梁 建，線紀(jì)安，郭玉峰

(中國冶金地質(zhì)總局地球物理勘查院，河北 保定 071051)

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總梯度模方法在低緯度地區(qū)航磁資料解釋中的應(yīng)用

梁 建，線紀(jì)安，郭玉峰

(中國冶金地質(zhì)總局地球物理勘查院，河北 保定 071051)

對于低緯度地區(qū)的航空磁測的ΔT資料，如果化極處理時(shí)對磁化方向判斷存在誤差，用目前的化極方法進(jìn)行資料處理，要比在高緯度地區(qū)化極發(fā)生更大的畸變，不適于對資料進(jìn)行解釋。通過一些模型計(jì)算及一些實(shí)際資料對比，在低緯度地區(qū)用航磁總場梯度模劃分磁性體地面投影邊界是簡單實(shí)用的一種方法。

航磁測量；化極；低緯度；總場梯度模

0 引言

隨著目前地質(zhì)勘探市場的不斷擴(kuò)大，在國內(nèi)中高緯度地區(qū)開展航空物探的同時(shí)，也在國外低緯度地區(qū)開展航空物探工作。近年來我們在老撾國開展了部分航空磁測工作，測區(qū)所在位置的緯度處于N15°—N23°之間。在進(jìn)行磁異常解釋時(shí)為了使磁異常與其所反映的磁性體直觀和簡單化，通常對其觀測的磁數(shù)據(jù)ΔT進(jìn)行化極處理[1]。但是，在對老撾測區(qū)的磁數(shù)據(jù)ΔT化極后其等值線圖出現(xiàn)了嚴(yán)重南北拉長現(xiàn)象。

在波數(shù)域中化極因子屬于放大型一類轉(zhuǎn)換因子，磁緯度越低(磁傾角I0越小)，其放大作用越強(qiáng)，使化極后的數(shù)據(jù)發(fā)生震蕩，在磁赤道地區(qū)，放大作用達(dá)到極點(diǎn)，顯示化極后的數(shù)據(jù)向磁南北方向上拉長。前人在處理低緯度化極時(shí)，主要是對化極因子的改造[2-10]。但考慮到測區(qū)所處的緯度——測區(qū)中心位置為N19°，是否是因?yàn)榛瘶O因子造成了化極后的等值線南北拉長現(xiàn)象？本文將建立模型進(jìn)行驗(yàn)證，力圖探索最佳處理方法。

1 模型試驗(yàn)及分析

本次研究分別建立了球體和板狀體模型進(jìn)行驗(yàn)證，按照老撾測區(qū)的地磁參數(shù)設(shè)置模型的磁性參數(shù)(表1)，然后進(jìn)行了化極處理，并和理論值(垂直磁化時(shí)的垂直分量Za)進(jìn)行對比(圖1)。

從圖1中可以看出，在測區(qū)所處位置處(N19°)對于化極處理是沒有問題的，可排除是由于化極因子的影響。

對于更低緯度地區(qū)的情況？為了研究影響化極問題的原因，則需要從化極的物理意義出發(fā)尋找問題的所在。化極中存在著幾個(gè)基本的假設(shè)條件，即在進(jìn)行磁場方向轉(zhuǎn)換時(shí)將ΔT看成是Ta在正常場方向to上的分量；在磁化方向轉(zhuǎn)換時(shí)一般將地磁場的方向看作是地質(zhì)體的磁化方向；另外就是在處理所用的數(shù)據(jù)分布范圍內(nèi)認(rèn)為地質(zhì)體磁化方向和磁場方向ΔT是不變的。測區(qū)內(nèi)ΔT極大值和極小值之差為1 100 nT，平均值為36 nT，排除強(qiáng)磁異常不能將ΔT看成是Ta在正常場方向to上的分量的這種情況[11]。

表1 正演計(jì)算的模型及參數(shù)

圖1 模型平面投影圖、ΔT圖、化極圖及理論化極圖Fig.1 Map of model projection on plane, ΔT, reduction to the pole (RTP) and the theoretical reduction to the pole

2 磁化傾角有誤差時(shí)的化極

從理論上講，不考慮化極因子的影響，只要準(zhǔn)確的給定磁化方向和磁場方向，那么都能得到理想的化極結(jié)果。

對于磁化方向和磁場方向不一致情況下的化極處理，有前人進(jìn)行過研究。例如：在磁偏角為0°時(shí)，磁傾角為60°時(shí)，將磁化偏角設(shè)為0°。磁化傾角分別為50°、55°、65°和70°，但是在化極仍然使用傾角為60°為參數(shù)，即判斷磁化傾角的誤差為10°、5°、-5°和-10°，那么可以得到化極圖如圖2所示?？梢园l(fā)現(xiàn)隨著磁化傾角誤差的變大，化極曲線有不同程度的變形，但變形的程度并不是很大。

但是，在N19°時(shí)仍然將判斷磁化傾角的誤差定為10°、5°、-5°和-10°，即磁化傾角為9°、14°、24°和29°，那么如果還是利用傾角為19°進(jìn)行化極將得到圖3所示的結(jié)果。

從圖3中可以發(fā)現(xiàn)在磁化傾角為14°時(shí)化極后的異常北側(cè)出現(xiàn)了負(fù)值；當(dāng)磁化傾角為9°時(shí)，負(fù)值曲線出現(xiàn)了向北拉長現(xiàn)象。而如果磁化方向大于磁場方向，那么將出現(xiàn)正值向北拉長的現(xiàn)象。并且隨著誤差的增大，這種拉長現(xiàn)象越來越明顯。

圖2 中高磁緯度地區(qū)磁化傾角判斷有誤差時(shí)化極圖Fig.2 The RTP?magnetic?anomaly with errors to the magnetic inclination in the high magnetic latitude area

圖3 低緯度地區(qū)磁化傾角判斷有誤差時(shí)化極圖Fig.3 Map of reduction to the pole at low latitude when there is error of magnetic inclination

圖4 不同磁化方向的球體磁場不同分量的梯度模Fig.4 Gradient modules of various components of the magnetic field of the spheroid body with varied magnetization directions

從模型計(jì)算來看，無論是在在中高緯度地區(qū)還是低緯度地區(qū)，對于磁化方向判斷誤差都是會(huì)對化極結(jié)果有影響。而在磁化傾角判斷誤差相同時(shí)，在低緯度地區(qū)化極要比在中高緯度地區(qū)產(chǎn)生的更大的影響，主要表現(xiàn)在化極后曲線在南北方向上拉長。這和在極低緯度地區(qū)化極時(shí)化極因子所產(chǎn)生的影響是相似的。在老撾地區(qū)，對化極影響起決定作用的并不是化極因子，而是錯(cuò)誤的將地磁場方向看做磁化方向所引起的。

圖5 球體和板狀體模型磁場的梯度模Fig.5 Total gradient module of the magnetic field of the sphere and the plate model

如果測區(qū)面積并不大，但測區(qū)不同區(qū)塊的磁化方向之間有較大的差別，那么化極就不適用。因此需要另外一種受磁化方向影響小，能夠直觀反映磁場與磁性體位置關(guān)系的方法。

圖6 用梯度模法對12號異常做出的推論Fig.6 Inferences about the No.12 anomaly made by the gradient module method

3 總梯度模方法

磁總場總梯度模又稱為解析信號振幅[12-17]，其定義為：

以球體為例，分別求出了磁化傾角和磁場傾角分別為0°、45°和90°時(shí)的梯度模(假定磁化偏角和磁場偏角為0°)如圖4所示。

可以看出無論磁化方向和磁場方向如何變化，梯度模極大值處與球體的位置偏離并不大。球體磁場的梯度模受磁化方向的影響是很小的。分別計(jì)算前述球體和板狀體模型的梯度模如圖5所示。可以發(fā)現(xiàn)，板狀體南北向時(shí)在板狀體兩端位置處出現(xiàn)了兩個(gè)極大值。

4 在實(shí)際航磁資料中的應(yīng)用

圖8 12號異常中心剖面二度半擬合解釋曲線圖Fig.8 2.5D fitting interpretation curves of center section of the No. 12 anomaly

圖6是測區(qū)內(nèi)第12號異常的航磁圖。本文對其進(jìn)行了化極、化赤處理和梯度模計(jì)算，從結(jié)果看化極處理是沒有問題的。

對該異常進(jìn)行了地面檢查，布設(shè)了多條剖面，從地面檢查的磁測數(shù)據(jù)中也可以看出低緯度地區(qū)的磁異常的一些特征，并且同航測結(jié)果相一致。從反演模型與其邊界所處空間位置來看，模型基本位于梯度模中心位置，梯度模曲線兩端極值點(diǎn)與模型邊界基本對應(yīng)，且無負(fù)值反映。地面資料反演結(jié)果同航磁梯度模推斷結(jié)果接近。

圖7 根據(jù)梯度模推斷磁性體位置Fig.7 The position of the magnetic body inferred by the gradient module

磁場的梯度模出現(xiàn)了南北兩個(gè)極大值，本文利用梯度模資料推斷了磁性體的位置(圖7)，推斷磁性體為圖中長板狀體，黑色部分所示為該板狀體在水平面內(nèi)的投影。

圖8為12號異常中心剖面地面實(shí)測結(jié)果和對該異常進(jìn)行二度半擬合及相關(guān)計(jì)算曲線圖，(圖中縱坐標(biāo)表示磁場值，因此梯度模曲線只取形態(tài))。可以看出反演得到的磁化強(qiáng)度傾角(18.7°)也是與地磁場方向基本一致的。

5 結(jié)論

在處理與解釋磁低緯度地區(qū)的航磁資料時(shí)，對于磁化方向判斷誤差會(huì)對化極結(jié)果有影響；而在誤差相同時(shí)，在低緯度地區(qū)化極要比在高緯度地區(qū)產(chǎn)生的更大的影響，主要表現(xiàn)在化極后曲線在南北方向上拉長。應(yīng)用磁總場梯度模的方法比用傳統(tǒng)的化極和化赤方法能更方便更直觀地反映出地質(zhì)體的確切位置與大致形狀，磁總場梯度模法是一種值得大力推廣的方法。

致謝：本文作者在此衷心感謝中國地質(zhì)大學(xué)(北京)地球物理與信息技術(shù)學(xué)院姚長利教授提出的意見與建議。

[1] 管志寧. 地磁場與磁力勘探[D]. 北京: 地質(zhì)出版社, 2005.

[2] 熊光楚. 礦產(chǎn)預(yù)測中重磁異常變換的若干問題[J]. 物探與化探, 1992, 16(4): 247-253.

[3] 王紀(jì)恒. 關(guān)于磁異常化極的若干體會(huì)[J]. 物探與化探計(jì)算技術(shù), 1993, 15(4): 333-338.

[4] 仇銘華. 低緯度火山巖區(qū)航磁數(shù)據(jù)化極處理方法的應(yīng)用[J]. 地質(zhì)與勘探, 1982(8): 38-42.

[5] 段利華. 重力梯度模場在分析斷裂構(gòu)造中的應(yīng)用[J]. 礦產(chǎn)與地質(zhì), 1989, 14(3): 69-72.

[6] 張錫林, 姚長利. 低磁緯度地區(qū)磁異?；瘶O方法及應(yīng)用[J]. 石油物探, 2003, 42(4): 541-543.

[7] 姚長利, 管志寧. 克服低緯度化磁極困難的有效方法[J]. 長春地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào), 1997, 27(2): 178-181.

[8] 姚長利, 管志寧, 高德章, 等. 低緯度磁異?；瘶O方法—壓制因子法[J]. 地球物理學(xué)報(bào), 2003, 46(5): 690-696.

[9] 彭利麗, 郝天珧, 姚長利, 等. 低緯度磁異常化極方法應(yīng)用效果對比[J]. 地球物理學(xué)進(jìn)展, 2010, 25(1): 151-161.

[10] 姚長利, 李宏偉, 鄭元滿, 等. 低緯度化極應(yīng)用迭代法的技術(shù)條件分析[J]. 現(xiàn)代地質(zhì), 2012, 26(6): 1175-1184.

[11] 袁曉雨, 姚長利, 鄭元滿, 等. 強(qiáng)磁性體ΔT異常計(jì)算的誤差分析研究[J]. 地球物理學(xué)報(bào), 2015, 58(12): 4756-4765.

[12] 黃臨平, 管志寧. 利用磁異?？偺荻饶４_定磁源邊界位置[J]. 華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào), 1998, 21(2): 143-150.

[13] 姚長利, 管志寧. 傾斜板狀體磁異?？偺荻饶７囱莘椒╗J]. 中國地質(zhì)大學(xué)學(xué)報(bào), 1997, 22(1): 81-85.

[14] 歐洋, 劉天佑, 馮杰, 等. 磁異?？偺荻饶Ａ糠囱輀J]. 地球物理學(xué)進(jìn)展, 2013, 28(5): 2680-2687.

[15] 吳文賢, 范文玉, 王永華, 等. 基于總梯度模分析的磁源體邊界信息提取及找礦意義[J]. 地質(zhì)與勘探, 2013, 49(6): 1164-1169.

[16] 郭志宏, 熊盛青, 曹建平. 航磁異?？偺荻饶７囱莘椒ǖ膶?shí)用化改進(jìn)及軟件研制[J]. 物探與化探, 2004, 28(6): 518-522.

[17] 王仕成, 王哲, 張金生, 等. 總磁場強(qiáng)度梯度模作為匹配特征量的基準(zhǔn)圖制備技術(shù)[J]. 系統(tǒng)工程與電子技術(shù), 2009, 31(4): 881-885.

Applications of the total gradient module to explanation of aero-magneticdata in low latitude

LIANG Jian, XIAN Ji-an, GUO Yufeng

(ChinaMetallurgicalGeologyBureaugeophysicalprospectingInstitute,Baoding071051,Hebei,China)

If there is magnetization direction error the traditional reduction to the pole procession of the aero-magnetic data will lead to more distortion at low latitude than at high latitude. Calculation of modules and real data comparison show that the boundary division of magnetic body on the ground by total gradient modules proved to be a simple and practical method for magnetic anomaly interpretation at low latitudes.

aero-magnetic; reduction to the pole; low magnetic latitude; total gradient module；

2016-08-15； 責(zé)任編輯： 王傳泰

中國地質(zhì)調(diào)查局地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目(編號：1212011120918；編號：12120113049600)資助。

梁建(1983—)，男，工程師，碩士研究生，從事航空物探綜合研究工作。通信地址：河北省保定市陽光北大街139號，中國冶金地質(zhì)總局地球物理勘查院；郵政編碼：071051；E-mail：liangjian3661@foxmail.com

10.6053/j.issn.1001-1412.2016.04.014

P631.222

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