物探磁法在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用研究

付東陽(yáng)

（河北省地礦局第四地質(zhì)大隊(duì)，河北 承德 067400）

區(qū)域地質(zhì)調(diào)查指的是針對(duì)選定地區(qū)的地質(zhì)礦產(chǎn)情況進(jìn)行綜合性調(diào)查與研究。在整個(gè)過(guò)程中，我們運(yùn)用地質(zhì)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等學(xué)科知識(shí)來(lái)進(jìn)行調(diào)查與研究，將地質(zhì)體的分布、組分、演化過(guò)程及其相互之間的關(guān)系進(jìn)行闡明，進(jìn)而為工農(nóng)業(yè)發(fā)展和地質(zhì)工作的開(kāi)展提供基礎(chǔ)資料。區(qū)域地質(zhì)調(diào)查不僅是地質(zhì)工作開(kāi)展的基礎(chǔ)，同時(shí)也是地質(zhì)勘察的首要步驟，調(diào)查的效果關(guān)系到國(guó)家地質(zhì)水平[1]。近年來(lái)，我國(guó)觀測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量不斷提高，數(shù)據(jù)處理技術(shù)和反演方法也在不斷更新，對(duì)于重要金屬礦的成礦區(qū)域可以進(jìn)行高精度、大比例的綜合勘探，在對(duì)礦產(chǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上建立起了磁測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)。

1 物探磁法的基本概述

1.1 物探磁法的工作原理

物探磁法可以通過(guò)對(duì)巖、礦石及其他探測(cè)對(duì)象的磁性差異所引起的磁異常進(jìn)行勘探和分析，進(jìn)而對(duì)地質(zhì)構(gòu)造與分布規(guī)律進(jìn)行研究。從磁法角度來(lái)說(shuō)，地球可以看作是一個(gè)磁偶極子，磁場(chǎng)以地心為中心，與地球的自轉(zhuǎn)軸相互斜交，其中，地磁的S極位于地理的北極附近，地磁的N極位于地理的南極附近[2]。受地球自轉(zhuǎn)影響，地磁的S、N極與地理的南北極之間并不是完全重合的，磁軸與地球自轉(zhuǎn)軸之間存在約11.5°的夾角。在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查過(guò)程中，所研究的區(qū)域相對(duì)地球整體而言通常較小，因此運(yùn)用物探磁法時(shí)可將地磁場(chǎng)看作是均勻分布的。地下介質(zhì)磁性的影響因素有很多，與其內(nèi)部所含礦物成分有直接關(guān)系，通常鐵磁性物質(zhì)內(nèi)部的礦物質(zhì)含量比較多，而普通巖石內(nèi)部礦物質(zhì)含量較少。這種介質(zhì)引起的磁性差異被稱為磁異常。不同物體所產(chǎn)生的磁性是不同的，磁異常強(qiáng)度也是不同的；除此之外，物體的空間分布也會(huì)影響磁場(chǎng)的分布差異。我們可以使用精度較高、專業(yè)性較強(qiáng)的儀器對(duì)磁場(chǎng)強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)量，基于此可以對(duì)區(qū)域內(nèi)磁場(chǎng)的分布情況進(jìn)行分析[3]。在對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)處理之后，就可以大致推斷出該區(qū)域地下磁性體的形態(tài)、產(chǎn)狀和規(guī)模等。

1.2 物探磁法在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中的作用

在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查過(guò)程中，物探是通過(guò)將目標(biāo)物體與周圍介質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行對(duì)比，并運(yùn)用物理學(xué)原理和相應(yīng)設(shè)備對(duì)地質(zhì)構(gòu)造與地下界限等信息進(jìn)行探查的現(xiàn)代化技術(shù)。當(dāng)前，物探磁法已經(jīng)包含了多個(gè)種類，并在多個(gè)領(lǐng)域中得到普及。在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中，物探磁法的作用主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：第一是可以實(shí)現(xiàn)面積性磁法勘探。具體來(lái)說(shuō)，我們可以針對(duì)既定的工作區(qū)域，以合適的比例來(lái)進(jìn)行面積性的磁法勘探，并根據(jù)勘探結(jié)果對(duì)資料進(jìn)行定性及定量的解釋，經(jīng)過(guò)綜合分析后確定下一步地質(zhì)工作靶區(qū)，并進(jìn)行工程驗(yàn)證。當(dāng)前，我國(guó)已經(jīng)在黑龍江等地區(qū)的重要成礦區(qū)開(kāi)展了1:50000地面高精度磁測(cè)調(diào)查，并在調(diào)查的過(guò)程中找到了很多新的找礦信息，取得了階段性成果，展現(xiàn)出了較為廣闊的發(fā)展前景。第二，可以對(duì)危機(jī)礦山進(jìn)行接替資源勘探，對(duì)礦山周邊區(qū)域進(jìn)行磁法勘探來(lái)發(fā)現(xiàn)深處和隱伏盲礦體，這樣可以有效增加礦產(chǎn)資源儲(chǔ)備量，同時(shí)使礦山的服務(wù)期限進(jìn)一步被延長(zhǎng)。如在青海賽什塘地區(qū)尋找銅礦時(shí)，通過(guò)地面高精度磁測(cè)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)了很多新的銅礦資源。第三，還可以對(duì)地質(zhì)找礦工作起指導(dǎo)作用，如可以運(yùn)用井中三分量磁測(cè)在鉆孔中高效地尋找井旁及井底盲礦體，為地質(zhì)工程的開(kāi)展提供科學(xué)有效的指導(dǎo)。

2 物探磁法在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

2.1 磁測(cè)數(shù)據(jù)的獲得

物探磁法野外工作是整個(gè)磁法勘探工作的主要環(huán)節(jié)，因此在原始數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中，應(yīng)嚴(yán)格遵循磁測(cè)野外工作要求：開(kāi)工前一日對(duì)儀器設(shè)備進(jìn)行徹底檢查，內(nèi)容包括電池充電、各部件連接、開(kāi)機(jī)試觀測(cè)、功能鍵試驗(yàn)等；每日磁測(cè)開(kāi)、收工均閉合于基點(diǎn)，基點(diǎn)、測(cè)點(diǎn)觀測(cè)過(guò)程中工作人員著裝保持無(wú)磁狀態(tài)；測(cè)點(diǎn)觀測(cè)遇磁性干擾物時(shí)，盡量移位避開(kāi)并記錄；收工后及時(shí)對(duì)所測(cè)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行日變改正、地形改正、地磁改正、綜合改正等以確保磁測(cè)精度[4]。

2.2 數(shù)據(jù)信息的處理

對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)改正和化極處理后，通常我們會(huì)采用分離的方法將磁場(chǎng)中的信息提取出來(lái)，并在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)與地質(zhì)資料的結(jié)合。

為了能夠更好地完成區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作，還會(huì)使用地球化學(xué)數(shù)據(jù)和巖石磁性分析數(shù)據(jù)，并進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析和有效處理。除此之外，在開(kāi)展區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的過(guò)程中，我們還需要充分考慮地質(zhì)環(huán)境與物理環(huán)境的發(fā)展與變化，能夠做好對(duì)原始數(shù)據(jù)與原始信息的函數(shù)延拓，通過(guò)對(duì)方向?qū)?shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化來(lái)分析小波功率譜以及對(duì)數(shù)功率譜，在其中突出有價(jià)值的信息，并對(duì)信息的干擾進(jìn)行壓制，這可以使處理后的信息準(zhǔn)確性得到有效提高。

2.3 斷裂構(gòu)造的分析

區(qū)域構(gòu)造的研究是區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的重要環(huán)節(jié)，磁測(cè)數(shù)據(jù)中所產(chǎn)生的磁異常主要是由地質(zhì)因素引起，我們可以通過(guò)計(jì)算地層與巖體之間的磁性差異來(lái)判斷斷裂構(gòu)造。在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，對(duì)這種磁性差異出現(xiàn)的原因進(jìn)行分析時(shí)，可以運(yùn)用等值線圖，也可以使用剖面圖，通過(guò)對(duì)這些圖件的分析可以了解斷裂構(gòu)造當(dāng)中的異常特征，進(jìn)而做好斷層構(gòu)造的劃分工作。具體來(lái)說(shuō)，地質(zhì)構(gòu)造斷裂與斷層的原因主要包括以下三個(gè)。第一是該斷裂為地質(zhì)結(jié)構(gòu)的分界線，分界線的兩側(cè)所形成的磁場(chǎng)通常是不同的。第二，大多數(shù)的斷裂形態(tài)都具有線性延伸的特征，異常帶也出現(xiàn)正負(fù)兩種形態(tài)，這二者通常是伴隨產(chǎn)生的，在部分地區(qū)還會(huì)出現(xiàn)串珠狀的異常帶。第三，當(dāng)磁性與非磁性地層斷裂相接觸時(shí)，一旦出現(xiàn)磁異常，構(gòu)造的兩端就會(huì)產(chǎn)生程度不同的斷裂。

3 物探磁法在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用效果

3.1 向上延拓

為了削弱局部干擾異常，壓制淺部較小異常，突出深部異常，我們常對(duì)調(diào)查區(qū)所圈定的磁異常進(jìn)行向上延拓，在此基礎(chǔ)上將等值線勾繪出來(lái)，并對(duì)其中存在的異常形態(tài)進(jìn)行判別。

通過(guò)等值圖可以看出不同地區(qū)的磁異常情況，如果磁異常強(qiáng)度較大，說(shuō)明深部磁性體規(guī)模較大；如異常逐漸消失，則說(shuō)明引起異常的磁性體規(guī)模較小、延深也較?。蝗绻诰植繀^(qū)域存在微弱的高磁異常區(qū)的話，則可推測(cè)該地區(qū)的磁性體存在一定程度的延伸?？偟膩?lái)說(shuō)，如果巖體規(guī)模比較小的話，延伸通常也比較小。巖體在部分地段是斷開(kāi)的，可以判定為構(gòu)造斷裂帶。

如下圖1為某區(qū)域磁測(cè)上延500m等值線圖。根據(jù)上述的分析可以推斷，該地區(qū)在西北方向的巖體規(guī)模比較小，延深也比較?。慌c之相對(duì)應(yīng)地，東南方向的巖體規(guī)模和延深都比較大，整體的巖體在局部地段存在不連續(xù)的特征，符合地質(zhì)構(gòu)造斷裂帶的判斷。

3.2 方向?qū)?shù)

方向?qū)?shù)可以對(duì)異常方向、磁性體邊界以及斷層等地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行解釋。在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的過(guò)程中，我們通過(guò)對(duì)方向?qū)?shù)進(jìn)行綜合性判斷可以對(duì)磁異常區(qū)域進(jìn)行分析，進(jìn)而了解斷裂帶的實(shí)際情況及其內(nèi)部存在的異常。通過(guò)對(duì)0°、45°方向?qū)?shù)進(jìn)行分析之后可以發(fā)現(xiàn)磁異常帶的走向和構(gòu)造；而通過(guò)對(duì)90°、135°的方向?qū)?shù)進(jìn)行分析，則可以反映出不同方向地質(zhì)的構(gòu)造情況，進(jìn)而可以對(duì)斷裂帶的位置和走向進(jìn)行研究。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，物探是在地質(zhì)體物性差異的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，我們可以根據(jù)收集到的資料和樣品測(cè)試的結(jié)果總結(jié)出區(qū)域地質(zhì)體的電阻率、磁化率以及密度等物理性質(zhì)。通過(guò)不同地質(zhì)體物理性質(zhì)的差異，來(lái)解決相應(yīng)地質(zhì)問(wèn)題。物探磁法是基于巖、礦石的磁性差異來(lái)尋找磁性礦體和研究地質(zhì)構(gòu)造，在未來(lái)，該方法的應(yīng)用范圍還將得到進(jìn)一步的拓展，為區(qū)域地質(zhì)活動(dòng)的開(kāi)展提供重要的理論依據(jù)。