总梯度模方法在低纬度地区航磁资料解释中的应用

梁 建，线纪安，郭玉峰

(中国冶金地质总局地球物理勘查院，河北 保定 071051)



总梯度模方法在低纬度地区航磁资料解释中的应用

梁 建，线纪安，郭玉峰

(中国冶金地质总局地球物理勘查院，河北 保定 071051)

对于低纬度地区的航空磁测的ΔT资料，如果化极处理时对磁化方向判断存在误差，用目前的化极方法进行资料处理，要比在高纬度地区化极发生更大的畸变，不适于对资料进行解释。通过一些模型计算及一些实际资料对比，在低纬度地区用航磁总场梯度模划分磁性体地面投影边界是简单实用的一种方法。

航磁测量；化极；低纬度；总场梯度模

0 引言

随着目前地质勘探市场的不断扩大，在国内中高纬度地区开展航空物探的同时，也在国外低纬度地区开展航空物探工作。近年来我们在老挝国开展了部分航空磁测工作，测区所在位置的纬度处于N15°—N23°之间。在进行磁异常解释时为了使磁异常与其所反映的磁性体直观和简单化，通常对其观测的磁数据ΔT进行化极处理[1]。但是，在对老挝测区的磁数据ΔT化极后其等值线图出现了严重南北拉长现象。

在波数域中化极因子属于放大型一类转换因子，磁纬度越低(磁倾角I0越小)，其放大作用越强，使化极后的数据发生震荡，在磁赤道地区，放大作用达到极点，显示化极后的数据向磁南北方向上拉长。前人在处理低纬度化极时，主要是对化极因子的改造[2-10]。但考虑到测区所处的纬度——测区中心位置为N19°，是否是因为化极因子造成了化极后的等值线南北拉长现象？本文将建立模型进行验证，力图探索最佳处理方法。

1 模型试验及分析

本次研究分别建立了球体和板状体模型进行验证，按照老挝测区的地磁参数设置模型的磁性参数(表1)，然后进行了化极处理，并和理论值(垂直磁化时的垂直分量Za)进行对比(图1)。

从图1中可以看出，在测区所处位置处(N19°)对于化极处理是没有问题的，可排除是由于化极因子的影响。

对于更低纬度地区的情况？为了研究影响化极问题的原因，则需要从化极的物理意义出发寻找问题的所在。化极中存在着几个基本的假设条件，即在进行磁场方向转换时将ΔT看成是Ta在正常场方向to上的分量；在磁化方向转换时一般将地磁场的方向看作是地质体的磁化方向；另外就是在处理所用的数据分布范围内认为地质体磁化方向和磁场方向ΔT是不变的。测区内ΔT极大值和极小值之差为1 100 nT，平均值为36 nT，排除强磁异常不能将ΔT看成是Ta在正常场方向to上的分量的这种情况[11]。

表1 正演计算的模型及参数

图1 模型平面投影图、ΔT图、化极图及理论化极图Fig.1 Map of model projection on plane, ΔT, reduction to the pole (RTP) and the theoretical reduction to the pole

2 磁化倾角有误差时的化极

从理论上讲，不考虑化极因子的影响，只要准确的给定磁化方向和磁场方向，那么都能得到理想的化极结果。

对于磁化方向和磁场方向不一致情况下的化极处理，有前人进行过研究。例如：在磁偏角为0°时，磁倾角为60°时，将磁化偏角设为0°。磁化倾角分别为50°、55°、65°和70°，但是在化极仍然使用倾角为60°为参数，即判断磁化倾角的误差为10°、5°、-5°和-10°，那么可以得到化极图如图2所示。可以发现随着磁化倾角误差的变大，化极曲线有不同程度的变形，但变形的程度并不是很大。

但是，在N19°时仍然将判断磁化倾角的误差定为10°、5°、-5°和-10°，即磁化倾角为9°、14°、24°和29°，那么如果还是利用倾角为19°进行化极将得到图3所示的结果。

从图3中可以发现在磁化倾角为14°时化极后的异常北侧出现了负值；当磁化倾角为9°时，负值曲线出现了向北拉长现象。而如果磁化方向大于磁场方向，那么将出现正值向北拉长的现象。并且随着误差的增大，这种拉长现象越来越明显。

图2 中高磁纬度地区磁化倾角判断有误差时化极图Fig.2 The RTP?magnetic?anomaly with errors to the magnetic inclination in the high magnetic latitude area

图3 低纬度地区磁化倾角判断有误差时化极图Fig.3 Map of reduction to the pole at low latitude when there is error of magnetic inclination

图4 不同磁化方向的球体磁场不同分量的梯度模Fig.4 Gradient modules of various components of the magnetic field of the spheroid body with varied magnetization directions

从模型计算来看，无论是在在中高纬度地区还是低纬度地区，对于磁化方向判断误差都是会对化极结果有影响。而在磁化倾角判断误差相同时，在低纬度地区化极要比在中高纬度地区产生的更大的影响，主要表现在化极后曲线在南北方向上拉长。这和在极低纬度地区化极时化极因子所产生的影响是相似的。在老挝地区，对化极影响起决定作用的并不是化极因子，而是错误的将地磁场方向看做磁化方向所引起的。

图5 球体和板状体模型磁场的梯度模Fig.5 Total gradient module of the magnetic field of the sphere and the plate model

如果测区面积并不大，但测区不同区块的磁化方向之间有较大的差别，那么化极就不适用。因此需要另外一种受磁化方向影响小，能够直观反映磁场与磁性体位置关系的方法。

图6 用梯度模法对12号异常做出的推论Fig.6 Inferences about the No.12 anomaly made by the gradient module method

3 总梯度模方法

磁总场总梯度模又称为解析信号振幅[12-17]，其定义为：

以球体为例，分别求出了磁化倾角和磁场倾角分别为0°、45°和90°时的梯度模(假定磁化偏角和磁场偏角为0°)如图4所示。

可以看出无论磁化方向和磁场方向如何变化，梯度模极大值处与球体的位置偏离并不大。球体磁场的梯度模受磁化方向的影响是很小的。分别计算前述球体和板状体模型的梯度模如图5所示。可以发现，板状体南北向时在板状体两端位置处出现了两个极大值。

4 在实际航磁资料中的应用

图8 12号异常中心剖面二度半拟合解释曲线图Fig.8 2.5D fitting interpretation curves of center section of the No. 12 anomaly

图6是测区内第12号异常的航磁图。本文对其进行了化极、化赤处理和梯度模计算，从结果看化极处理是没有问题的。

对该异常进行了地面检查，布设了多条剖面，从地面检查的磁测数据中也可以看出低纬度地区的磁异常的一些特征，并且同航测结果相一致。从反演模型与其边界所处空间位置来看，模型基本位于梯度模中心位置，梯度模曲线两端极值点与模型边界基本对应，且无负值反映。地面资料反演结果同航磁梯度模推断结果接近。

图7 根据梯度模推断磁性体位置Fig.7 The position of the magnetic body inferred by the gradient module

磁场的梯度模出现了南北两个极大值，本文利用梯度模资料推断了磁性体的位置(图7)，推断磁性体为图中长板状体，黑色部分所示为该板状体在水平面内的投影。

图8为12号异常中心剖面地面实测结果和对该异常进行二度半拟合及相关计算曲线图，(图中纵坐标表示磁场值，因此梯度模曲线只取形态)。可以看出反演得到的磁化强度倾角(18.7°)也是与地磁场方向基本一致的。

5 结论

在处理与解释磁低纬度地区的航磁资料时，对于磁化方向判断误差会对化极结果有影响；而在误差相同时，在低纬度地区化极要比在高纬度地区产生的更大的影响，主要表现在化极后曲线在南北方向上拉长。应用磁总场梯度模的方法比用传统的化极和化赤方法能更方便更直观地反映出地质体的确切位置与大致形状，磁总场梯度模法是一种值得大力推广的方法。

致谢：本文作者在此衷心感谢中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院姚长利教授提出的意见与建议。

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Applications of the total gradient module to explanation of aero-magneticdata in low latitude

LIANG Jian, XIAN Ji-an, GUO Yufeng

(ChinaMetallurgicalGeologyBureaugeophysicalprospectingInstitute,Baoding071051,Hebei,China)

If there is magnetization direction error the traditional reduction to the pole procession of the aero-magnetic data will lead to more distortion at low latitude than at high latitude. Calculation of modules and real data comparison show that the boundary division of magnetic body on the ground by total gradient modules proved to be a simple and practical method for magnetic anomaly interpretation at low latitudes.

aero-magnetic; reduction to the pole; low magnetic latitude; total gradient module；

2016-08-15； 责任编辑： 王传泰

中国地质调查局地质调查项目(编号：1212011120918；编号：12120113049600)资助。

梁建(1983—)，男，工程师，硕士研究生，从事航空物探综合研究工作。通信地址：河北省保定市阳光北大街139号，中国冶金地质总局地球物理勘查院；邮政编码：071051；E-mail：liangjian3661@foxmail.com

10.6053/j.issn.1001-1412.2016.04.014

P631.222

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