（地球探测与信息技术专业论文）广西桂东北某地区地面高精度磁测ΔT异常处理与解释研究.pdf

桂林工学院硕士学位论文 摘要 磁法勘探在所有物探方法中是发展最早、应用最广泛的一种方法。我们通过 利用g p s 导航对面积大约5 7 0 多平方公里的广西桂东北某区进行地面高精度磁测， 野外测量严格按照地面高精度磁测技术规程( d z t0 0 7 1 9 3 ) 进行操作，对所有 数据进行处理并且成图。根据地球物理理论圈定了t 磁异常区，对研究区数据 进行分析与解释研究。 本文前面简要的叙述了高精度磁测的应用现状和这次研究的意义与内容，介 绍了磁法仪器噪声水平检测、仪器精度和一致性的检验以及对前面的测点进行再 次的抽查、复检等过程；并对磁测数据的整理与预处理，整个采集、处理过程完 全符合地面高精度磁测的要求。最后测量、统计了研究区磁性标本的参数并分析 研究区物性。 在对磁资料转换处理过程中着重的介绍了位场分离( 区域场与局部场的分 离) ，因为它决定了以后反演的准确与否。本文主要介绍了差值法、匹配滤波法 和二维的小波多尺度分析，进行了比较，肯定小波分析的优势：能同时提取不同 尺度地质体的数据特征，便于对感兴趣的数据特征进行进一步的处理、分析、解 释，排除与目标地质体特征数据无关信息的干扰。另外对实测数据进行了曲化平 ( 针对研究区西部落差大) 、卜z 异常转换( 便于新旧资料对比，排除假异 常) 、并针对重点加密磁测数据进行了水平梯度模和各向一、二阶导数计算和分 析，确定磁源边界位置便于更准确的圈定异常范围。 在定性分析了研究区异常后，根据地质情况，有针对性地对后来加测的两条 高精度剖面数据做定量分析。如利用希尔伯特变换法反演接触带及有限台阶的埋 深和产状要素；以及切线法对隐伏的矿体的推断。然后根据实测磁异常平面图出 现的大小异常及其类型，有针对性的分别对几种组合三度体进行理论正演和欧拉 法反演。并利用欧拉算法反演磁性界面，它反映了研究区磁性界面的起伏特征， 还可以给出正常场或构造极性特征，对判断区域异常和磁性体形态特征有一定的 帮助，丰富了磁测资料的地质效果。 在结合地质、化探和遥感资料的基础上给出了磁异常( 即两个重点的成矿远 景区) 的综合解释和初步结论。 关键词：地面高精度磁测；磁异常t ；小波；隐伏矿体；反演：欧拉法 桂林工学院硕士学位论文 a b s t r a c t t h em a g n e t i ce x p l o r a t i o ni sd e v e l o p m e n to ft h ee a r l i e s ta n dm o s te x t e n s i v e a p p l i c a t i o no fam e t h o di na l lg e o p h y s i c a lp r o s p e c t i n g g p sn a v i g a t i o nt h r o u g ht h e u s eo fm o r et h a n5 7 0s q u a r ek ma r e aa r o u n dt h e n o r t h e a s to fg u a n g x i ，w ec o n d u c t e d ah i g h p r e c i s i o ng r o u n dm a g n e t i cm e a s u r e m e n t t h ef i e l dm e a s u r e m e n t si ns t r i c t a c c o r d a n c ew i t ht h e h i g h p r e c i s i o nm a g n e t i cg r o u n d t e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o n ( d z t 0 0 7 1 - 9 3 ) o p e r m i o no fa l ld a t ap r o c e s s i n ga n dm a p p i n g ，g e o p h y s i c a lt h e o r y d e l i n e a t e di na c c o r d a n c ew i t ht h ea tm a g n e t i ca n o m a l ya r e a a c c o r d i n gt ot h ed a t a ， o u rm a k ea n a l y s i sa n di n t e r p r e t a t i o no fr e s e a r c h t h i sp a p e rf i r s td e s c r i b e st h ea p p l i c a t i o no fh i g h p r e c i s i o nm a g n e t i cs u r v e yo f t h es t a t u sa n dt h es i g n i f i c a n c eo ft h es t u d ya n dc o n t e n t ，i n t r o d u c e dan o i s el e v e l d e t e c t i o na b o u te q u i p m e n t ，a c c u r a c ya n dc o n s i s t e n c yo ft h et e s tf o ra p p a r a t u s ，a n d m e a s u r e m e n tp o i n t si nf r o n to ft h ec h e c k sc a r r i e do u ta g a i n ，r e c h e c k ，e t c o nt h eo t h e r h a n d ，t h ec o l l a t i o no fd a t ao nt h em a g n e t i cs u r v e ya n dp r e t r e a t m e n t ，t h ew h o l ep r o c e s s o fa c q u i s i t i o na n dt r e a t m e n ta r ef u l l yc o n s i s t e n t e dw i t ht h eg r o u n dh i g h 。p r e c i s i o n m a g n e t i cm e a s u r e m e n tr e q u i r e m e n t s f i n a l l ym e a s u r e m e n t ，s t a t i s t i c a la r e am e a s u r i n g m a g n e t i cp a r a m e t e r sw e r em e a s u r e da n da n a l y z e dd i s t r i c tp r o p e r t i e s i nt h em a g n e t i cd a t ac o n v e r s i o np r o c e s sf o c u s e do nm a g n e t i cp o t e n t i a lf i e l d s e p a r a t i o n ( t h er e g i o n a lf i e l da n dt h el o c a lf i e l ds e p a r a t i o n ) ，b e c a u s ei t d e t e r m i n e s w h e t h e ro rn o tt h ee x a c ti n v e r s i o no fn e x ts t e p t h i sp a p e ri n t r o d u c e st h ed i f f e r e n c e m e t h o d ，m a t c h i n gf i l t e rm e t h o da n dt w o d i m e n s i o n a lw a v e l e tm u l t i 。s c a l ea n a l y s i s b y c o m p a r i n gt h ea d v a n t a g e so fw a v e l e ta n a l y s i ss u r e ：d i f f e r e n ts c a l e sc a na l s oe x t r a c t g e o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c so ft h ed a t a ，t h ec o n v e n i e n c eo fi n t e r e s t i n gc h a r a c t e r i s t i c so ft h ed a t af u r t h e rt h ep r o c e s s i n g ，a n a l y s i s ，i n t e r p r e t a t i o n ，e x c l u d ei r r e l e v a n t i n f o r m a t i o ni n t e r f e r e n c ea b o u tt a r g e tg e o l o g i c a lc h a r a c t e r i s t i c so fd a t a i na d d i t i o nt o t h er e d u c t i o no fm e a s u r e dm a g n e t i cd a t at oah o r i z o n t a lp l a n e ( a i m i n ga th i g hd r o p 桂林工学院硕士学位论文 h e i g h ti nt h ew c s t c mo fr e s e a r c h i n ga r e a ) ，t h ea t a zm a g n e t i ca n o m a l yc o n v e r s i o n ( o l da n dn e wi n f o r m a t i o nt of a c i l i t a t ec o m p a r i s o n ，e x c l u d i n gf a l s ea n o m a l y ) ，a n d f o c u s i n go nk e ye n c r y p t i o nm a g n e t i cg r a d i e n td a t a ，t h e nw ec a l c u l a t i o na n da n a l y s i s i t sh o r i z o n t a lg r a d i e n tm o d ea n df i r s t - s e c o n do r d e rd e r i v a t i v ea b o u te v e r y d i r e c t i o n ， m a g n e t i cs o u r c el o c a t i o no ft h eb o r d e rt of a c i l i t a t em o r ea c c u r a t ed e l i n e a t i o no ft h e a n o m a l y i nq u a l i t a t i v ea n a l y s i so ft h em a g n e t i ca n o m a l ya b o u tt h ei n v e s t i g a t e da r e a ， a c c o r d i n gt og e o l o g i c a lc o n d i t i o n s ，t a r g e t e da n dq u a n t i t a t i v ea n a l y s i so ft h et w o h i g h p r e c i s i o nm e a s u r e m e n tp r o f i l ed a t al a t e r s u c ha st h eu s eo fh i l b e r tt r a n s f o r m i n v e r s i o nc o n t a c tz o n ea n df i n i t es t r e t c h e ds t a i r c a s ew i t ht h ed e p t ha n dt h eo c c u r r e n c e o fe l e m e n t s ，m o r e o v e rt a n g e n tm e t h o di n f e rt h ec o n c e a l e dm i n e r a ld e p o s i t s a c c o r d i n g t ot h es i z ea n du n u s u a lt y p e so ft h em e a s u r e dm a g n e t i ca n o m a l y ，t a r g e t e d o ns e v e r a ld i f f e r e n tc o m b i n a t i o n so ft h r e e d i m e n s i o n a lb o d yt h e o r e t i c a lf o r w a r d m o d e l i n ga n de u l e rm e t h o di n v e r s i o n e u l e ra l g o r i t h ma n du s i n gi n v e r s i o n o f m a g n e t i ci n t e r f a c e ，i tr e f l e c t st h es u r v e y e da r e ao ft h eu p sa n dd o w n so fm a g n e t i c c h a r a c t e r i s t i c so ft h ei n t e r f a c ec a na l s ob eg i v e nn o r m a lf i e l do rt e c t o n i cp o l a r i t y f e a t u r e s ，t h ej u d g e m e n to ft h er e g i o n a la b n o r m a l i t i e sa n dm a g n e t i cc h a r a c t e r i s t i c sc a n h e l pt oe n r i c ht h em a g n e t i cd a t ao ft h eg e o l o g i c a le f f e c t s a n dt h ec o m b i n a t i o no fg e o l o g i c a l ，g e o c h e m i c a la n dr e m o t es e n s i n gi n f o r m a t i o n i sg i v e no nt h eb a s i so fm a g n e t i ca n o m a l i e s ( t h a ti s ，t h et w ok e yo r e 。f o r m i n g 。p r o s p e c t a r e a s ) a n dt h ec o m p r e h e n s i v ei n t e r p r e t a t i o np r e l i m i n a r yc o n c l u s i o n s k e yw o r d s ：h i g h - p r e c i s i o ng r o u n dm a g n e t i cs u r v e y ；m a g n e t i ca n o m a l ya t ； w a v e l e t ；c o n c e a l e dm i n e r a ld e p o s i t s ；i n v e r s i o n ；e u l e rm e t h o d m 桂林工学院硕士学位论文 研究生学位论文独创性声明和版权使用授权说明 独创性声明 本人声明：所呈交的论文是我个人在沈云发副教授指导下进行的研究工作及 取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不 包含他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得桂林工学院或其它教育 机构的学位或证书而使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在论 文中作了明确的说明并致以了谢意。 学位论文作者( 签字) 一因鱼垒 签字日期： 芝显垒左盥： 版权使用授权说明 本人完全了解桂林工学院关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：按照 学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本：学校有权保存学位论文的印刷本和 电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它 复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部 内容。( 保密论文在解密后遵守此规定) 善位论文作者( 签字) ： 凼丝经 指导教师签字：幽j ： 签字日期：埤l 桂林工学院硕士学位论文 1 1 研究意义 第一章前言 近年来，随着国民经济对矿产资源继续保持旺盛需求，一大批进入中晚期的 大中型矿山产量锐减，地质找矿难度增大以及主要矿产探明储量增幅减慢，使我 国矿产资源形势日趋严峻。 这时在解决找矿、地质问题上地面高精度磁测就能发挥其优势。主要表现在 以下几点：( 1 ) 用于隐伏区地质填图，不仅能确定强磁性岩石边界，而且还能确定 弱磁性岩石边界；( 2 ) 在典型的成矿区，直接圈定弱磁性矿体；( 3 ) 微磁测量用于 寻找古墓及古坑道。 另外地面高精度磁测能准确定位，可更细致地查明磁异常与各种地质因素之 问的对应关系，便于研究引起异常的原因。而且地面高精度磁测可以布置较密的 测网，查明磁异常的细致结构，便于更详细地进行地质划分。此外，地面磁测还 可测定磁场的垂向和水平梯度以及它们的二次梯度，对磁异常进行深入研究，这 是航空磁测所不能比拟的。对地质构造、矿床等问题的详细研究则必须使用地面 高精度磁测。而且at 异常受斜磁化的影响比z 异常要复杂，它的信息量多，是 磁性体综合反映( 如磁性体的几何参量、磁性参量) 。现在我国大面积区域已做 完航空磁测的情况下，在重点地段进行中、大比例尺的地面高精度磁测预普查和 推导地面高精度磁测t 异常正反演方法的重要性便突现出来。而且在磁测精度 提高到1 5 n t 后，磁法勘探解决地质问题的能力比以往有明显的增强。 而在桂东北地区以往只有航测资料以及z 异常处理的相关资料，缺少地面 高精度磁测资料和针对弱异常t 相关研究，通过本次课题研究，尝试建立t 与z 磁场的互换系统，可用于以前z 旧资料换算为t ，与地面高精度磁测新 资料对比。 并根据中国地质调查局战略性矿产远景调查项目任务要求，本次研究任务 是：以钨、锡为主攻矿种，运用多种手段和方法查明区域控矿条件，圈定物化探 异常和成矿有利地段，开展系统矿产检查，提供可供进一步工作的找矿靶区和新 发现矿产地。 桂林工学院硕士学位论文 1 2 主要研究内容 依托国家项目：“广西桂东北某地区矿产远景调查”为研究基础，本文根据 实际情况主要进行以下几方面的工作与研究： 一、对研究区正确选择测网 踏勘时进行局部的测量，经过预处理了解浅层噪声的平均强度，得出信噪比。 因为所得信噪比n s 1 ，比例尺为1 5 0 0 0 0 ，由此选择最适宜的测网为线距5 0 0 m ， 点距l o o m 。研究区西北角部分山区，由于高差切割太大，交通不便利且无人居 住，测线和测点无法按规则网进行，适当进行了放稀和偏移。并以“大矿附近找 大矿”的原则为突破口，在原有小型矿区附近的两个地区进行了点距5 0 m 的加密 观测和高精度剖面测量( 点距2 0 m ) 。 二、研究区数据收集整理 以高精度磁测为前提采用半自由网展开，以g p s 控制半自由网及测点位置。 对研究地区进行1 5 0 0 0 0 高精度磁法测量、1 0 公里高精度磁法剖面测量，及岩 石物性资料测量等相关数据的收集整理工作。 除了在高精度磁测的优选靶区再安排异常详查研究外，还要考虑充分结合其 他物化探方法所得出的研究与成果，进行有针对性地详查和综合解释。 三、地面高精度磁测t 磁异常处理方法 地面高精度磁测室内资料整理初步成果中最关键的是t 数值的计算和处 理的方法和技术，在这过程严格控制磁测精度。同时对磁力数据资料和图形资料 进行参数统一，形成在投影、地理坐标等统一的数据体，对资料精度进行评估， 绘制总磁测t 图，圈定预查靶区。 四、开展磁异常的数据处理与解释( 即磁资料的转换处理和正反演) 1 ) 从总磁测t 图提取各异常区域数据，针对剖面和平面数据进行分离区域 场与局部场方法( 如滑动平均法、插值切割场法、差值场法，匹配滤波法等) ， 另外进行小波多尺度分解：利用小波分析方法，把磁异常分解为不同阶次的细节 部分和逼近部分，用它们来分离不同尺度的区域场与局部场，进行分析。 2 ) 求空间域的一、二次导数，水平总梯度模。( 用于浅部异常和解释地质 2 桂林工学院硕士学位论文 体的边界( 断裂、岩体、矿体边界等等) 。对t 磁异常进行曲化平，求梯度异 常，以梯度异常为先演信息，结合、对比实测高精度磁测at 与计算梯度场两者 进行磁异常解释。t 与z 磁场的互换，可用于以前z i h 资料换算为t ，与地 面高精度磁测新资料对比。3 d 频率域磁异常转换( 有向上延拓、向下延拓、化 极、一、二阶方向导数等等) 。 3 ) 针对研究区不同类型的磁异常，分别对规则几何形体，如接触带及台阶 模型、下延无限直立棱柱体组合模型等正演。在三度体方面：组合棱柱体、组合 有限长水平圆柱体、组合球体等进行正演计算，利用水平梯度滤波，然后利用欧 拉微分方程反演，进行模拟计算，并总结欧拉法的处理规律、经验以及优缺点。 其正反演都是针对研究区不同磁异常，解决实际问题。 4 ) 根据实际情况对两个长精测剖面数据进行适当的场源分离，然后进行切 线法、希尔伯特变换法的反演。各异常区域数据采用空间域的广义逆矩阵方法和 频率域直接反演磁性基底面( 如结晶基底面，大的岩体的上顶面) 和人机交互实 时反演。在上面研究的基础上，把磁反演结果结合地质资料，钻井资料和岩石物 性数据进行综合解释。 t 5 ) 探讨该研究区的矿产远景。提供可供进一步工作的找矿靶区和新发现矿 产地。 3 桂林工学院硕士学位论文 2 1 自然地理概况 第二章研究区的概况 研究区位于广西东北部，涉及两个l ：5 0 0 0 0 国际分幅，总面积5 7 0 多平方公 里( 广西桂东北区) 。研究区地形特点是北高南低，东西两侧明显隆起。东西两 侧以中心陡坡地形为主，局部形成悬崖峭壁，海拔4 0 01 6 0 0 m ，相对高差3 0 0 ，- - - 1 2 0 0 m ，植被发育，浮土厚覆，西部最高峰高山顶海拔1 6 0 3 4 0 m 。中部等地为丘 陵、岩溶地区，海拔1 5 0 5 0 0 m ，丘陵区多种植有农作物，局部岩溶区峰林密集， 峭壁悬崖广布。 2 2 区域地质 2 2 1 地层 研究区除有小面积岩体分布外，几乎全为沉积岩覆盖。出露地层有寒武系、 奥陶系、泥盆系、下石炭统及第四系。其中以泥盆系分布最广，构成基底的寒武 系( 厚大于4 3 5 2m ) 、奥陶系( 厚大于1 7 4 6m ) ，是一套地槽型复理石建造。盖 层( d 一- c ) 厚度约4 8 0 0 m ，以浅海相碎屑岩、碳酸盐岩建造为主，属准地台型沉 积，下部有陆源碎屑建造。 寒武系、奥陶系属活动环境下深海半深海槽盆相的浊流沉积，是与闽、渐、 赣、湘、粤连成一片的华南广阔海盆的一部分。加里东运动后，早泥盆世至中泥 舷世初期为滨岸碎屑岩沉积，中泥盆世晚期开始至晚泥盆世为碳酸盐岩沉积，同 时发生明显的分异，西南部为半局限局限台地、中东部为开阔台地至台地边缘， 东部为台地前缘斜坡一盆地的三种沉积类型。早石炭世基本上继承了晚泥盆世的 沉积格架并进一步持续演化发展。中部地区为台地前缘斜坡盆地，中南部为开 阔台地台棚的两种沉积类型。 第四纪时期的喜山运动，区内地壳处于间歇性抬升状态，河流下切。在山间 凹地，盆地接受陆相沉积。 4 桂林工学院硕士学位论文 2 2 2 构造 研究区大地构造位置属南华准地台桂中桂东台陷之海洋山断褶带南部( 见 图2 2 1 ) 。根据沉积建造、构造变形、岩浆活动、变质作用等各种地质事件的 历史记录，判断本区的构造形迹应是广西运动、海西印支运动、燕山运动和喜 马拉雅运动的产物。 鼍撵馘太避翰凌镰黧承童鬻 穗r 蠲麓矮乏) l 一：趣均遮蕈完彝勰2 - - 兰摄掏途纛竞露避 3 一因数钩逸摹觉界线 繁争麓l 曩蠢簟嚣 1 、一_ 囊，。曩 警簟l 鬟l 墓 l j i 警绺f 雠7 ；冀誊t 麟目 。，。奠! 童秘孽”轮* 一 、，；舞藩毒菇警鼍 摹 孽簟瓣蠕 弦籀麓菇蟊 童羲蛾童缮非； 囊7? 鬻磊蕊，疆，；” 麓绷慷 羧蠢蠡鼍蓄嚣 鼍糟f 髯，鞴瀛；甜j 。 誓；艟鬟；“； 毛纛1 鬟黧鬈嚣? 麓穗绷鳓缎 黪蒙j i 鬣溢1 i ；：i l i j 灞鞴警茹黼 ：黧、鍪鲞蘸遂望掣馕 翌缈鼻羹鬻糕iii + - i 。”翌憋塾堑蹩“i 图2 2 1 广西构造位置示意图 广西运动表现为早古生代地层的强烈褶皱形成褶皱基底，在邻区都庞岭和海 洋山一带发生大规模的岩浆侵入。广西运动后，研究区自早泥盆世开始接受沉积， 形成沉积盖层与褶皱基底的超覆角度不整合。 有迹象表明，中泥盆世中期栗木马江大断裂在继承基底断裂的基础上开始 活动，使研究区内出现明显的沉积分异，说明海西运动在研究区也有所表现。印 支运动是该区的主要构造运动，主要表现为测区沉积的侏罗纪地层与下伏更老地 层为角度不整合接触，泥盆纪和石炭纪地层发生褶皱和断裂。 燕山运动期间，研究区内褶皱和断裂发育，岩浆活动强烈，表现为多幕次的 特征，最终奠定了研究区的构造格局。 喜马拉雅运动主要表现为间歇性的抬升，河谷下切，普遍形成阶地。研究区 内展现的山川地貌主要形成于此阶段。 桂林工学院硕士学位论文 _ _ l 一_ - i l _ ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ，! ! ，- - 一一l 一 2 2 3 变质岩 寒武系岩石由于受多次运动的影响，整个区域普遍遭受轻变质，泥质岩一般 均已绢云母化。主要分布于研究区西部的寒武系出露区。由于该变质岩的变质程 度较轻，原岩面貌基本特征明显。 在靠近岩体数百米至几公里内的沉积岩，由于岩体的侵入都受到不同程度的 变质，其变质强弱程度与离岩体远近相关，近则强，远则弱。变质种类则由围岩 性质所决定。 在外接触带，碳酸盐岩多数己变质为大理岩；碎屑岩类多数变质为角岩。 接触变质岩是推断隐伏岩体的主要标志之一。 另外在研究区内岩浆岩出露面积较少，为早中侏罗世侵入岩和晚侏罗世侵入 山 由o 2 3 研究区地球物理特征 钨、锡、铌、钽矿是研究区主要的也是最具找矿远景的矿产资源，本次研究 项目也是以钨、锡为主攻矿种，在该地区开展战略性矿产远景调查。矿床主要分 布于早期花岗岩岩体内及其内外接触带。围岩蚀变标志具体表现为：在外接触带 的砂、页岩地层为硅化，角岩化；灰岩为大理岩化，岩体内为钠化、云英岩化， 其强弱与矿化强度为正消长关系( 其相关的岩石磁性特征详见表2 3 1 ) 。中、 高温钨矿床与酸性成分的侵入岩有关，主要是变质矿化的花岗岩。而原生锡矿的 工业类型有含锡石石英脉型和锡石硫化物型，矿体中常常含有磁黄铁矿，这两点 也为磁法勘探普查这类矿床提供了条件( 这两类岩石磁性也见表2 3 1 ) 。通过 根据前期的磁测扫面工作以及“已知找未知 的原则，先后在图3 2 1 中的、 ( d 和( d 区附近采集几十岩石标本。 6 桂林工学院硕士学位论文 根据区域岩石物性统计结果以及前人的总结，区内主要岩石磁性特征见表 2 3 1 。 表2 3 i研究区主要岩石磁性特征表 磁化率( 4 兀x1 0 吨s i ) 天然磁( 1 0 一3 a m ) 岩石名称 变化范围平均值变化范围平均值 灰岩 0 8 0 01 4 80 - 2 5 2 47 2 8 砂岩 o - 1 1 7 74 3 50 - 5 8 4 61 4 8 0 矽卡岩 7 4 7 3 7 0 1 6 3 l2 5 3 1 5 0 01l l 大理岩 0 - 8 3 12 3 0o 一2 1 5 0 02 6 7 2 角岩 16 3 - 5 5 6 52 2 4 19 6 - 8 9 6 01 5 4 9 石英岩 o 1 3 8 08 3 00 - 7 24 花岗岩 0 - 2 2 9 34 8 10 - 7 9 02 3 5 磁铁矿化花岗岩 8 8 9 - 1 2 0 0 88 4 3 46 2 9 - 1 0 0 91 3 0 8 磁铁矿化、磁黄铁矿化灰岩 1 7 - 7 4 0 09 1 317 2 7 8 5 0 05 9 8 1 磁黄铁矿化大理岩 16 0 6 5 8 92 5 8 59 8 - 5 3 1 91 7 5 7 磁铁矿化矽卡岩 1 9 8 0 - 51 5 0 01 4 3 8 012 0 0 - 8 2 8 6 51 4 6 9 2 磁铁矿 i 0 1 6 5 - 3 1 2 2 7 95 0 1 8 04 5 51 3 8 9 0 0 01 3 3 2 0 6 据表2 3 1 可见沉积岩中灰岩、砂岩和花岗岩一般具微磁性极微磁性，变 质岩一般有弱磁性中等磁性，矿石或矿化岩石一般具有强磁性或极强磁性，随 着矿化程度增高磁性亦增强。从表中可见对于找钨、锡矿( 分别对应的是磁铁矿 化花岗岩和磁黄铁矿化岩) 的磁化率与天然磁的平均值与变化范围都比其他岩石 高出一个到两个数量级，而且尚未发现较强的磁场干扰体，由此可见在研究区开 展磁测工作具有较好的物性前提。 7 桂林工学院硕士学位论文 第三章数据资料处理与分析 3 1 数据资料整理 3 1 1 数据来源 本文分析、研究的数据来自“广西桂东北某地区矿产远景调查项目。测量 过程中每台仪器统一采用国产c z 卜2 1 型质子磁力仪进行野外观测。对涉及两个 l ：5 0 0 0 0 国际分幅，总面积约5 7 0 多平方公里的地区进行磁力数据测量和收集， 并同时收集研究区及周围的岩石物性资料。 3 1 2 t 数值的计算和处理的方法和技术 因为是地面高精度磁测t ，野外工作前应对仪器性能、可达到的观测精度 和各仪器间的一致性进行现场校验，以保证其满足设计要求。 ( 须符合地面高精度磁测技术规程，d z t0 0 7 1 9 3 ) 。 ( 1 ) 噪声水平的测定 对参加生产工作的7 台质子磁力仪在野外进行了噪声均方根值s 计算： s = 式中馘第i 时的观测值五与起始观测值戤的差值； 瓯这些仪器同一时间观测差值蝇的平均值： 珂一总观测数，i = l ，2 ，r l 。 仪器噪声水平如表3 1 1 表3 1 1 7 台仪器同时测定法 义器编号 1232 12 22 32 5 s 值( n t ) o 0 90 1 1o 100 1 4o 1 5o 120 1 1 与平均值误差 26459 9 8 8 桂林工学院硕士学位论文 ( 2 ) 仪器一致性检验 所用的质子磁力仪主机和探头配套使用，我们对探头一致性都进行了严格测 试和检验。经野外测试计算，7 台主机与探头一致性都较好：同一点多次观测与 台站仪器的差值的算术平均值 犀 桂林工学院硕士学位论文 构成一个二维多尺度分析，尺度函数为： ( x ，y ) = 驴( x ) 矽( y ) i 妒6 ( x ，y ) - 妒( x ) ( y ) 缈”( x ，y ) 一矿( x ) 缈( y ) l 妒d ( x ，y ) 一l f ，( x ) 妒( ) ，) 令函数，( 而力形2 ) 归，令4 ，0 ) 表示呼空间的低频细节部分d ；厂 ) 、 d ；， ) 和d ；，o ) 分别表示孵空间中水平、垂直和对角线方向上的高频细节部 分，则 4 ，f ( x ，) ，) 一彳m y ( x ，y ) + d 鼻。f ( x ，y ) + d 二。f ( x ，y ) + d 鼻。f ( x ，y ) 式( 3 2 1 7 ) 式中， 而 l ，( 工，_ ) ，) 。s 历j + 1 l ，州2 妒，用l ，历z m 1 ，m 2 e z m 似，y ) - d r , j + l o rj ，m 1 ，i2 ( r ；d 式3 2 1 8 m l ，”2 e z 葺。菱：h k l - 2m1h k2 - 2m2 $ i , m 1 , m 2 薯量。菱个z 小中z m ： = 。菱个：橱，h k 一- 2m 一$ j , ml ,m = 。菱z g 个z 小中z mz sj , m 一： 这样，对于二维磁异常场，同样可以进行小波多尺度分解，下面为五阶小波变换 式： a r ( x ，y ) 。, 4 0 厂0 ，y ) 5 4 ， ，_ ) ，) + ( d ? 厂o ，y ) + d y f ( x ，_ y ) + d ；f ( x ，) ，) ) 式( 3 2 2 0 ) j 1 - 同样，令具有规则网格的磁异常数据为曙空间尺度函数的系数矗o ) 根据( 式 1 9 ，川 ”川 ”朋 ”m 1二、礼 小 p m d 小 s d d d 厂，、 桂林工学院硕士学位论文 3 2 1 9 ) 可以计算出其它空洲中尺度函数的系数d 】- 和小波函数的系数彤) 、 p 叫) 及似d , 1 ) 。可以实现二维磁力异常数据的小波多尺度分解，磁力分解表达式 简记为 缸= 4 g + g a + d 4 a + + + d , a 式中，4 g 是五阶小波变换低频逼近部分，d ，g ( 水平方向、垂直方向和对角线 方向三个细节部分之和) 是第撕小波变换高频细节部分，其中户1 ，5 。 这罩我们取图3 2 1 中的左分幅研究区数据作实例分析。 把原始观测值丁经一阶小波分解，得到一阶逼近( 区域场) 礓。, h - 阶细节( 局 部场) 碥，把碥，做二阶小波分解得到强。和：，在把礓：三阶分解为 k ：，和毛 以此类推。 丁= 毛阶逼近+ 卫阶细节+ a t - 阶细节+ z 三阶鲺 节+ 砀阶细节+ l 鼢绍n ? 下面是对左分幅研究区进行二维小波多尺度分解的应用效果图： 了z 瑟瑟甄 、 一。新 ，蓐拉、，一，；。舞蛊舞卜j ， ，o j t ，j 誓i p 圣，一 、 鲁譬，。：乡土= 0 。，一7e t 斜o 二1 ) io、，孑t 。7 。蓼黉甍i ：惫：一1 。 ：一，j ：。，雹谭：4 2 o j 二扩- l 。| 儡”“：，。芎j ；二囊仓7j b ，。 ；i 。+ 一m 譬够7 。? 1 。芝7 。aj ，- 曩y ：墨j 匆 一。三：一：。毛琴鲲。o 蔓毋彰。0 _ 毒：i 一麓瑟薏餐篓 二：二釜：美釜塞菱鍪枣。 了州r ：，臼 矗，一。痹一。，? - d n t ) 2 0 桂林工学院硕士学位论文 图3 2 7 ( e ) 小波分解四阶细节单位( n t ) 逼近部分代表区域场， 图3 2 7 ( f ) 小波分解五阶细节单位( n t ) 图3 2 7 ( g ) 小波分解五阶阶逼近图 图3 2 7 ( h ) 磁异常上延拓3 6 k m 等值线图 从上面两图可以看出两者曲线形态相似，但小波分解五阶逼近要比延拓图要 圆滑，更能反映区域磁场异常的特征。 细节部分代表高频成分为局部场，我们对各阶的小波分解后的细节进行分析。 下面我们用能谱估计地质体的埋深。 i 硝“， 。2 ，5 口1 1 2l l 摊1 8 露孔，绉翱瓣0 阶细节对羹功率谱 图3 2 8 ( a ) 2 1 二阶细节对囊功率谱 图3 2 8 ( b ) 桂林工学院硕士学位论文 三阶细节对敦功率谱 2 bll a1 2 ，l i 撼，1 8 控烈籀绱 四阶细节对款功率谱 城缸) i ，- j公墨 ? - 二二l 。趁2 簿i 二二 五阶细节对款功率谱 图3 2 8 ( c ) 由上图可以看出： 对研究区数据分解的一阶细节由功率谱分析得出它反映场源深度大约 3 1 9 k m ，二阶细节反映场源深度大约5 1 9 k m ，三阶细节反映场源深度大约5 7 6 k m ， 四阶细节反映场源深度大约6 3 3 k m ，五阶细节反映场源深度大约7 4 3 k m 。因此我 们可以利用这种方法去识别与提取深部是否还有未发现的磁性体。但也有缺陷， 当对一个叠加异常分析时不能完全分离某一埋深地质体的异常，这可能是因为不 同埋深地质体频谱重叠。然而匹配滤波法也有局限性，反演磁性界面效果差一些。 但实践也证明小波多尺度分解的效果要好于不同高度的延拓等方法分离复杂叠 加异常，这将为反演打下坚实的基础。 3 2 1 3 水平总梯度模、t 一z 异常转换和曲化平与方向导数 利用t 磁值求t 水平总梯度模等值线图、对t az 转换求az 的等值线 图以及t 的各方向导数( 梯度) 图，比较三者特征以及做误差分析，由此作为 处理磁异常的先演信息，提取磁异常进行分析。 桂林工学院硕士学位论文 一、水平总梯度模 母警) 2 + ( 等) 2 ，磁场铲阶水平导毂弓反映了磁场在x 方向与 y 方向的变化率。若把某一点磁场沿x 方向导数t 和沿y 方向导数t 表示成水平 总梯度异常矢量h ，贿矢量h 的模h 及巾鬲角q 为日= 厢加矿等 其过程如下：先实测磁异常值t ( x ，y ) 通过富里叶变换得到频谱s 。，( u ，v ) ，再将 t ( x ，y ) 的频谱s 。( u ，v ) 乘以频率响应函数2ni u ，2 i v 得到水平导数的频谱 s ，( u ，v ) ，s 。( u ，v ) 然后x c s ( u ，v ) ，s ，( u ，v ) 反富里叶变换得到水平梯度值互 x y i iv 6 ( x ，y ) ，r ，( x ，y ) 最后得出h 和q 。不难想象，若有一个走向沿x 方向的垂直 台阶，则沿y 方向就会出现t 水平梯度带，沿x 方向的水平导数a t 为零，而沿y 方向水平导数l 最大，由此t ，瓦这一特征可以用来推断解释磁场的水平 梯度变化及接触带、板状体的展布特征。但当磁源边界不垂直时，瓦极大值位 嚣会偏离边界的位置。瓦极大值偏离地质体边界的距离，主要取决于边界顶端 的埋深和边界的倾角，埋深越大，倾角越小，偏移距也就越大。为了减小埋深的 影响，可通过对磁异常做适当的下延处理，再利用计算的瓦准确圈定的边界。 下图为对左分幅研究区中的号区进行方法处理效果图： 图3 2 9 ( a ) 区a t i 异常原始等值线图图3 2 9 ( b ) 区t 水平梯度模等值线图 桂林工学院硕士学位论文 二、t 一z 异常转换 目前一些成熟的方法，大多数都是以垂直磁化磁异常的解释为基础，如磁性 界面反演计算等。故无论是定性还是定量解释，都希望观测磁场尽量少受磁化方 向的影响。如果能通过磁化方向转换计算，消除倾斜磁化方向( 特别是低磁纬度) 造成的复杂性，那么必然有利于进一步解释。化磁极工作就是设法消除倾斜磁化 造成磁异常的复杂性，使磁异常的解释相对简单化，因而是磁异常处理、解释的基 础。由t 异常化极需要两个步骤即首先要做t 化z ( 分量转换) ，再做z 化z 。( 磁化方向转换) 。这里主要介绍t 一z 异常转换。 由磁场与磁位的关系可以得到at 与z 之间关系式： a 丁a z 一= = 一a z a t o t o 为地磁场方向的单位矢量。 若设s ： ，v ) ，s r ，v ) 分别为a z ( u ，v ) ，a t ( u ， ，) 的频谱， 得： 品) 2 丽忐矿跏，v ) & ，y ) = h 2 + 矿2 ) u 2 s 妒，y ) 则由磁异常频谱的规律可 式中q o = 2 万一( 口o u + 成y ) + y o ( “2 + y z ) “2 】 ，风，) ，。为地磁场单位矢量的f 0 方向余弦； = m s l m s a , 磊= m s l s i n a ，r o = s i n 伪地磁倾角，a t 为测线方向与磁北夹角。 ( 式3 2 2 3 ) 表示垂直分量的频谱z 乘以转换因子就可以得到总场异常t 的频 谱，对频谱作傅立叶变换就可以得到t 磁异常；同样的( 式3 2 a 4 ) 式说明也 可以把t 异常换算为z 异常。 本文主要以地面高精度磁测t 异常为主，把测得的at 异常换算成z 异常， 这样即可以进行多参量解释，就可以从更多的方向来揭示磁性体的性质形态及空 间位置等特征，有利于减少反演多解性。我们对图3 2 2 中的左分幅研究区中o 和号区进行了t 一z 异常转换。下面是列举( 参号区数据进行转换处理后的 对比，详见图3 2 1 0 ( a ) ，(