磁异常的定性、定量解释

中国国土资源航空物探遥感中心,2007年6月,磁测资料应用基本方法,一、磁异常的定性解释,实际工作中，由于地质任务的不同，定性解释的重点和方法也不同。对于此次找矿任务来讲，判断引起地质体的地质原因，就是区分矿与非矿异常、以及与成矿关系密切的构造引起的异常。1.异常筛选模型的建立由于各省所处的地质环境不同，涉及的矿床类型也不同，因此，异常筛选模型应根据本省的具体情况，分不同的矿床类型来建立。这种方法是先从已知地质情况入手，分析已知矿床上的磁场特征、矿区岩（矿）石的磁性特征及所处地质构造环境等，以此指导条件相同或相似异常的解释。在解释过程中，既要重视该异常与磁异常筛选模型的相似程度，又要充分考虑异常源大小、埋深、产状等因素可能造成两者之间的差异。由于预测的矿种不同以及矿体规模、埋深等因素的不同，所要筛选的异常既可能是强磁异常，也可能是弱磁异常。2.深入研究区内的岩（矿）石磁性岩（矿）石磁性的研究是对异常进行正确解释的重要基础工作。,二、磁异常的半定量解释,利用T剖面或平面等值线图的平面形态、位场数据处理结果等，圈定磁性体范围，量取磁异常中心点位置、走向、幅值、长度（m）、宽度（m）、确定磁性体的倾向，描述磁性体磁场特征等。,正负伴生、北侧伴生负异常、负异常为主、孤立异常、低缓、弱小、锯齿状、双峰状、次级异常和环状、椭圆状、等轴状、串珠状、宽缓、两翼对称、北陡南缓、纵向叠加、横向叠加、杂乱、条带状、尖峰状、不规则、多峰状等。,磁性体倾向的判断1.根据Za异常特征判断倾向，为简化起见，讨论中忽略剩磁的影响。走向无限、无限延深斜磁化厚板状体公式：Za=2J0sinABcos+sin（i0）,由公式和图中曲线（i045）分析斜交磁化厚板磁场的特点，可以看出，异常曲线形状主要受角控制，即与和i0的方向有关，因此，如果已知i0的大小，则可以根据异常形态大致判断磁性体的倾向。,实例一,图为河南某矿区磁异常，磁化倾角约为50。Za平面等值线图呈东西走向长椭圆状异常，反映矿体为东西走向。在南北向剖面内，忽略剩磁，则其磁化方向即为当地地磁场方向。通过异常特征可以判断，磁化方向与倾向的夹角角较大，表明矿体南倾。,实例二,对于任意走向的长椭圆状Za异常，即磁性体走向既不是东西又不是南北走向时，在垂直异常走向的剖面内，有效磁化倾角应小于90，但大于地磁倾角。如图所示Za平面等值线图呈北东走向长椭圆状异常，反映矿体为北东走向。在北西向剖面内，通过异常特征可以判断，磁化方向与倾向的夹角角较小，根据地磁场方向可以判断矿体北西倾。,2.根据T异常特征判断倾向。走向无限、延深无限的倾斜厚板状体T剖面磁异常的解析表达式为：Tsin*Zcos+Hsin式中，为板状体倾角；I0为地磁倾角；i0为沿剖面方向的有效地磁倾角；90ii0为异常特征角；i为沿剖面方向的总有效磁化倾角；Z、H分别为垂直板状体垂直磁化情况下的磁场垂直和水平分量。由该式可以看出：T剖面磁异常的曲线形态完全由特征角决定，随着角的变化，T异常曲线有不同的特征。,i90，0,i80，20,i60，60,i45，90,i30，120,i10，160,i0，180,i-20，220,60，i90，30,60，i80，10,130，i80，60,130，i90，40,60，i45，60,130，i45，130,60，i110，-50,130，i170，-120,在斜磁化条件下，T剖面磁异常的曲线形态完全由特征角决定，随着角度变化，T剖面异常曲线有不同的特征，归纳为8种类型。,当地地磁倾角63，剖面方向NE35，有效磁化倾角i0应大于63小于90。剩余异常曲线近似对称，NE一侧出现微弱负值，可以判断该矿体特征角很小，因此，该矿体倾角接近90，即呈直立状态。,实例,三、磁性体的定量计算,根据剖面数据2.5D正反演拟合结果、切线法或外奎尔法、特征点法计算结果，确定磁性体埋深（m）、磁性体产状（南倾、向北倾、向北东倾等）、磁性体宽度（根据半定量解释确定的矿体平面形态，并结合剖面数据2.5D正反演拟合计算结果，确定磁性矿体短轴长度，单位为m）、磁性体延深（m）、磁化强度（10-3A/m）。,在进行定量解释时要遵循以下原则：1仅在预测区才要求开展定量解释，非预测区不要求进行定量解释。2首选原始精测剖面数据。3没有精测剖面时，选其他原始实测剖面数据。4当剖面不适于做定量计算（如剖面方向与地质体走向的夹角过小或平行）时，从磁测等值线图上重新截取剖面。5有一定走向地质体的定量计算不少于两条剖面，以控制矿体的延伸范围。6没有明确走向的地质体，在进行定量计算时，可以选择一条或两条剖面。如异常近似圆形时，截一条剖面即可。7剖面长度以取到异常两侧正常场为宜。,切线法最初是由苏联科学家提出并介绍到中国来的，我中心自60年代便开始研究深度计算方法，许多年来积累了大量的经验，朱英教授著有斜磁化切线法和特征点图解法，该书详细论述了切线法计算原理，同时还列举了大量实例；杨华教授T航磁异常构造地质解释磁性体产状常用切线法及系数表一文对我们工作具有很好的指导价值。郭志红教授在2003年第5期物探与化探发表论文低磁纬度区剖面磁异常源深度计算的切线法。,（一）切线法深度计算,切线法原理,0和180的异常形态相同，均为对称异常曲线，只是两者为镜像关系，在进行T剖面磁异常反演计算时所用方法相同；90和270的异常形态均为正负等量伴生曲线，两者为镜像关系，在进行T剖面磁异常反演计算时所用方法亦相同；45、315、225和135的异常形态两两为镜像关系，这四种曲线在进行T剖面磁异常反演计算时所用方法相同。因此，上述8种情况可以简化为4种情况，即垂直磁化用对称异常切线法计算（选参数0）；斜磁化根据斜磁化程度选用稍不对称异常切线法（选参数050）、很不对称异常切线法（选参数4090）和正负异常等量伴生切线法（选参数90）来计算。,T剖面磁异常切线法计算通常采用比较有代表性的板状体模型，在不考虑剩磁影响的情况下，通过查表来计算磁性体的顶面埋深。第一列为形态参数，第二列为深度系数，第三列为磁化强度系数，第四列为宽度系数（航遥中心杨华教授计算的板状体T剖面磁异常切线法系数表）。,切线法反演方法,1.T对称异常切线法计算磁性体顶板平均埋藏深度、磁化强度和磁性体宽度（异常特征角=0）磁异常两翼基本对称。反演计算时用垂直磁化T剖面磁异常切线法系数表（=0）。,利用一翼求磁性体顶板平均埋藏深度、磁化强度和磁性体宽度，一般是曲线不完整的情况。根据计算出的异常形态参数值K1=(X4-X3)/(X3-Xm)，查表一找到相应的深度系数K2=(X4-X3)/h、磁化强度系数K3=Tmax/J、宽度系数K4=b/h，然后反算出磁性体顶板平均埋藏深度h、磁化强度J和磁性体宽度b。利用两翼求磁性体顶板平均埋藏深度、磁化强度和磁性体宽度，是曲线完整,的情况。根据计算出的异常形态参数值K1=(X4-X1)/(X3-X2），找到相应的深度系数K2=(X4-X3)/h、磁化强度系数K3=Tmax/J、宽度系数K4=b/h，然后反算出磁性体顶板平均埋藏深度h、磁化强度J和磁性体宽度b。,2.T不对称异常切线法计算磁性体顶板平均埋藏深度、磁化强度和磁性体宽度（=090）,磁异常两翼稍不对称，反演计算时用倾斜磁化T剖面磁异常切线法系数表（=0-50）（表三）磁异常两翼明显不对称，反演计算时用倾斜磁化T剖面磁异常切线法系数表（=40-90）（表四）,3.T正负等量伴生异常切线法计算磁性体顶板平均埋藏深度（=90）,(4)低纬度区T剖面磁异常“反切”法,所谓“反切”磁异常就是沿剖面寻找负磁异常为主体的异常极值、拐点等特征点，然后将异常剖面上下颠倒过来，再使用常规切线法计算该负值主体异常的场源深度。,i=10,i=-20,guozhh,厚板状体顺层磁化（0）T剖面磁异常,厚板状体倾斜磁化（20）T剖面磁异常,厚板状体倾斜磁化（60）T剖面磁异常,厚板状体倾斜磁化（90）T剖面磁异常,厚板状体倾斜磁化（120）T剖面磁异常,厚板状体倾斜磁化（160）T剖面磁异常,厚板状体水平磁化（180）T剖面磁异常,（二）外奎尔法,这是一种近似的方法，也是生产实践中应用十分广泛的方法。T异常曲线两侧拐点附近最陡斜率与切线较重合部分的水平投影距离乘以一个系数，即是磁性体顶板平均埋藏深度。,h=K*(X2-X1）,式中X2、X1分别为切线与T剖面异常离开重合部分的水平坐标，系数K通过经验来确定，h为磁性体顶板平均埋藏深度。,（三）特征点法,利用磁异常（Za）曲线上一些特征值，如极大值、半极值、1/4极值，拐点，零值点及极小值等坐标位置和坐标之间的距离，求解磁源体参数的方法称为特征点法。其实质就是求解出不同形状磁源体磁场解析式的特征点与该形体参数间的关系式，然后在异常曲线上读取各个特征值代入相应关系式求得反演结果。需要注意得是：特征点法具有严格的数学推导，故求出的结果是准确的。但是各种求反问题的公式与磁性体的形状有密切的关系，所以需要准确地判断磁性体的形状，此外当存在干扰或正常场选择不准的情况下，一些特征点的位置或异常值就不准确，这时用特征点法求反问题会产生严重的误差。,1.球体反演方法,（1）由球体各参数之间的函数关系式可以作出表：（2）从实测曲线上量取Zamax、Zamin，并计算k=Zamin/Zamax；（3）由k查表得到is、f及；（4）从实测曲线上量取xmin、xmax,求得dm=xmin-xmax；（5）根据公式求得R=f(is)*dm;(R为球体中心埋深）,从球体的磁场解析式出发，可以得出球体解反问题的特征点法公式。当任意磁化时，利用下表求解球体中心埋深。,2.水平圆柱体反演方法,与球体类同，从水平圆柱体的磁场解析式出发，可得出水平圆柱体解反问题的特征点法公式。当任意磁化时，利用下表求解圆柱体中心埋深。,表中k=Zamin/Zamax；dm=xmin-xmax；R=f(is)*dm,3.无限延深薄板状体反演方法,1.由无限延深薄板状体各参数之间的函数关系式可以作出表：2.从实测曲线上量取Zamax、Zamin，x1/2和x1/2并计算k1=Zamin/Zamax，或k2=（x1/2xmax）/（xmaxx1/2）3.由k1或k2查表得到（i）角、及f（）1或f（）2值；4.从实测曲线上量取xmin、xmax,或x1/2及x1/2；求得dm=xmin-xmax，或d1/2=x1/2-x1/2；5.根据公式求得h=dm*f（）1，或hd1/2*f（）2,4.无限延深厚板状体反演方法,斜磁化无限延深厚板的磁场表达式由一个偶函数f（x）和一个奇函数(x)组成。利用奇偶函数的性质将斜磁化厚板的Za曲线分解为f（x）和(x)之后，应用f（x）和(x)曲线来进行反演。f（x）1/2Za（x）Za（x），（x）1/2Za（x）Za（x）可见若要实现Za曲线的分解，最重要的确定零值线，从而确定原点。Za（0）Zamax+Zamin当确定了原点之后便可对称地取Za（x）和Za（x），求得f（x）或（x）。在f（x）曲线上量取d1/4和d1/2，解得上顶中心埋深及厚板宽度2b。,2.5D反演方法是总项目组提供的GeoExpl软件系统中的功能，通过模型算法人机联做进行拟合计算。计算时首先利用软件的建模反演技术对剖面上的磁测异常进行可视化建模，再通过正、反演拟合计算，最终得到剖面上引起该异常的地质体的空间几何形态和物性参数。剖面上地质模型可以为单一地质体，也可以由若干个地质体组合而成，以模拟实际的地下地质情况。基本模型为水平有限长的棱柱体，截面为任意多边形，其任意组合具有逼近复杂形态地质体的能力。解释人员可以根据实际观测异常场的形态，在计算机屏幕上直观地建立模型几何形态、修改模型参数。剖面反演计算需要的主要参数包括:模型体断面的几何形态；模型体的物性参数；模型的水平延伸长度（垂直剖面方向的两端延伸长度）。,（四）2.5D反演方法,通过钻孔控制、已知地质资料、物性资料，在定性解释基础上进行2.5D拟合，可以确定