印度北比卡内尔-纳高尔盆地的岭-盆构造：来自重力和磁数据的新的见解

《Tectonophysics》：Ridge–Basin architecture of the Northern Bikaner–Nagaur Basin, India: New insights from gravity and magnetic data

　　K. Chhabra|A. Singh|C.P. Dubey|G.S. Darmwal
印度地质调查局，西部区域，斋浦尔，印度

摘要
比卡内尔-纳高尔盆地的北部是印度西北盾体中新元古代至早寒武纪的克拉通内盆地，其岩石圈尺度结构受到继承性基底的控制。尽管进行了地表地质调查，但德里-萨尔戈达岭的地下连续性、基底高地的分布以及盆地内的构造分割程度仍不明确。高分辨率的重力和磁数据揭示了沉积层覆盖下的基底岭是横向连续的，并由断层界定，表现为高密度、磁性异质的构造高地，这种高地控制着盆地的不对称性、沉积中心的区分以及局部沉积层厚度的变化。该基底岭对盆地的分割、沉积层厚度的变化以及子盆地的位置有重要影响。浅层侵入体和构造高地下的局部地壳增厚产生了密度-磁化率对比，这与明显的重力和磁异常相吻合。这些特征影响了盆地的热演化和构造演化，并间接控制着含沉积物的矿化分布。这些构造特征与浅层含沉积物矿化的空间关联表明了基底结构在控制矿物分布中的主导作用。通过解析以前模糊的构造趋势，并将深层地壳遗产与矿化联系起来，本研究突显了岩石圈遗产在控制克拉通内盆地演化中的作用，并为理解印度西北盾体沉积覆盖地区的盆地分割和指导矿产勘探提供了预测框架。

引言
发育在稳定大陆岩石圈上的克拉通内沉积盆地保留了造山后变形、基底再活化和沉降驱动的盆地演化的长期记录。比卡内尔-纳高尔盆地作为拉贾斯坦西部裂谷系统的一部分，其演化受到了脆性剪切构造和裂谷运动的影响（Dasgupta和Mukherjee，2017；Dasgupta等人，2023）。裂谷控制的结构特征了这个区域的特点。厚厚的沉积物和表面覆盖物通常掩盖了下方的结晶基底，限制了直接的地质观测，从而导致对盆地结构、断层配置和构造遗产的不确定性（图1）。在这种情况下，重力和磁方法通过利用基底岩性、侵入体和沉积序列之间的密度和磁化率差异来提供对地下结构的关键约束（Bain等人，1993；Blakely，1996；Saad，1993；Hinze等人，2013）。重力异常反映了埋藏源的总体质量分布（Ansari等人，2025），而磁异常在划分岩性变化、侵入体以及地下结构的边缘和顶部方面特别有效（Nabighian等人，2005；Fichler等人，2007；Gernigon等人，2011）。在其他印度克拉通内盆地（如曼纳尔湾、康坎海岸和考韦里盆地）的研究中也同样使用了形态测量、重力和构造分析方法来解析基底和断层结构（Biswas等人，2025；Chatterjee等人，2024；Mukherjee等人，2025），这支持了这些方法在比卡内尔-纳高尔盆地的应用。

比卡内尔-纳高尔盆地（BNB）是一个从中新元古代到早寒武纪的克拉通内盆地，沿印度盾体的西部边缘发育（图1），构成了马尔瓦尔盆地系统的东部部分（Pareek，1981，Pareek，1984；Pandey和Bahadur，2009）。从构造上看，该盆地是阿拉伯板块纳杰德断层系统中新元古代左旋滑动的产物，导致东冈瓦纳地区形成了一系列克拉通外盆地，包括旁遮普裂谷和BNB（Agar，1987；Al-Husseini，2000；Lüning等人，2000；Mandal等人，2021；Biswas等人，2024）。该盆地拥有厚的中新元古代至早寒武纪沉积序列，形成于与阿曼南部Huqf组相当的海洋到蒸发环境（Prasad等人，2010；Yasin等人，2022）。从构造上看，BNB由东西向的断层边界，并被继承的前寒武纪基底特征分割，包括北部的德里-萨尔戈达岭和东部的德里褶皱带，这些特征对盆地结构、沉积层厚度和沉积中心分布有重要影响（Humayon等人，1991；Kumar和Pandey，2008；Pandey和Bahadur，2009）。重力数据显示了一系列南北向至北北东-南西南向的基底岭和之间的凹陷，而地表露头仅限于东部和东南部边缘，大部分盆地被第四纪风成覆盖物掩盖，因此需要依赖钻孔和地球物理数据集来了解地下情况（Pareek，1984；Jodha，2009；Singh等人，2017）。

此前对BNB北部的地球物理研究表明，该地区具有低振幅布格重力场，其上叠加有线性重力高地，这些高地勾勒出了基底岭、断层和盆地内的凸起（Zutshi等人，1997；Kumar和Pandey，2008）。综合重力、磁力、地震反射和深地震探测研究表明，在异质的前寒武纪基底上形成了缓倾西倾的反射层、倾斜的基底块体、生长断层、楔形沉积包以及由断层控制的裂谷-凹陷盆地几何形态（Murali & Babu Lal，1983；Murali等人，1984；Ram Gopal，1989；Mandal等人，2021）。多个南北向至北北东-南西南向的基底岭和重力高地，包括苏拉特加尔-甘加纳加尔异常和杜尔梅拉地下岭，被解释为德里-萨尔戈达岭系统的一部分，这些结构局部形成了由向西倾倒的断层界定的地垒-地堑构造（Munshi，1977；Pareek，1984；Kumar和Pandey，2008）。由于阶梯状断层作用，基底深度从东部区域的约600米增加到中部和西部区域的超过3公里，汉瑟兰蒸发岩组的蒸发岩厚度和盐循环也相应地向盆地内部增加（Kumar和Pandey，2008）。磁数据大致反映了重力趋势，勾勒出了与深层基底结构相关的弧形和延长异常，而重力和磁低点的差异突显了基底成分和侵入体的变化（Babu Lal等人，1984；Bakliwal和Ramasami，1987）。综合重力和磁解释表明，由陡峭重力梯度限定的封闭地下凹陷和负磁中心代表了蒸发岩沉积的构造有利区域，而不同解释中基底高地和断层方向和连续性的不一致性强调了在BNB北部需要更高分辨率的地球物理约束。

BNB内的蒸发岩沉积与基底控制的沉降模式和断层结构密切相关（图1）。综合重力、磁力和钻井数据表明，沉积序列主要是水平或缓倾的，局部受到盐流、断层控制的滑塌和阶梯状断层的影响，共同导致了盆地向西加深（Murali & Babu Lal，1983；Murali等人，1984；Ram Gopal，1989）。蒸发岩厚度的系统变化和沉积中心的定位反映了由继承性基底特征施加的构造分隔，强调了基底结构在控制蒸发岩盆地发育和相关沉积物矿化中的主导作用（Kumar和Pandey，2008）。不同解释中南北向基底高地和向西倾倒的断层方向和连续性的不一致性强调了在BNB北部需要更高分辨率的地球物理约束。已发表的地图和地层解释表明，由于数据覆盖有限且部分不一致，基底高地和盆地内断层的方向存在一定的变异性，这突显了需要进行高分辨率地球物理调查的必要性。本研究首次对BNB北部的苏拉特加尔-甘加纳加尔地区进行了高分辨率的重力和磁力综合研究，明确了德里-萨尔戈达岭（DSR）的地下延伸和结构意义，延伸至中地壳水平（20公里深度）。我们使用导数、光谱、欧拉和联合2.5D正向建模分析解决了基底高地、地层分隔和断层控制沉积中心的不确定性。我们的结果揭示了一个横向连续的继承性基底岭，它控制着盆地的分割、沉积层厚度变化和浅层蒸发岩矿化，将深层地壳结构与地表地质过程联系起来。这些发现为理解印度西北盾体克拉通内盆地的演化提供了坚实的基础，并为矿产勘探提供了指导。

**地质与构造框架**
比卡内尔-纳高尔盆地（BNB）构成了马尔瓦尔盆地系统的东部部分，是一个在中新元古代至早寒武纪期间在印度盾体西部边缘发育的克拉通内盆地（Pareek，1984；Pandey和Bahadur，2009）。该盆地呈延长且不对称的几何形态，长约200公里，宽约50公里，局部沉积层厚度可达2-3公里（Rajak等人，2019；Das，1988；Farooq等人，2019）。

**数据与方法**
本研究整合了高分辨率的地表重力和磁数据、数字高程数据、岩石物理约束以及已发表的地震信息，以调查BNB北部的地下结构。这些数据集为定量分析和地壳密度及磁化率横向和垂直变化的正向建模提供了基础，使得能够准确解释基底配置、推断的侵入体及其...

**作者贡献声明**
K. Chhabra：撰写初稿、可视化、验证、监督、软件使用、方法论、调查、正式分析、数据管理、概念化。
A. Singh：撰写初稿、可视化、验证、方法论、正式分析、数据管理。
C.P. Dubey：撰写修订稿 & 编辑、可视化、验证、监督、项目管理、方法论、概念化。

**未引用参考文献**
Banerjee和Mazumdar，1999
Banerjee等人，2012
Baranov和Naudy，1964
GSI，1998
GSI，2000
Kumar等人，2005
Ramadass等人，2006
Wynne，1878
Wynne，1891

**利益冲突声明**
作者声明他们没有已知的竞争财务利益或个人关系可能影响本文的报告内容。

**致谢**
作者衷心感谢印度地质调查局（GSI）局长和西部区域GSI局长及部门主管在整个工作中的持续支持和鼓励。本研究是印度地质调查局年度野外季节计划资助的国家地球物理测绘（NGPM）计划的部分成果。作者也感谢参与野外工作的所有人员的辛勤努力，他们对工作的高质量完成做出了贡献。