高精度磁法工程物探案例

高精度磁法工程物探案例

一、地形构造情况

河南省某区平均海拔1200m，属中低山区。地形切割中等，一般地形坡度20°～40°，山坡和山间平地灌木丛生。该区处于华北地台边缘，属华北地台隆起组成部分，南邻地槽褶皱系。其发生发展主要受华北地台基底控制，并受古海槽和中生代滨太平洋构造活动的强烈影响。项目区可划分为5个地质构造单元和2种地质构造。岩浆活动主要分布于台拱、隆起和隆起带中，以中酸性岩体为主，是形成内生金属矿产的主要热源条件，按时间可分为太古代、元古代等，以中生代燕山期岩浆活动最为强烈。
本次勘查目的为阐明项目区矿床的成因和估算勘查区铁矿的资源储量。通过实际地形地质调查，查明勘查区内地层、构造、岩石及岩浆活动等地质背景，分析矿床的成因；运用物探中的高精度磁测方法，，为矿区的磁铁矿勘查、开发工作提供地球物理资料和依据。综合地质、地球物理勘查，测定矿体的规模、产状、空间展布、矿化富集规律及其与围岩的关系，从而估算矿床的储量。
 

二、地球物理勘察

本次物探工作测定了几种主要岩矿标本的磁性，各块标本按其块体的各个平整面作了多次测定，结果显示磁铁矿磁性较高，围岩磁性磁性较弱，其中大理岩磁性最弱，花岗岩磁化率值也不高，但此二者磁性都属于同一数量级。根据普适经验，尽管花岗岩本身的磁性不强，但由于蚀变、交代活动，在岩体周围接触带部位，常会生成一个磁性“外壳”——含磁性矿物的矽卡岩带，并析出磁铁矿，具不同程度铁矿化。测区已经见到岩浆岩和磁铁矿的存在，故认为具有生成矽卡岩和铁矿化的地质条件，众所周知，矽卡岩体由于可能含有磁铁矿化而具有一定磁性。这为我们在本区开展高精度磁测工作提供了相应的地球物理前提。
区内干扰因素并不复杂，主要是村镇民房、人工铁磁性材料（厂房、钻机等）和电线、变压器所造成的干扰，形成人工假异常。对这些干扰在工作中只要稍加注意即可识别，有的可以实时避让。不利因素主要是地形复杂，山较陡，树木多，给野外测量带来困难。
三、成矿机制
控制项目区成矿的因素主要有4点：1、地层岩性与成矿关系——地层对成矿的控制主要表现为岩石化学成分和物理性质对成矿的影响。地层或岩石中微量元素含量及分布特征是成矿物质来源的重要制约因素之一，在其他条件相同或相似的前提下，成矿及主要伴生元素含量越高，对成矿越有利。2、构造与成矿关系——构造对成矿地质背景的控制；构造运动是驱使地壳物质运动的主导因素；构造运动往往是划分不同成矿期和成矿阶段的依据之一；多期成矿、叠加成矿往往同与矿源层（或先成矿化）相沟通的构造有关；矿床分布与构造分级、分带和构造的多期活动有成因联系；以及成矿后的构造对先形成的矿床具有不同程度的改造作用等。因此，构造对成矿的控制可以概括为时、空演化系列、驱动力、直接或间接的物质和能量的控制。3、侵入岩与成矿关系——岩浆活动是地球动力演化的一种重要形式，是成矿作用的重要因素。软流圈、岩石圈和地壳表层的岩浆活动均可诱发显著的成矿作用，形成多种成矿系统和矿床类型。岩浆作用与成矿的关系主要是岩浆作用及其产物一岩浆岩对矿床形成的控制，具体表现：一定化学成分和矿物组合的矿床常与一定的火成岩（侵入岩、火山岩）有关，即岩浆岩成矿专属性；矿床在侵入岩体内外表现出规律性分布；侵入岩的侵位深度、规模和形状，对所成矿床的特点有一定的影响；成矿与成岩不仅在空间上，而且在时间上表现出明显的或可查明的关系。4、围岩侵蚀与成矿关系——围岩蚀变是判别隐伏矿化的重要标志。绿泥石化、硅化、钠化、黄铁矿化、褐铁矿化、磁铁矿化、碳酸盐化是与矿化关系密切蚀变，指示成矿最重要的围岩蚀变是黄铁矿化、硅化、绢云母化。围岩主要为白云岩和石英砂岩，围岩蚀变特征表现不明显，主要可见硅化、绿泥石化、绢云母化、铁碳酸盐化和褐铁矿化。

四、仪器选择

由于本次高精度磁测工作目标是发现、圈定与磁铁矿有关的磁异常，显然选择高精度磁测是有效的方法。本次选定的磁测参数为总磁场异常△T（磁异常总强度在正常地磁场方向上的投影），这是磁法勘探发展到当今阶段的高效方法。
本次使用的高精度磁测仪器是加拿大GEM公司出产的质子磁力仪，其分辨率为0.1nT，精度为1nT。该仪器系最新产品，性能稳定，全自动读数储存，操作便捷。所投入的四台仪器一致性误差为1.1nT，性能稳定，满足高精度磁测技术要求。日校正点的早晚（午）闭合差经日变改正后最大为5.3nT，符合规范要求。

五、物探资料数据处理

成果资料的推断解释原则首先是地质——物性依据原则。本次工作所确定的目标物——矽卡岩析出的含铁磁性矿物与围岩间应存在明显的磁化率差异；而各类围岩间有的虽存在一个数量级上的磁性差异，但与目标体相比，磁化率的差异较大，这是我们异常解释的地球物理基础和依据。至于非铁矿的磁干扰因素在实际工作中得到了识别和排除，因此磁异常的解释能够克服人工干扰。其次是物探与地质紧密结合的原则。要充分利用地质成矿规律这一先验信息为来指导异常的解释。最后应该从研究异常特征入手，紧密结合地质条件分析提高异常解释的深度和精度。通常综合考虑以下因素：异常强度特征、规模大小、正负异常伴生特征、异常的连续性、异常的平面和剖面形态特征等。
为提高推断解释的定量化程度，本文选用几种合适的方法对磁测数据进行了数据处理，处理软件选用中国地质大学（武汉）地球物理与空间信息学院的MAGS3.0磁法勘探软件系统。
 
主要对平面数据进行了圆滑、网格化、化极、匹配滤波、解析延拓等处理。化极主要是突出磁异常体的中心位置，方便对磁异常体的位置的圈定；匹配滤波用于分离区域场与局部场；延拓：作了向上50m、100m、200m共三个高度，以了解地下不同深度磁性体的赋存特征，并结合小波分解方法，分析了矿区的断裂体系。在常规处理之后，还应用目前较热门的和处理前沿方法-二维小波多尺度分解方法和功率谱分析方法进行了数据再处理。其中延拓和小波多尺度是在化极的基础上进行的，目的是方便确定异常体的中心位置。反演应用了二度半人机交互方法。在二度半重磁反演之前，先用经验切线法、功率谱法求取矿体中心埋深。这样做是为了减少反演时的盲目性和多解性，同样，反演也是在化极的基础上进行的。
此次反演工作主要包括了磁异常深度反演和二度半人机交互反演。1.磁异常深度反演：磁异常体的埋深反演采用了经验切线法、功率谱法和欧拉齐次方程法等，部分还运用了特征点法法来确定场源的深度。2.二度半人机交互反演：剖面正演采用二度半任意多边形截面水平柱体重磁场正演，反演采用二度半重磁异常人机联作迭代拟合。重磁解释人机交互正反演就是地质模型在计算机屏幕上始终以图形图像出现，并可对其直接修改和反演操作，提高了反演的效率和效果。主要步骤如下：
（1）根据已知的地质、航磁资料建立剖面的初始模型;
（2）初始模型进行二度半正演，求取理论磁异常值;
（3）比较理论磁异常值与实测值的差异，根据残余修正初始模型;
（4）修改模型及重新正演计算，直到理论值与实测值达到最佳拟合。
 
根据历史地质背景情况，结合构造作用，变质作用等对矿床的影响，采用高精度磁法物探设备和数据处理流程分析了矿产的分布，有利于提高项目区矿体定性解释的准确性，为半定量——定量解释提供相应依据。