航磁ΔT数据化极下延在冀东铁矿的应用

魏云飞，刘爱涛，柴　泉

(河北省地质调查院，河北 石家庄 050081)



航磁ΔT数据化极下延在冀东铁矿的应用

魏云飞，刘爱涛，柴泉

(河北省地质调查院，河北 石家庄 050081)

航空磁测是区域性找铁矿前期的必备工作，但若直接使用航磁ΔT数据绘制的图件，其异常中心与矿体的对应性往往较差。为此使用了最新的1:2.5万冀东航磁数据，经过化极下延的数据处理，发现处理过后的磁异常中心与已知铁矿地表投影对应效果良好。故可以使用化极下延处理后的数据来确定矿体的顶板位置，以此来指导下一步的地质工程的布置工作。

航空磁测；化极；下延；冀东；铁矿

1　引　言

航空磁测是目前进行大规模找铁矿效率最高、效果最好的方法，对地面磁测和地质工作的开展有重要的指导意义[1-3]。2010年起，河北省开始开展全省山区1:25 000高精度航空磁测工作，至2012年底，冀东地区的航空磁测已全部完成。本次航测线距小、测点密，提供了数倍于以往的航磁数据，为后期数据处理提供了坚实的基础[2]。

在后期图件处理时，笔者将使用航磁ΔT数据直接绘制的等值线图和所收集的铁矿地表投影文件进行了对比，发现矿体投影与航磁异常中心的对应关系较差，推断是矿体产生的磁场受斜磁化、剩磁和埋深三方面的影响造成的。航空磁测由于数据采集面距离矿体较远，在这些方面的影响就更为突出。

为了消除上述这些方面的影响，笔者采用了化极下延的数据处理方法。由于航磁测量的数据为ΔT数据，为了便于解释，需转化为垂直磁化的垂直磁异常，这种转换相当于把ΔT换算到地磁极的地磁场状态，故称为化到磁极，简称化极；下延即向下延拓，是由实测磁场向磁源方向延拓[4-6]，下延对测量数值的精度要求非常高，否则处理过程中会将误差无限的放大，而本次航空磁测的仪器先进、精度高，达到了本文数据处理的要求。

2　数据处理过程

航磁ΔT数据的化极和下延处理都需要进行大量的数据计算，现在一般采用专业的软件在计算机上来进行。笔者使用的软件为中国航空物探遥感中心制作的“航空物探彩色矢量成图系统”。数据处理、结果分析的具体步骤为：

1)把实测的航磁ΔT数据网格化成100m×100m的GRD数据文件；

2)用当地的磁场的磁倾角及磁偏角参数进行化极处理。由于矿体剩余磁性不确定，故本次数据处理未考虑剩磁的影响。为了确定剩磁在数据处理过程是否会造成干扰，本文挑选了3个不同的矿产地，视其在数据处理过程中是否有影响或是否有规律可循；

3)用化极后的数据进行向下延拓，下延方法采用频率域下延。由于下延会将测量的误差无限的放大，航空磁测的高度一般均大于200m，若直接下延高度超过200m，测量误差会放大为干扰异常。为了消除这种干扰，笔者采取了两种措施：其①为滤波，将测量误差作为贴近数据面的干扰异常过滤掉；其②为采用多次小深度下延，每次下延深度50～100m，每次下延完成后均重复进行滤波(虽然滤波的同时会造成异常数值的损失，使对矿体顶板深度判断的出现误差，但这并不是本文主要考虑的方面)。这种重复下延的过程一直持续到异常范围不再变化，而仅仅是异常极值增大为止，因为此时下延的数据面已经到达矿体顶板；

4)用化极下延后的数据网格化成100m×100m的GRD数据文件，进而绘制成比较直观的等值线平面图，并将已知矿体地表投影添加至其中进行对比；

5)为了较为直观地对比原始、化极后和不同深度下延后异常位置、异常范围及异常强度的变化情况，将其拼接为4合1的图件在一张图上表示。

由于图件主要为示意作用，为了突出主要内容，将图中地质内容简化为已知矿体的地表投影，等值线以等间隔绘制，以零值线范围和等值线疏密程度来大致显示异常范围和极值的变化。

在图件中，主要观察的内容为异常的平面位置与已知矿体地表投影对应关系的变化以及异常零值线范围与矿体投影范围的吻合度的变化；次要内容为不同下延深度异常数值的变化情况，由于滤波造成了异常数值的损失，所以图中异常的数值并非真实值，而是一种参考数值，所推断的矿体顶板深度也为大致数值。

3　应用实例

冀东地区为铁矿集中区，分布有大小铁矿上百处，铁矿类型主要为沉积变质型和岩浆型，两种铁矿的矿体和围岩均有明显的磁性差异，当地的磁测局部异常基本由铁矿引起。为了验证化极下延这种数据处理方法应用的广泛性，笔者挑选了2处沉积变质铁矿区、1处岩浆型铁矿区，分别进行了相同的数据处理过程，观察其处理结果是否同样理想。

3.1迁西县某铁矿

迁西县地处唐山市北部，当地铁矿类型为沉积变质型，矿石为磁铁石英岩，赋矿地层为早太古代迁西岩群[7，8]。矿体多呈层状产出，走向多为北东或近北东向。当地地势大多为低山，航磁的飞高为200m左右。本文选取了迁西县东部一处已知矿为例进行分析，其航磁ΔT数据化极下延的处理效果见图1。

图1中主要研究的矿体为中部的一处近北东走向的铁矿脉。已知矿体地表投影在航磁ΔT平面图1(a)中，处于负异常背景区的梯度带上，附近没有明显的异常极值中心，直观地看，矿体与异常区的对应性很差，甚至很难推断这样的异常下会有铁矿体；在化极平面图1(b)中，可以看出矿体与异常有了一定的对应关系，有了相对的异常高值中心，为121nT；在化极下延200m的平面图1(c)上，已知矿体与异常已经较好地对应上，异常幅值为-900～800nT，但与矿体投影相比异常的宽度尚大；化极下延300m平面图1(d)上，矿体投影与异常范围已经基本吻合，异常幅值变为-1 900～2 300nT，下延的数据面已接近矿体顶板，等值线密集区的范围基本表示了矿体顶板的位置。

图1　迁西县某铁矿航磁ΔT数据化极下延效果Fig.1　The effect of Qianxi iron ore aeromagnetic data of ΔT to turn into a magnetic pole and downward continuation

图1中矿体东半部等值线较西部明显的稀疏，通过与地形图对照发现，西半部为平原，东半部有山脉，推断是由于山区飞高更大的缘故，导致山区的异常明显比平原区低缓，这也是矿体的东半部分与异常区吻合度较差的原因。

根据数据处理结果，已知矿体的外围有数个类似的异常区，也基本可推断为矿体的顶板位置。而数据下延至300m，异常区基本与矿体顶板重合，推断矿体顶板埋深为100m左右。下一步地质工作可以根据下延300m等值线图圈定的异常区范围来布置。

3.2遵化市某铁矿

遵化市地处唐山市西北部，铁矿类型为沉积变质型，矿石为磁铁石英岩，赋矿地层为早太古代迁西岩群[7，8]，矿体多呈层状产出，走向多为北东或近北东向。当地地势平坦，航磁的飞高为200m左右。本文选取了遵化市区东部一个已知的矿区为例进行分析，其航磁ΔT数据化极下延的处理效果见图2。

在图2中主要研究的矿体为北东走向的西北部和东南部的两条矿脉，在原始航磁平面图2(a)上，航磁异常反映出了铁矿体的存在，矿体投影大多位于等值线的北梯度带上，异常幅值为-200～1 700nT；化极之后图2(b)中铁矿体基本位于异常中心，但异常范围明显比矿体投影大得多，异常极大值增大，幅值变为-100～2 600nT；化极下延200m图2(c)中异常幅值增大为-300～5 300nT，矿体与异常区对应得更好，但异常范围与矿体的吻合度还不够高；化极下延400m图2(d)中大部分矿体投影和异常区范围基本吻合，幅值有了明显的变化，为-1 000～15 600nT，从异常形态和幅值上看，数据面已到达矿体顶端，多数矿体顶板埋深在200m左右。

图2　遵化市某铁矿航磁ΔT数据化极下延效果Fig.2　The effect of Zunhua iron ore aeromagnetic data of ΔT to turn into a magnetic pole and downward continuation

由上述结果推断的已知矿外围的类似异常区，反应了未知矿体的顶板位置。而已开采的矿区表现出的磁异常依然较强，推断其深部尚有开采潜力。

3.3平泉县某铁矿

平泉县地处承德市东部，县内铁矿种类较多。本文选取了平泉县城西一处大型岩浆型铁矿为例进行分析，矿石为含钒钛磁铁矿角闪石岩[7，8]，开采方式为露天开采，部分矿体出露地表。当地地势为中山区，航磁飞高为200m左右。矿区航磁ΔT数据化极下延的处理效果见图3。

图3中主要研究的矿体为中部的两条矿脉，在原始航磁等值线图3(a)上，异常整体呈肾状，规模较大，矿体位置位于异常高值区的北部的梯度带上，异常幅值为-400～3 200nT；化极图3(b)上异常幅值变化不大，为-300～3 300nT，矿体位置已经处于异常高值区的中心，但异常范围较矿体来说还是过大；化极下延200m图3(c)中主要的矿体与异常区中心对应很好，南北两条矿带与南北两条异常带的位置、走向完全一致，异常幅值为-900～6 100nT，数据面已接近矿体的顶端；化极下延300m图3(d)中异常幅值增大为-1 900～11 200nT，数据面部分已低于矿体顶板，只显示出异常值增大而范围无变化，而部分埋深稍大的矿体也有了显示。

由于矿区地形起伏较大，导致飞高不均，等值线图上部分异常有明显沿测线方向的拉伸。在进行数据处理时这些干扰会被放大，需技术人员有一定的经验及判断力，尽量抓住主要，消除干扰。

根据化极下延300m数据所显示的异常区，来确定外围矿体顶板的位置，用以指导下一步地质工作的布置。

图3　平泉县某铁矿航磁ΔT数据化极下延效果Fig.3　The effect of Pingquan iron ore aeromagnetic data of ΔT to turn into a magnetic pole and downward continuation

4　结　语

通过本次对航磁ΔT数据进行化极下延处理的实际应用，得到了以下几点认识：

1)直接用航磁ΔT数据绘制图件的异常与实际矿体地表投影位置的对应性较差，而经化极下延处理后，异常与已知矿体地表投影对应性好。可以使用经过化极下延处理的数据来确定外围未知矿体顶板的位置，以此来指导下一步地质工作的布置。

2)本文数据处理过程中未考虑剩磁的影响，而文中的3个已知矿区，在地点、成矿类型上有所不同，但其数据处理的结果均比较理想，表明在一般情况下剩磁的影响可以忽略。

3)1:2.5万航磁数据，数据量大、精度高，为数据的进一步处理提供了坚实的基础。经过多方面处理后的数据，甚至比地面磁测的效果更好，尤其是在地形、人文等干扰比较严重的地区。可酌情使用多方面的数据处理工作来代替地面磁测工作。

[1]施兴，彭朝晖，潘璋．河北省航磁资料的研究程度与找矿潜力分析[J]．物探与化探，2009，33(4)：374-378+388．

[2]于长春，范国正，王乃东，等．高分辨率航磁方法及在大冶铁矿区的应用[J]．地球物理学进展，2007,22(3)：979-983．

[3]董杰，李卫东，肖金平，等．河北省八道河航磁低背景场区铁矿地面磁测勘查实例[J]．物探与化探，2010,34(5)：557-563．

[4]管志宁．地磁场与磁力勘探[M]．北京：地质出版社，2007．

[5]谭承泽，郭绍雍，董学斌，等．磁法勘探教程[M]．北京：地质出版社，1984．

[6]成都地质学院，武汉地质学院，河北地质学院，等．应用地球物理学——磁法教程[M]．北京：地质出版社，1979．

[7]刘鹤峰，葛之艺，马友谊，等．河北省地质矿产环境[M]．河北：河北省地质矿产开发局，2005．

[8]天津市地质矿产局．天津市区域地质志[M]．北京：地质出版社，1992．

The Application of Aeromagnetic ΔT Data to Turn into a Magnetic Pole and Downward Continuation in East of Hebei Iron Ore

Wei Yunfei,Liu Aitao,Chai Quan

(Geological Survey Institute of Hebei, Shijiazhuang Hebei 050081, China)

Theaeromagneticsurveyisregionalfindtheessentialworkofearlyironore,butdirectrenderingusingaeromagneticdatamaps.Theabnormalcorrespondingcenterandorebodyisoftenpoor.Inthispaper,weusethelatestdataprocessingof1:25thousandeastofHebeiaeromagneticsurveydata,afterthedataprocessing,wefoundthattheprocessingofthemagneticanomalycenterandtheknownsurfaceprojectionoftheironminehasagoodeffect.Soitcanbeusedtodealwiththedata,todeterminetheroofoftheorebodyposition,inordertoguidethenextstepinthelayoutofthegeologicalproject.

aeromagneticsurvey;toturnintoamagneticpole;downwardcontinuation;eastofHebei;ironore

1672—7940(2016)03—0318—05

10.3969/j.issn.1672-7940.2016.03.012

魏云飞(1983-)，男，工程师，主要从事物探找矿勘察方面的研究工作。E-mail:15931187372@163.com

P631.2

A

2016-01-08