RGIS重磁数据处理软件在铁矿普查中应用.doc

RGIS重磁数据处理软件在铁矿普查中应用实例张立剑 沈志清 孙静 王瑞权 付荣钦（河北省地质矿产勘查开发局第四地质大队 承德 067000）提 要：RGIS重磁电数据处理系统是基于GIS技术，集图像图表处理功能、重磁资料整理、处理、反演、成果数据的各种视图和管理功能于一体的一套多功能软件。在河北省宽城县北大岭外围铁矿的找矿实践中利用该系统对磁法资料进行的处理、反演等功能为地质普查提供了必要的、可靠的地球物理依据，取得了很好的找矿效果。本文较详尽的介绍了此次工作中RGIS系统的使用方法、过程及应用经验。关键词：RGIS重磁电数据处理系统；北大岭外围铁矿；磁法数据处理；异常解释1、前言中国地质调查局发展研究中心开发的RGIS重磁电数据处理系统通过数据管理、数据预处理、重磁反演解释等模块为物探方法中的重力、磁法、电法数据处理及反演解释提供的一个很好的平台。系统提供给用户良好的图形用户界面和友好的应用环境，方便用户操作、使用；同时系统具有良好的可移植性和兼容性能。该系统主要功能有：基于GIS功能管理空间点位、图形、RGIS2009格式区域重力和航磁、地磁数据及电阻率、激化率、大地电磁、瞬变电磁数据；数据投影转换与预处理；重、磁面积测量数据的频率域和空间域转换处理重、磁剖面测量数据的频率域和空间域转换处理；重、磁异常正反演解释；电法数据处理；重力基础图件和重、磁处理解释成果图件制作与输出；电法拟断面图制作与输出。2008年4月至2009年10月在河北省宽城满族自治县北大岭外围铁矿板城南矿段和柳条沟矿段进行地质普查工作中，河北省地矿局地质四队首次全面使用RGIS重磁数据处理系统对物探磁法数据进行数据处理、反演解释，取得了很好的找矿效果。2、矿区地质特征及地球物理特征简述2.1、矿区地质特征北大岭外围铁矿位于华北地台北缘燕山台褶带构造单元中，隶属马兰峪复式背斜（级）之遵化穹褶束（级）中。该区出露地层为中太古代迁西群上亚群，上亚群分别有拉马沟组和跑马厂组。跑马厂组主要由角闪斜长片麻岩和黑云角闪斜长片麻岩组成，夹斜长角闪岩和多层磁铁石英岩，该组为沉积变质铁矿床（体）主要赋矿层位。普查区具有C5931航磁异常，分布在桲罗台豆子沟北大岭汤道河一线，呈串珠状展布。其中豆子沟、野鸡峪、北大岭等地的航磁异常已经勘查，豆子沟和北大岭两铁矿均为中型铁矿床。北大岭铁矿外围还有部分航磁异常，亦具有生成铁矿的可能。该矿区由两个矿段组成，板城南矿段和柳条沟矿段。主要出露地层有太古界迁西群跑马厂组变质岩及新生界第四系。太古界迁西群跑马厂组为两矿段主要出露地层，出露面积约占70%以上。柳条沟矿段位于区域复式向斜的轴部，在13线北部磁铁石英岩南倾；南部磁铁石英岩矿北倾，大致对应，显示向斜；其余各勘查线，地层北倾，产状较陡。而板城南矿段位于区域复式向斜偏北的北翼，地表出露的跑马厂一段地层位居矿段西南部。两矿段共发现3条规模不等的横向断层。两矿段分别在各矿段西南角见太古代的奥长花岗岩体，它呈不规则的小岩滴归入到新太古界迁西群跑马厂组变质岩系。2.2、地球物理特征1：50000航磁图上北大岭板城南一带，沿迁西群（拉马组、跑马厂组）片麻岩地层走向。航磁异常自南西至北东依次分布有：C59316、C59317、C59318、C59319、C593110等异常，异常形态似条带状变化（T）值在7001400nT之间，由极值点纵观剖面异常曲线两翼除C59317似呈“北西陡南东缓”状以外，其余几处异常均为“南东陡北西缓”状。矿体磁异常具顺层磁化特征，与当地地表出露矿体产状倾向北西相吻合。对矿区内主要岩矿磁参数测定可知，矿区主要岩性内含磁铁矿磁化率远远大于其它岩性。磁铁石英岩和含磁铁变粒岩虽然也属于强磁性或中等磁性类岩性，但相对于磁铁矿对地表磁场强度的影响要小的多。这样就为北大岭外围磁测工作建立了物理前提条件。区内地面岩（矿）石物性参数特征见表1：岩石名称标本块数410-6SI单位Jr10-3A/m单位最小值最大值常见值最小值最大值常见值黑云角闪斜长片麻岩20013614980843282磁铁矿30979058700067455846533635345458磁铁石英岩51958116175596353225766745含磁铁变粒岩513695483246218365161988白云岩1507502330430154正长岩脉502401390193127表1 北大岭板城南一带岩矿石磁性参数统计表 图1 北大岭外围铁矿矿区地质图3、利用RGIS系统进行磁法数据处理与反演解释过程北大岭外围铁矿磁法工作分为面积性磁法和剖面磁法（所测参数据地磁场强度垂直分量Z）。面积性磁法采用1：10000比例尺，网度10010米。板城镇南矿段面积2.0Km2。柳条沟矿段面积4.5Km2。精测剖面10条，点距10m。板城镇南矿段5条（12、16、18、20、24线），测线长500700m方位340柳条沟矿段5条（5、9、11、13、15线），测线长500700m方位330。利用RGIS对北大岭外围铁矿进行磁法数据处理与反演解释过程如下（本文主要以板城镇南矿段为例）：3.1、制作基础图件以确定异常形态对于磁法工作来说，平剖图和等值图等基础图件是必不可少的。利用RGIS_MAP中“图形绘制”模块中的“绘制等值线图”和“绘制平部图”功能对磁测数据处理生成等值线图和平剖图（见图2）。图2 板城南矿段Z等值图和平剖图利用Z等值线图和平剖图来说明其磁异常特征如下：板城南矿区地面磁异常特征 板城南矿段从1：10000Z等值线图上观察，异常走向由南西北东似两条平行带状断续分布于图面上，勾画出两条矿体的分布轮廓、矿体排列次序由北西南东分为（Fe1、Fe2）号矿体。该异常编号为M1。 异常分布范围横贯全区，以大于1000nT以上值圈定区内异常走向长大于2700m、宽约280m左右，平剖图曲线形态呈南东陡、北西缓，分布范围约合0.78Km2。异常强度变化沿走向自南西北东呈上升趋势，极值点可达10000nT、位于矿区北东部。3.2、利用数据处理功能对磁异常进行解析首先对磁测数据进行化极：利用RGIS的“平面数据处理”模块中的“化磁极”功能对网格化数据进行化磁极。使该矿区磁化的异常转换成假定磁性地质体位于地磁极处所引起的异常，从而使磁异常解释变行容易进行(化极前后对比图见图3)。经过化极后的数据等值线图可看出，异常中心位置未发生多少变化，但是形态均更加趋近于南东密、北西疏。这样就更进一步确定矿体产状为北西倾。利用化极后的数据进行正则化滤波和向上延拓：利用RGIS的“平面数据处理”模块中的“正则化滤波”和“向上延拓”功能对化极后的网格化数据滤波和上延50米的数据处理。通过数据处理后的图形可以看出，滤波后的正负异常非常明显，这对确定矿体的磁化方向非常有帮助。通过滤波图还可以看出在板城南矿段的M1异常北东段异常较为连续，峰值明显。而南西段异常多呈串珠状，说明引起M1异常的矿体北东段要好于南西段（见图4）。 图3 板城南矿段Z异常化极前后对照图 图4 板城南矿段Z上延50米和正则化滤波图3.3、利用反演功能进行异常解释通过RGIS数据处理功能已能够大致圈定磁异常并对其特征进行较详细的认识。参照国家有关技术规范要求，正常场的选择要远离测区与矿体有明显差异的围岩之中，我们结合测区的地质情况把磁异常确定在500nT，把1000nT以上的磁异常确定为是与成矿有关的磁异常，在此基础上综合分析，确定矿体的形态产状及规模。在已圈定的异常中我们选择了板城镇南M1异常做为普查工作的重点。磁法剖面也是布在该地段。接下来就利用RGIS“重磁反演解释”模块中的“剖面磁源深度计算”功能和“2.5D重磁剖面反演”功能对异常进行定量反演解释。对剖面的磁源深度计算结果可以看出（见图5），磁源深度在10米至40米左右，说明矿体均埋深较浅。在综合了地磁要素参数、岩矿石磁性参数及地质背景等条件后，进行剖面反演。RGIS软件的“2.5D重磁剖面反演”是一项非常重要的功能，它把先作的工作成果集中起来进行模块反演，所得反演成果将为下一步钻孔的布设提供依据。在建模过程中有关参数据说明如下（见图6）： 模型密度D：单位是g/cm3； 磁化强度J：模型体的效磁化强度； 磁化倾角I：模型体的有效磁强度的倾角，即有效磁化强度方向与剖面方向的夹角； 磁化偏角D：在不计剩磁和退磁，并且磁化角选择为当地地磁场在剖面上投影失量的倾角的情况下，磁偏角为0； 模型远端端面坐标Y1：入纸为负； 模型近端端面坐标Y2：出纸为正。 图5 板城南矿段16线磁源深度计算图 图6 反演模型体各参数反演过程应当注意不同岩性磁化强度和磁化方向的变化。这就需要对矿区内各种岩矿石标本进行磁参数测量。利用RGIS_MAP的“图形绘制”模块中的“转换反演结果”功能可以把反演结果转换成MAPGIS明码格式，这样就能够在MAPGIS等软件中绘制比较完整的反演成果图了（见图7、表2）。表2 板城南16剖面（Z）磁异常反演计算结果模型（矿体）编号磁化强度磁倾角磁偏角备注Fe115000680-400矿体Fe125000680-400矿体Fe25000650-400矿体模型65000680-400矿体模型31000650-400磁铁石英岩模型41000650-400磁铁石英岩结合以上数据处理结果，对北大岭外围板城南矿段异常解释如下：a、矿体走向长度与厚度板城镇南矿段主要有两条平行的磁异常贯穿整个测区，长2600米、宽100米左右，走向北东30，异常编号M1。M1异常控制本区Fe1、Fe2矿体走向长，依据地面磁场分布特征Zmax=2J半无限空间法，初步认为两个矿体最大走向长度为2600m，厚度约为23m不等。b、剖面解释 该矿段布设了5条（12线、16线、18线、20线、24线）精测剖面。从精测剖面上可以看出异常曲线一般呈南东陡北西缓，且南部部分有负异常。说明引起异常的矿体向北西倾，通过反演结果推断其向下延深约在400米以内。利用“2.5D重磁剖面反演”功能中的“计算资源量”可以对剖面内的矿体进行资源量的计算，板城南矿段计算资源量约300万吨。图7 板城南矿段16线剖面Z磁异常反演成果图4、异常验证结果在磁法工作结束后，以磁法工作成果为地球物理依据，结合地质前期成果对板城南矿段M1异常和柳条沟矿M2异常进行地表槽探揭露和钻孔验证。已完成的11个钻孔孔孔见矿。其矿体的规模、产状、厚度及延深情况与依据磁法推断结果基本吻合。其中板城南矿段储量合计（332+333+334）157.5万吨，平均品位TFe 28.30%，mFe 25.24%。柳条沟矿段储量合计（333+334）151.2万吨，平均品位TFe 35.96%，mFe 32.86%。本次两个矿段矿床资源储量和预测资源量合计309.7万吨，矿体延深未控制，两矿段外围还有铁矿体，预测远景资源量还有300万吨，总计约610万吨。5、RGIS重磁数据处理系统的应用经验及注意事项 通过利用RGIS系统对北大岭外围铁矿普查磁法工作进行数据处理及反演解释，从中得到一些体会经验和注意事项如下： 1、进行数据处理及反演解释时应注意地质背景。如果单纯利用磁测数据进行反演往往得出不准确的甚至是错误的结果，这就要求我们物探工作者多了解地质知识。在测定物性参数据时不要怕麻烦，只有得到可靠的各项参数，利用RGIS反演时才能更加准确。2、进行数据处理之前一定要对预处理的数据进行检查，格式一定正确。在对已进行化极或滤波后的数据一定要在文件名上注名，不然很容易弄混。3、在进行数据处理时可有所选择的利用其处理方法，系统中列的方法不一定全用上，比如本次工作中异常的走向形态在作出平剖图时已非常明显，故未进行求导等方法的处理。4、在进行地质普查项目的重磁数据处理时由于数据量不大，可直接用DAT格式或TXT格式数据进行各项计算。6、结束语通过近两年的RGIS学习以及