磁法勘探数据采集、图件编制、数据处理

磁法勘探数据采集、图件编制、数据处理,西安地质调查中心冯治xafzh,高精度磁测工作阶段,立项论证：竞标、委托设计编写：野外踏勘、设计编写、设计评审野外施工：仪器性能试验、测网敷设、测点观测、质量检查、物性工作资料整理：日常整理、室内编图、数据处理报告编写：磁异常特征分析、定性解释、定量解释、报告编写,立项论证：竞标、委托,注意目标任务的分解（完成工作区1:5万高精度磁测1200平方千米。查明磁场特征，进行磁场分区，圈定局部磁异常。对所有磁异常进行定性解释，对有找矿意义的磁异常进行定量地质解释。分析磁异常与地质构造及矿产的关系，缩小找矿靶区，充分发挥高精度磁测在构造研究、岩性填图及地质找矿中的作用。）已有资料的收集、质量情况、存在问题分析工作部署、工作布置要有针对性物性资料的收集及物性工作的部署工作方法的选择、工作精度的确定，可发现的最弱异常仪器性能试验（过去仪器性能情况）可能解决的地质问题、可能遇到的干扰因素等分析,设计编写：踏勘、部署,野外踏勘：明确施工地区的地质任务之后，必须收集本区及相邻地区的地质和地球物理资料，熟悉当地的自然地理条件，对重磁勘探的可行性进行研究，弄清楚有利因素和不利条件。如探测对象能否在地表产生足够被仪器感觉到的异常等，如果无可靠资料，则应进行试验工作。对一些干扰因素，如恶劣的地表条件等，也应采取措施消除影响。,设计编写：踏勘、部署,规则测网（1:5万按500100米）物性标本（物性力求具有较强的代表性，在出露岩体及地层等地段应均匀分布；重点异常区应采集一定数量的物性标本，有条件时可采集一定数量的钻孔标本和定向标本、获取其它物性资料。主要岩石标本不少于30块，标本形状尽量接近正方形，标本体积大于666立方厘米，测定磁化率及剩余磁化强度等参数。）,总精度是检验工作质量的重要标志，又是决定技术措施、经济计划的重要指标。对精度的要求应保证地质任务的需要，即能够反映出探测对象引起的最小异常、尽量详细反映异常形态变化。总精度是观测精度（基点网和普通测点）、点位空间坐标精度、各项改正精度的综合。一般根据工作地区条件和仪器设备，在保证总精度的前提下进行合理的误差分配。,设计编写：精度分配,一般认为，大于2.5-3倍总均方误差的异常是可靠的,仪器一致性误差和仪器噪声误差：是选择仪器时的主要指标，在工作中已包含在观测误差中日变改正误差的评价方法有待研究基点、高程及正常场改正误差：根据测量精度具体确定,设计编写：精度分配,地面高精度磁测技术规程DZ/T0071-93、矿产远景调查技术要求DD2010-03、GPS测量等（1）1:5万高精度磁测实际材料图、T剖面平面图、T等值线平面图、T化极等值线平面图、T化极垂向一阶导数等值线平面图、磁测推断成果图；（2）1:5万高精度磁测成果报告及其附图、附件。,设计编写：执行规范、预期成果,设计编写：预期成果,（3）1:5万高精度磁测原始数据表册；,（4）其它原始资料（承担单位归档）,噪声水平测定：探头间距20m以上。同时作日变测量。取100个左右的观测值计算每台仪器的噪声均方根值S。Xi第i时的观测值Xi，与起始观测值X0的差值；n总观测数；m磁力仪个数；,野外施工：仪器性能试验,测定探头一致性：将探头编号，用2台仪器作秒级同步日变观测。其中1个探头与台站仪器固定不变，另1台仪器轮换其余探头。每个探头读数三十余次以上，而后分别求出相应与台站仪器读数的差值，并计算各差值数组的算术平均值。主机的一致性：使用同一探头，用不同主机轮换作日变观测，使每台主机读数2030次，将整个测量段的日变曲线绘出，察看曲线变化趋势是否有脱节现象。若曲线“圆滑”，即表明主机的一致性良好。,野外施工：仪器性能试验,一致性试验：点数不少于50个，其中少数点要处于较强的异常场上；用全部仪器重复观测值计算总均方误差：,野外施工：仪器性能试验,Vij某台仪器在某点上的观测值与各台仪器在该点观测值的平均值的差值；m参加一致性观测的仪器台数；n一致性试验的观测点数M观测值的总个数（M=mn）,一致性试验（单台仪器）：aij第j台仪器在i点上的观测值；m参加一致性试验观测的仪器台数；n一致性试验观测点数各台仪器间一致性均方误差应不超过设计的测点操作及点位误差的2/3，若超差应查明原因，重新进行试验。当某台仪器的一致性观测误差大于设计测点操作及点位误差的2/3时，该仪器应不予使用。,野外施工：仪器性能试验,野外施工：测网敷设,野外施工：测网敷设,目前在开展1:5万高磁时已极少使用大于100米的点距了。在针对金属矿勘探时，点距应更小，我们做过实验，在带状矿脉上，100米点距就没反映，到点距缩到60米才有所反映，至40米时反映较明显，至20米时较好。建议1:5万高磁点距规定为50米为好。,野外施工：测点观测、质量检查、物性工作,测点观测：始于校正点、终于校正点；仪器高度保持一致；不要太靠近悬崖；操作员去磁；选总基点：无需总基点选日变站：控制半径确定、日变改正精度的确定质量检查：一同三不同不同仪器、不同闭合单元；计算“操作及点位误差”；要求检查点在时间和空间上基本均匀分布。对所有畸变点进行检查,正常场改正误差,野外施工：质量评定,高程改正误差,资料整理：日常整理、室内编图、数据处理,正常场改正：国际地磁参考场（IGRF）2010模型，直接计算正常场改正值和高度改正值,资料整理：日常整理、室内编图、数据处理,日变改正：与早校正点时刻的差,资料整理：日常整理、室内编图、数据处理,物性工作：标本采集,应满足磁测资料定性和定量解释。在出露岩体及地层等地段应均匀分布（以剖面部署为主）；重点异常区应采集一定数量的物性标本，有条件时可采集一定数量的定向标本、获取其它物性资料。,主要岩石标本不少于30块，标本形状尽量接近正方形，标本体积大于666立方厘米，测定磁化率及剩余磁化强度等。,物性工作,物性测定：高斯第一、第二位置物性统计：直方图统计、算数平均值、几何平均值,必须提交的基础图件,编图及数据处理,1、实际材料图（野外工作的所有内容：测点、质量检查点、日变站、基点、物性点、典型剖面等）2、T平面剖面图3、T平面等值线图4、各种数据处理图件：T化极平面图、T化极垂向1阶导数平面图、局部异常图等5、收集的地质图6、收集的其他物探成果图件7、推断地质构造图,常用网格化方法介绍,Surfer10提供的12中网格化方法,编图及数据处理,航磁T阴影图,编图及数据处理,航磁T平剖图,注意剖面纵轴的方向,航磁T阴影图,等值线间距：总精度的2-3倍,重力水平总梯度模及推断断裂构造,常用的数据处理方法,磁场化极：消除斜磁化影响方向导数：突出显示某个方向的信息延拓处理：分离重磁场的低频和高频信息异常划分：滑动平均、切割插值、延拓处理异常边界：垂向导数定量反演：正演是唯一解，反演多解,重磁数据处理注意的问题,数据处理是一种非常粗糙的信号滤波方法，不能代表定量解释。虽然某些数据处理方法能增强某些信息，但所有数据处理都损失信息，不可能增加信息。要增加信息只有提高数据精度和增大比例尺、采用综合手段。延拓同样是一种信号滤波方法，“延拓高度和重磁场反映的深度有关”的概率是错误的。磁场化极是在假设地磁场全部是感磁的条件下进行的，但地球上所有有磁性的岩石都有剩磁，所以将化极结果当做“垂直磁化的垂直磁分量”使用也是错误的。,一般，磁异常的特征主要决定于磁性体的形状、走向、埋深、倾斜及延深、磁化强度（剩磁和感磁）大小及方向等。这些因素对磁异常特征的影响不是孤立的，而是相互联系的。,磁异常特征分析,一、磁异常的形状二、磁异常的走向三、磁异常的长度、宽度四、异常分布范围五、异常的强度（正、负）六、异常的形态七、正负异常的分布规律八、磁异常的梯度九、各种异常的相互关系十、物性资料分析十一、磁异常与地质体的对应关系,在对磁异常推断解释中，必须对磁异常的特征有一个基本的认识，对于磁异常一般从以下11个方面去分析研究。,磁异常特征分析,一、磁异常的形状,在等值线图上看，一种是狭长异常，（带状分布）即等值线呈长条状或长椭圆状的封闭圈。另一种是等轴异常，即等值线呈圆形，似圆形的封闭圈。二者的划分视异常值等于1/2极大值的那条等值线，其长轴和短轴之比大于或等于3时就是狭长异常（也称二度异常）反之为等轴异常（也称三度异常）。,左边为二度异常，右边为三度异常,二、磁异常的走向,在平面等值线图上，其等值线长轴方向即为它的走向。在剖面平面图上曲线主峰值在测线上的投影位置连线的方向即为它的走向。狭长异常（二度异常）有明显的走向，而等轴异常（三度异常）无明显的走向。对磁异常走向的描述一般是指走向展布的方向，如异常走向近东西向。或者用方位角表示，如：异常走向100,三、磁异常的长度、宽度,一般采用等值线平面图上零值线以上的第一条起始等值线来划分，也有用异常值1/2极大值的那条等值线来划分的，其单位一般为米或者千米，在实际描述中一定要注意说明采用的哪条等值线来划分的。如：以nT等值线衡量，异常长米，宽米。,四、异常的分布范围,一般采用测网点线号来描述分布范围，如：异常分布（位于）线点线点。注意一定要说明异常中心位置，中心位置一般系指异常极大值点的位置。,五、异常的强度,异常的强度指异常的正负极大值和一般强度。一般来说，磁铁矿引起的异常强度高，而岩体引起的异常相对弱。,六、异常的形态,异常形态是指曲线是否规则，是否圆滑。是单一磁性体引起，还是由多个磁性体迭加引起。,磁性体具有一定的埋深时异常曲线规则、圆滑、宽缓。磁性体出露地表或埋深较小时异常曲线尖陡、不规则、呈剧烈跳跃。单一磁性体引起的异常只有一个异常峰值。由多个磁性体迭加引起的异常有多个异常峰值。,七、正负异常的分布规律,不论是垂直磁化还是斜磁化，因磁性体的延深不同，在其正磁异常的两侧或者一侧，均有相伴生的负磁异常。在实际工作中确定正负异常的伴生关系，主要看它们两者之间的变化是否连续，两者的规模和强度是否相辉映，正负异常既然是伴生的就不能把它们机械地分割开来，而应该作为一个整体研究。特别注意，正负异常的强度与正常场的选择有直接关系，正常场选的过低则异常可能全为正值，负值不明显。如果正常场选的太高，正异常分布在大片的负磁场中，正值变小，负值增大。要正负异常一起看，不能只注意正值异常，而忽视负值异常。,正常场选择过低，负异常反映不明显,正常场抬高100nT后，负异常反映明显。,八、磁异常的梯度,磁异常的梯度分水平梯度和垂直梯度。它是磁异常的一个重要特征，水平梯度指磁异常在水平方向变化最快的地方，在有正负异常相伴生的情况下，这个变化最快的地方（磁异常的梯度带），一般处在极大值和极小值之间。垂直梯度指异常沿垂直方向上的变化规律。,异常梯度的描述，在平面等值线图上看，等值线密集的部位其梯度变化大，等值线稀疏的部位梯度变化小。,在剖面图上，异常曲线的陡缓反映出它的梯度变化，陡的一侧梯度变化大，缓的一侧梯度变化小。该图中左翼梯度变化3.64nT/米；右翼梯度变化6.9nT/米；,在实际描述时，将梯度变化大的称为梯度变化陡，梯度变化小的称为梯度变化缓。异常梯度变化的描述，一般采用对比的方法，如：异常的梯度变化北侧较陡，南侧较缓，或异常曲线南缓北陡。最好经过计算有量的概念，即梯度变化nT/米。计算方法：两点间异常差值除以两点间距离。,利用异常梯度判断引起异常的磁性体,1、判断引起异常的性质：梯度变化大说明磁性体磁性强，梯度变化小则磁性体磁性弱，借以区分矿与非矿异常。2、判断产状：磁性体产状一般倾向梯度较缓的一侧。3、判断磁性体位置：在斜磁化情况下，磁性体的中心位于Tmax-Tmin处；磁性体的“矿头”部位一定处在磁异常梯度带（正负峰值之间）的正下方附近。4、判断磁性体的埋深：,1、磁性体的产状倾向梯度缓的一侧。2、磁性体的中心位置位于756-140=616nT处。3、“矿头”部位处在磁异常梯度带（正负峰值之间）的正下方附近。,在异常梯度较陡的一侧量取曲线变化近似直线段的部位在地面投影长度，该长度近似为磁性体的埋藏深度。下图中磁性体埋藏深度80米。,九、各种异常的相互关系,在磁测的同时投入了其他物化探方法，如：重力、电法、化探、测井等，就要研究各种异常的相互关系，从其相互关系中确定是否属于同源引起的异常。一般来看，对应关系好，应该属于同源异常，如果在同一个地质体上，磁、重、电、化均有异常，且对应较好，那么该地质体是矿的可能性就很大。,十、物性资料的分析研究,物性资料是分析研究磁异常的基础，特别要强调的是对复杂磁异常的定性解释，如果没有物性资料是很难进行的，因此在实际工作中，一定要注意收集物性参数。要详细掌握工作区各种岩性的物性资料，认真分析磁异常对应的地质体是否具有磁性，其磁性能否引起实测异常，借以判断引起磁异常的原因。,十一、磁异常与地质体的对应关系,要认真分析磁异常与其对应的地质体或岩性，在进行解释推断前一定要到实地进行详细的核对，确定磁异常对应的地质体是否具有磁性，其磁性能否引起实测异常，如果磁异常对应的地质体不具有磁性或磁性较弱，不足以引起实测异常，就要考虑是否存在隐伏磁性体。这时就要借助物性资料来分析研究。,磁异常特征主要从以上11个方面研究，应首先分析异常特征，找出规律，逐步深入。要求对各方面资料进行全面综合分析，研究磁场变化特点与地质现象之间的关系，研究磁异常的规律，使感性认识上升到理性认识。只有对异常有了全面的认识，才能为解释推断打下好的基础。切记：对异常分析、描述要实事求是，不可夸大。在分析研究时要有条理性和逻辑性。,磁异常特征分析,一、磁测资料解释推断的一般概念,磁测资料的解释推断，习惯上分为定性解释和定量解释。二者既有区别，又是紧密联系不能截然分开的，定性解释是定量解释的前提和基础，而定量解释则是定性解释的继续和深入，借以修正或补充对原有定性解释的认识，所以二者是互相配合，综合进行的。,从数学物理的理论上来说，当已知磁性体的形状、大小、空间位置、产状及磁化强度来计算磁场强度，即已知场源的分布求场的分布，称为正演问题。反过来已知磁异常的分布，利用数学物理的方法求出磁性体的形态、产状、空间位置及磁化强度，即已知场的分布求场源，称为反演问题。实际工作中采用较多的是反演问题。,数学物理语言不能代替地质语言，解正反问题时作了一些假设的，即磁性体是均匀磁化的，磁性体的形状是规则的几何形状体，如果磁性体的形状不规则，其正演问题的计算是繁杂困难。由于实际地质情况不可能完全满足这些假设条件，所以磁异常的解释推断结果只能是近似的，这些假设与实际地质情况越接近，解释推断结果准确性就越高。所以正、反演问题与地质解释之间并不是等同的，不能以正、反问题代替地质解释,二、磁异常的定性解释,在磁异常的解释推断中占据主要地位的是磁异常的定性解释，所谓定性解释，系指解释引起磁异常的地质原因，定性地推断磁性体的大致形状、埋藏深度、倾斜方向、磁化状况等。它是综合各种因素（包括地质、地形、磁性及其地物化探资料）对磁异常进行分析研究的过程，是一项基本的解释工作。定性解释是地质解释的基础,在地质条件比较简单、理想的情况下，比如磁性体有一定的埋深，磁性比较均匀，围岩无磁性干扰，磁异常由单一磁性体引起。这时磁异常的曲线比较规则，异常的定性解释可能要简单一些，因为可以直接根据磁异常的形状大致地推定磁性体的形状。,有一定走向和长度的二度异常可能是水平圆柱体、沿走向较长的板状体等引起。引起等轴异常的磁性体形状可能是球体、似球状体；顺层磁化的向下延深很大的柱体；宏观形态近似球形的扁豆体、透镜状体或总的形状类似球体的多层状。磁性体的范围可以参考水平导数的极值、垂向一阶导数0值线等确定,野外快速对异常进行定性的办法,当地表岩体出露范围大于20米时，在其中心位置可看成岩体为非常大的厚板状体，它所产生的异常强度可由下式来计算：T=2JJ=Ji+Jr=KT0+JrJ总磁化强度；Ji感应磁化强度；Jr剩余磁化强；K磁化率；T0地磁场总强度=57000nT=0.57奥斯特；,岩(矿)石标本磁性参数统计表,公式：T=2J=2（KT0+Jr）计算辉长岩引起的磁异常：T=2（45000.57+130）=1692nT计算闪长岩引起的磁异常：（不考虑剩磁）T=2（30000.57）=1074nT注意：因单位换算问题，计算出的数据小数点向前移一位。经计算，地表出露的辉长岩体和闪长岩体完全可引起实测异常。,三、磁异常的定量解释,在磁异常的解释推断中，一个重要的步骤和内容就是定量解释，它是定性解释的继续和深入，所谓定量解释就是根据工作区内的磁场、磁参数、地质及其他物化探资料，运用数学物理手段，定量地计算出磁性体赋存状态的几何参数，即位置、形状、埋深及倾斜方向等产状要素，以及它的磁化状况等。,定量计算的方法主要有：切线法；特征点解析法；任意点解析法；积分法；矢量交会法；选择法。用定量计算方法可计算：磁性体顶板埋深h、水平宽度2b、磁性体倾角、磁化强度J。磁性体形态不同，计算公式和方法也不同。,斜磁化的倾斜薄板状体,定量计算是在通过异常中心的精测剖面上进行的，必须具备这样几个条件：1、剖面上曲线要完整，曲线两侧要有足够的正常场，磁异常曲线的重要特征点要清楚。2、异常曲线形态规整、圆滑。没有干扰或虽有干扰但可以消除。复杂异常可以分解为简单异常。3、正常场选择合适。4、有磁参数资料，能定性的确定磁化方向。5、对引起异常的磁性体的形态有大致的估计。,切线法计算埋深h=1/4（x1-x2）+（x3-x4）下图中：h=1/4（110+180）=72.5米,优点：计算方法简便、迅速。受正常场选择不当的影响较小。缺点：只能近似估计磁性体的埋深。,特征点解析法计算埋深极值点、半极值点、1/4极值点、零值点、拐点。,利用极值点间的距离h=d1（Tmax-Tmin）1/2（Tmax+Tmin）h=260（756-140）1/2（756+140）=72米利用半值点间的距离h=1/2d2Tmax（Tmax+2Tmin）1/2h=1/2180（756（756+2-140）1/2=76.9米特征点解析法的优缺点：计算快速简便，但仅适用干扰不大的光滑曲线，有些特征点（如半极值点、零值点等）受正常场选择影响较大。,特征点解析法计算磁性体倾角：,COS（-i）=（Tmax-Tmin）（Tmax+Tmin）=（756-140）（756+140）=0.6875COS（-i）=0.6875反三角函数-i=46.5磁性体倾角；i磁化倾角。已知：磁化倾角i=63代入-63=46.5则磁性体倾角=63+46.5=109.5,任意点解析法：h=xiTi（TmaxTi）1/2xi任意点与极大值点间的距离；Ti任意点的T值。,任意点解析法的优缺点：可以利用曲线上较多的点进行计算，提高了可靠程度。计算时一般不需要对异常曲线进行圆滑，但利用极大值附近的点效果较好。缺点是计算较为复杂，受正常场选择的影响较大。且受斜磁化影响较大。,积分法：h=Q(Tmax-Tmin)式中：Q=Tdx=Q+Q-单位为nT米h=141199(756-140)=73米,积分法的优缺点：由于利用了整条异常曲线，因而受偶然误差的影响大大减少。受正常场选择和临近地质体的影响较大。计算较为复杂，要求磁测剖面足够长，即必须测量到正常场。,矢量交会法:利用各测点za、Ha异常值，作出它们的合向量Ta。各测点矢量将交于一点，该交点到地面的距离即为磁性体的埋深。上图中交点到地面的距离为77米。,矢量交会法的优缺点:利用了整条异常曲线，因而受偶然误差的影响大大减少。必须要有za、Ha两条曲线，异常的换算和计算较为复杂。,选择法：根据初步计算出的参数假设模型，计算该模型所引起的异常，与实测异常进行比较，若曲线重合，模型的参数即为磁性体的参数。,实测曲线计算曲线,上图选择的参数为：埋深h=75米；水平宽度2b=20米；磁化倾角i=63；磁性体倾角=110；磁化强度J=2000010-3A/m。选择法的优缺点：利用了整条异常曲线，计算的参数较全，能计算任意形状的磁性体。在勘探程度较高的矿区寻找剩余异常有重要作用。要事先估计出磁性体的形态、产状、埋深、宽度和磁化强度、方向。具多解性。,多解性表现在两个大小相差很大的矿体,磁化强度选取不一样,而所得到的理论曲线却是一样的。,定量计算结果一览表,四、磁异常的地质解释,磁异常是客观地质现象的反映，我们的任务是以磁异常为线索，揭示它反映的客观地质规律，也就是根据工作区磁异常所对应的地质现象、地质构造分析判断引起磁异常的原因，做出全面的推断和结论，这就是说，将磁异常反映的客观地质现象用地质语言表示出来，做出有关的地质结论，这个全部过程，实质上就是磁异常的地质解释所包含的内容，也是异常解释的目的。如果磁异常解释推断的立足点放不到最终的地质解释上来的话，定量计算就是脱离实际的数字游戏。,不论是定性解释、定量解释，还是磁异常的处理与转换，解析延拓计算以及依据场的数学物理特征推演出来的某些解释方法等，都是在地质解释过程中所必须应用的一些方法手段，其目的是完成磁异常的地质解释，因此不能把定量解释的结果视为地质解释，二者是手段和目的的关系。,确定引起磁异常的地质原因：,1、分析研究磁异常所处的地质部位，是否为成矿有利地段。分析研究磁异常与地质体的对应关系，借助物性资料，确定引起磁异常的地质因素。2、利用磁异常特征区分异常性质，根据异常的强弱区分判断引起异常地质因素，一般来说，磁铁矿引起的异常强度高，而岩体引起的异常相对弱，依据这一特点来区分异常的性质。,3、利用综合物化探资料判别异常性质，采用综合物化探方法配合磁异常解释是行之有效的手段，它能使我们获得更多的信息，使推断解释更贴近符合实际地质情况。4、采用对比的方法判断异常性质，在工作程度较高的矿区，对引起异常的地质体经过打钻，已控制探明的形态、产状，根据该地质体所引起的异常，与性质不明的异常对比，从对比中找出它们之间的内在联系，找出规律性的东西，用以指导推断未知区，这就是从已知到未知。,五、磁异常解释中应注意的几个问题,（一）解释推断中，要遵循一定的认识途径，正确认识和处理几个关系。1、要遵循由已知到未知的途径。要根据已知地段的异常特征，结合地质情况，寻找异常和地质现象之间的关系和规律，用作进行未知地段异常解释推断时的参考。既要重视从已知地段得出的经验和规律，也要避免将这些经验和规律绝对化，生搬硬套于未知地段。从已知到未知和注意发现新类型、新矿种并重2、要遵循先易后难的原则。要从反映比较明显、规律性较强、所处地质条件比较简单，因而比较易于解释的异常入手，取得经验，然后进行反映较不明显、规律性较差、所处地质条件比较复杂的异常的解释。,3、要正确处理典型异常和一般异常的关系。根据异常特征及所处地质环境，对异常进行分类，选择有代表性的异常进行深入细致的解释推断，取得经验，指导一般。4、要正确认识和处理地质解释和地球物理解释的关系。地质解