加拿大西加盆地中西部重磁异常及构造特征

第２４卷第１期
２０２１年１月㊀㊀㊀西安文理学院学报(自然科学版)
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ(ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ)㊀㊀㊀㊀Ｖｏｌ ２４㊀Ｎｏ １Ｊａｎ ２０２１
文章编号:１００８￣５５６４(２０２１)０１￣００９１￣０５
加拿大西加盆地中西部重磁异常及构造特征
张春灌ꎬ廖炜诺ꎬ张法世ꎬ贺高峰ꎬ黄㊀姗
(西安石油大学地球科学与工程学院ꎬ陕西省油气成藏地质学重点实验室ꎬ西安７１００６５)
摘㊀要:为了深入研究加拿大西加盆地中西部重磁异常及构造特征ꎬ利用滑动平均方法对布格重力异常及磁力化极异常进行了异常的分解ꎬ获取了西加盆地中西部地区剩余重力异常及剩余磁力异常.结
合已有的地质研究成果ꎬ对重力异常及磁力异常特征进行了深入分析ꎬ探讨了本区断裂构造分布特征.
研究结果表明ꎬ研究区剩余重力异常及剩余磁力异常具有明显的分区性ꎬ大致以大卡什－欣顿－卡尔加
里一线为界ꎬ分为西南和西北２个异常区ꎬ分别对应落基山构造带和西加盆地２个构造单元.研究区主
要发育北东向㊁北西向㊁近南北向㊁近东西向等４组断裂.
关键词:断裂构造ꎻ重力异常ꎻ磁力异常ꎻ西加盆地
中图分类号:Ｐ５４文献标志码:Ａ
ＧｒａｖｉｔｙａｎｄＭａｇｎｅｔｉｃＡｎｏｍａｌｉｅｓａｎｄＴｅｃｔｏｎｉｃＦｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅ
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Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｔｕｄｙｔｈｅｇｒａｖｉｔｙａｎｄｍａｇｎｅｔｉｃａｎｏｍａｌｉｅｓａｎｄｔｅｃｔｏｎｉｃｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｔｈｅｃｅｎ￣
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收稿日期:２０２０－０８－１５
基金项目:陕西省自然科学基础研究计划资助项目(２０１７ＪＭ４００７)ꎻ陕西省大学生创新创业训练计划项目(Ｓ２０１９１０７０５０１１)联合资助
作者简介:张春灌(１９８１ )ꎬ男ꎬ江西于都人ꎬ西安石油大学地球科学与工程学院ꎬ陕西省油气成藏地质学重点实验室副教授ꎬ主要从事综合地球物理勘探及构造地球物理研究.
通讯作者:廖炜诺(１９９９ )ꎬ男ꎬ山东潍坊人ꎬ西安石油大学地球科学与工程学院ꎬ陕西省油气成藏地质学重点实验室学生ꎬ主要从事应用地球物理研究.
２９西安文理学院学报(自然科学版)第２４卷西加盆地中西部地区位于加拿大阿尔伯塔省的中南部ꎬ地理坐标为北纬５０ʎ~５７ʎꎬ西经１１０ʎ~１２０ʎꎬ西南侧为落基山脉ꎬ面积约３６.８ˑ１０４ｋｍ２.自１９世纪开始在西部山麓寻找构造圈闭ꎬ到２０世纪后
期以生物礁为主要目标的构造－岩性勘探ꎬ西加盆地的油气勘探经历了近百年的勘探开发ꎬ目前该盆地是全球已知的石油资源最富集的沉积盆地之一[１－３].前人利用多种资料对落基山地区区域构造进行了初步解释ꎬ然而对于西加盆地等山前广大区域构造特征的研究尚有许多不足[４].
为了深入探讨加拿大西加盆地中西部重磁异常及构造特征ꎬ系统收集并整理了美国国家地球物理数据中心发布的地球磁场异常格网(ＥＭＡＧ２)及国家地理空间情报局于２００８年发布的地球重力场模型(ＥＧＭ２００８).本文主要通过对布格重力异常及磁力化极异常进行异常的分离ꎬ深入分析剩余重力异常及剩余磁力异常特征ꎬ综合探讨西加盆地中西部地区断裂构造分布特征.
１㊀地质背景
西加盆地位于美洲大陆北部㊁加拿大西部落基山以东ꎬ由两个次级盆地组成ꎬ即西部的阿尔伯塔盆地及东南部的威利斯顿盆地[１].这两个盆地被一个宽广的北东走向的正向构造分开ꎬ其中包括ＢｏｗＩｓｌａｎｄ隆起ꎬ它是在晚古生代形成的一个幅度较小的正向构造ꎬ在中生代和新生代变得越来越明显.ＢｏｗＩｓｌａｎｄ隆起的西南端是Ｋｅｖｉｎ－Ｓｕｎｂｕｒｓｔ丘形隆起ꎬ第三纪时发育有侵入体[５].
西加盆地的地质历史可划分为三个阶段[１]:①克拉通地台(前寒武世至中侏罗世)ꎻ②拱形前陆盆地(中侏罗世至始新世)ꎻ③克拉通内部盆地(始新世至今).在前寒武世至中侏罗世ꎬ西加盆地是坐落在北美大陆西侧克拉通地台的一部分.尽管与现在的被动大陆边缘极为类似ꎬ西加盆地古生界下部仍受到了大量断层运动和火山运动的影响ꎬ这可能是与大洋火山拱形带俯冲到大陆板块边缘之下有关.在晚泥盆世至早石炭世ꎬ盆地经历了大量快速沉降ꎬ与南部美国的Ａｎｔｌｅｒ造山运动有关ꎬ造山运动同样引起了石炭系的大规模剥蚀和泥盆系小一级范围的剥蚀.石炭纪地层在中侏罗世至始新世的前陆盆地沉积中得以保存.
２㊀重磁异常特征
由于本区纬度跨度比较大(纬度差为７ʎ)ꎬ常规化极已不能满足较高的精度要求[６]ꎬ本文利用变纬度化极技术对磁力ΔＴ异常数据进行了化极ꎬ获得了磁力化极异常.剩余重力异常㊁剩余磁力异常能突出反映局部地质体引起的重力场㊁磁力场效应[７－８].本文采用比较成熟的滑动平均滤波技术对布格重力异常㊁磁力化极异常进行分离并获得了剩余重力异常㊁剩余磁力异常[６].反复分析与对比不同滤波窗长所求取的结果ꎬ选择与本区西南部露头吻合较好的结果(滤波窗长为６０ｋｍ)作为本区剩余重力异常(图１)㊁剩余磁力异常(图２)的基本参考图件.
西加盆地中西部剩余重力异常图(图１)显示重力异常具有明显的分区性.大致以大卡什－欣顿－卡尔加里一线为界ꎬ西南侧为重力异常值剧烈变化区ꎬ西北侧为重力异常值平缓变化区.研究区西南部ꎬ剩余重力异常幅值较高ꎬ梯级带非常发育ꎬ梯度变化较陡ꎬ异常总体走向为北西走向ꎬ仅弗农一带发育有明显北东走向的剩余重力异常.该异常区与落基山构造带相对应ꎬ异常走向反映了该区地质体展布方向ꎬ异常幅值变化特征反映了该区岩(矿)石密度变化特征.研究区北部及东部格里姆肖－埃德蒙顿－布鲁克斯一带ꎬ剩余重力异常幅值相对较低ꎬ梯度变化相对较为平缓ꎬ异常走向较为复杂.自北向南ꎬ格里姆肖－沃巴斯卡一带异常走向总体表现为近南北向ꎬ埃德蒙顿－拉克拉比什一带异常走向总体表现为北东向ꎬ韦恩赖特一带异常走向总体表现为北北东向ꎬ布鲁克斯一带异常走向总体表现为近东西向.该异常区与西加盆地相对应ꎬ重力异常的复杂变化反映了该区构造活动的复杂性ꎬ以致次级构造展布方向较为复杂.
西加盆地中西部剩余磁力异常图(图２)表明磁力异常亦具有明显的分区性.同剩余重力异常特征相似ꎬ大致以大卡什－欣顿－卡尔加里一线为界ꎬ西南侧为剩余磁力异常较为平静区ꎬ西北侧为剩余磁力异常复杂变化区.研究区西南部弗农－戈尔登一带ꎬ总体表现为负背景异常区发育有一系列横向尺寸相对较小的磁力高异常ꎬ大卡什－戈尔登一带磁力异常表现为北西向展布ꎬ弗农一带磁力异常则表现为环
图１㊀西加盆地中西部剩余重力异常及断裂分布图
状特征.该异常区亦与落基山构造带相对应ꎬ表明该区岩(矿)石磁性总体较弱ꎬ局部发育有较强磁性的介质.研究区北部及东部格里姆肖－埃德蒙顿－布鲁克斯一带ꎬ剩余磁力高异常非常发育ꎬ梯度变化相对较陡ꎬ异常走向较为复杂.自北向南ꎬ格里姆肖一带异常走向总体表现为北西向ꎬ沃巴斯卡一带异常走向总体表现为近南北向ꎬ埃德蒙顿－拉克拉比什一带异常走向总体表现为北东向ꎬ韦恩赖特一带异常走向总体表现为北北东向ꎬ布鲁克斯一带异常走向总体表现为近东西向.该异常区与西加盆地相对应ꎬ磁力异常的复杂变化反映了该区断裂构造㊁破碎带的复杂变化特征.
３㊀断裂构造特征利用重力异常和磁力异常推断断裂构造分布ꎬ主要是因为断裂构造的产生往往改变了岩石的密度和磁性ꎬ或者改变了地层的产状ꎬ或者沿着断裂带伴有岩浆活动ꎬ或者沿着断裂两侧具有不同的构造特点ꎬ从而引起重力异常或磁力异常的一些标志性特征[９].基于这些标志性的重力异常和磁力异常特征ꎬ
结合前人研究成果ꎬ综合确定了西加盆地中西部地区的断裂构造ꎬ结果见图１和图２.３
９第１期张春灌ꎬ等.加拿大西加盆地中西部重磁异常及构造特征
图２㊀西加盆地中西部剩余磁力异常及断裂分布图
断裂分布特征表明ꎬ西加盆地中西部地区断裂发育㊁构造复杂.研究区主要发育北东向㊁北西向㊁近南北向㊁近东西向等４组断裂.其中ꎬ北东向断裂主要位于埃德蒙顿－拉克拉比什㊁弗农等区域ꎬ北西向断裂主要位于大卡什－戈尔登㊁格里姆肖等区域ꎬ近南北向断裂主要位于沃巴斯卡㊁韦恩赖特等区域ꎬ近东西向断裂主要位于布鲁克斯一带.研究区发育有Ｆ１㊁Ｆ２㊁Ｆ３等３条主要断裂带ꎬ这些断裂带规模较大㊁延伸距离较长ꎬ控制着区内各构造单元内地层及岩浆岩分布.Ｆ１断裂带位于研究区西南部大卡什－欣顿－卡尔加里一带ꎬ呈北西走向ꎬ向北㊁向南有延伸趋势ꎬ为落基山构造带与西加盆地两大构造单元的分界
断裂.Ｆ２断裂带位于研究区中东部埃德蒙顿－拉克拉比什一带ꎬ呈北东走向ꎬ向东有延伸趋势ꎬ为西加盆地内次级构造单元的分界断裂.Ｆ３断裂带位于研究区东南角布鲁克斯一带ꎬ呈近东西走向ꎬ向东有延伸趋势ꎬ为西加盆地内次级构造单元的分界断裂.４㊀结论(１)西加盆地中西部剩余重力异常及剩余磁力异常具有明显的分区性.大致以大卡什－欣顿－卡尔
４９西安文理学院学报(自然科学版)第２４卷
加里一线为界ꎬ分为西南和西北２个异常区ꎬ分别对应落基山构造带和西加盆地２个构造单元.
(２)西加盆地中西部地区断裂发育㊁构造复杂.研究区主要发育北东向㊁北西向㊁近南北向㊁近东西向
等４组断裂ꎬ其中ꎬＦ１㊁Ｆ２㊁Ｆ３为本区发育的３条主要断裂带ꎬ这些断裂带规模较大㊁延伸距离较长ꎬ控制着区内各构造单元内地层及岩浆岩分布.
[参㊀考㊀文㊀献]
[１]㊀ＭＯＳＳＯＰＧＤꎬＳＨＥＴＳＥＮＩ.ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌａｔｌａｓｏｆｔｈｅｗｅｓｔｅｒｎＣａｎａｄａｓｅｄｉｍｅｎｔａｒｙｂａｓｉｎ[Ｍ].Ｃａｌｇａｒｙ:ＣａｎａｄｉａｎＳｏｃｉｅｔｙｏｆ
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加ꎬ因此综合考虑推荐方案二ꎬ即掌子面施工至ＤＫ１８８＋４８０前先将Ｓ２２９省道往大里程临时改移ꎬ改移距离为道路与隧道中心线交叉处最大改移距离约３７ｍꎬ改以后道路与隧道平面并行段最近净距约５ｍꎬ待隧道掌子面开挖至距改移后道路距离小于１０ｍ时ꎬ且原道路下方隧道二次衬砌已经封闭成环后ꎬ将Ｓ２２９省道复原ꎬ而后继续向大里程方向开挖.
在方案二条件下ꎬ为保证隧道开挖过程中与隧道并行段改道路面的稳定ꎬ应加强隧道支护措施ꎬ如
适当加密钢拱架间距等.
[参㊀考㊀文㊀献]
[１]㊀ＰＥＣＫＲＢ.Ｄｅｅｐｅｘｃａｖａｔｉｏｎａｎｄｔｕｎｎｅｌｉｎｇｉｎｓｏｆｔｇｏｕｎｄ[Ａ].ＳｔａｔｅｏｆｔｈｅＡｒｔＲｅｐｏｒｔ.Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｏｆｔｈｅ７ｔｈＩｎｔ.Ｃｏｎ.ＯｎＳｏｉｌ
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