磁性起伏地形磁异常改正方法探讨

刘沈衡

(江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏 南京 210007)

磁性起伏地形磁异常改正方法探讨

刘沈衡

(江苏省有色金属华东地质勘查局，江苏 南京 210007)

磁性起伏地形磁异常改正是提高表层具有磁性地区磁法勘探效果的有效途径。通过理论分析，提出了一种简便、快速的改正方法并给出应用实例，对改正方法应用需注意的问题进行了探讨。

起伏地形;磁性表层;磁异常;改正方法;内蒙古

0 引言

磁法勘探作为经典地球物理勘探方法，无论在构造、能源、固体矿产等勘查领域都取得了较好的效果(《中国矿床发现史：综合卷》编委会，2001;崔沛霖，1994、2000;贺颢，2008)，磁法勘探成为应用广泛的地球物理勘探方法之一。众所周知，磁异常包含地形和地表以下各磁性体磁异常，为它们的综合反映。磁异常的解释通常是对实测磁异常进行地形改正(曲化平)，然后进行数据处理及正反演计算。但是，如果地表是磁性地层，地形改正后磁异常包含地表磁性层及其下磁性体的磁异常，只有消除地表磁性层磁异常后才能得到有效的地下磁异常信息。以下对磁性起伏地形磁异常的改正方法进行探讨，并提出相应的建议。

1 磁性起伏地形磁异常改正方法探讨

磁性起伏地形磁异常受以下因素共同影响：地形起伏形成的测点不在同一平(剖)面上产生的地形影响;表层磁性层产生的磁异常;地下其他磁性体产生的磁异常。地下其他磁性体的磁异常是地质解释的依据，因此，为提高磁异常解释的可靠性，必须对地形影响和表层磁异常影响进行改正和消除。

根据上述分析，磁性起伏地形的磁异常改正可以分2步进行：首先将磁异常归算到同一平(剖)面以消除地形起伏产生的磁异常影响;其次，正演计算表层磁性层磁异常，利用磁异常的位场性质，用消除地形影响后的磁异常减去正演计算的表层磁性层磁异常，从而消除表层磁性层影响。

起伏地形磁异常归算到某一平(剖)面即为曲化平，曲化平的方法较多(申宁华等，1985)，如有限项调和级数法、有限元法、格林函数法、等效源法等，这些方法理论上都很严谨但计算不便，计算方程经常出现病态，迭代不易收敛。美国地质调查局的L Cordell等(1982)提出了一种波数域中的棋盘格算法，申宁华等(1997)对该法进行了分析试验，认为该法计算速度快、要求计算内存不大，可将曲面校正到较低水平面，使异常不致于过度削弱，尽管理论不是特别严格，但效果明显。

棋盘格算法的原理如下(图1)：假设观测剖面为D，需要化平到的剖面为L，为此以L为中心，构建D剖面的镜像剖面P。由图1可见剖面D到L和L到剖面P的距离相等，即将剖面D的数据延拓到L等价于将L的数据延拓到剖面P。为了将剖面D延拓到L，将剖面D的数据视同L上的数据，通过向上延拓不同高度，并按插值方法计算出剖面P的数据，根据镜像对称原理，将剖面P的数据当做剖面D化平到L的异常数据，从而完成曲化平数据处理。

从棋盘格算法的原理看主要利用等效原理，理论不够严格但理论模型计算表明该算法计算精度较高，可以满足精度要求。

图1 棋盘格算法曲面延拓示意图

表1给出一理论场源模型和地形模型，地形模型分别为山脊、山谷、双山3种，场源为南北、东西走向直立板状体，垂直磁化。3种地形比高为9．6倍点距，3种地形板状体长与宽之比为10∶1，顶部埋深与宽度相同，板体厚度为长度的一半。

表2给出理论计算的极值对比情况，对上述模型分别计算3种地形上的ΔT，利用地形上的ΔT计算－1(或0)平面的“曲化平”ΔT，同时计算同一平面的理论ΔT以便对比。从表2可以看出棋盘格计算和理论计算相对误差较小，说明计算结果可靠，方法有效。

表1 场源模型参数

表2 棋盘格计算结果与理论结果的极值对比

通过曲化平实现了起伏地形磁异常换算到平面，消除了地形起伏对磁异常的影响，但地表磁性层产生的磁异常还未消除。为此，可以构建地表磁性层模型，通过表层磁性参数测定和正演计算得出表层磁性层的磁异常，根据磁异常的位场属性，用曲化平后的磁异常减去正演磁异常即可得到曲化平面上的地下磁异常，从而消除磁性起伏地形磁异常的影响。

构建表层磁性层存在底层不确定问题，但对磁异常而言，起决定作用的是顶层，底层对磁异常影响较小。当然，如能对底层有效控制，对提高计算精度大有益处。

2 应用实例

笔者在内蒙古大杨树地区磁法测量中试验了该方法(朱春生等，2003)。该区位于大兴安岭褶皱带东部，呈北北东向长条状分布的中生代坳陷盆地。盆地发育于海西期岩浆岩褶皱基底之上，沉积了侏罗系火山岩和含煤碎屑岩。局部分布有白垩系沉积岩和新生界玄武岩。磁性参数测定表明侏罗系火山岩和新生界玄武岩有磁性，基底变质岩属弱磁性，花岗岩具中等磁性(表3)。

表3 岩石综合物性

图2给出1条剖面的磁异常、磁性参数测定及地形曲线，由图可见，磁异常和磁化强度正相关，而和地形相关度不明显。

图3给出1条按上述方法进行的各种计算的异常图，本区正常地磁场为T0=55 825nT，由于未测定向标本，感磁与剩磁暂按同向处理，有效磁化方向为66°，磁化强度为4A/m。由图可见，该区磁异常主要受地表磁性影响，地形影响相对较小。

根据消除地形和表层磁性层后的磁异常，为基底岩性的分布、岩性判断提供了依据。经与CEMP资料对比，高磁异常一般有高阻显示，对应花岗岩分布，说明该方法有一定的效果。

3 结语

我国许多地区都有表层磁性层覆盖问题(朱裕生等，2007)，利用经济、便捷的磁法勘探方法在这些地区开展勘探有现实意义，为提高勘探效果，提出一些建议。

(1)磁性起伏地形磁法勘探的核心问题是表层磁异常的消除问题，可以借鉴重力勘探的剥皮法进行磁异常的分解与提取。

图2 磁异常试验剖面图

图3 消除磁性地形影响磁异常剖面图

(2)磁参数的特点是变化强、离散度大，同时，磁异常受磁化方向影响严重，且广泛存在剩磁与感磁方向不一致，因此，磁参数的强度与方向测定至关重要，这也关系到方法使用的有效性。为此，必须根据不同的勘探目的和精度进行参数测定，并要覆盖勘查区。建议作出勘查区的磁性参数分布图，以便下一步正演时块体剖分及合理选择计算参数。

(3)根据参数测定结果，合理剖分正演计算块体并根据参数代表性进行正演计算。

(4)为控制表层磁性层底部形态，要进行资料收集与分析，有条件可适当布设重力、测深剖面。

(5)曲化平要有一定的高度，主要是为消除物性离散引起的离散干扰。

磁性起伏地区的磁法勘探是磁法勘探的难题之一，开展有效的磁性起伏地形磁异常改正是提高磁法勘探效果的需要，以上仅从方法上进行了探讨。

崔霖沛．1994．近年来地球物理勘查的进展和走向［J］．地质科技通报，(3)：41 －43．

崔霖沛．2000．世纪之交国外物探科技的发展趋势［J］．国土资源科技进展，(3)：46 －53．

贺颢．2008．1999年以来我国重磁勘探现状与进展［C］//重磁数据处理解释应用研讨会论文集．杭州：浙江大学，1 －6．

申宁华，管志宁．1985．磁法勘探问题［M］．北京：地质出版社．

申宁华，王喜臣，王光杰，等．1997．中国大陆重磁异常场的计算方法及地质解释［M］．吉林：吉林科学技术出版社．

《中国矿床发现史：综合卷》编委会．2001．中国矿床发现史：综合卷［M］．北京：地质出版社．

朱春生，刘沈衡．2003．内蒙古大杨树盆地重磁CEMP勘探源成果报告［R］．大庆：大庆石油管理局．

朱裕生，肖克炎，宋国耀，等．2007．中国主要成矿区(带)成矿地质特征及矿床成矿谱系［M］．北京：地质出版社．

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;编辑：侯鹏飞

刘沈衡(1962—)，研究员级高级工程师，博士，地球物理勘探专业，E-mail：ooile@163．com