应用磁视散度及磁源重力异常确定低磁纬度地区磁性体分布-以哥伦比亚普图马约盆地为例

低磁纬度地区受斜磁化的影响,用常规方法很难准确确定磁性体的平面分布特征.为了研究位于低磁纬度地区普图马约盆地的磁性体分布特征,本文根据场的散度原理,假定磁△T异常为具有一定方向的矢量场,其方向与磁化方向一致,导出了磁△T异常视散度的计算方法;根据磁位与引力位的关系,在频率域中通过磁△T异常求取了磁源重力异常,并尝试利用拉普拉斯方程计算磁源重力异常垂向二阶导数.本文设计理论模型讨论了磁△T异常视散度、磁源重力异常垂向二阶导数的特征与磁性体平面分布特征的关系,证明了上述方法的有效性.进而利用上述方法推测了普图马约盆地磁性体的平面分布特征,结果表明:应用磁视散度及磁源重力异常确定的普图马约盆地磁性体分布与实际地质特征吻合较好,取得的成果对普图马约盆地相关地质研究及对低磁纬度地区的磁性体的确定有一定的参考意义.     

低纬度磁异常的转换与处理

我国的南海大部分海域位于磁赤道带附近,属于低磁纬度区域,以水平磁化为主,磁性体产生的△T异常特征与中国大陆广大地区的△T异常特征差别较大,且南北跨度大,达两千余公里,通常的化极技术在该区域很难取得良好的效果,虽然化赤方法在低纬度地区算法稳定,并通常能取得较好的结果,但是目前针对化赤异常的解释技术却相对较少;本文结合南海地区的航磁数据,对几种常用的化极技术进行了对比与分析,并对化赤技术进行了简要的介绍.     

强磁性体ΔT异常计算的误差分析研究

本文主要针对当前磁法勘探中高精度处理解释的需求,对强磁性体ΔT异常计算存在的误差进行分析研究.我们首先通过理论模型计算试验,证明常规计算采用的投影关系的ΔT与实际测量的模量差ΔT之间的误差E在磁异常幅值大时是明显存在的,其影响不容忽视.其次,当磁性强且剩磁存在时,投影ΔT曲线及其误差曲线在磁化方向与地磁场方向改变时具有一定的对称性;地磁场T0、磁性体形态(如二度水平圆柱体模型的半径r、柱体埋深R)和磁性参数(如磁化率κ)等参数确定的情况下,最大误差值出现在磁性体正上方,且其大小与磁性参数(κ)和模型体规模(如r/R)之间皆是指数关系;另外,研究还发现ΔT的计算误差曲线的一些其他规律特点,如在各纬度带上,ΔT计算误差的最大值Emax曲线的极值主要分布在中纬度地区;磁异常矢量Ta与地磁场T0的夹角θ逐渐变化时,随θ变化Emax曲线的极值分布在θ=90°~120°范围内;当磁异常幅值小于10000nT时,最大误差近似为磁异常矢量垂直于地磁场方向的测点附近的误差值;另外,磁性体(圆柱体为例)的半径(即尺度)与埋深的比值r/R超过0.5,且磁化率超过0.1SI时误差已达到3.9nT,磁化率增大与对应的Emax的值呈指数增长特点.因此,我们的研究表明,在强磁性体、磁异常幅值大的数据处理、反演及解释时,现有方法会产生较大的误差,应该基于严格的模量差ΔT,完善相应的处理以及反演方法.     

斜磁化磁异常处理方法分析

受斜磁化的影响,磁异常特征复杂、不便于解释.强剩磁的存在、低纬度化极的困难等问题常常迫使人们直接针对斜磁化磁异常开展处理与反演.为了减小斜磁化的影响,磁异常总梯度模、分量模、磁异常梯度张量等处理方法得到广泛应用.本文基于理论分析,结合模型实验,分析现有斜磁化磁异常处理方法的优缺点,指出磁异常总梯度模、分量模、磁异常梯度张量等处理方法可能引起错误的地质解释,而采用适当的化极计算则可以明显改善解释效果.     

吐鲁番中南部地区航磁异常特征及其地质意义

为了深入研究吐鲁番中南部地区航磁异常特征及其地质意义,本文基于1:50000航空磁力ΔT总场异常数据计算了航磁化极异常,并对航磁化极异常数据利用正则化滤波方法进行了异常的分解、利用罗森巴赫Ⅱ式进行了垂向二阶导数异常的换算,获取了吐鲁番中南部地区区域磁力异常、局部磁力异常及垂向二阶导数异常.结合已有的地质及地球物理研究成果,对航磁异常特征进行了深入分析,并就磁力异常与地表地质信息之间的关系进行了深入研究,探讨了本区断裂分布、岩浆岩分布及磁性特征.研究结果表明,研究区太古界总体表现为较强磁性,元古界、古生界、中生界及新生界总体表现为弱磁性.研究区构造复杂,断裂构造特征具有明显的分区性.研究区岩浆活动明显受构造控制,岩体长轴与构造走向一致.研究区中性岩表现为弱磁性,而酸性岩则大致以独峰山—梧桐沟一线为界表现为北弱南强的磁性特征.     

磁化强度矢量反演新方法及其在卡拉塔格铜多金属矿床找矿中的应用

磁异常的反演是地球物理勘探的重要手段,三维磁化率反演是磁异常定量解释中的一种重要方法.由于剩磁的存在使得磁化方向与地磁场方向产生偏差,从而影响了磁异常反演与解释的精度.本文基于磁异常模量反演和磁化强度矢量反演方法得到了一种新的磁化强度矢量反演方法.与以往的磁化强度矢量反演方法相比,该方法以磁异常模量反演得到的磁化率模型为约束,采用Lp范数正则化方法求解,提高了磁化强度矢量反演的精度和效率.本文通过模拟试验的反演计算,验证了这种磁化强度矢量反演方法的有效性.最后,将本文方法应用于新疆东天山卡拉塔格地区航磁数据的解释,获得了地下空间不同磁性差异的磁性体的空间分布特征,为进一步分析研究区隐伏矿床提供了重要信息.     

磁赤道处化极方法

化向地磁极(化极)是最基本的磁测资料处理方法之一,化极能消除或减少斜磁化影响,提高对磁测资料的认识程度和解释水平,对研究地壳产生的磁异常具有重要意义.但低纬度地区特别是磁赤道处,化极处理很不稳定甚至奇异,一直是位场研究的难点.针对地磁纬度较低特别是磁赤道地区磁异常化极的困难,利用从磁北极处垂直磁化向低纬度地区水平磁化方向转换稳定的特点,提出"狭义化赤"概念,并将其与低纬度磁异常"倒相"解释方法结合,提出专门用于磁赤道处化极的方法.该方法扩展了现有的化极理论,实现了磁赤道处的稳定化极.区别于目前任何方法,专门用于(近)水平磁化条件下的化极计算,具有原理简单,实现方便,收敛速度快等特点.对理论模型和实际资料计算表明这种针对磁赤道地区磁异常的化极处理方法是稳定、可靠的.     

改进的阻尼法低纬度磁异常化极方法

中低纬度地区的磁异常资料进行化极处理能减少或消除斜磁化影响,对提高磁测资料的利用程度有重要意义.本文在总结分析原有的低纬度磁异常化极过程的基础上,改进了原有化极方法的滤波过程.改进后的阻尼化极方法,采用将振幅谱和相位谱分开进行滤波的过程,过程中只需要考虑对化极因子的振幅谱进行压制即可.通过公式分析表明该方法更加合理,减少了人为因素的影响;经单个模型和组合模型试验表明,此化极方法准确、稳定、可靠,可以有效地突出低纬度地区的异常体信息.     

基于航磁矢量数据的磁源总磁化方向估算

在地质体具有较强剩磁或自退磁效应的情况下,获得地质体总磁化方向对磁法勘探的数据处理、反演及解释具有重要意义.与传统航磁总场测量相比,航磁矢量(三分量)测量能够获得地磁场的矢量信息.基于三分量磁异常一阶矩与磁源磁矩的积分关系,我们实现了基于航磁矢量数据的磁源总磁化方向估算.针对该方法易受相邻异常影响,从而使多异常的估算难以确定磁源中心位置的问题,分析了在不同磁化倾角下,估算的磁化偏角、倾角与实际磁源中心位置的关系,并根据该关系采取了限定估算区域的方法,获得了多异常的估算结果.将该方法应用于东天山启鑫地区实测航磁三分量数据,估算了具有强剩磁的启鑫岩体总磁化方向,并将估算的方向应用于化极计算.化极结果显示,减少了启鑫岩体磁异常受斜磁化的影响,且与磁异常模量计算结果类似.该方法假设磁源均匀磁化,估算结果可视为地质体总磁化方向的整体体现,对强剩磁地质体磁异常的数据处理、反演及解释具有实际意义.     

关于用有限元法作磁法勘探正演计算的理论问题

本文提出用有限元法解磁法勘探的正问题,不再需要引入均匀磁化假定。 传统的正演计算方法是在均匀磁化的假定下建立的,它不能适应解释复杂磁异常的需要。近几年来,国外学者提出了用迭代方法作非均匀磁化条件下的正演计算,对形状比较简单的磁性体取得了较好的效果。但随着磁性体的形状变得比较复杂,计算所需时间很快增加,精度和稳定性也明显降低。以求能量函数极小的变分原理为依据,用有限元法作非均匀磁化条件下的正演计算,得到的磁位势函数满足磁性体内外的偏微分方程和全部界面条件（文中对此作了证明）。因此,这种方法可以研究各种复杂因素的影响,宜于计算非均匀磁化磁性体的有效磁化强度和磁异常。     

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.     

磁异常ΔT三维相关成像

本文将重力和重力梯度数据三维相关成像方法推广到磁力勘探领域,推导并建立了磁异常ΔT的三维相关成像方法,同时提出了基于熵滤波分离异常的三维相关成像算法来提高成像分辨率.组合模型磁异常ΔT数据和实际磁测资料试验分析表明,本文方法能成像出地下地质体的空间赋存状态和等效磁性分布,具有良好的横向和纵向分辨率.     

多因复成矿区磁异常偏位解释法

分析了多因复成矿床磁性体的典型特征,总结了该类型矿区磁异常反演解释存在的主要问题,通过提取磁异常基本特征、引入解释偏角和剖面位移等概念,提出了以磁异常共轭解释法为基础的偏位解释法,模型试算及实例分析表明该方法能获得较高的反演精度和符合实际的反演结果,能实现复杂磁异常的反演解释.对比分析认为该方法相对传统方法在一些特殊情况下具有明显优势,是磁法勘探领域中一种新的反演方法,能较好解决多生产实际中一些以往不能解决的重要问题.     

基于磁异常数据的居里面反演方法研究

本文总结了基于磁异常频谱特征反演居里面的基本理论和方法,分析了磁性体场源满足随机分布及分形分布两种假设下的磁异常频谱特征及其对数径向能谱与磁性体场源埋深之间的关系,并给出居里面埋深估计的方法.基于以上方法对华北地区磁异常数据进行分析并计算了相应的磁性体场源埋深,实际计算表明,基于磁性体场源随机分布假设的居里面深度计算结果与该地区地热结构有良好的对应关系.实际数据处理的结果验证了这些方法的可靠性和实用性.估算居里面深度的两种不同方法适用于不同的地质模型,实际应用应结合区域磁异常源分布的特点,以获取合理的居里面深度估计值.     

地面高精度磁测和电磁测深在矿产调查中的应用

武定地区的各地层与矿体具有明显的磁性和电性差异,为了查明矿区内的控矿构造及外围矿致异常,开展了11万高精度磁法测量和大地电磁测量工作.对获取ΔT磁测数据进行化极和延拓等处理;对化极成果和不同延拓高度的成果综合对比分析,圈定了5个磁异常体和3条断裂,确定3号磁异常为有利矿致异常.在3号磁异常处开展大地电磁测深工作,查明断裂构造的产状、延伸,并对地层进行详细的分层.结合地质资料、电磁测深的成果资料,建立地质一地球物理模型,用RGIS2010软件对磁测剖面数据进行2.5D的人机联合反演,拟合出矿体的形态特征,得出异常体的相对深度、宽度和厚度,为地质找矿提供了有利的地球物理依据.     

辽宁地区磁性块体深部结构的基本特征与地震

1983年,我们应用航磁ΔT资料和“异常能谱”方法求解了辽宁地区深部磁性块体统计平均埋深。其成果图件使我们初步看到了本区深部磁性界面的起伏状态和磁性不均一的特征;通过深部磁界面与辽河裂谷型地温场分布的对比,可以看到深部磁界面与地热、地温场间的密切关系;地壳深部探测剖面提供了断裂与深层磁界面关系的线索;特别是NW向深层磁界面梯级带的存在,可为7.3级海城地震的发震构造提供深部背景和热应力依据。     

南沙海域及邻区△T磁异常化极的实现

在对南沙海域及邻区(2°N～17°N,104°E～122°E)1960～2000年间地磁倾角/偏角等地磁要素特征变化及△T磁异常数据特点分析研究的基础上,通过对低纬度化极方法的综合分析及实验对比试算,提出了滤波与偏移抽样法结合的化极处理方法模式及数据分带划块的具体实施措施,实现了该超低磁纬区,亦称零磁纬区(地磁倾角变化范围:-15°～+20°;地磁偏角变化范围:-1°～+1.3°)大范围、多来源、长测量时间间隔实测△T磁异常的变倾角变偏角化极,并给出了对化极结果的评价及验证。△T磁异常化极的实现,为深入研究该区域内磁性地质体特征,提供了更为密切直接的依据。     

基于重磁泊松定理的磁化方向估计及应用：以相山铀矿田为例

磁化方向的确定对磁异常处理、反演及解释方面有着重要的参考价值.然而,目前常用的磁化方向估计方法易受计算窗口尺度、化极或叠加异常等影响.为此,本文从重磁泊松定理出发,推导出了磁化强度、磁异常一阶导数及重力位三阶导数的关系式,并在此基础上构建出了可反演磁化强度三分量的线性方程组,进而获得了场源的磁化倾角与偏角.模型试验表明,本文方法能够在多场源的叠加重、磁异常上,有效地反演出各场源的磁化方向,但噪声会在一定程度上降低反演精度,尤其对小规模场源的磁化方向影响较明显.将本方法应用于江西相山铀矿田重磁资料之中,获得了10个测算点的磁化方向,推断了这些测算点位置上重磁同源体的岩石类型,结果表明了研究区内碎斑熔岩具有强剩磁特征,而流纹英安岩则为顺磁性物质,且认为碎斑熔岩之下广泛分布着流纹英安岩,这对该地区组间界面部位铀矿找矿具有重要的指导意义.     

地面高精度磁测在信阳地区地质调查中的应用

信阳地区位于秦岭造山带东段,横跨华北板块与扬子板块.通过在该地区开展地面高精度磁法测量工作,以高精度磁测ΔT等值线平面图为基础,运用化极、向上延拓等技术手段提取与地质相关的磁场信息,缩小重点调查范围,提高了在该地区进行地质调查工作效率.本文详细介绍了在该地区进行地面高精度磁测的工作方法.对区内磁异常进行了分类和评价,本次工作以正磁异常为主圈定了28个磁异常,按其分布范围与地质单元的关系分为5类.研究区内磁场特征和磁异常的分布特征与地层、岩体及构造带的分布特征相吻合,区内磁场按磁场强度分为4个类型:平稳磁场区、弱磁场区、带状强磁场和零乱磁场区.根据磁场特征,结合野外地质调查,在研究区推测隐伏岩体3处;从灵山岩体中解体出李家寨岩体,并根据磁场形态完整性特征确定了两者侵入早晚关系.     

基于等效源的总强度磁异常非线性处理方法

总强度磁异常(ΔT1)常规处理方法通常将其近似当作磁异常矢量在地磁正常场方向上的投影(ΔT2).然而对于高磁环境如磁铁矿处的磁异常场幅值可达104 nT甚至更大的情况,上述近似假设则不再成立,如采用常规处理方法可能会带来明显的误差.本文针对该问题,提出一种基于等效源的总强度磁异常非线性处理方法;该方法根据总强度磁异常获取流程,直接反演实测地磁场总强度幅值与正常场强度幅值之差来求取等效场源.本文首先通过模型试验,分析ΔT1与ΔT2的差异;然后将ΔT1当作ΔT2采用常规处理方法以及ΔT1采用新方法得到的结果作对比分析,结果表明新方法处理结果与理论值的差异为常规方法处理结果的1/5甚至更小,充分说明了新方法的有效性;最后将该方法应用于铁矿实测总强度磁异常处理实例中来转换计算磁异常总模量,其实际应用效果进一步体现了高幅值总强度磁异常数据处理过程中采用新方法的必要性.