《Tectonophysics》:Integrated 3D magnetic modeling and radiometric imaging of the Tamazert Alkaline-Carbonatite complex, Moroccan High Atlas: Emplacement in a developing pull-apart basin
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引言碳酸岩主要出现在与大陆内部裂谷作用相关的非造山环境中,通常与碱性硅酸盐火成岩共生,形成碱性-碳酸岩复合体(Bell和Simonetti,2010;Simandl和Paradis,2018;Humphreys-Williams和Zahirovic,2021)。相比之下,这类岩石
引言
碳酸岩主要出现在与大陆内部裂谷作用相关的非造山环境中,通常与碱性硅酸盐火成岩共生,形成碱性-碳酸岩复合体(Bell和Simonetti,2010;Simandl和Paradis,2018;Humphreys-Williams和Zahirovic,2021)。相比之下,这类岩石在汇聚型或碰撞型地质环境中的出现较为罕见,且对其形成机制的了解仍不充分(Tilton等人,1998;Hou等人,2006;Chakhmouradian等人,2008;Xu等人,2014)。因此,这些稀有火成岩组合的形成过程及其广泛的年龄范围,对于理解地球的内部动力学及其热构造历史具有至关重要的意义(Liu等人,2022)。
西北非复杂的构造环境使得该地区发生了大量的碱性火成作用(Woolley和Kjarsgaard,2008),在摩洛哥形成了碱性-碳酸岩复合体,而这些复合体则形成于不同的构造背景下。与乌拉德德利姆山体(雷吉巴特盾西部)古元古代和中白垩世的碱性岩体不同,后者形成于伸展构造环境之中(Matton和Jébrak,2009;Montero等人,2016;Boukirou等人,2023;Benaouda等人,2024;El Amraoui等人,2025),而我们研究的对象——高阿特拉斯山脉中部的始新世塔马泽特复合体,则形成于与非洲-欧亚板块汇聚相关的挤压构造环境中(Bailey,1992;Frizon de Lamotte等人,2009;Bouabdellah等人,2010)。
尽管几十年来人们对摩洛哥的碱性-碳酸岩复合体进行了大量研究,主要集中在地表地质、岩石学、地球化学和地质年代学方面,但其地下结构仍几乎未被了解。地球物理勘探工作十分有限,大多是为矿产勘探目的而进行的区域航空磁法及放射性测量,例如在雷吉巴特省西部开展的调查(Onhym,2008;Qalbi等人,2011)。最近,El Amraoui等人(2025)利用航空磁法和放射性数据,研究了乌拉德德利姆山体白垩纪碳酸岩复合体的结构框架及风化过程。事实证明,地球物理方法在揭示各种地质环境中的碱性-碳酸岩复合体的内部结构、深度、地下分布范围以及结构框架方面十分有效,能够为了解其形成机制和矿化潜力提供重要信息。著名的例子包括美国内布拉斯加州的埃尔克克里克碳酸岩体(Drenth,2014)、瑞典的阿尔诺碱性-碳酸岩复合体(Andersson和Malehmir,2018),以及美国阿肯色州的马格尼特科夫复合体(Amaral等人,2024)。
塔马泽特碱性碳酸岩复合体是最早被记录下来的此类岩体(Woolley,2001),也是北非规模最大的碳酸岩露头区(Bouabdellah等人,2010)。该地区存在多种含有高场强元素和稀土元素的碱性岩石,其中包括独居石、帕里石和辛克石等矿物(Woolley,2001;Onhym,2021)。以往的研究试图探讨其在西北非板块地动力框架中的形成位置(Kchit,1990;Khadem Allah等人,1996;Bouabdellah等人,2010),但其地下结构以及控制其形成的构造条件至今仍不明确。
由于岩石学特征,碱性-碳酸岩复合体通常表现出椭圆形或圆形的明显磁异常和放射性异常特征(Airo,2015;Thomas等人,2016)。因此,航空磁法和放射性测量成为大规模测绘、解析深层结构以及确定这类复合体形成机制的主要手段(Dentith和Mudge,2014;El Amraoui等人,2025),本研究也将采用这些方法。
通过对航空磁数据的处理与解译,结合对塔马泽特碱性碳酸岩复合体的三维磁反演,可以明确研究区域的结构框架,并通过确定隐伏侵入体的几何形态和深度范围,来模拟其地下磁化率分布。此外,放射性成像技术还能揭示构造走向、界定地体边界,并识别出复合体内的不同放射性异常区。我们的主要目标是结合高阿特拉斯山脉的地动力框架,明确塔马泽特碱性碳酸岩复合体的形成机制及其构造控制因素。
章节摘要
地质背景
摩洛哥高阿特拉斯山脉是一条长700公里的从西南西向东东北延伸的山脉(图1a),由前寒武纪至第四纪的结晶岩和沉积岩构成(图1b),记录了包括前寒武纪、瓦里斯期和阿尔卑斯期在内的多次造山事件(图2)(Michard,1976)。这条大陆内部的阿尔卑斯造山带可分为西部、中部和东部三个部分(图1a),其中高阿特拉斯山脉是地势最深且构造反转最明显的部分(Teixell等人,2003;Frizon de Lamotte等人,
航空磁法和放射性数据
本研究基于摩洛哥能源转型部地质局提供的磁法和放射性数据,开展了一套综合地球物理调查。航空磁数据集包含在两个不同高度上进行的两次磁法测量。第一次测量属于区域性磁法调查,覆盖了米德尔特-埃拉希迪亚这条测线,能够大致反映更深层地壳的磁源分布情况。这项调查是由非洲
区域及局部磁法解译
区域磁法调查所得的RMI图显示出了多个磁异常,表现为磁高值和磁低值,其强度范围在?308.68纳特到575.09纳特之间(图6a)。可以观察到存在一对明显的正负异常,正异常位于南方,负异常位于北方(图6a)。经过RTP变换后的图像显示,这些偶极异常对已经成功消除,从而在磁源正上方形成了正异常,进而
岩浆活动的地下结构与构造控制
通过分析VDR、THDR和ILF技术获得的磁数据(图12、图13、图14),可以绘制出地下结构图。将这些结果与现有的地质资料相结合,就可以绘制出研究区域地表及地下结构的示意图(图21)。该结构图清晰地展示了主要的构造特征,尤其是那些此前已被知晓但分布不明的断层系统。此外,还采用了三维ED技术来确认
结论
在本研究中,我们利用航空磁法和放射性数据,对塔马泽特碱性碳酸岩复合体进行了地球物理分析。此次研究的目的是揭示该区域的磁异常模式、深层结构以及控制其形成的构造特征。航空磁法分析结果显示,存在明显的从东北向东东北方向延伸的线性磁异常,这些异常对应着阿特拉斯山脉中主要的深部地壳断层系统,而这些断层系统则是多相岩浆流动的主要通道
作者贡献说明
Mohamed Azmi: 文章撰写——审阅与编辑,文章撰写——初稿编写,可视化,软件应用,方法设计,研究实施,数据整理,概念构思。Mustapha Boujamaoui: 文章撰写——审阅与编辑,结果验证,研究监督,方法设计,数据整理,概念构思。Oualid El Amraoui: 文章撰写——审阅与编辑,结果验证,软件应用,方法设计,概念构思。Carla Braitenberg: 文章撰写——审阅与编辑,结果验证,研究监督,软件应用,方法设计。Gerardo Maurizio:
利益冲突声明
作者声明,他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了APRD项目“AlkaCarboLipsWac”——“西非克拉通(摩洛哥、毛里塔尼亚和马里)的元古宙和显生宙碱性火成岩、碳酸岩及相关大型岩浆省,以及它们在铌、钽、铀、稀土元素、铁、磷酸盐及其他矿床方面的潜力”(项目负责人:Nasrrddine Youbi教授,卡迪阿亚德大学塞姆拉利亚理学院)的支持,同时还获得了OCP基金会(摩洛哥磷酸盐管理局)、UM6P(本盖里尔穆罕默德六世理工学院)的资助,
Mohamed Azmi|Mustapha Boujamaoui|Oualid El Amraoui|Carla Braitenberg|Gerardo Maurizio|Nasrrddine Youbi|Hassan Ibouh|Ibtissam Rezouki|Moulay Ahmed Boumehdi|Abdelmounaim Fahim|Malika Fadil|Mohamed Ben-Daoud|Mamadou Diallo