根据测区地形地貌特征、气象条件和航磁测量任务, 使用中国飞龙通用航空有限公司Y-12型飞机承担测量飞行任务。机载部分是中国国土资源航空物探遥感中心自行研制的高精度航磁测量系统, 主要包括:空中测量系统、NovAtel差分GPS系统、磁日变观测系统和原始数据预处理系统。

测区处于低纬度地区, 磁倾角小, 磁场方向接近水平, 为提高测量信噪比, 磁探头水平安装。在执行测量任务时, 先统一飞完测线, 然后改变探头方向, 重新进行补偿后, 再进行切割线飞行。按照综合性和专属性航空磁测技术要求, 根据项目任务目标, 结合作业飞机类型、地形特征和天气变化等特点, 本次航磁测量采用沿地形缓起伏方式飞行。

海南岛属于低纬度地区, 磁探头水平放置, 为保证飞行过程中磁力仪不失踪, 具体补偿方法如下:在机场附近磁场相对平静的区域上空3 000~3 500 m高度, 选择边长约15 000 m的菱形闭合框(长对角线方向与测线方向一致, 菱形各边与测线方向夹角为30° ), 在每条边上分别做3组不同姿态的飞行动作, 其顺序为平飞→ 机翼摇摆(± 10° )→ 平飞→ 机头俯仰(± 5° )→ 平飞→ 机身侧滑(± 5° )→ 平飞, 每组动作连续完成5次, 平飞时间大约10 s, 闭合时重复一段距离, 每个方向的三组要求在90 s内完成。本区共进行磁补偿飞行6次, 各次结果均满足设计指标补后标准差≤ 0.08 nT的要求。

全区磁场统一调平后, 利用测线与切割线交点差值计算均方差, 评价测量总精度。参与统计的点数为1 895点, 占总交叉点总数的94.8%, 统计得到的航磁总精度为± 1.93 nT, 满足总精度小于2.0 nT的设计指标。

依据海南岛重磁场特征, 参考区域地质、物、化、遥资料, 以大陆动力学为理论基础, 将海南岛划属2个Ⅰ 级构造单元, 2个Ⅱ 级构造单元, 2个Ⅲ 级构造单元, 2个Ⅳ 级构造单元^[1](图1)。

图1

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	图1 海南岛构造单元分区及航磁Δ T异常

印支地块(Ⅰ ₁级):位于九所— 陵水东西向重力梯级带和航磁异常带以南地区, 该区磁场强度大, 正负异常带相伴生, 重力场变化较平稳, 等值线多呈东西向。区内下古生界地层发育, 没有发生变质作用。同时, 将印支地块(Ⅰ ₁级)北部陆地部分划分为三亚地体(Ⅱ ₂级), 即印支地块(Ⅰ ₁级)三亚地体(Ⅱ ₂级)。

武夷— 云开— 台湾造山系(Ⅰ ₂级):位于九所— 陵水东西向重力梯级带和航磁异常带以北地区, 该区以北东向为主的重力低和重力高组成, 磁异常强度稍大, 梯度变化也大, 变化为-200~200 nT。地质方面除下古生界地层外, 上古生界也很发育, 地层的褶皱和变质作用很强烈。同时, 将武夷— 云开— 台湾造山系(Ⅰ ₂级)在海南岛部分划分为五指山岩浆弧(Ⅱ ₁级), 即武夷— 云开— 台湾造山系(Ⅰ ₂级)五指山岩浆弧(Ⅱ ₁级)。

雷琼裂谷(Ⅲ ₁):位于王五— 文教近东西向重力梯级带和航磁异常带以北, 北海— 逐溪断裂以南地区。磁场以负异常为主, 强度变化大, 且重力高异常与低异常相间分布, 其间梯级带变化明显; 等值线多呈东西向、北西向。

五指山褶冲带(Ⅲ ₂):位于王五— 文教近东西向重力梯级带和航磁异常带以南, 九所— 陵水东西向重力梯级带和航磁异常带以北地区, 磁场主要由叠加在区域磁场背景上的梯度变化较缓的小范围局部异常组成, 重力异常等值线多呈北东向、南北向、以重力低为主, 由一些变化幅度相对不大的重力低异常和高异常组成。

另外, 以乐东— 定安的北东向重磁异常带为界, 东西两侧重、磁场有明显差异。西侧布格重力异常等值线多呈东西向、南北向, 由抱板重力高异常、军营重力高异常、尖峰重力低异常、昌江重力低异常组成。磁场主要以负值背景为基调, 自北东往南西呈波动降低趋势, 区内局部异常众多, 异常形态丰富。东部布格重力异常等值线多呈北东向、北西向, 由琼中重力高异常、保城重力低异常、千家重力低异常、屯昌重力低异常组成。磁场以变化升高的正异常均匀分布为主要特征。异常形态以带状、团块状为主, 其走向多以北东、北东东为主, 异常强度北高南低。据此, 以乐东— 定安北东向重磁异常带为界, 将五指山褶冲带(Ⅲ ₂级)划分为琼西岩浆弧(Ⅳ ₁级)、 琼东陆内盆地(Ⅳ ₂级)等两个Ⅵ 级构造单元。

根据断裂构造的航磁异常特征, 结合地质、重力、遥感、地震等资料, 共划出不同级次的断裂63条(包括已知断裂14条, 航磁首次划出断裂49条), 其中一级断裂6条, 二级断裂7条, 三级断裂50条(图2)。按展布方向分为近东西向、北东向、北西向、南北向等断裂。近东西向断裂规模较大, 对磁场分区、沉积建造、岩浆活动、变质作用、矿产分布等有明显的控制作用; 北西向断裂也是本区主要构造线之一, 对岩浆活动和矿产分布有一定的控制作用, 但数量比东西向、北东向断裂略少; 南北向断裂规模小、数量相对少、延伸有限, 空间分布上多数受北东和东西向等断裂的制约^[2], 由北西、北东、东西、南北四组不同方向的断裂带构成了海南岛的主要构造格架。

图2

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	图2 海南岛航磁推断断裂构造分布及航磁Δ T异常

3.2.1 东西向断裂

区内划分东西向断裂14条, 从北往南主要有:王五— 文教、昌江— 琼海、尖峰— 吊罗、九所— 陵水深大断裂带, 其中九所— 陵水构造带是Ⅰ 级、Ⅱ 级构造单元分界线; 王五— 文教构造带是Ⅲ 级构造单元分界线^[3]。

九所— 陵水断裂带(F₃):位于海南岛南部, 沿九所— 白石岭— 大公岭— 那阳— 陵水— 黎安分布, 东西向基本贯穿整个测区, 整体长约120 km。该断裂主要为航磁异常梯度带和不同特征异常分界线, 切穿一系列近东西向排列的长轴状磁异常梯度带, 构成一条近东西走向的断裂带, 后期被北东向断裂错动成五段, 但整体上看仍是一条规模较大的断裂带。在航磁Δ T化极磁场上, 南北两侧磁场特征明显不同, 北侧以负磁异常为主, 局部伴有正负变化磁场, 南侧则为强烈升高的正磁异常区(图3)。在化极上延1 km磁异常上, 磁场梯度带特征更加清晰, 异常梯度带贯穿整个测区的南部, 西段沿九所至白石岭呈北东东向展布, 在那阳转为近东西向, 自毛董北转为南东东向— 近东西向, 断裂东缘沿黎安延伸入海, 总体上构成向北突出的弧形。在布格重力异常上呈东西向分布的梯级带, 且两侧具有不同的重力场特征, 北侧异常等值线走向为北东向, 南侧异常等值线走向为近东西向, 反映两侧重力场特征有明显差异。同时, 断裂带附近岩浆活动强烈, 北侧出露大面积的燕山期中酸性侵入岩, 构成了花岗岩穹隆构造; 其南侧分布有牛腊岭和同安岭火山岩盆地, 控制着南部中生界下白垩统火山岩的分布。遥感影像图上, 在九所— 白石岭— 大公岭段和那阳— 岭壳段线性特征明显, 断裂带两侧具有挤压破碎的影像特征。据有关资料表明, 该断裂带可能开始活动于加里东期, 海西期有强烈改造, 燕山期断层继续活动, 导致酸性岩浆的喷溢和侵入, 这次活动表现为明显的压性或压扭性特征, 喜马拉雅期明显减弱。沿该断裂分布有乐东县九所农中铅矿点、三亚市洋淋岭铁矿、吉利(三吉)村铁矿、雅亮金矿、岭壳铜矿、陵水县英州金矿、狗尾吊铅铜矿, 该断裂带是测区内重要的赋矿构造, 具有寻找铁、铜、钼、铅锌等同类型矿床的前景。

图3

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	图3 九所— 陵水断裂航磁Δ T化极、垂向导数综合a— 化极等值线; b— 化极垂向一阶导数等值线

王五一文教深大断裂带(F₁):该断裂带在航磁上反映的十分清晰, 表现为不同磁场区的分界线、磁场梯度带和异常错动带, 区域上断裂向东西延伸入海。从化极异常上看, 北侧变化复杂以正磁异常主, 反映新生代沉积盆地和火山喷发岩的磁场特征; 南侧为正负平缓变化磁异常区, 是中生界、古生界沉积岩和岩浆岩叠加的磁场反映, 在化极垂向一阶导数等值线、化极上延0.5 km和化极上延1 km上, 断裂形迹也十分明显(图4)。据以上磁场特征推断该梯度带为深大断裂的反映。同时, 该断裂带以北第四系沉积物和玄武岩大面积分布, 形成东西向带状平原, 其火山机构极其发育; 断裂南部出露古生界地层和海西期、印支期及燕山期侵入岩, 在白马井、南宝一带局部有隐伏岩体, 根据实测的物性参数、异常强度及幅值大小, 推测为中性侵入体。在化极上延1 km上, 断裂局部磁场有衰减, 但整体形迹仍十分明显。布格重力异常上, 呈明显的线性延伸重力梯级带, 走向近东西, 长170 km, 宽5~8 km。遥感影像上, 该断裂特征明显, 为一条东西走向、断续出现的线性带。据人工地震测深资料, 在白马井、中和、文岭等地均证实有断层存在。该断裂在白马井、中和附近, 北盘上升, 南盘下降倾角较陡, 断距分别为310、560 m^[4]; 在长坡段, 倾向南, 倾角约70° ; 而在永发附近, 倾向北, 倾角约80° ; 文岭一带, 南盘下降, 北盘上升, 断距为800 m。因此认为, 该断裂的西段错动方向是北盘上升, 南盘下降; 中段是北盘下降, 南盘上升; 东段为南盘下降, 北盘上升。这说明该断裂带长期以来经历多次活动, 而且是雷琼裂谷与五指山褶冲带的分界线, 控制着众多新生代沉积凹陷的发生和发展^[5]。

图4

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	图4 王五— 文教断裂航磁Δ T化极、垂向一阶导数综合a— 化极等值线; b— 化极垂向一阶导数等值线

3.2.2 北东向断裂带

区内划分北东向断裂28条, 这组构造形迹在岛内普遍发育, 主要以形成北东向的压性— 压扭性断裂带为特征, 展布方向为50° ~60° , 其中定安— 乐东断裂带(F₂)、龙滚— 军田断裂(F₄)、红岭— 军营断裂(F₅)、戈枕断裂(F₆)、湾岭— 龙门断裂(F₉)、蓬莱— 和平断裂(F₁₁)规模较大, 切割关系复杂, 对磁场分区、矿体分布和岩浆活动有明显的控制作用。

定安— 乐东断裂带(F₂):位于海南岛中部, 北东起定安, 往南西经龙州— 新竹— 坡昆— 晨星农场— 合水— 隆门岭— 乐东至新村一带分布, 总体走向NE45° , 整体长约184 km(图2)。该断裂带在航磁Δ T异常上表现为磁场梯度带及不同特征异常分界线(图5), 其两侧具有不同的磁场特征, 西南侧以降低的负磁场区为主, 异常轴向多以近东西向展布; 东南侧为正负变化磁场区, 异常轴向多为北东向。该断裂带延伸较长, 规模较大, 被认为是琼西岩浆弧(Ⅵ ₁级)和琼东陆内盆地(Ⅵ ₂级)的分界线^[6], 故将此断裂定为本区的一级断裂。该断裂切断了测区内自北向南的3条近东西向断裂, 但后期又被2条北西向断裂错断, 局部呈现出异常错动及磁场梯度带不连续等特征。在化极上延0.5、1 km和化极垂向一阶导数磁场上(图5), 磁场分界线的特征更加明显。从平剖图上看, 断裂是由— 系列轴向为北东向的长轴状航磁异常组成, 这些异常的分布特征和变化规律与该区出露的侵入岩体有着明显的对应关系, 推测该北东向航磁异常带是由定安— 乐东断裂的构造活动引起, 而沿北东向断裂带侵入的一系列岩体导致局部地段磁性升高, 形成航磁异常带。在布格重力异常上, 该断裂北东段梯级带呈北东向展布, 长50 km, 宽5~10 km, 水平梯度为(1~2)× 10^-5 m· s^-2/km; 中段以局部圈闭的重力负异常呈北东向排列为特征; 南西段则显示密集梯级带和异常宽度突变。同时, 该断裂西南段与近东西向九所— 陵水断裂交汇部位及两侧分布有金、铜化探元素异常, 目前已发现包括乐东县抱伦金矿、乐东县文且钼矿、乐东县九所镇石门山铅锌钼矿、乐东县石门山水库钼矿、乐乐后万岭铅锌矿等多处多金属矿床。

图5

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	图5 定安— 乐东断裂航磁Δ T化极、垂向一阶导数、上延、遥感影像综合a— 化极等值线; b— 化极等值线; c— 化极上延0.5 km等值线; d— 遥感影像

龙滚— 军田断裂(F₄):位于本岛东南部, 北东起于博鳌, 往西南延伸龙滚— 兴隆— 陵水军田— 亚龙湾— 虎头岭至东洲, 两侧均延伸入海, 断裂总体北东走向, 长约180 km(图2)。该断裂的北段和南段磁场特征各不相同, 北段表现为北东向串珠状异常带, 断裂带西侧为正负变化磁场区, 东侧为平缓的负磁场区。断裂南段以梯度带为特征, 西侧以块状、团块状异常为主, 东侧为升高的条带状或带状正异常。该断裂在化极垂向一阶导数等值线、化极上延0.5 km和化极上延1 km上(图6), 断裂整体形迹也十分明显。布格重力异常上, 该断裂呈北东向线性排列的密集梯级带, 其中南西段梯级带线性延伸长90 km, 重力水平梯度为(2~3.5)× 10^-5 m· s^-2/km; 北东段梯级带长30 km, 水平梯度为1.5× 10^-5 m· s^-2/km。正演拟合计算结果显示, 断裂倾向北西, 倾角约80° 。通过对比地质资料, 该断裂在地质上为重要的区域性大断裂, 不仅控制着岛内东部地层分布, 而且控制着测区东南部燕山期侵入岩的出露。该断裂带通常被认为是岛东部志留系与石炭系不整合界线。断裂南段两侧局部出露三叠系中粒角闪辉长岩、橄榄辉长苏长岩(长安辉长岩体和兴隆辉长岩体)。笔者依据航磁Δ T化极磁场和多个位场转换图件上断裂所反映的磁场特征, 重新确定了断裂的位置, 将该断裂位置整体厘定至原断裂划分处的北西向3.5~6 km, 南段延伸入海, 走向仍北东向展布。综合以上地质资料、航磁特征, 推断龙滚— 军田断裂为本区的一级断裂。

图6

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	图6 龙滚— 军田断裂航磁Δ T化极、垂向一阶导数、上延、遥感影像综合a— 化极等值线; b— 化极垂向一阶导数等值线; c— 化极上延0.5 km等值线; d— 遥感影像

3.2.3 北西向断裂

区内划分北西向断裂16条, 主要分布有雅星— 东澳(F₁₀)、大同— 朝阳(F₅₀)、七坊— 元门(F₅₁)、琼中长安— 小妹水库北东侧(F₅₃)、保亭八村— 陵水大坡(F₅₄)等断裂, 其展布方向为310° ~335° , 多为张扭性, 主要发生于燕山期。

雅星— 东澳断裂(F₁₀):位于海南岛中部, 北西起于儋州市雅星北侧的龙山农场, 往南东经松涛水库— 黎母山— 牛角岭— 万宁, 至东澳后延伸入海, 总体走向NW310° ~ 320° , 整体长约165 km(图2)。该断裂主要以磁场梯度带和局部异常错动带为特征。在航磁Δ T异常上(图2), 从雅星北侧的龙山农场至黎母山段, 断裂南西侧为负磁场区, 其北东侧为正负变化磁场区; 在黎母山至万宁段, 其南西侧为正负变化磁场区, 局部有强烈升高异常带, 北东侧也为正负变化磁场区, 但多以团块状异常为主。在化极垂向一阶导数等值线上, 断裂形迹十分清晰; 在化极上延0.5 km和上延3.0 km异常上(图7), 磁场梯度带、局部错动带更加明显。该断裂在测区内连续错动4条北东向断裂, 贯穿整个测区。

图7

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	图7 雅星— 东澳断裂航磁Δ T化极、垂向一阶导数综合a— 化极等值线; b— 化极垂向一阶导数等值线

另外, 该断裂在万宁市长安镇附近错动北东向龙滚— 军田断裂, 断裂交汇处西南侧主要出露印支期石英正长岩和辉长岩。

3.2.4 南北向断裂

岛内南北向构造也很发育, 但规模较小, 连续性较差。区内划分近南北向断裂5条, 其中石壁— 博鳌断裂(F₃₉)规模较大。

石壁— 博鳌断裂(F₃₉):位于海南岛东北部, 北起南阳农场, 往南经石壁— 长坡— 文教村— 石宛村一直延伸入海。断裂呈南北向展布, 整体长约64 km。该断裂以磁场梯度带为其特征。在航磁Δ T异常上(图2), 断裂东侧为平缓的负磁场区, 局部异常较少, 且幅值低; 西侧为正负变化磁场区, 局部有团块状异常, 且异常幅值较高, 异常曲线梯度较陡。在化极垂向一阶导数上, 该断裂形迹十分清晰。断裂受北东向和北西向断裂错动, 被错断成四段, 向南延伸入海。

本次利用航磁资料在区内的琼北地区圈定了12个的火山机构, 最典型的火山构造是金鸡岭和多文岭火山构造。金鸡岭火山构造在航磁化极垂向一阶导数上(图8)表现为南北向的环形异常, 环形的边界清晰。环形异常的外环由多个圈闭完整的串珠状正异常组成, 其内部分布有一个强度较弱的负异常。

图8

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	图8 金鸡岭火山构造航磁Δ T地质综合a— 化极垂向一阶导数等值线; b— 1:25万地质概况; K1l— 下白垩统鹿母湾组砂砾岩、长石石英砂岩、粉砂岩、泥岩、安山-英安质火山岩; Qp2d— 第四系更新统多文组橄榄玄武岩、橄榄辉石玄武岩覆盖区; ¤ — 火山口

多文岭火山构造位于琼西北新生界基性火山岩带上, 航磁化极垂向一阶导数上(图9), 该火山构造整体轮廓表现为近等轴状的环形异常, 环形的边界较清晰。外环由多个圈闭完整的串珠状负异常组成, 环形构造内部分布有两个强度较大的正异常, 且等值线闭合完整, 推断多文岭火山构造内部由两个火山机构组成。

图9

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	图9 多文岭火山构造航磁垂导、区域地质综合a— 航磁Δ T化极垂向一阶导数等值线; b— 1:25万地质; Qp2d— 第四系更新统多文组橄榄玄武岩、橄榄辉石玄武岩覆盖区; Qp2b— 第四系中更新统北海组亚砂土、砂砾等; Qp3bs— 第四系上更新统八所组砂砾、中细砂、粉细砂等; ¤ — 火山口

测区侵入岩极为发育, 出露岩体众多, 岩石类型复杂, 从酸性、中酸性、中性到基性均有分布, 这些侵入岩在航磁异常上大部分反映明显。根据航磁异常特征, 结合物性资料和已知岩体与磁场的对应关系, 对区内航磁推断的侵入岩体进行了划分。全区共圈出侵入岩体188处, 其中以航磁资料新圈定的53处, 与地质圈定范围吻合或基本吻合的29处, 扩大和修改地质圈定范围的106处。在圈定的岩体中, 基性岩体(辉长岩和辉绿岩)13处, 中性岩体16处, 中酸性岩体22处, 酸性岩体137处。

1)基性侵入岩体:海南岛基性侵入岩仅零星分布, 岩性以橄榄辉长苏长岩、角闪辉长岩、辉长辉绿岩、辉长岩为主, 多以岩株、岩墙状产出。区内圈定基性侵入岩体13处(图10), 扩大和修改地质圈定范围的10处, 与地质圈定范围吻合或基本吻合的1处, 新圈定2处。基性岩体一般规模较小, 所反映的磁异常幅值变化较大, 从几十至几百nT, 甚至更强。从航磁异常反映的结果看, 岛西部基性侵入岩与岛东部、南部基性侵入岩相比, 具有异常正负梯度大、幅值强、异常形态较尖锐等特征。

图10

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	图10 海南岛航磁推断岩浆岩构造

2)中性侵入岩体:测区内中性侵入岩较发育, 分布于西部白沙县、西南部乐东县等地区, 主要包括闪长岩、石英闪长岩、石英正长岩、石英二长闪长岩、英云正长岩等, 测区内圈定中性侵入岩体16处(图10), 其中扩大和修改岩体分布范围13处, 新推断岩体1处, 与地质圈定范围吻合或基本吻合的2处, 如仙婆岭花岗闪长岩体、虎头岭花岗闪长岩等。

3)中酸性侵入岩:区内中酸性侵入岩较发育, 岩体规模大、分布广, 主要分布在屯昌、千家、保城、税町、石岭及红毛岭等地, 岩性主要包括花岗闪长岩、黑云母花岗闪长岩、角闪黑云母花岗闪长岩、花岗闪长玢岩等。测区内圈定各类中酸性侵入岩体22处(图10), 其中新推断岩体5处, 扩大和修改岩体分布范围14处, 与地质圈定范围吻合或基本吻合的3处。花岗闪长岩类具有两种磁性, 一种为中等磁性, 磁化率均值1 371× 10^-5SI, 磁化率高达12 456× 10^-5SI; 另一种为无— 微弱磁性, 磁化率均值为51× 10^-5SI。

4)酸性侵入岩:酸性侵入岩在测区内分布十分广泛, 其形成时代从晚古生代— 中生代均有, 并以岩基、岩墙和岩株、岩脉出露于测区各地, 岩性主要包括角闪黑云二长花岗岩、黑云母钾长花岗岩、花岗斑岩、黑云母二长花岗岩、正长花岗岩和石英二长岩等。测区内圈定各类中酸性侵入岩体137处(图10), 其中修改和扩大岩体分布范围69处, 新推断岩体45处, 与地质圈定范围吻合或基本吻合的23处。通过野外物性测量, 酸性岩体磁性变化较大, 尤其是出露的花岗斑岩, 磁化率平均值为(13~3 194)× 10^-5SI, 个别岩体磁化率高达9 275× 10^-5SI。

海南岛及周边海域高精度航磁数据包含了丰富的磁场信息, 在充分研究区内及周边成矿条件和航磁包含的地质找矿信息的基础上, 结合成矿地质背景, 详细分析已知典型矿床, 建立相应的找矿标志, 指导航磁局部异常的选编和找矿远景评价。全区选编航磁局部异常505个, 划分出18处具有不同磁场特征的成矿远景区(图11), 其中一级找矿远景区5处, 二级找矿远景区7处, 三级找矿远景区6处。

图11

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	图11 海南岛航磁异常及成矿远景区分布