航磁三轴梯度转换全张量梯度及应用（英文）

磁张量梯度能提供地磁场矢量在三维空间的变化率信息,对地质构造研究、资源勘查、地磁导航等具有重要意义。但目前工程技术条件下磁张量梯度测量在却很难实现,为此本文提出一种使用航磁三轴梯度资料计算磁张量梯度的方法,满足无法直接测量全张量梯度情况下对资料的需求。区别于单轴航磁梯度转换全张量梯度的方式,该法使用航磁三轴梯度数据进行转换,能充分利用磁异常模量在三维空间上的变化信息,获得自洽的磁张量梯度。理论模型计算表明该转换方法获得的全张量梯度数据具有较高的数值精度,能够满足实际资料处理的要求。我们选取河北保定地区实测的航磁三轴梯度资料进行全张量梯度资料转换,实际资料处理结果表明,联合三轴梯度进行全张量梯度转换能够有效利用磁异常在全空间的变化信息,压制三轴梯度资料中部分相互独立的噪声,从而提升转换后全张量梯度资料的品质,转换得到的航磁全张量梯度可作为一种地球物理场资料供地质解释使用。     

彩虹-4无人机航磁三分量测量系统研发及应用研究

随着无人机技术的快速发展, 无人机在航空物探领域中日益发挥着积极的作用; 通过科技攻关, 我国首次基于国产彩虹-4无人机平台, 开展了无人机平台改装与系统集成、无人机航磁三分量磁补偿等核心和关键技术研究, 成功地研发出首套具有自主知识产权的彩虹-4无人机航磁三分量测量系统, 主要包括彩虹-4无人机平台、三分量磁力仪、光泵磁力仪、高精度惯导系统、高度计、数据采集和收录系统等组成; 并在国内首次开展了无人机航磁三分量面积性应用飞行试验, 全面验证了系统的稳定性、可靠性及适应性等, 试验结果表明航磁三分量精度达到25 nT, 为实现我国在青藏高原和远海开展大中比例尺、高精度航磁三分量测量工作提供先进技术支撑, 具有很好的应用前景.

     

东南极伊丽莎白公主地首次旋翼无人机航磁系统应用试验

随着旋翼无人机航磁测量技术快速发展,其便携性、安全性、造价低廉、无起飞限制等特点,使其在不同地质条件下广泛应用.南极作为地球物理调查的热点地区,由于南极气候条件恶劣,地形复杂,无人机航磁系统将是该地区磁数据采集的更优选择.首次将旋翼无人机航磁勘探技术应用到伊丽莎白公主地的磁法测量,所取得结果与以往有人机磁法测量结果一致,表明旋翼无人机航磁系统可有效在该地区开展采集工作,为下一步全域大比例尺磁法数据的采集奠定了良好的基础.     

全张量磁梯度数据的斜导数特征值边界识别方法研究

本文提出了一种全张量磁梯度数据的斜导数边界识别方法,该方法利用全张量磁梯度数据定义了北向斜导数、东向斜导数和垂向斜导数.模型试验表明,北向和东向斜导数无法有效识别磁性异常体边界,异常形态复杂虚假异常较多,而垂向斜导数在高纬度斜磁化或者垂直磁化条件下可以清晰而准确得识别地质体的边界,具有一定的深度识别能力.与现有磁张量梯度的边界识别方法相比,识别效果好,可以有效均衡不同深度地质体的响应.将上述方法应用于大兴安岭地区实测航磁三分量数据转换得到的全张量数据,获得了研究区浅部磁性体的分布,并与三分量数据进行联合解释,取得良好的地质效果.

     

动力三角翼平台航磁测量系统及其在卡拉塔格勘查区的应用

航空磁法是航空物探常用的测量方法之一,具有探测深度大、效率高、成本低等优点.为满足地质填图与矿产勘查对大比例尺高精度磁测资料的需要,本次将AARC510航磁补偿和收录系统与高精度CS-VL铯光泵磁力仪搭载于动力三角翼平台上,集成了一套灵活、高效、经济、高精度的航磁测量系统.通过对卡拉塔格勘查区获得的数据的质量评价,验证了该测量系统采集、补偿数据的能力.通过对比分析勘查区航空磁测数据与地表地质和地面磁测结果,验证了利用该航磁测量系统进行区域性磁法测量的可行性和可靠性.通过解析延拓、水平梯度及斜导数等位场数据处理方法,分析了勘查区磁性构造等特征,认为勘查区发育的小规模高磁异常主要为浅源异常;区内磁性构造线主要以北西向为主,部分北东向断裂与北西向断裂切割,局部伴生的许多小规模、延伸短的构造线,推测为在构造—岩浆活动中形成的次级断裂构造或侵入岩体与围岩的接触带.     

航磁梯度数据曲化平分析

航磁梯度表征空间磁场的变化率,主要反映磁场的高频信息,较航磁总场随高度增加而衰减更快,其受地形起伏或飞行高度变化的影响更为严重,曲化平研究对航磁梯度数据的应用具有重要意义.本文在分析航磁梯度特点的基础上,针对航磁梯度数据的曲化平问题,采用等效源技术及位场物性反演方法实现了航磁梯度曲化平.讨论了等效源的设置问题,等效源采用单层向下延伸的长方体,延伸长度通常为其宽度的5~20倍,避免了多层等效源反演结果中物性分布趋近于地表,从而导致曲化平误差较大的问题,并节省了计算时间.理论模型计算与实际资料处理表明该曲化平方法可靠,具有实用性.     

航磁垂直梯度调整ΔT水平方法研究

使用中国自主研发、具有完全自主知识产权的航磁全轴梯度勘查系统首次试飞获得的资料,利用航磁垂直梯度数据进行ΔT水平调整研究,讨论了航磁及航磁梯度资料水平调整的原则,提出梯度资料长波水平的调平方法.对经长波水平调整后的垂直梯度数据进行位场转换,获得不受地磁场随时间变化影响的磁异常,并通过恢复磁异常的长波信息,实现了ΔT的水平调整和增强.实际资料处理表明调平过程具有物理意义、效果明显.     

松辽盆地北部徐家围子断陷火山岩分布及天然气富集规律

提出一个新的带通滤波器——延拓回返垂直二次导数,该滤波器可通过调节延拓回返高度及次数来达到调频目的,以突出勘探目标层段的信息.利用该技术对松辽盆地深层勘探程度最高的徐家围子断陷的航磁资料进行目标处理,与钻井资料对比表明,经处理后的航磁资料可以较好地反映火山岩的分布特征.以航磁资料为主结合钻井、地震资料预测了徐家围子三套火山岩的平面分布.指出航磁异常梯度带是火山岩储层的发育区带,近烃源岩或沟通烃源岩的航磁异常梯度带是火山岩天然气的富集区带.该认识对今后松辽盆地的勘探部署有着十分重要的指导意义,对我国其他地区的火山岩勘探也具有借鉴意义.     

全张量磁梯度数据解释的均衡边界识别及深度成像技术

全张量磁梯度数据具有高精度、高分辨率、多参量的优点,能更加清晰地刻画地质体的分布特征,综合利用磁张量梯度数据准确地获得地质体水平位置和深度信息是解释的主要目的.磁张量数据的方向解析信号具有减小倾斜磁化干扰的优点,常被用来圈定磁源体的水平位置,但解析信号强度随着地质体埋深的增加急剧衰减,难以有效识别较深的地质体.张量数据均衡边界识别技术,利用不同方向解析信号的比值函数,能有效地均衡不同深度地质体的响应,同时显示不同深度地质体的边界,提高了对较深地质体的分辨率.磁张量数据深度成像技术根据实测张量数据与假定模型张量数据的相关系数来给定地质体的深度,综合利用多参量数据联合反演提高了反演结果的准确性,且无需进行复杂的反演运算,是大数据量张量数据解释的有效方法.理论模型试验证明：磁张量数据均衡边界识别技术可清晰和准确地识别地质体的水平范围,受倾斜磁化干扰小;磁张量数据深度成像技术可准确地获得地质体的深度信息,具有较强的抗噪性.将上述方法应用于铁矿区实测航磁张量梯度数据解释,获得了铁矿体水平分布与埋深,深度结果与张量欧拉反褶积法计算结果一致.

     

黑龙江下嘎来奥伊河上游铅锌多金属矿航空电磁异常特征及找矿意义

在黑龙江下嘎来奥伊河上游铅锌多金属矿区应用VTEM系统开展航空瞬变电磁、航磁测量,对比分析航空瞬变电磁dB/dt、时间常数、视电阻率及航磁ΔT、反演视磁化率特征与已知矿体地质特征的关系,探索航空瞬变电磁、航磁测量在该类型矿床的探测效果.结果表明航空瞬变电磁、航磁异常与已知矿体吻合度高,在已知铅锌矿体位置,航空瞬变电磁dB/dt呈明显单峰异常,时间常数为高值区,视电阻率为低值区;在已知铁矿体位置,航磁异常明显,反演视磁化率为高值区.总结该矿床航空瞬变电磁、航磁异常特征,建立找矿标志,进行找矿预测,有效地指导了下一步外围找矿工作.本次研究为在大兴安岭高覆盖地区寻找同类多金属矿产提供了一种高效的勘查方法.     

Inversion of geo-magnetic full-tensor gradiometer data

The fast and sensitive SQUID (Superconducting Quantum Interference Device) system, which was developed at IPHT Jena, allows the geo-magnetic prospection of large land areas. The system's simultaneous high-resolution recording of all components of the Earth's magnetic field gradient tensor represents a high-quality data base for precise inversion calculations. Thus, we developed a software tool for the fast and direct inversion of full-tensor data from especially dipole-like sources. Our motivation is to localize buried magnetic objects and inhomogeneities in the underground only by measuring the gradient components at the surface. The application of the algorithm will be shown by two examples, first on a synthetic data set and second on a real data set measured at the IPHT test site with well-defined buried targets.     

考虑航磁水平梯度变化的ΔT网格化方法研究

实测航磁横向水平梯度反映垂直于测线的磁场梯度,比传统航磁ΔT数据包含测线之间更多的磁场信息.针对航磁数据网格化问题,采用Hardwick提出的方法,利用航磁水平梯度与ΔT数据构建拟测线,并结合Akima插值法,开展了双方向测线型ΔT网格化方法研究,最终实现了考虑航磁水平梯度变化的ΔT网格化;针对网格化结果中的虚假异常采取了有效滤波方法.通过理论模型数据和实际数据网格化处理,表明该方法可以突出航磁测线之间的异常细节、更清晰地反映线性构造或磁性体走向,提高了网格化的精度和分辨率.     

多旋翼无人机航磁系统误差综合补偿研究

多旋翼无人机磁通门航磁系统以其安全、稳定、高效等特点可广泛应用于中大比例尺矿产资源探测领域,但由于磁通门传感器存在三轴不严格正交,灵敏度、零偏不一致造成的转向差,且系统作业中存在固定场干扰、感应干扰和涡流干扰,需要进行流程繁琐的标定和补偿测试.本文根据实测数据分析出航磁系统机电干扰主要来自机载设备高频干扰,针对机电干扰高频特性设计相应低通滤波器进行误差处理,并基于Tolles-Lawson模型建立仪器转向误差和飞行平台机动误差补偿模型,根据两者结构相似的特点,建立综合补偿模型,该模型简单,实用性强,可通过野外一次补偿测试求取补偿参数进而对工区航磁数据进行补偿处理.最后,将综合补偿研究应用到辽宁省兴城市夹山地区航磁数据,综合补偿后的处理有效去除了航磁数据中的条带状干扰异常,并与地面磁测数据异常形态具有良好的一致性,验证了该研究方法有效性和实用性.     

多旋翼无人机航磁系统误差综合补偿研究

多旋翼无人机磁通门航磁系统以其安全、稳定、高效等特点可广泛应用于中大比例尺矿产资源探测领域,但由于磁通门传感器存在三轴不严格正交,灵敏度、零偏不一致造成的转向差,且系统作业中存在固定场干扰、感应干扰和涡流干扰,需要进行流程繁琐的标定和补偿测试.本文根据实测数据分析出航磁系统机电干扰主要来自机载设备高频干扰,针对机电干扰高频特性设计相应低通滤波器进行误差处理,并基于Tolles-Lawson模型建立仪器转向误差和飞行平台机动误差补偿模型,根据两者结构相似的特点,建立综合补偿模型,该模型简单,实用性强,可通过野外一次补偿测试求取补偿参数进而对工区航磁数据进行补偿处理.最后,将综合补偿研究应用到辽宁省兴城市夹山地区航磁数据,综合补偿后的处理有效去除了航磁数据中的条带状干扰异常,并与地面磁测数据异常形态具有良好的一致性,验证了该研究方法有效性和实用性.

     

区域航磁资料在预测松辽盆地北部区域地温场中的应用

分析了应用区域航磁资料研究区域地温场的方法,提出了在探井井温资料控制下采用指数形式的方法计算地温梯度,并建立起居里深度与近地表地温梯度、指数因子的关系,给出了求取近地表地温梯度、指数因子的方法及公式,推导了不同深度地温及平均地温梯度的计算公式.通过对松辽盆地北部区域地温场计算结果分析认为,应用区测航磁资料结合一定数量的井温资料可较好地预测区域地温场,为盆地评价提供较为可靠的地温场资料.     

中国航磁异常管理信息系统开发与建设

航磁异常管理信息系统是采用GIS可视化技术及数据库技术在MAPGIS软件系统平台上建立的信息管理系统，它能够完成航磁异常的可视化检索、统计、属性编辑和图形显示，并实现检索结构数据的自动成图。首次建立的航磁异常信息数据库整理录入完成中国国土资源航空物探遥感中心资料室保存的20世纪80年代以前全国大部分少、市、自治区的1万多份航磁查证异常登记表和检查卡片的相关信息：航磁异常属性记录约11350条、地检异常属性记录约12870条、见矿异常属性记录约1120条，扫描及矢量化地检异常图件约7270份。本系统通过建立异常属性数据库与航磁地检异常矢量图文件、全国省级航磁数据库文件、全国航磁测量工作程度图及全国1：50万数字地理底图数据库之间合理的逻辑关系，实现了多种信息基于GIS平台与技术的统一管理和应用。     

Application of Hilbert‐like transforms for enhanced processing of full tensor magnetic gradient data

Commonly, geomagnetic prospection is performed via scalar magnetometers that measure values of the total magnetic intensity. Recent developments of superconducting quantum interference devices have led to their integration in full tensor magnetic gradiometry systems consisting of planar‐type first‐order gradiometers and magnetometers fabricated in thin‐film technology. With these systems measuring directly the magnetic gradient tensor and field vector, a significantly higher magnetic and spatial resolution of the magnetic maps is yield than those produced via conventional magnetometers. In order to preserve the high data quality in this work, we develop a workflow containing all the necessary steps for generating the gradient tensor and field vector quantities from the raw measurement data up to their integration into high­resolution, low­noise, and artefactless two‐dimensional maps of the magnetic field vector. The gradient tensor components are processed by superposition of the balanced gradiometer signals and rotation into an Earth‐centred Earth‐fixed coordinate frame. As the magnetometers have sensitivity lower than that of gradiometers and the total magnetic intensity is not directly recorded, we employ Hilbert‐like transforms, e.g., integration of the gradient tensor components or the conversion of the total magnetic intensity derived by calibrated magnetometer readings to obtain these values. This can lead to a better interpretation of the measured magnetic anomalies of the Earth's magnetic field that is possible from scalar total magnetic intensity measurements. Our conclusions are drawn from the application of these algorithms on a survey acquired in South Africa containing full tensor magnetic gradiometry data.     

Interpretation of magnetic and gravity gradient tensor data using normalized source strength – A case study from McFaulds Lake,Northern Ontario,Canada

In this paper, we present a case study on the use of the normalized source strength (NSS) for interpretation of magnetic and gravity gradient tensors data. This application arises in exploration of nickel, copper and platinum group element (Ni‐Cu‐PGE) deposits in the McFaulds Lake area, Northern Ontario, Canada. In this study, we have used the normalized source strength function derived from recent high resolution aeromagnetic and gravity gradiometry data for locating geological bodies. In our algorithm, we use maxima of the normalized source strength for estimating the horizontal location of the causative body. Then we estimate depth to the source and structural index at that point using the ratio between the normalized source strength and its vertical derivative calculated at two levels; the measurement level and a height h above the measurement level. To discriminate more reliable solutions from spurious ones, we reject solutions with unreasonable estimated structural indices. This method uses an upward continuation filter which reduces the effect of high frequency noise. In the magnetic case, the advantage is that, in general, the normalized magnetic source strength is relatively insensitive to magnetization direction, thus it provides more reliable information than standard techniques when geologic bodies carry remanent magnetization. For dipping gravity sources, the calculated normalized source strength yields a reliable estimate of the source location by peaking right above the top surface. Application of the method on aeromagnetic and gravity gradient tensor data sets from McFaulds Lake area indicates that most of the gravity and magnetic sources are located just beneath a 20 m thick (on average) overburden and delineated magnetic and gravity sources which can be probably approximated by geological contacts and thin dikes, come up to the overburden.