磁性起伏地形磁異常改正方法探討

劉沈衡

(江蘇省有色金屬華東地質勘查局，江蘇 南京 210007)

磁性起伏地形磁異常改正方法探討

劉沈衡

(江蘇省有色金屬華東地質勘查局，江蘇 南京 210007)

磁性起伏地形磁異常改正是提高表層具有磁性地區(qū)磁法勘探效果的有效途徑。通過理論分析，提出了一種簡便、快速的改正方法并給出應用實例，對改正方法應用需注意的問題進行了探討。

起伏地形;磁性表層;磁異常;改正方法;內蒙古

0 引言

磁法勘探作為經典地球物理勘探方法，無論在構造、能源、固體礦產等勘查領域都取得了較好的效果(《中國礦床發(fā)現(xiàn)史：綜合卷》編委會，2001;崔沛霖，1994、2000;賀顥，2008)，磁法勘探成為應用廣泛的地球物理勘探方法之一。眾所周知，磁異常包含地形和地表以下各磁性體磁異常，為它們的綜合反映。磁異常的解釋通常是對實測磁異常進行地形改正(曲化平)，然后進行數據處理及正反演計算。但是，如果地表是磁性地層，地形改正后磁異常包含地表磁性層及其下磁性體的磁異常，只有消除地表磁性層磁異常后才能得到有效的地下磁異常信息。以下對磁性起伏地形磁異常的改正方法進行探討，并提出相應的建議。

1 磁性起伏地形磁異常改正方法探討

磁性起伏地形磁異常受以下因素共同影響：地形起伏形成的測點不在同一平(剖)面上產生的地形影響;表層磁性層產生的磁異常;地下其他磁性體產生的磁異常。地下其他磁性體的磁異常是地質解釋的依據，因此，為提高磁異常解釋的可靠性，必須對地形影響和表層磁異常影響進行改正和消除。

根據上述分析，磁性起伏地形的磁異常改正可以分2步進行：首先將磁異常歸算到同一平(剖)面以消除地形起伏產生的磁異常影響;其次，正演計算表層磁性層磁異常，利用磁異常的位場性質，用消除地形影響后的磁異常減去正演計算的表層磁性層磁異常，從而消除表層磁性層影響。

起伏地形磁異常歸算到某一平(剖)面即為曲化平，曲化平的方法較多(申寧華等，1985)，如有限項調和級數法、有限元法、格林函數法、等效源法等，這些方法理論上都很嚴謹但計算不便，計算方程經常出現(xiàn)病態(tài)，迭代不易收斂。美國地質調查局的L Cordell等(1982)提出了一種波數域中的棋盤格算法，申寧華等(1997)對該法進行了分析試驗，認為該法計算速度快、要求計算內存不大，可將曲面校正到較低水平面，使異常不致于過度削弱，盡管理論不是特別嚴格，但效果明顯。

棋盤格算法的原理如下(圖1)：假設觀測剖面為D，需要化平到的剖面為L，為此以L為中心，構建D剖面的鏡像剖面P。由圖1可見剖面D到L和L到剖面P的距離相等，即將剖面D的數據延拓到L等價于將L的數據延拓到剖面P。為了將剖面D延拓到L，將剖面D的數據視同L上的數據，通過向上延拓不同高度，并按插值方法計算出剖面P的數據，根據鏡像對稱原理，將剖面P的數據當做剖面D化平到L的異常數據，從而完成曲化平數據處理。

從棋盤格算法的原理看主要利用等效原理，理論不夠嚴格但理論模型計算表明該算法計算精度較高，可以滿足精度要求。

圖1 棋盤格算法曲面延拓示意圖

表1給出一理論場源模型和地形模型，地形模型分別為山脊、山谷、雙山3種，場源為南北、東西走向直立板狀體，垂直磁化。3種地形比高為9．6倍點距，3種地形板狀體長與寬之比為10∶1，頂部埋深與寬度相同，板體厚度為長度的一半。

表2給出理論計算的極值對比情況，對上述模型分別計算3種地形上的ΔT，利用地形上的ΔT計算－1(或0)平面的“曲化平”ΔT，同時計算同一平面的理論ΔT以便對比。從表2可以看出棋盤格計算和理論計算相對誤差較小，說明計算結果可靠，方法有效。

表1 場源模型參數

表2 棋盤格計算結果與理論結果的極值對比

通過曲化平實現(xiàn)了起伏地形磁異常換算到平面，消除了地形起伏對磁異常的影響，但地表磁性層產生的磁異常還未消除。為此，可以構建地表磁性層模型，通過表層磁性參數測定和正演計算得出表層磁性層的磁異常，根據磁異常的位場屬性，用曲化平后的磁異常減去正演磁異常即可得到曲化平面上的地下磁異常，從而消除磁性起伏地形磁異常的影響。

構建表層磁性層存在底層不確定問題，但對磁異常而言，起決定作用的是頂層，底層對磁異常影響較小。當然，如能對底層有效控制，對提高計算精度大有益處。

2 應用實例

筆者在內蒙古大楊樹地區(qū)磁法測量中試驗了該方法(朱春生等，2003)。該區(qū)位于大興安嶺褶皺帶東部，呈北北東向長條狀分布的中生代坳陷盆地。盆地發(fā)育于海西期巖漿巖褶皺基底之上，沉積了侏羅系火山巖和含煤碎屑巖。局部分布有白堊系沉積巖和新生界玄武巖。磁性參數測定表明侏羅系火山巖和新生界玄武巖有磁性，基底變質巖屬弱磁性，花崗巖具中等磁性(表3)。

表3 巖石綜合物性

圖2給出1條剖面的磁異常、磁性參數測定及地形曲線，由圖可見，磁異常和磁化強度正相關，而和地形相關度不明顯。

圖3給出1條按上述方法進行的各種計算的異常圖，本區(qū)正常地磁場為T0=55 825nT，由于未測定向標本，感磁與剩磁暫按同向處理，有效磁化方向為66°，磁化強度為4A/m。由圖可見，該區(qū)磁異常主要受地表磁性影響，地形影響相對較小。

根據消除地形和表層磁性層后的磁異常，為基底巖性的分布、巖性判斷提供了依據。經與CEMP資料對比，高磁異常一般有高阻顯示，對應花崗巖分布，說明該方法有一定的效果。

3 結語

我國許多地區(qū)都有表層磁性層覆蓋問題(朱裕生等，2007)，利用經濟、便捷的磁法勘探方法在這些地區(qū)開展勘探有現(xiàn)實意義，為提高勘探效果，提出一些建議。

(1)磁性起伏地形磁法勘探的核心問題是表層磁異常的消除問題，可以借鑒重力勘探的剝皮法進行磁異常的分解與提取。

圖2 磁異常試驗剖面圖

圖3 消除磁性地形影響磁異常剖面圖

(2)磁參數的特點是變化強、離散度大，同時，磁異常受磁化方向影響嚴重，且廣泛存在剩磁與感磁方向不一致，因此，磁參數的強度與方向測定至關重要，這也關系到方法使用的有效性。為此，必須根據不同的勘探目的和精度進行參數測定，并要覆蓋勘查區(qū)。建議作出勘查區(qū)的磁性參數分布圖，以便下一步正演時塊體剖分及合理選擇計算參數。

(3)根據參數測定結果，合理剖分正演計算塊體并根據參數代表性進行正演計算。

(4)為控制表層磁性層底部形態(tài)，要進行資料收集與分析，有條件可適當布設重力、測深剖面。

(5)曲化平要有一定的高度，主要是為消除物性離散引起的離散干擾。

磁性起伏地區(qū)的磁法勘探是磁法勘探的難題之一，開展有效的磁性起伏地形磁異常改正是提高磁法勘探效果的需要，以上僅從方法上進行了探討。

崔霖沛．1994．近年來地球物理勘查的進展和走向［J］．地質科技通報，(3)：41 －43．

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申寧華，管志寧．1985．磁法勘探問題［M］．北京：地質出版社．

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CORDELL L，GRAUCH V J S．1982．Reconciliation of the discret and integral fourier transform［J］．Geophysics，47(2)：237－243．

Discussions on correctional method for magnetic anomaly in magnetic rolling topography

LIU Shen-heng

(East China Geological Exploration Bureau of Nonferrous Metals，Jiangsu Province，Nanjing 210007，China)

Correction to the magnetic anomaly in magnetic rolling topography was an effective method to improve the results of magnetic survey in magnetic region．By using theoretical analysis，the author proposed a fast and simple correction method with case study．In addition，the author discussed the problems that should be noticed when using correction method．

Rolling topography;Magnetic surface;Magnetic anomaly，Correction method;Inner Mongolia

P539．3

A

1674－3636(2011)03－0302－05

10．3969/j．issn．1674-3636．2011．03．302

2011－02－15;

2011－03－10;編輯：侯鵬飛

劉沈衡(1962—)，研究員級高級工程師，博士，地球物理勘探專業(yè)，E-mail：ooile@163．com