磁法勘探的基本原理及應用

1、一、磁場理論的一般介紹一、磁場理論的一般介紹 磁性體：具有磁性的物體 磁極：磁性體上磁性比較強的部位 N極 正磁極 ，指北極 S極 負磁極， 指南極 磁荷：正磁荷分布在N極，負磁荷分布在S極 點磁荷：幾何限度遠小于磁極間的距離 磁力：磁極間的相互作用力一、磁場理論的一般介紹一、磁場理論的一般介紹 磁場：磁力作用的物質(zhì)空間 磁力線：正極出發(fā)終止于負極的封閉曲線 磁場強度：單位磁荷在磁場中受到的力 用H表示，單位A/m020F1H4mmQQr一、磁場理論的一般介紹一、磁場理論的一般介紹 磁感應強度：恒定電流I的無限長直導線，距離導線為a的各點的磁場。 B=H, SI制單位T （特斯拉），常用nT，

2、CGSM制單位（伽馬） 1=1nT 磁感應強度B即是測定的地磁場總強度T 為磁導率一、磁場理論的一般介紹一、磁場理論的一般介紹 磁化：在磁場作用下，沒有磁性的物體獲得磁性的現(xiàn)象 磁化本質(zhì)：物體內(nèi)電子環(huán)流的定向排列 磁化強度：表征物體被磁化程度強弱的物理量；單位體積內(nèi)的磁矩M=m/V 與磁場關(guān)系：M=kH；單位A/m K為磁化率，表征物體被磁化難易程度 單位11()()4SICGSM一、磁場理論的一般介紹一、磁場理論的一般介紹 H、B、M之間關(guān)系 M=KH；B= H； 磁化體周圍：B=0(H+M)=0(1+K)H內(nèi)容BH(M)0KSIT（nT）A/M410-7 H/m無量綱CGSMG；Oe無量綱

3、無量綱換算關(guān)系1G=10-4T1=1nT1Oe=1/4103 A/m1CGSM=4SI二、地磁場及巖石磁性二、地磁場及巖石磁性 地磁場的組成：基本場（98%）、外源場、磁異常 基本場：偶極場（80%）、大陸磁異常、周期變化 外源場：周期變化（黑子周期11年、日變）、隨機變化（磁暴） 磁異常：構(gòu)造、礦床等（目標場）二、地磁場及巖石磁性二、地磁場及巖石磁性 高斯球鞋分析模型（IRGF） 假定內(nèi)部磁偶極，擬合基本場 由一組球諧系數(shù)及年變化率組成 國際上每5年發(fā)布一次球諧系數(shù)二、地磁場及巖石磁性二、地磁場及巖石磁性 地磁場的正常梯度：地球表面正常分布的地磁場強度隨距離的變化率（伽馬公里） 南北向梯度大

4、于東西向 隨維度變化：Za梯度低緯度地區(qū)大，高緯度地區(qū)?。籋梯度與之相反 我國由南到北垂直分量的正常梯度值的變化范圍約為13.06.5伽馬公里 隨垂直高度也有變化二、地磁場及巖石磁性二、地磁場及巖石磁性二、地磁場及巖石磁性二、地磁場及巖石磁性 抗磁性：電子成對出現(xiàn)，自旋磁矩相互抵消；磁化率為低的負值；磁性弱常忽略 順磁性：有孤立電子存在，自旋磁矩不抵消；磁化率為低的正值 鐵磁性：內(nèi)部有自發(fā)磁化區(qū)域，外磁場較弱時即可獲得飽和磁化；磁化率為很大的正值二、地磁場及巖石磁性二、地磁場及巖石磁性二、地磁場及巖石磁性二、地磁場及巖石磁性二、地磁場及巖石磁性二、地磁場及巖石磁性 影響巖石磁性的因素： 鐵磁性

5、礦物含量越高，磁性越強 鐵磁性礦物顆粒越大，磁性越強 鐵磁性礦物膠結(jié)越緊密，磁性越強 壓力、溫度影響復雜 二、地磁場及巖石磁性二、地磁場及巖石磁性 三大巖類磁性的一般特征： 1、沉積巖：磁性較弱 2、火成巖：隨基性增強而增強；噴發(fā)巖磁化率變化大；熱剩磁明顯 3、變質(zhì)巖：與原巖及生成條件有關(guān)二、地磁場及巖石磁性二、地磁場及巖石磁性 剩磁種類： 1、熱剩磁：巖漿冷卻成巖時獲得的磁性；磁性最強 2、沉積剩磁：沉積成巖過程中，磁性礦物定向排列獲得的磁性 3、化學剩磁：因化學作用，使礦物顆粒增大或產(chǎn)生新的礦物時獲得的磁性二、地磁場及巖石磁性二、地磁場及巖石磁性三、磁法勘探的一般介紹三、磁法勘探的一般介紹

6、 利用巖礦石的不同磁性產(chǎn)生的不同磁場，進行找礦或解決其他地質(zhì)目的的勘探方法。 高精度磁測：誤差小于等于5nT 應用：礦床、地層、構(gòu)造、填圖 油氣、煤田 環(huán)境、水文、工程地質(zhì) 管線、考古、水上打撈三、磁法勘探的一般介紹三、磁法勘探的一般介紹 概念：利用巖石和礦物磁性差異進行找礦或解決其他地質(zhì)問題的方法。 高精度磁測：精度高于5nT 適用范圍：幫助尋找滿足磁測前提的礦床、地層、構(gòu)造、蝕變巖等。 區(qū)調(diào)中配合填圖、圈定靶區(qū)等 礦區(qū)及外圍弱磁查證、尋找深部隱伏礦體 油氣、煤田、管網(wǎng)、考古、打撈等三、磁法勘探的一般介紹三、磁法勘探的一般介紹 儀器：質(zhì)子旋進磁力儀 原理：磁場中的通電線圈斷電后測得頻率正比于

7、外磁場 T23.4872f 優(yōu)點：精度高、穩(wěn)定性好、溫度影響小、自動化程度高GSM-19TCZM-3ENVI質(zhì)子磁力儀四、數(shù)據(jù)處理的方法四、數(shù)據(jù)處理的方法 1、資料預處理：日變改正正常場改正高程改正 T日變站選擇弱磁性沉積巖區(qū)；正常場利用國際地磁參考場四、數(shù)據(jù)處理的方法四、數(shù)據(jù)處理的方法 2、異常的處理與轉(zhuǎn)換：空間轉(zhuǎn)換分量轉(zhuǎn)換導數(shù)轉(zhuǎn)換不同磁化方向轉(zhuǎn)化四、數(shù)據(jù)處理的方法 目的：1、復雜簡化（曲面平面；疊加孤立） 2、滿足解釋方法（某一分量另一分量；磁場值頻譜值） 3、突出某一方面的特點（上延壓制淺部、突出深部；匹配濾波可突出深或淺的某個方面）四、數(shù)據(jù)處理的方法 意義：1、向上延拓 壓制淺層（干擾

8、）， 突出深層（趨勢） 2、水平導數(shù) 突出方向構(gòu)造信息 3、垂直導數(shù)突出淺層場源信息 4、化磁極消磁斜磁化影響，簡化磁場形態(tài)0米20米10米0米-10米-20米 延拓工作要適度：上延弱化異常；下延放大異常上延與下延不可逆下延可能出現(xiàn)假異常插值切割法分離區(qū)域場與局部場實測數(shù)據(jù)區(qū)域場局部場 插值切割法可分離區(qū)域場和局部場 局部場的識別取決于切割半徑 切割半徑通常區(qū)局部場的平均半徑切割半徑切割半徑為1倍點距切割半徑為2倍點距切割半徑為6倍點距地磁場深源異常與淺源異常 異常幅值波動特征：鋸齒狀、強度高、梯度大淺層圓滑、強度低、梯度小深層 淺源異常深源異常深源異常深源異常與淺源異常 與地形關(guān)系：異常高低

9、與地形起伏基本一致淺層基本與地形無關(guān)深層 與地形相關(guān)的淺源異常不同地質(zhì)體上的異常特征沉積巖：磁場微弱、平靜、單調(diào)常作為正常場部分砂頁巖或含磁鐵礦的大理巖顯示磁性 不同地質(zhì)體上的異常特征火山巖：基性酸性 強弱起伏大、跳躍頻繁、正負交替 不同地質(zhì)體上的異常特征變質(zhì)巖：取決于原巖磁性含鐵石英巖呈明顯條帶異常不同地質(zhì)體上的異常特征構(gòu)造： (1)線性梯度帶；(2)異常特征的分界線； (3)異常的錯動；(4)等值線的規(guī)則性扭曲；(5)異常寬度突變帶；(6)串珠狀異常。這是有一定走向臺階和接觸帶異常的主要異常特征。表現(xiàn)為等值線平行密集排列，狹長成帶，呈線性延續(xù)或斷續(xù)呈線性延伸的梯度帶。它反映了地下密度和磁性

10、在水平方向的劇變。一般等值線愈密，反映的構(gòu)造變動愈劇烈 （1）線性梯度帶圖1.1線性重力高與重力低過渡帶 規(guī)模較大的區(qū)域性斷裂往往是不同構(gòu)造單元的分界線，不同的構(gòu)造單元，在深部、基底和蓋層的組成和結(jié)構(gòu)，火成巖的活動以及地質(zhì)構(gòu)造特征等方面也會有不同程度差異，這種差異也會反映到重磁異常上來，造成斷裂兩側(cè)重磁異常特征的明顯差異。這種差異在磁力異常平面等值線圖上反映更為突出。(2)異常特征的分界線兩側(cè)異常特征明顯不同的分界線它們往往是平推斷裂的反映，原來是一整體重磁異常，由于斷裂的作用，造成了異常的錯動，異常軸錯位。(3)異常的錯動異常軸線明顯錯動的部位指在等值線趨勢背景上的同向局部擾動，和等值線基本

11、保持平行的同向扭曲(4)異常等值線的規(guī)則性扭曲等值線扭曲部位異常寬度的突變，表現(xiàn)為等值線在某一部位急劇收斂，反映了兩側(cè)有垂向升降運動。(5)異常寬度突變帶封閉等值線突然變寬、變窄的部位一系列重磁異常有規(guī)律地間斷線性排列常稱為串珠狀異常，巖漿沿斷裂侵入和火山巖的充填往往形成了串珠狀火成巖帶，造成了串珠狀的重磁異常，這在磁異常中更為常見。 對于重磁異常來說，主要斷裂標志重要性次序是不一的。在重力異常中，重力梯度帶、異常特征分界線、顯得更為重要； 而對磁力異常來講，按重要性次序應是異常特征分界線、磁力梯度帶、線性異常帶、串珠狀異常等等。(6)串珠狀異常串珠狀異常的兩側(cè)或者軸部所在的位置沿斷裂有磁性巖

12、脈（巖體）充填，這時沿斷裂方向會有高值帶狀異常（或線型異常帶）分布。若沿斷裂方向因巖漿活動不均勻，可能產(chǎn)生斷續(xù)的串珠狀異常。有些斷裂破碎帶范圍較大，構(gòu)造應力比較復雜，既有垂直變化也有水平變化和扭轉(zhuǎn)現(xiàn)象。斷裂帶上的航磁異常另一種情況是，磁性巖石斷裂無巖漿活動伴隨，當其斷裂破裂現(xiàn)象顯著時，因磁性變化會出現(xiàn)低值或負的異常帶，這就是所謂的“干斷裂”異常“干斷裂”上的航磁異常圖綜合處理后的異常特征綜合處理原始數(shù)據(jù)1、地質(zhì)、物探資料對比方法、地質(zhì)、物探資料對比方法將各種地質(zhì)、物探資料綜合起來，進行詳細的對比和研究，按由已知到未知的原則，總結(jié)已知地質(zhì)條件下的物探異常的特征和規(guī)律，然后利用這些特征和規(guī)律，結(jié)合

13、解釋地區(qū)的具體情況，對磁異常進行解釋推斷。對比方法是區(qū)域調(diào)查和普、詳查找礦工作中磁測資料解釋的基本方法。2、數(shù)學物理分析方法、數(shù)學物理分析方法建立各種規(guī)則或不規(guī)則磁性體的物理模型或成礦模式，用數(shù)學物理方法求解模型周圍空間磁場的分布及與模型各參量的關(guān)系。根據(jù)這種分布和關(guān)系去分析待解釋的異常，從而對引起異常的磁性地質(zhì)體的賦存狀態(tài)和磁化狀態(tài)作出推斷。 數(shù)據(jù)預處理：日變改正、高度改正、緯度改正、曲線圓滑等 異常的定性解釋：異常踏查、綜合分析、已知到未知 適當?shù)臄?shù)學處理：位場的轉(zhuǎn)換、分量的提取、異常分離、方向的轉(zhuǎn)化等 精測剖面的定量反演 綜合所有資料，給出結(jié)論與建議資料處理的一般過程804808ZK0-

14、1ZK3-2已有實測曲線和鉆探資料固定礦體產(chǎn)狀參數(shù)改變磁化參數(shù)，擬合曲線曲線擬合獲得磁化參數(shù)推測其他礦體產(chǎn)狀808線首次反演2條薄礦體模式明顯存在剩余異常808線再反演礦體加厚曲線末端難以擬合808線最終反演結(jié)果物探808線地質(zhì)3號線剖面反演對比埋深100埋深200埋深300埋深500埋深800埋深100埋深200埋深300埋深500埋深800埋深100埋深200埋深300埋深500埋深800埋深100埋深200埋深300埋深500埋深800ZK0-1ZK0-2ZK1-1ZK3-1東溝磁異常及鉆孔分布0線地質(zhì)剖面與物探16線剖面對比埋深400 穿厚30米品味20%0線剖面與16線原始數(shù)據(jù)反演對比0線剖面與16線插值切割數(shù)據(jù)反演對比單獨異常模型反演結(jié)果與實際礦體對比埋深相差埋深相差50米米礦體正演曲線與實測曲線對比主異常處無顯示次異常值偏高埋深200米礦體正演曲線與實測曲線對比主異常處無顯示次異常值偏高埋深100米2條礦體模型反演結(jié)果引起異常的主要礦體鉆探未發(fā)現(xiàn)ZK0-1ZK0-2ZK1-1ZK3-1勘探線未穿過推測礦體鉆探未見第一層礦原因：鉆孔位于異常邊界，勘探線未穿過礦體。應避免旁側(cè)線定鉆孔七、規(guī)范的解讀 相關(guān)規(guī)范： DZT 007193 地面高精度磁測技術(shù)規(guī)程 DZT 014494 地面磁勘查技術(shù)規(guī)程 質(zhì)檢率：不低于