地磁内源场由主磁场和岩石圈磁场组成,获取岩石圈磁场需要从地磁内源场中剥离掉由核幔边界磁流体发电机产生的主磁场。本文选取第12代国际地磁参考场(IGRF12)作为主磁场模型,通过对其剥离获得该地区的岩石圈磁场。

向上延拓是常用的重磁数据处理方法,主要用来削弱局部异常,突出深部异常,小而浅的地质体比大而深的地质体的地磁场随距离衰减快,可用向上延拓压制局部异常的干扰,反映深部大的地质体的场(裴建新等,2007)。因此,通过向上延拓得到深部地质体产生的区域场(俗称深部场),利用差值场方法从岩石圈磁场变化信息中分离出局部场(俗称浅部场),即将原平面岩石圈磁场信息作向上延拓处理得到区域场,把原平面值与向上延拓场相减得到浅部地质体的局部场。

通过对2014—2015年福建地区4期地磁总强度(F)观测资料的处理,得到岩石圈磁场的信息,进行不同深度的向上延拓处理(本文给出图像为向上延拓5 km),分离出福建地区岩石圈磁场变化的浅部与深部异常场,并绘制出该地区岩石圈磁场浅部和深部异常场的空间分布,如图3所示,限于篇幅,文中只给出2015年3月的结果。

从分离出福建地区岩石圈磁场浅部场的空间分布看(图3a),在4期的观测结果中浅部磁场分布形态基本保持不变,相对稳定,大部分地区浅部磁场幅值变化在-40～40 nT之间,除了说明浅部地质体相对稳定外,也说明野外测点的观测环境较稳定。磁场幅值较大且存在正负异常交错分布的区域主要在漳州地区和莆田—泉州交界地区,另外在NW向闽江断裂带上磁场等值线分布比较密集,呈现正负异常交替变化。

从分离出福建地区岩石圈磁场深部场的空间分布看(图3b),在4期的观测结果中深部磁场分布形态也基本保持不变,大部分地区深部磁场的幅值变化在-60～40 nT之间,但是出现了几个较显著的异常场区。一是福建沿海南部漳州地区,该区域呈现磁场负-正-负异常的高幅值变化,处于NE向长乐—诏安断裂带、邵武—河源断裂带与MR向的九龙江断裂、上杭—云霄断裂的切割区块。即在九龙江断裂的北边和上杭—云霄断裂的南边出现负值变化,在这2条断裂的中段出现正值变化。二是福建沿海中部莆田—泉州交界地区,该区域呈现负-正异常的高幅值变化,处于NE向长乐—诏安断裂带与北西向沙县—南日岛断裂、永安—晋江断裂的切割区块。在沙县—南日岛断裂带上负值变化较为明显。三是福建沿海北部宁德地区,该区域测点偏少,其结果可能差异较大。

从以上特征分析反映出,3条NE向断裂岩石圈磁异常显著性和幅值均自西向东逐步增加,变化显著区域主要在NE向与NW向断裂的交汇处,在NE向长乐—诏安断裂带上尤为明显。与福建地区地震活动性自西向东逐步增强、地震多数发生在NE向与NW向断裂交汇处的现象相一致。

图3 2015年3月福建地区岩石圈磁场浅部场(a)及深部场(b)分布特征
Fig.3 The characteristic of the shallow(a)and the deep(b)lithosphere magnetic fields in Fujian area on March,2015

居里面深度的反演计算采用中国地质大学(武汉)编制的GMS4.0软件,给定了平均磁化强度1 500×10^-3 A/m和平均居里面深度10 km,向上延拓取5 km,利用近似线性反演公式,把居里面相对于平均深度的起伏表示为有限富里叶级数,利用最小二乘法求得居里面深度。图4为2015年3月福建地区居里等温面深度分布情况。

图4 2015年3月福建地区居里等温面深度的分布
Fig.4 Distribution of Curie isotherm surface depth in Fujian area on March,2015

由图4可见,福建地区居里等温面的起伏变化是较大的,大致在16～30 km范围内,该结果与熊盛青等(2016)计算的结果18～28 km相近。本地区居里等温面的起伏近北东、北向走向,与本区的地质构造线大致相符。在闽江断裂带上有较明显的居里等温面的梯度带,这个区域主要位于福建的水口库区,当时为了加强监测布设了较多的地磁测点。福建南部、西南部地区居里面深度变化幅度比较平缓,在漳州—厦门平原地带尤为明显。在福建中部和东北部存在居里等温面的隆起区和凹陷区。戴云山脉为福建第二大山脉,横贯福建中部地区,地势高、山体宽,戴云山脉主脊座落在泉州市德化县赤水镇境内,主峰海拔1 856 m,雄伟挺拔,气势磅礴,素称“闽中屋脊”。在福建中部和东北部地区由于山势险要、交通不便,野外地磁观测点偏少,福建居里面深度的计算结果可能会存在一定的偏差,有待今后继续开展观测与研究。

从图4还可以看出,地震的分布与居里等温面的变化有一定的对应关系,大部分地震都发生在居里等温面的梯度带上。