高精度磁法在矿产勘查中的应用详解.docVIP

高精度磁法在矿产勘查中的应用 摘要 磁法勘探在大地构造识别和磁性矿体寻找方面有独到的优势，已经成为一种重要的地球物理勘探手段。本文主要介绍磁法勘探的基本原理，磁测数据的处理，磁性异常的解译等方面，结合实例论述高精度磁法在矿产勘查中的作用。 1前言 磁法勘探是通过观测和分析由岩石和矿物等所引起的磁异常，进而研究地质构造和矿产资源的分布规律的一种地球物理方法。磁法勘探除了在大地构造和寻找磁性矿体方面有独到的优势，在探测地下热源、含水破碎带、地下管道、地下电缆、沉船等方面也取得了良好的效果[1]。磁法勘探具有轻便易行，效率高，成本低；工作领域广，不受地域限制，应用范围广的优点，因此是发展最早，应用广泛的一种地球物理勘探方法[2]。 1640年，瑞典人使用罗盘寻找磁铁矿揭开了人类磁法找矿的序幕[2]。1870年，瑞典人Thalen和Tiberg制造了万能磁力仪，磁法勘探作为一种地球物理方法得到了发展[3]。20世纪30年代，磁法勘探开始应用于我国的地质找矿试验工作，此后随着地质工作的不断深入开展以及现代数学物理理论与计算机科学的迅速发展，促进了磁法勘探的发展。由于磁法能在地面、海洋、空中以及卫星获取大量观测数据，可以提供莫霍面以上深部构造的大量信息，从而为大地构造分区、矿产资源的勘查以及基础地质研究提供重要的地球物理依据；另外在矿产勘查中应用磁法直接寻找磁铁矿及其共生的磁性矿产工作起到了其它方法不可替代的作用[4]。 随着国民经济对资源需求的增大以及地表矿产的日益减少，寻找隐伏矿床已经成为当前矿产预测工作的重要任务。自上个世纪以来，我国利用地面高精度磁法勘查铁矿的技术比较成熟，前人利用高精度磁法找矿成功的案例非常多[5,6,7]。本文主要介绍磁法勘探的原理、数据处理解译方法，讨论高精度磁法在矿产勘查中的效果。 2磁法勘探原理 2.1磁法勘探的物质基础 地球表面各处都有Za磁场的存在为磁法勘探提供了物质基础[8]，而且地磁场在地球表面的分布是有规律的，它相当于一个位于地心的磁偶极子的磁场，S极位于地理北极附近，N极位于地理南极附近，地磁轴和地理轴有一偏角。 为了研究空间某点的地磁场强度，通常选用直角坐标系统，其原点O选在观测点上，XOY平面为水平面，X轴指向地理北方，Y轴指向地理东方，Z轴垂直向下，如图1所示。 图1 地磁场坐标系统 地磁场强度一般用T来表示，它在X、Y、Z三个轴上投影分别为：北分量X，东分量Y，垂直分量Z。T在XOY平面上的投影称为水平分量H，其方向指向磁北。H与x轴的夹角称为磁偏角D，当H偏东时，D取正，反之取负。H与T的夹角称为磁倾角I，T下侵时I取正，反之取负。上述X、Y、Z、H、T、D、I各量统称为地磁要素，它们之间的关系如下： X=HcosD 式1 Y=HsinD 式2 Z=TsinI=HtgI 式3 H=TcosI 式4 T2=H2+Z2=X2+Y2+Z2 式5 分析这些关系可知，地磁要素中有各自独立的三组：I、D、H；X、Y、Z；H、Z、D。如果知道其中一组，则其它各要素即可求得。在地磁绝对测量中通常测I、D、H三个要素。磁法勘探一般都是相对测量，地面磁法主要测Z的变化，有时也测H和T；航空磁测主要测定T的变化。 2.2磁法勘探数据类型 在磁法勘探中，实测磁场总是由正常磁场和磁异常两部分组成。具体各部分磁场名称和来源见表1。 表1 实测磁场的组成和来源 名称 来源 实测磁场 正常磁场 偶极子场 内源磁场 非偶极子场 内源磁场 磁异常 区域异常 分布范围较大的深部磁性岩层或构造 引起的 局部异常 分布范围较小的浅部岩、矿体或地质构造引起的 在地面磁测中，主要测量磁测的垂直分量变化值Za，称为垂直磁异常。即 Za=Z-Z0 式6 式中Z为实测垂直磁场强度，Z0为正常垂直磁场强度。 3磁测的野外工作方法 3.1磁法勘探的精度分类 磁法勘探一般分为普查、详查和精测三种。测网密度由工作比例尺来决定。测线的布置原则是测线必须大致垂直构造走向或地质体长轴方向，对于近似等轴状地质体的勘探可采用方格网。密度要求一般要有2-3条线测线，每条测线要有3-5个点通过异常。 磁测精度一般用均方误差来衡量，我国磁测工作采用三级精度标准：高精度，均方误差5nT；中精度，均方误差为6-15nT；低精度，均方误差可大于15nT[9]。 3.2地磁场的日变观测 在高精度磁测