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第五章 磁异常的反演解释方法 地球科学与工程学院地球科学与工程学院 E-mail:E-mail: 1 根据磁场的空间分布特征确定地下所对 应的场源体特征，如磁性体的赋存空间位置 、形状、产状及磁化强度的大小和方向等。 2 内容提要 第一节 磁法勘探与重力勘探异同 第二节 磁异常的常规处理 第三节 磁异常的反演 3 第一节 磁法勘探与重力勘探异同 4 在理论基础和工作方法上有许多相似之处，但 是它们之间也存在一些重要的差别，主要有： (1) 就相对幅值而言，磁异常比重力异常大得 多。 地壳厚度变化引起的重力异常最大，达5.6gal， 若正常重力以980gal计算，则最大重力异常值也仅为 正常重力值的千分之五。强磁性体产生的磁异常高达 10-4T，若正常地磁场强度按0.510-5T计，则最大磁 异常可以比正常地磁场强度大一倍。 5 (2) 从地面到地下数十公里深度内所有物 质的密度变化都会引起重力的变化，说明重力异 常反映的地质因素较多。 但磁异常反映的地质因素却比较单一，只有 各类磁铁矿床及富含铁磁性矿物的其它矿床和地 质构造才能造成地磁场的明显变化。 6 (3) 密度体只有一个质量中心，而磁性体 则有两个磁性中心(磁极)，且它们的相对位置因 地而异。当地质体置于不同的纬度区时，重力异 常特征不变，而磁异常特征则要改变，因此磁异 常总是要比重力异常复杂一些。 7 就相对幅值而言，磁异常比重力异常大得 多。 磁异常反映的地质因素却比较单一,重力异 常反映的地质因素较多。 密度体只有一个质量中心，而磁性体则有 两个磁性中心(磁极) 8 第二节 磁异常的常规处理 9 由于实测异常，经常是由不同空间位置 、不同磁性体的磁异常叠加而成，按照地质任务 的不同，其中有的是有用异常，而另一些为干扰 异常。 为了消除干扰异常，突出有用异常，对 实测磁异常进行处理。当前采用的处理方法有数 据网格化、光滑、解析延拓、滤波、高次导数法 等。 10 1）数据网格化 实践中，由于某些客观原因，在一 些测点上不能实际测量，从而造成实测点分 布不均匀。但是异常的处理要求数据均匀分 布，因此必须由分布不规则的实测数据换算 出规则网格节点上的数据，此过程即为数据 网格化。 数据网格化的实质是对不规则数据 点进行插值。插值方法很多，但通常采用克 里金方法。 11 2）磁异常圆滑 由于测量误差、各项改正的误差及 近地表的随机干扰等，常常使磁异常曲线呈 现无规律的锯齿状，因此，在解释这样的磁 异常之前，必须进行圆滑处理。圆滑方法较 多，有徒手圆滑、多次线性内插圆滑、最小 二乘圆滑法等。各种圆滑方法与重力勘探中 的圆滑方法相同。 12 13 第三节 磁异常的反演 14 已知磁场的空间分布特征来确定地下所对应的 场源体特征，如确定磁性体的赋存空间位置、形状、产状 及磁化强度的大小和方向等。通常称为磁异常的反演问题 。 磁异常反演过程分为定性、半定量解释和定量解释两 个阶段，这两者是互相关联，互相辅助的。只有在通过正 确的定性及半定量解释取得初步对磁性体形状、产状、及 其所引起的地质原因进行判断之后，才能合理地选用定量 计算的公式和方法，以便进一步得到更完善的解释结果。 15 在磁异常解释中存在以下两个较为普遍的问 题： （1）场源体非均匀磁性问题 在自然界中因场源所处的地质、地球物理环境不同 ，其非均匀磁性是较普遍的现象。通常对具有一定埋深的场 源在反演解释过程中假设其为均匀磁化。 （2）反演的多解性问题 多解性问题是地球物理反演解释中普遍存在的问题 。为了避免或减少磁异常反演的多解性问题，必须充分利用 地质及其它地球物理资料进行综合推断解释。 16 多解性 Ms与板斜面夹角相 同,板产状不同有有可 能产生同样的磁异常 磁距相同,埋深相 同的大小球体有可能产 生同样的磁异常 17 18 对磁异常进行地质解释的首要任务是判断 磁异常的成因。对找矿来讲，就是要区分哪些是 矿异常，哪些是非矿异常。 磁异常的定性解释包括两个方面的 内容：一是初步解释引起磁异常的地质原因，二 是根据实测磁异常的特点，结合地质特征运用磁 性体与磁场的对应规律，大体判定磁性体的形状 、产状及其分布。 一、磁异常的定性解释 19 实际工作中，由于地质任务和地质条件 的不同，定性解释的重点与方法也不同，但一般 都从以下几个方面着手。 将磁异常进行分类。根据异常的特点（如极 值、梯度、正负伴生关系、走向、形态、分布范 围等）和异常分布区的地质情况，并给合物探工 作的地质任务进行异常分类。 20 （1） 把异常分为区域异常和局部异 常。 区域异常往往与大的区域构造或火成岩分布等 因素有关； 局部异常可能与矿床和矿化、小磁性侵入体等 因素有关。为了弄清每个异常的地质原因，对区域 异常可结合地质情况，再分为强度大、而又起伏变 化的分布范围也大的异常，异常强度较小而又平静 的大范围分布的异常等等；对局部性异常，可结合 控矿因素等分为有意义异常和非矿异常等。 21 （2）由“已知”到“未知”。 由已知到未知是一种类比方法，这种方法是先从 已知地质情况着手，根据（矿）石磁性参数，对比 磁异常与地质构造或矿体等的关系，找出异常与矿 体，岩体或构造的对应规律，确定引起异常的地质 原因，并以此确定对应规律，指导条件相同的未知 区异常的解释。在推论未知区时，应充分注意某些 条件变化（如覆盖、干扰等）对异常的可能影响。 22 （3）对异常进行详细分析。 详细分析研究异常的目的，是为了结合岩石磁 性和地质情况确定引起异常的地质原因。在研究 异常时，应注意它所处的地理位置，异常的规则 程度，叠加特点。同时还应大致判断场源的形状 、产状、延深和倾向等。 23 渭河盆地航磁T异常等值线平面图 24 二、磁异常的定量解释 定量解释通常是在定性解释基础上进行，但其结 果常可补充初步地质解释的结果。定性和定量解释两者是 相辅相成的，并无严格的分界。 定量解释的目的在于：根据磁性地质体的几何参 量和磁性参量的可能数值，结合地质规律，进一步判断场 源的性质； 提供磁性地层或基底的几何参量（主要是埋深、 倾角和厚度）在平面或沿剖面的变化关系，以便于推断地 下的地质构造； 提供磁性地质体在平面上的投影位置、埋深及倾 向等，以便合理布置探矿工程，提高矿产勘探的经济效果 。 25 定量解释方法的选择，应选那些简 单、方便、精度高，适用范围广，有抗干扰 能力，前提条件少，能自动检验或修正反演 结果的方法。 26 1、特征点法 利用磁异常曲线上一些特征值，如极 大值、半极值、1/4极值，拐点，零值点及极小值 等坐标位置和坐标之间的距离，求解磁源体参量 的方法称为特征点法。 其实质就是求解出不同形状磁性体磁 场解析式的特征点与该形体参量间的关系式，然 后由异常曲线上读取各个特征值代入相应关系式 求得反演结果。 27 is为Js的倾角，即Js与OX轴间夹角，称为有效磁化倾角. 28 已知斜磁化球体的Za表达式为 其中f是有效磁化倾角is的函数 R:埋深 29 将极值点坐标Xmax代入Za表达式中，可求得 截面磁矩ms，有 30 这时K与f、均为is角的函数值，根据 它们的函数关系式可以作出表: 解反演问题时，由实测异常曲线上取得 dm和极值比K，并由K值在表中查得is，f及值， 分别代入 上两式解得R和ms：若已知截面磁化强 度Ms，则又可求得球的中心剖面内最大截面积S， 进一步可解得球体的体积。 31 32 2、磁异常的其它处理解释方法 1）延拓 ： 向上延拓压制 了浅部矿体的异常 ，突出了深部盲矿 体产生的低缓异常 。 33 下 延 可 以 处 理 旁 侧 异 常 34 1.玄武岩 2.沉积岩 35 内蒙某地用磁力勘探普查超基性岩的实例 。该地区浅部盖有一层不厚的玄武岩，使磁场表现 为强烈的跳动。为压制玄武岩的干扰，将磁场向上 延拓了500m。由图可知，向上延拓的磁场压制了玄 武岩的干扰。同时右侧部分反映了深部的超基性岩 磁场。 1.玄武岩 2.沉积岩 36 2）垂向二次导数分离微弱异常 磁力异常垂向二次导数异常 37 3）化极 38 在垂直磁化条件下，磁异常的形态以及磁 异常与磁性体的关系都比较简单，便于进行地质解 释。但我国处于中纬度地区，磁性体受斜磁化影响 ，其异常一般都有正、负两个部分，异常与磁性体 的关系也比较复杂，解释的难度是比较大的。解决 这个问题的办法之一是用数学换算将“斜磁化”转 变为“垂直磁化”，由于这一过程相当于人为地将 磁性体从所在测区移到了地磁极处，故又称为“化 向地磁极”。 39 铁山、鄂城岩体的T异常化向地磁极 T异常最容易受到斜磁化的影响，因此“ 化向地磁极”在处理航磁资料方面时常应用。 湖北铁山、鄂城岩体的T异常，其正、负 值范围与岩体界线(点线表示)不符。化向地磁极后 ，异常正值部分与岩体边界有较好的对应关系 。 40 切线法、特征点法的应用条件及优缺点 切线法是利用过异常曲线上的一些特征点（如极值点 ，拐点）的切线之间的交点坐标间的关系来计算磁性体产 状要素的方法。该方法简便、