围扩大，并且与北向

7、分量明显不同的是，东向分量磁异常焦点位置发生变化；从其形态分布来看，整个研究区磁异常从北到南呈现止负相间的北北东向条带状展布。从图lc可以看出，陕西地区地表磁界常垂直分量强度与北向分量相当，其值略人于东向分量。进一步观察可以看出，正负异常所围范围大致相同，二者边界清晰，成片出现的条带状异常将该区域分为若干区域：秦岭以北地区自北向南为3条北北东向的负、正、负磁异常条带，从秦岭向南则转变为两条东西向的正、负磁异常条带。比较图lc、d能够得出，陕西地区地壳磁异常总强度无论在形态、展布还是焦点位置都与垂直分量基本相似，二者仅异常强度有细微差别。2.2地壳磁异常分区特征

8、由于不同纬度区域磁倾角不同，地质体的磁