（地球探测与信息技术专业论文）航磁及遥感信息在秘鲁南部铁矿预测中的应用.pdf

摘要 秘鲁是个矿产资源丰富的国家，本论文在查阅和分析国内外成矿 预测现有的成果基础上，结合秘鲁南部铁矿成矿预测项目，系统地探 讨了地质、航磁、遥感三种方法在铁矿靶区预测中的应用。 对航空磁测资料的分析，包括对秘鲁南部总磁场强度值t 的提 取、磁异常强度t 的计算、测区的分块和拼接、常规的位场处理以 及简单剖面反演工作。使用m o d e l v i s o n 8 0 软件进行了以下处理：化 磁极、向上延拓、各方向的水平一阶导以及垂向一阶二阶导处理。对 处理后绘制的异常图件进行分析，圈定大致的异常构造带，区块在沿 海分布有两条大型的北西向的正异常带，局部存在其他方向的异常 带，与地质图上的断裂构造走向大体吻合。同时，对遥感影像进行了 常规的铁染异常提取和泥化信息的提取，对局部地区的矿物成分有了 更为丰富的了解。 从上述两个方面出发，结合详细的地层及岩矿石分布，针对秘鲁 两种典型的铁矿类型岩浆晚期热液贯入型m o r r i t o 铁矿和接触 交代热液型( 矽卡岩犁) m a r c o n a 铁矿，进行了航磁异常特征和遥感 矿化蚀变信息的提取和分析，结合矿区的地质背景，总结归纳岩浆晚 期热液贯入型铁矿和接触交代热液型( 矽卡岩型) 铁矿的成矿规律。 采用归纳出来的两种类型铁矿的成矿规律，根据相似类比原理， 寻找到与m a r c o n a 铁矿和m o r r it o 铁矿具有相同地质环境以及相似磁 异常和遥感异常信息异常区，圈定靶区并对两个实例进行实地考察， 验证了成矿规律的准确性。因此，可将此成矿规律应用到新的靶区预 测中去，以预测更多的铁矿资源。 关键词航磁异常处理，成矿规律，靶区预测，矽卡岩型铁矿，岩浆晚 期热液贯入型铁矿 a b s t r a c t p e r ui sac o u n t r yr i c hi nm i n e r a lr e s o u r c e s a f t e ri n s p e c t t i n ga n d a n a l y z i n gt h ee x i s t i n gs u c c e s si nm e t a l l o g e n i cp r e d i c t i o na th o m ea n d a b r o a d ，c o m b i n gw i t h p e r u ss o u t h e r ni r o no r ep r e d i c t i o np r o j e c t ，w e d i s c u s s e dt h ea p p l i c a t i o no fg e o l o g y , a e r o m a g n e t i ca n dr e m o t es e n s i n g t h r e em e t h o d si ni r o no r et a r g e ta r e af o r e c a s ts y s t e m a t i c a l l y t h er e g u l a r p r o c e s s i o n o ft h e a e r o m a g n e t i cd a t a ，i n c l u d i n g e x t r a c t i n g t h et o t a l m a g n e t i c f i e l dv a l u e sti nt h es o u t ho fp e r u ， c a l c u l a t i n gt h em a g n e t i ca n o m a l yd t , b l o c k i n ga n ds p l i c i n gt h es t u d y a r e a ，a sw e l la ss o m es i m p l ep r o f i l ei n v e r s i o n w ed i ds o m ep r o c e s s e sb y t h em o d e l v i s o n 8 0s o f t w a r e ：r e d u c et ot h em a n g n e t i cp o l e ，u p w a r d c o n t i n u a t i o n ，t h eh o r i z o n t a lf i r s td e r i v a t i v ei n d if f e r e n td i r e c t i o na n dt h e v e r t i c a lf i r s ta n ds e c o n dd e r i v a t i v ep r o c e s s i n g a f t e rt h ep r o c e s s i n gw e a n a l y z e dt h ea e r o m a g n e t i ca n o m a l ym a p s ，d r a w e dt h et e c t o n i cz o n e ，a n d f o u n dt h a ta c l o s et h ec o a s t a lt h e r ea r et w ol a r g en o r t hw e s ta n o m a l y z o n e s ，a n ds o m eb a n d si no t h e rd i r e c t i o ne x i s ti ns o m el o c a la r e a ，a n dt h e d i s t r i b u t i o ni sc o n s i s t e n tw i t ht h eg e o l o g i c a lm a p m e a n w h i l e ，w ee x t r c t e d t h eo x i d ea n da r c i l l ai n f o r m a t i o ni nr e m o t es e n s i n gi m a g e ，g o tm o r e i n f o r m a t i o no ft h em i n e r a lc o m p o s i t i o ni ns t u d ya r e a p r o c e e d i n gf r o mt h ea b o v et w oc o n d i t i o n s ，c o m b i n e dw i t hd e t a i l e d s t r a t i g r a p h i ca n dr o c ko r ed is t r i b u t i o n ，s t u d yt h et w ot y p i c a li r o no r e si n s o u t h e r np e n 卜一t h em o r r i t oi r o no r ea n dt h em a r c o n ai r o no r e ，e x t r a c t e d a n da n a l y z e dt h ea e r o m a g n e t i cf e a t u r e sa n dm i n e r a l i z a t i o na n da l t e r a t i o n i n f o r m a t i o no ft h er e m o t es e n s i n gi m a g e ，c o m b i n e dw i t ht h em i n i n ga r e a o f g e o l o g i c a lb a c k g r o u n d ，s u m m a r i z i n g l a t em a g m a t i ch y d r o t h e r m a lf l u i d p e n e t r a t i o no fi r o no r ea n dm e t a s o m a t i ch y d r o t h e r m a l ( s k a r n ) i r o no r e a c c o r d i n g t ot h et h es i m i l a ra n a l o g yp r i n c i p l e ，a p p l yt h et w o m e t a l l o g e n i cr e g u l a r i t yt of i n ds o m ee x c e p t i o nd i s t r i c tw h i c hh a v et h e s a m eg e o l o g i c a le n v i r o n m e n ta n ds i m i l a rm a g n e t i ca n o m a l ya n dr e m o t e s e n s i n ge x c e p t i o ni n f o r m a t i o nw i t hm a r c o n a a n dm o r r i t oi r o no r e i nt h e p r o j e c tw ec i r c l e ds o m et a r g e ta r e a sa n dd i ds o m es i t ei n s p e c t i o nt ot h e t w oi n s t a n c e s ，a n dv e r i f yt h ea c c u r a c yo ft h em i n e r a l i z a t i o n t h e r e f o r e ， w ec a na p p l yt h i sr u l et oc i r c l en e w t a r g e tf o r e c a s ta r e a s ，a n df i n dm o r e i r o no r er e s o u r c e s k e yw o r d s a e r o m a g n e t i c a n o m a l y p r o c e s s i n g ， m e t a l l o g e n i c 陀g u l a r i t y , t a r g e tp r e d i c t i o n ，s k a r ni r o n o r e ，m a g m ah y d r o t h e n n a l p e n e t r a t i o ni n t ot h ei r o no r e 硕l 学位论文 第一章前苦 第一章前言 1 1 目标任务与选题依据 1 1 1 秘鲁找矿的紧迫性 秘鲁位于南美洲西岸的中部，可分西部沿海岸的沙漠平原、中部安第斯山脉 区和两部亚马逊原始森林吲。秘鲁经济属拉美中等水平矿业国，是世界1 2 大矿 产国之一，其铜、铅、锌、银、铋、铼等矿产资源储量居世界自可五位，采矿业和 冶炼工业在秘鲁国民经济中占据重要地位l l j 。秘鲁虽然经济发展比较落后，但是 矿产资源却是异常的丰富。在秘鲁铋、钒储量居世界首位，铜占第三位，银、锌 占第四位。此外，秘鲁还拥有大量的会、铁、铅、磷等矿产资源。但由于资金缺 乏、技术落后等原因，秘鲁正在开采的矿产只占已探明储量的1 0 左右【2 】。由于 大多矿产都蕴藏在安第斯山脉的山腰或山脚，地形和地质结构都异常复杂，因此 需要运用现代化技术进行勘探1 3 j 。而中国的找矿技术f 益成熟，近年来与国际社 会的合作越来越多样化了，融入国际与其它国家共同进行资源歹l ：发，逐渐成为我 国经济发展的方向和曙光1 3 l 。南美洲因为有着比较稳定的政治经济形势，但科学 技术相对落后、开发程度相对较差，因而成为我国的资源开发利用合作目标国之 一【2 j0 1 1 2 秘鲁南部勘探现状及针对的问题 秘鲁共和困虽然矿产资源丰富，但主要的矿产是多金属矿，对铁矿的勘探和 开采工作也是近年来丌始做了比较多的工作，在对秘鲁共和国的多金属勘探资料 进行分析中，发现早在1 9 7 5 年就秘鲁就已经进行了大面积的航空磁测工作，而 磁法作为寻找铁矿最直接有效的方法，这些资料无疑是非常珍贵的。对于现有的 航磁资料，若加以利用，提取有效信息，结合遥感信息以及地质资料，进行综合 分析，用于寻找铁矿，将有非常有用的实际应用意义。 本论文的目的是通过对秘鲁南部能矿部的航磁磁场强度等值线图，进行了数 据的提取，航磁异常的常规位场处理工作，将所有航磁资料进行系统性的分析， 得到了多大2 2 5 万k m 2 的航磁异常成果图，包括：航磁异常a t 等值线图、航磁 化极后z a 异常图、航磁异常2 白的4 5 。、9 0 。、1 3 5 。水平一阶导、垂向二阶导 异常图。对航磁异常进行分析，结合遥感提取的矿化蚀变信息，对典型的矽卡岩 铁矿和岩浆晚期热液贯入型铁矿进行航磁异常规律及遥感信息的分析，得到此两 种矿在秘鲁的成矿规律。借由此成矿规律成功地找到两处相似矿床，验证了规律 的有效性。从而将其应用于其他靶区的圈定，寻找更多同种类型的铁矿。 硕j j 学位论文第章前言 1 2 秘鲁地质背景与成矿条件 1 2 1 秘鲁人文及矿业发展 秘鲁是世界有色、贵金属矿业大国，矿业在秘鲁国民经济中占有重要地位， 近十年矿、业产量、产值持续上升，2 0 0 7 年非油气矿业产值占国内生产总值1 0 7 0 亿美圆的3 7 ，矿产品出口额占该国出【1 贸易总额2 7 4 亿美元的6 1 7 。秘鲁 已丌发矿产达5 0 种以上，其中铜、铅、锌、银、会、铁、锡、钼等为主要已开 发金属矿产1 2 j 。2 0 0 7 年以上主要丌发矿种产量除铁矿以外均列世界总产量的前5 名，出l 1 额占该国矿产品出1 5 1 总额的9 4 i 引。中国是秘鲁矿产主要出口对象国之 一1 。秘鲁矿业大多为小矿山或末形成开采能力，主要金属矿产5 0 以上产能集中 在1 0 余家大型公司l 引。近15 年来，秘鲁矿业发展较快，矿业投资除本国外，主 要来源f 加拿大、美国、墨西哥、英国、澳大利亚等国外资本1 3 1 。 1 2 2 秘鲁主要成矿带 秘鲁位于安第斯褶皱带中段，为西太平洋板块向南美板块下俯冲形成的典型 陆缘火ij j 弧，由西向东依次可分为海岸山脉带、西安第斯带、山间高原带、东安 第斯带、哑安第斯带、亚马逊平原六个构造带。 i ：獭_72 扩f - 1 。磁否了冬箱萄聒质酉 2 硕i ：学位论文第搴前苦 秘鲁成矿地质条件十分优越，找矿潜力巨大，根据矿床类型和成矿特征总体 归纳为三大成矿带： 1 秘鲁斑岩铜矿带。该带属于南北美洲斑岩铜矿带的一部分，北两向长 2 0 0 0 k m ，宽1 5 0 3 0 0 k m ，秘鲁9 7 的铜储最赋于该带中。该矿带大致又可分为北、 中、南三个亚带，其中以南亚带最为重要，向北西延长约1 0 0 0 k m 。产有赛罗贝 尔德、夸霍内、托面帕拉等l o 多个大型斑岩铜矿床。这些矿床的形成都与石英 二长斑岩侵入有关，成矿时代为第三纪n 2 i 。 2 中一北部多会属矿带。该矿带足秘鲁最重要的铅、锌、钨分布区。容矿 岩石主要为上白垩统朱迈莎组灰岩及三叠系普拉卡或帕啭亚狄岩。朱迈莎组灰岩 南起尧罩科查矿区，经桑坦德、乌丘查库、鲁阿拉和帕查帕克等矿区直到北部的 康通加，为一延伸近1 0 0 0 k m 的矿带胡。 3 南部银会矿化带。该带的新生代火山岩中蕴藏有凯约马、希拉阿克塔和 奥尔科潘帕四个大型脉状银一金矿床，其和众多浅成热液贵会属矿床与被火山 口、熔岩丘和其他高位岩浆侵入有关。其中与晚第三纪中央火山核部发生的强酸 性硫酸盐蚀变有关的硫砷碲矿一黝铜矿一金矿床已成为重要的勘查对象n 引。 1 3 航空磁测发展历史与现状 地球物理方法在矿产普查和详查中，起到很重要的作用姐1 。通过地球物理场 特征，推断解释找矿有关地质问题，查明构造层分布与接触关系，容矿层与含矿 层的物性特点，了解隐伏岩体埋深产状，研究隐伏褶皱与断裂，查明火山镐地深 度与火山机构等。磁法作为地球物理方法中的一种重要勘探方法，是通过分析岩 矿石的磁性差异和磁场特征，探测和研究地质体构造和矿产资源分布形态的一种 物理方法碡1 。它是物探方法中最古老、历史最悠久的方法，有将近四个世纪的历 史。与地球物理其他方法相比，它设备简单、效率高，较适合于面积性的区域调 查，在区域性矿产调查工作中投入的实际工作量最大，取得的地质矿产效果也最 好。主要用于找磁铁矿和铜、铅、锌、镍、铝土矿、金刚石、石棉、硼矿床，圈 定基性超基性岩体进行大地构造分区、地质填图、成矿区划分的研究及水文地质 勘测。 ， 航空磁测是利用安装在飞机上的先进的地球物理勘探仪器( 航空磁法( 含梯 度) 测量系统、高精度g p s 卫星定位系统等) 大范围获取地面的磁性特征，应用 计算机和专业软件对数据信息进行处理分析和成图。根据区域的磁场变化规律， 分析判断区域地质构造和圈定找矿有利地区的一种先进快捷的物探方法n 1 。随着 航空磁法勘探仪器的数字化程度及探测精度的提高和勘探技术的发展，航空磁测 技术的应用己在区域地质普查、多金属和非金属矿勘查、石油天然气勘查等领域 硕l ：学位论文第一章前言 得到广泛的应用，并拓展到环境监测、城市环境基础调查、国家重要设施建设的 选址调查、防灾减灾、农业土壤调查和环境保护等方面h 1 。航空物探技术的应用 将在国民经济发展的各个领域发挥重要作用，航空物探是一种最为快速的地质调 查和找矿方法，其中航空磁测应用最为广泛，航磁分为构造航磁和金属矿航磁n 1 。 构造航磁就是飞行高度较高，沿地平线平飞，以解决构造问题，并圈定含油、气、 煤构造为主要目的的航空磁测工作；金属矿航磁是飞行高度低，沿地形起伏飞行， 是以发现局部异常以寻找金属矿产为主要目的航空磁测n 甜。 1 3 1 国内航空磁测现状 我国航空物探事业已经有5 0 年历程，其中航磁测量作为航空物探的经典方法 之一，在地质填图、大地构造、固体矿产、石油天然气勘查、城市稳定性评价、 地质灾害预测以及其他地学工作方面具有十分广泛的应用前景。 目前我国航空磁测有效覆盖面积陆地接近8 5 0 万k 舻，占全国陆地面积的8 8 9 6 ； 毗邻海域面积约1 2 0 万k m 2 ，工作比例尺从l ：1 0 0 力和1 ：5 0 万的区域调奄，到l ： 5 万和l ：2 5 万的寻找固体矿产、油气勘查和地质填图的详查工作，已在不同区 域广泛丌展。 在磁测仪器方面，我国航磁技术向集成于系列化方向发展良好，我国自行集 成的三套适用于不同勘探目的的高精度航磁测量系统分别是：低纬度大跨度的安 一1 2 飞机的航磁测量系统；y 1 2 飞机的航磁水平梯度测量系统；海鸥轻型飞机无 人航磁测量系统引；我国高精度航磁三维梯度测量系统主要由c s 一3 高精度铯光泵 磁力仪( 灵敏度：o 0 0 0 6 n t ) 、自动航空磁力数字补偿仪和超小型三轴磁通门磁 力仪组成7 1 ；测量导航定位采用美国t r a n b e 公司生产s f 一2 0 5 0 g 型差分g p s 全球卫 星实时定位系统，定位精度：平面定位精度士0 5 m ，垂直定位精度s + 2 m n 引。另 外，引进了美国乔梅特公司生产的g r 8 2 0 多道航空伽马能谱测量系统和加拿大 s c i n t r e x 公司的航空磁力梯度测量系统n 副。g r 8 2 0 f 毙谱测量系统采用了全数字 自动控制方法，具有自动增益调整、高质量信号处理自动测试分析功能、减少了 人为因素造成的误差，同时具有自动加温功能，能够保证在低温条件下正常工作， 另外能更好的用于环境监测和核应急领域n 引。 我国拥有软件有加拿大地球物理、地球化学专业软件o a s i sm o n t a j 5 1 4 ，俄 罗斯m e n t a - 0 5 成矿预测软件，m a p g i s 6 5 软件。在铀矿及其它领域内应用前景 广阔。我国航测遥感中心在地面放射性测量、地面磁法、电法测量等领域拥有先 进的物探专业设备、技术和人员，同时可丌展航空物探的地面检查测量和独立的 地面物探测量和解释工作他们。 我国航空磁测技术整体上已经有很大的进步，从测量仪器系统、测量设备开 发、测量方法、数据处理系统等各个方面来看，都得到显著的提高，但是与世界 4 硕l ：学位论文 第r 章前苦 先进水平还是存在一些差距。 1 3 2 国外航空磁测现状 2 1 世纪以来，航空磁测技术得到更加全面的发展j 完善。国外航磁技术建立 了较完备的体系，具备了从信息采集、处理到解释与应用的综合实力，实用化和 工程化程度比较高，解决实际问题能力比较强眨5 l 。航空磁力测量技术的发展主要 是表现在以下几个方面： ( 1 ) 在测量仪器及系统的逐步改进：传统航空光泵磁力仪的灵敏度大幅 提高，困际上主要使用的航空磁力仪是改进了的氦光泵磁力仪和铯光象磁力仪， 在灵敏度等各项技术指标都有大幅度的提高n 1 。航空钾光泵磁力仪技术趋于成 熟，并开始投入使用盯1 。1 9 9 8 年加拿大的g e m 公司推出的g m s p 3 0 a 航空钾光泵磁 力仪的航空梯度系统；2 0 0 3 年g e m 公司钾光泵磁力仪_ g s mp 一3 0 s ；2 0 0 4 年基于g m s p 23 0 a 钾光泵磁力仪的直升机磁测系统；2 0 0 5 年a e r oq u e s t 公司用g e m 提供 的由4 个钾光泵探头组成的直升机磁梯度系统吲。目前，钾光泵探头达到了最高 的灵敏度( 1 p t ) ，采样率达到1 0 0h z 。航空超导磁力仪正处于研发过程中 1 6 o ( 2 ) 航磁梯度测量技术发展迅猛：2 l 世纪以来，航磁梯度测量技术达到了 实用化，并在测量中被广泛使用。近年来，通过提高磁力仪灵敏度，特别是飞机 磁补偿技术和定位精度的提高，航磁梯度数据质量同时得到提高，航磁梯度系统 呈现出急剧增加的趋势6 | 。 ( 3 ) 无人机航磁测量技术：无人机( u a v ) 足一种有动力、可遥控和回收的 飞行器，能携带多种仪器设备和执行多种任务哺1 。f u g r o 公司2 0 0 4 年推出了高精 度无人机航空磁力测量系统g e o r a n g e ri ，为沿海和远离机场地区的数据采集提 供了一种安全有效的测量手段，也进一步增强t f u g r o 公司的航空测量能力。 ( 4 ) 数据处理技术的发展也非常显著，澳大利亚e n c o mt e c h n o l o g y 公司开 发了m o d e lv i s i o np r o 、p r o f i l ea n a l y s tp r o 、q u i c km a gp r o 等多套处理解释软件 1 。m o d e lv i s i o np r o9 o 能够实现复杂地质条件下各种航空重磁数据的三维建 模，并能达到快速正演模拟的目的：q u i c km a gp r o 能够根据所选航磁异常实现 快速三维自动反演计算，生成一个符合地质规律并与所选磁异常最为匹配的三维 地质体系，并能够给出该地质体的埋藏深度、延伸范围、磁性特征等参数口3 。在 此基础上，p r o f i l ea n a l y s tp r o6 0 提供了一个集成测线、地质图等辅助条件在 内的三维交互式解释环境。 除此之外，数据采集技术、航空磁测补偿技术也有很大的进展，航空配套技 术也得到了很好的发展。 硕j ：学位论文第章前寿 1 4 遥感技术的作用 遥感技术是二十世纪六十年代开始，基于现代物理学、空间技术、信息技术 及传感器技术等相关学科发展面形成的- h 综合性的探测技术啪1 。 近年来卫星遥感飞速发展，相关技术不断成熟，卫星遥感的空间分辨率也不 断提高。在光谱仪方面，成像光谱仪作为一种新型的遥感器，是一种谱像合一的 遥感器，具有比以往成成像光谱仪更多的优点包括：波段多、光谱分辨率高、相 邻波段的相关性高，数据冗余大、空间分辨率高等优点糟1 。同时在一颗卫星上装 载多种传感器，可以提高卫星的有效载荷，包括适合于小范围的详细研究的高空 问和高光谱分辨率、窄成像带的传感器以及适合于宏观快速监测的中低空间分辨 率和光谱分辨率、宽成像带的传感器。美国的t e r r a 卫星上装载了下列五种对 地观测器：( 1 ) 先进的空间热辐射发射辐射计( a s t e r ) ：( 2 ) 云和地球辐 射能量系统( c e r e s ) ；( 3 ) 多角度成像光谱辐射计( m l s r ) ；( 4 ) 中分辨 率成像光谱仪( m o d i s ) ；( 5 ) 对流层污染探测装置( m o p i t t ) 口。 同时在数据处理方面，方法技术也不断地得到提高，对多源遥感影像融合技 术也得到深入研究，目前的融合方法主要有聚类分析法、神经网络法、小波变换、 h i s 变换和主成分分析( k l 变换法) 、乘积变换法、专家系统法、高通滤波法、 贝叶斯估计法、d e m p s t e r - s h a f e r 法以及数学形态学等。此外还有多光谱的数据处 理方法，可以提取弱信号信息【2 0 l 。 遥感地质信息在地质勘查及找矿领域中，不仅可以宏观地质构造和地质体判 别等定性分析，还可以进行蚀变岩的地质填图，找矿异常信息的获取等半定量 定量的分析，对其进行蚀变岩石的信息提取可用于金属矿床的勘探，并可以使遥 感异常信息有可能成为一种独立的找矿参数m 1 。对遥感数据进行数据源获取，再 选择最佳的合成波段，获取信息量丰富、层次分明且含有目标地物特征信息的图 像作为基础图像，再对遥感图像进行校正与增强处理，都是为了获取更丰富的有 用信息。对遥感图像的信息提取一般包括构造信息提取与矿化蚀变信息提取两方 面。构造信息的提取是根据遥感影像的色调、形状、纹理以及阴影特征，结合相 关的地质资料进行区域的构造解译，获取线性环状构造信息，同时可以对图像的 频率特征进行空间增强，以突出影像的形迹特征1 5 4 1 。对其进行矿化蚀变信息的提 取包括对其进行铁染蚀变信息和泥化信息的提取。一般来说，与铁离子有关的蚀 变矿物多是次生氧化物或者热液蚀变带的原生矿物，主要的蚀变矿物有赤铁矿、 黄甲铁矿和针铁矿等【3 0 】。对图像进行泥化蚀变信息的提取，是提取与羟基有关的 蚀变矿物，通常含羟基的蚀变矿物有高岭石、绿泥石、绿帘石、蒙脱石以及云母 类岩石f 3 3 l 。 6 硕 ：学位论文 第一章前苦 1 5 综合解释在成矿预测中的应用 综合技术找矿预测就是以遥感方法、地质方法为基础，结合地球物理、地球 化学方法进行找矿预测的一种综合方法瞄刳。 矿产资源作为地球的一个特殊组成部分，具有一些独特性：突变性、自相似 性、随机性、问接性、多解性、不均衡性、多样性、不统一性等| 3 引。随着空问技 术、计算机技术和信息技术的高度发展，地球物理、地质、地球化学、遥感等源 自于不同学科的方法技术所获墩的观测数据，都具有其独特的数据处理方法和分 析技术，对这些数据的交叉和综合分析，能够获得高效的矿产资源潜力评价成果 的准确度和可信度。在矿产资源预测中，地质信息、地球物理信息、地球化学信 息、遥感信息都是缺一不可的，单纯地考虑一种因素是不全面的，只有相瓦结合， 综合考虑，才能提高预测的准确度【6 3 j 。 1 6 论文框架 本论文是一篇以寻找铁矿为目的的文章，通过理论与实践的结合，在已有的 航磁和遥感资料的基础上，提取有效信息，对两个己知的铁矿进行地质、航磁异 常、遥感矿化蚀变异常三方面的分析，总结成矿规律，推测未知铁矿的存在。 论文共分为七个章节，第一章为前言，提出论文的意义及主要工作；第二章 介绍了论文工作中，秘鲁南部航磁异常资料处理及解译工作的具体方法及流程， 获取航磁异常的化极处理、延拓处理及各类求导后的磁异常图件及拼接成果；第 三章是对秘鲁南部遥感信息的铁异常信息提取，主要是对区域的遥感影像进行了 铁染异常信息和泥化信息的提取，采用了主成分分析法和比值法。第四章和第五 章分别对两种类型的已知铁矿进行了详细的特征分析，m o r r i t o 铁矿为典型的岩 浆晚期热液贯入型铁矿，m a r c o n a 铁矿为矽卡岩型铁矿，通过对这两个已知矿的 分析，得到两种类型铁矿在秘鲁南部的成矿规律。第六章介绍了秘鲁铁矿资源分 布情况，并通过成矿类比法圈定了相似靶区，两种类型铁矿预测成果得到了验证。 结论和建议中，总结了本次论文的工作成果。针对几点本工作中的不足之处给出 了几点建议。 7 硕学位论文第二章秘鲁南部航磁信息的提取 。 第二章秘鲁南部航磁信息的提取 2 1 航磁异常常规位场处理 航磁异常的处理与转换是磁力勘探解释理论的一个重要组成部分，2 l 世纪磁 力勘探面临在复杂条件下，高精度多参量磁测资料解释任务。为了更有效地突出 目标体信息，压制非目标体信息，实测单参量转换成解释需要的多参量，磁异常 处理与转换变得更为重要m 一1 。实际工作中，航磁丁原始数据是不同深度磁性地 质体的磁场信息综合叠加反映的结果。且磁性体的形状大小，磁化率分布情况， 以及工作中的误差等等，使得实际的磁性体异常特征与理论上的异常特征相差很 大，比如，一些类似于等轴状的磁性体，当磁测剖面在磁性体上方较远处，磁性 体可看做一个球体；当剖面很靠近磁性体时，当做球体就可能造成很大的误差和 判断错误，而此时如果能够做到把观测面换算到较高的一个平面进行分析，就能 避免这种错误的发生。 磁性体形念复杂、多个磁性体叠加等都会使异常复杂，通过磁异常的处理和 转换，使异常满足解释理论所需要的假设条件，将复杂异常处理成为简单异常， 有利于异常的解释推断。航磁丁原始数据是不同深度磁性地质体的磁场信息综 合叠加反映的结果。浅部磁性体的异常特征一般是宽度小、梯度大，称为局部场 或短波异常；深部磁性体的异常一般是宽度大、梯度小，称为区域场或长波异常 降】。数据转换处理的目的是通过某些转换方法来提高磁场在不同方面的分辨能 力，以便提取各种有用的信息来解释不同的地质问题1 8 1 。这种转换处理包括消除 斜磁化影响的化极处理、突出深部区域场的向上延拓处理、突出局部异常和剩余 异常的垂向导数处理和剖面剩余处理、突出不同方向磁场分部信息的方向导数处 理，以及反映测区岩石磁性分布信息的视磁化率计算等等。各种转换处理方法的 选取需根据测区所要解决的地质任务来确定【9 1 。 磁异常处理和转换的目的： ( 1 ) 使实际异常满足或者接近解释理论所要求的假设条件。曲化平处理就是 将分布于曲面上的实际异常换算成分布于同一个平面上的异常，方便解释；场源 分离就是把叠加的异常分解成孤立异常等等，都是将复杂异常简化方便解译； ( 2 ) 使实际异常满足解释方法的要求。如将磁场单分量的测量值换算成其他 分量的值，将斜磁化下的磁异常值或者由磁场值换算成频谱值以及重磁换算等 等，以便提供多方面的异常信息来满足一些解释方法的需要； ( 3 ) 突出磁异常某一方面的特点。通过向上延拓等方法来压制浅部磁性体的 异常，相对突出深部磁性体的异常；通过方向滤波或换算方向导数来相对突出某 一走向方向的磁异常特征等。 8 硕l 二学位论文第一：章秘鲁南部航磁信息的提取 本次工作的主要技术流程如下： 1 分块向上延拓处理 图2 - 1航磁异常处理及解译流程图 磁法资料处理解释是一个从磁法资料中提取有用信息，并对这些信息进行地 质意义解读的过程。处理过程主要包括以下几个环节。 2 1 1 航磁总磁场强度7 1 值的获取 1 9 7 5 年秘鲁能矿部丌展了1 ：1 0 万的航磁概查，面积达2 2 5 万平方公里。本 次工作借助秘鲁能矿部提供的航磁资料，总共有7 2 个小区块，每个区块资料包括 航磁丁磁场强度等值线图、飞行线路径图和磁化率分布图。丁值的获取，是从航 磁丁磁场强度等值线图的矢量化获取零散的w g s 8 4 坐标系统下的坐标及场值， 为了与其他图件成统一图件，是整个处理系统化，把坐标转换成p s a d 5 6 坐标系 统下的x y 坐标。这一系列的工作由m a p g i s 软件完成。 由于秘鲁航磁磁测时采集磁场强度数据时，所用的单位为y ( g a m m a ) ，伽马 是奥斯特( o e ) 的分数单位，奥斯特( o e ) 是c g s m 高斯单位制中磁场强度的单 位，故1 y = 1 0 一o e = 1 0 g s = 1 0 一t = l n t 。其中伽马y 是磁感应强度的单位，纳 特n t 是磁场强度的单位，两者相当，但不相等。所测的磁化率七单位为e m u ( 库伦) 单位制。c g a m 单位制，也称绝对电磁单位锘t j e m u 。 c g s m ( k ) = 七( p ，卵材) ：m ( g s ) ：，i 0 3 - m r ( a m 一) ：4 万m ( a m ) ：4 刀甜( 七)、 h ( o e ) 日( 堡么胴1 h ( a m ) 一 4 x 。 上式中可以看出，e m u 单位与c g s m ( k ) 单位制相当，因此s i 单位制下的磁化 9 硕l ：学位论文第二章秘鲁南部航磁信息的提取 率，将解译图中的磁化率剩以4 万。如2 5 0 0 e m u = 2 5 0 0 c g s m ( k ) = 2 5 0 0 x 4 n s l ( k ) 2 1 2 航磁分块和拼接方法 ( 一) 分块方法：原始拥有的航磁资料共有7 6 个小的区块，每小区块面积 为3 0 0 0 - - 5 0 0 0 k m 2 。一般来说，航磁数据主要是用于进行区域性的磁性分析，这 些小区块面积太小，难以达到对大面积的区域性构造进行分析研究的目的，且区 块数目太多，不利于处理并使得工作繁琐。因此，根据飞机飞行高度的不同，把 整个秘鲁南部航磁区域分成了1 6 块，区块分割参数如表2 1 ，分块示意图见图 2 2 。 表2 - 1区块飞行高度表 飞行高 块号所含区块 度( m ) l4 5 7 23 6 x4 5 7 23 7 x4 5 7 23 7 v4 5 7 23 6 v4 5 7 2 3 6 u4 2 6 73 6 v4 2 6 73 6 v4 2 6 73 7 u4 2 6 73 7 v4 2 6 7 24 2 6 7 3 6 x4 2 6 7 3 5 u3 0 4 83 5 v3 0 4 83 5 t3 0 4 83 6 u3 0 4 83 6 v3 0 4 8 33 0 4 8 3 6 t3 0 4 83 7 u3 0 4 8 3 4 s2 1 3 43 4 t2 1 3 43 5 s2 1 3 43 5 t2 1 3 43 5 u2 1 3 4 42 1 3 4 3 6 t2 1 3 4 3 4 u5 1 8 23 5 u5 1 8 23 5 v5 1 8 23 5 x5 1 8 23 6 v5 1 8 2 55 1 8 2 3 6 x5 1 8 2 3 3 s4 1 1 53 3 t4 1 1 53 4 s4 1 1 53 4 t4 1 1 53 4 u4 1 1 5 64 1 1 5 3 5 u4 1 1 53 5 t4 1 1 5 71 8 2 9 3 3 q _ 1 8 2 9 3 3 r1 8 2 9 3 4 q 1 8 2 9 3 4 r1 8 2 93 4 s 1 8 2 9 3 5 s 1 8 2 9 3 0 n o4 5 7 23 0 04 5 7 23 l n o4 5 7 23 1 04 5 7 2 3 1 p4 5 7 2 84 5 7 2 3 2 04 5 7 2 3 2 p4 5 7 23 2 q4 5 7 2 3 2 r4 5 7 2 3 3 q _ 4 5 7 2 3 3 r4 5 7 2 3 3 s4 5 7 2 3 4 s4 5 7 2 92 4 3 9 3 2 p2 4 3 93 3 p2 4 3 93 3 q2 4 3 93 4 q 2 4 3 9 l o3 6 5 83 2 03 6 5 8 3 2 p3 6 5 8 3 3 03 6 5 8 3 3 p3 6 5 8 3 l n4 8 7 73 l n o4 8 7 73 1 04 8 7 73 2 n4 8 7 73 2 n 04 8 7 7 1 14 8 7 7 3 2 04 8 7 7 3 0 m3 0 4 83 0 n3 0 4 83 0 n o3 0 4 83 l m3 0 4 83 l n3 0 4 8 1 23 0 4 8 3 1 n o 3 0 4 83 2 n3 0 4 8 1 33 9 6 22 9 n3 9 6 23 0 n3 9 6 23 0 n 03 9 6 2 2 8 l3 5 0 52 8 m3 5 0 52 9 l3 5 0 52 9 m3 5 0 53 0 m3 5 0 5 1 43 5 0 5 3 0 n3 5 0 52 9 n3 5 0 5 1 51 3 7 22 9 k1 3 7 22 9 l1 3 7 22 9 m1 3 7 23 0 l1 3 7 23 0 m1 3 7 2 1 62 2 8 6 2 7 k2 2 8 62 8 k2 2 8 62 8 l2 2 8 6 2 9 k2 2 8 62 9 l2 2 8 6 l o 硕l ：学位论文第二章秘鲁南部航磁信息的提取 图2 - 2 秘鲁南部航磁分块图 ( 二) 拼接方法 每个区块的飞行高度不同，相邻区块拼接处的磁场总强度丁值不同，因此全 区的丁等值线图无法拼接。但是，考虑到局部的磁异常受高度影响不大，因此拼 接之前可以将丁转换成磁异常r 。对于碌选取有两种方法，一种是通过经纬度 计算当年的该地区的正常场( 通过软件可以计算) ，另一个是计算局部区域的平 均磁场强度。两种方法得到的磁异常值不同，但是计算得到的区域性磁异常分布 是一致的。在本次工作中，相对参考正常场t o 的选取是求取该区的磁场总强度的 平均值，求取得到丁= 丁一t o 同一位置总磁场强度7 1 由于飞行高度不同而不同， 但磁异常a t 在允许误差情况下，是大致相同的。因此，可以绘制出全区的磁异 常等值线图，进行整体的分析处理；同样，对磁异常丁进行数据转换处理之后 的磁异常值，可进行同样的拼接。在本次项目中，采用g e o s o f to a s i sm o n t a j 软 件进行图件生成及拼接工作，同时系统地转换为g o o g l ee a r t h 能识别的k m z 格 式，整体进行拼接后与其他方法成果图进行对比，方便分析解译。 2 1 3 低纬度化磁极 为了更好地发挥磁测资料在综合地质、地球物理解释中的作用，消除斜磁化 影响的磁异常化极是一项十分重要的工作。 ( 1 ) 化极意义 一般的航空磁测和地面高精度磁测提取出来的大多都是a t 或者历磁异常， 对于丁或者z 白的直接解释往往比较困难，将其转化为乙可以简化解释，而且 秘鲁位于南半球的低纬度区，斜磁化对磁异常的影响更大，丁异常与地质体之 间的对应关系也非常复杂，主要表现在异常的中心不在磁异常体的正上方位置， 硕i ：学位论文 第二帝秘鲁南部航磁信息的提取 而是有一定程度的偏移和错动，而垂直磁化的垂直磁异常乙。与地质体的关系相 对简单很多【8 l 。因此，化磁极之后的磁异常不仅可以使得解释更容易，而且可以 大大提高解释准确度，有效确定磁性体的位置、边界及产状，对地质解释有很重 要的意义1 8 j 。 秘鲁处于赤道附近的低磁纬度地区，观测所得磁异常的形态远比高纬度地区 相同地质条件下复杂得多，因此为了简化磁异常需要做化磁极处理。化磁极因子 属放大性一类转换因子，纬度越低，其放大作用越强；在磁赤道地区，放大作用 达到极点，化磁极结果不稳定。 磁异常化极转换是磁异常解释的重要基础，鉴于频率域异常化极的现状，化 极的必要性，如何提高化极效果，提高化极意义，尤其是低纬度化极的优化有更 加深刻的实际意义。同时由于秘鲁地区位于赤道附近的地纬度地区，该区的航磁 工作区域覆盖范围为南纬1 3 0 到1 8 0 ，纬度变化不是很大，但处于低纬度区域， 使得该区受地磁倾斜磁化影响较大。凶此对其磁异常化极的研究和优化有更加重 大的意义。 磁异常化极的物理意义就是，将位于地磁极以外的磁性地质体引起的磁异 常，换算成假定的磁性体地质体位于地磁极时所引起的磁异常值【2 5 1 。在地磁北极 处，地磁场总强度t = z ，且方向垂直向下。若不考虑剩余磁化或者假设剩磁与 感磁方向相同，则磁性地质体的磁化强度方向也是垂直向下的( 忽略退磁作用的 影响) ，此时j r t = 乙1 6 1 。在实际处理中，我们常常把将丁或者劢换算成垂直 磁化条件下的垂直磁异常称作化极处理。不同磁化方向之间的转换仅仅是改变磁 化强度的方向，而其大小没有变化【6 j 。 化极应该注意的几点问题：要取得好的化极结果，必须准确地确定磁性地质 体磁化强度的方向，磁倾角磁偏角；对靠近测区边缘地区或者剖面端部附近的丁 化极，在解释时应该注意【i 副。因为一个磁性体地质体在正常的磁化情况下一般都 是引起正负相伴生的磁异常a t ，而化极之后，正负异常的位置和强度、分布的 范围都会有变化f 6 l 。此时，如果化极时候使用的数据不完整，则很有可能造成化 极结果的畸化，导致结论的不准确。磁赤道低纬度地区，磁场形态远比高磁纬度 地区相同的地质条件下要复杂得多1 7 j 。 化极原理：化极计算涉及到磁化方向转换与测量方向转换，该方向转换因子 一般形式为 日( z ，1 ，) ：望逝 q ，l g 门 其中吼。、研：为原测量方向和新测量方向导数因子；吼。、g ，：为原磁化强度方向 和新磁化强度方向导数冈子，这些因子与相应的方向余弦有关，当做化磁极时， 丁测量方向即为地磁场方向，通常假设与磁化强度方向一致，因而有 1 2 顾1 二学位论文 第二章秘鲁南部航磁信息的提取 q ，1 = q f l = q j o ，t o 方向余弦为l o 、m o 、 h ( u ，v ) = 0 ，具体化磁极因子可简化为 “2 + v 2 i ( u l 。+ v m 。) + 。厢】2 用“= r c o s 0 ，v = r s i n 0 ，考虑到l o = c o s i oc o s d o ，m o = s i n i os i nd o ，n o = s i n