井中磁测钻孔底部异常特征快速分析

王一鸣, 刘冬节

(1.安徽省地质矿产勘查局地球物理地球化学勘查院，安徽 合肥 230022；2.安徽省勘查技术院，安徽 合肥 230031)

井中磁测钻孔底部异常特征快速分析

王一鸣1, 刘冬节2

(1.安徽省地质矿产勘查局地球物理地球化学勘查院，安徽 合肥 230022；2.安徽省勘查技术院，安徽 合肥 230031)

分析钻孔底部磁性异常体的不同产状、不同方向的磁异常场垂直分量及水平分量的空间分布特征，对磁异常进行解释，能有效地判断孔底磁性体的赋存情况,估算磁性体埋深。本文对不同产状(水平、向北缓倾、向南缓倾、向北陡倾和向南陡倾板状体等)磁性体(模板)产生的孔钻孔内底部磁异常特征归纳分析，总结井中磁测钻孔底部异常规律，为异常的解释及寻找深部磁性矿体提供参考。并将这一方法对泥河铁矿ZK0301孔实测曲线进行了分析。

磁场垂直分量;水平分量；磁化强度；磁化率

王一鸣,刘冬节.2017. 井中磁测钻孔底部异常特征快速分析[J].东华理工大学学报：自然科学版，40(3)：267-274.

Wang Yi-ming, Liu Dong-jie.2017. Rapid analysis on borehole magnetic anomaly features at borehole bottom[J].Journal of East China University of Technology (Natural Science), 40(3):267-274.

地球物理探测和科学钻探实验，实现了地球深部探测的技术创新和深部资源能源探测、深地科学前沿研究的重大发现，形成了针对不同层次、不同尺度、不同精度深部地质问题的探测技术方法体系。我国井中磁测的研究和应用始于20世纪50年代末，井中磁力仪从早期的磁饱和式垂直分量井中磁力仪、小口径三分量井中磁力仪发展到现在的井中三分量磁力仪，其定位精度与分辨率也有了大幅提高，如JCX-3型井中三分量磁力仪，其X、Y、Z的相互垂直偏差度小于1°，分辨率≦5 nT。自上世纪60年代以来井中磁测取得了长足发展，解决了不少地质问题。对井中磁测资料的解释，许多学者(蔡柏林,1989;刘天佑等,2006; Bosum et al. 1997;Li et al., 1996;Silva et al.,1981;地质矿产部第一综合物探大队,1985) 做过大量的研究工作，介绍了井中磁测的方法原理、仪器及资料的整理与解释方法。范志雄(2006)等利用井中磁异常矢量分布特征判断磁性体位置；古瑞龙(1984)以垂直磁异常曲线结合水平模量差曲线进行解释；许延清等(1998)指出井中磁测具有探测范围大，能提供各种磁场信息和良好的空间定位能力；熊选文(2008)等设计和实现了对三分量数据的转换及绘图；习宇飞等(2012)利用欧拉反褶积对井中磁异常数据进行快速反演；王庆乙等(2009)通过对井中三分量磁测采集处理现状和应用的分析，认为高精度井中三分量磁测是矿山深部找矿的有效手段。然而，由于仪器本身性能特点以及仪器精度低的影响，井中磁测在仪器精度水平、数据处理技术、解释方法方面同地面磁测勘探相比存在一定差距。目前国内主流井中磁测仪器在有磁性异常体存在的情况下，仪器认定的“磁北”方向为磁总场方向，所以测量出的方位是不准确的；磁异常水平分量方向在有磁性异常体存在的情况下很难确定的，因此根据水平分量矢量及磁异常垂直分量矢量图来进行交汇解释时要特别注意。

由于浅部矿床已基本查明，寻找中深部矿床是当前地质工作者的首要任务，井中三分量磁测是配合钻探寻找地下深部磁性矿体并了解其赋存状态的重要方法技术手段( 许延清等，1998)(在未来高精度井中磁测仪器诞生时可勘查深部岩体的赋存情况)，它能有效地解决井底磁性体的赋存情况，计算井底磁性体埋深，为继续钻进、终、布孔工作提供依据，为下一步地质工作提供参考意见。在深部异常反映到地表已很微弱的情况下，井中磁测由于磁传感器距离磁性体近，磁异常场强度大，井中磁测也就显现出它的巨大优势，解决地质效果非常明显(刘天佑等,2006)。针对目前井中磁测解释方面存在的不足，笔者结合多年来的工作实践就不同的井底异常做些总结，为从事井中磁测的同行提供一些参考。

1 不同产状钻孔底部磁性异常体磁异常特征分析

不同产状钻孔底部磁性异常体在孔底产生的异常是不一样的，所以总结不同产状异常体的钻孔底部异常形态对野外工作者快速判断底部异常的赋存状态具有重要意义。由于异常的多解性(如北东方向和北西方向异常一致)，野外工作者在这两种解的情况下需结合已知和地质信息进行综合解释，北东方向或北西方向异常通常又与北部异常形态接近，只是异常幅值和异常的极值点的位置有所变化，磁异常水平分量模差在不同方向相对磁异常水平分量的值会有所衰减，越接近东西向衰减越大，在南北方向两者一致，所以本文就南北方向的5种(水平、向北缓倾、向南缓倾、向北陡倾和向南陡倾板状体等)不同产状底部异常体的典型情况进行分析。

① 吴明安，赵文广.2015.安徽省庐江县泥河铁矿勘探报告[R].

(1)当钻孔位于底部磁性异常体以南(钻孔距离异常体在地面投影具有一定距离，见图1-a)时，磁异常垂直分量值表现为随深度增加而增大，增大到一个最高值时再随深度增加而较小，磁异常水平分量则随深度增加而增大；

(2)当钻孔位于底部磁性异常体的南部边界上部时(见图1-b)，磁异常垂直分量及磁异常水平分量模值皆随深度增加而增大，但磁异常垂直分量值接近磁性体附近时远大于磁异常水平分量值；

(3)当钻孔位于底部磁性异常体上部的中心位置时(见图1-c)，磁异常垂直分量值随深度的增加而增大，但到接近磁性体附近时与南边界相比要小得多，磁异常水平分量值则随深度增加而减小，如图1实测曲线与理论基本一致；

(4)当钻孔位于底部磁性异常体的北部边界上部时(见图1-d)，磁异常垂直分量及磁异常水平分量模值皆随深度增加而减小，但磁异常水平分量值接近磁性体附近时远大于磁异常垂直分量值；

(5)当钻孔位于底部磁性异常体的以北(钻孔距离异常体在地面投影具有一定距离，见图1-e时)，磁异常垂直分量值表现为随深度增加而减小，磁异常水平分量则随深度增加而减小，减小到一个最小值时则随深度的增加而增大。

可以总结的是当磁异常垂直分量梯度值随深度增加而积聚增大时值，一般反映钻孔位于水平或向北缓倾的异常体的南边界或位于陡立异常体的顶部。

2 实例分析

图1～图5的曲线可用于野外快速定性分析。图6为泥河铁矿ZK0301孔实测曲线①(钻孔位于矿体中心位置)，可看出此异常与模板图4异常基本一致，深度解释应进行反演拟合计算，做到定量解释，有条件时可进行井地联合反演解释(习宇飞等，2012 )。在复杂情况下，异常可能来自多个异常体的叠加效应，故要根据具体情况结合地质进行综合处理分析。

3 结语

通过对不同产状磁性体(模板)产生的孔钻孔内底部磁异常特征(磁异常垂直分量及磁异常水平分量模值的变化)进行了归纳分析，全面总结了各种底部磁异常对应的下部磁性赋存情况，为广大的井中磁测工作者提供一个根据不同的底部异常快速判断下部磁性矿体的位置状态的解释方法起到参考作用。

图1 水平异常体不同位置井底异常曲线Fig.1 Anomaly curve of the bottom hole at different locations of anomalous body with the horizontal

图2 向北缓倾异常体不同位置井底异常曲线Fig.2 Abnormal curves of the bottom hole at different positions of anomalous body with the gently inclined in the northward

图3 向南缓倾异常体不同位置井底异常曲线Fig.3 Abnormal curves of the bottom hole at different positions of anomalous body with the gently inclined in southward

图4 向北陡倾异常体不同位置井底异常曲线Fig.4 Abnormal curves of bottom hole in different positions of anomalous body with the steep inclined in northward

图5 向南陡倾异常体不同位置井底异常曲线Fig.5 Abnormal curves of the bottom hole of anomaly body with steep inclined in the southward

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图6 泥河铁矿ZK0301孔磁测曲线图Fig.6 Magnetotelluric sounding curve of ZK0301 borehole of the Nihe iron ore deposit

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RapidAnalysisonBoreholeMagneticAnomalyFeaturesatBoreholeBottom

WANG Yi-ming1, LIU Dong-jie2

(1.Geophysical and Geochemical Prospecting Institute of Anhui Province，Bureau Geology and Mineral Resources Exploration of Anhui Province， Hefei AH 230022; 2.Institute of Exploration Technology of Anhui Province, Hefei AH 230031,China)

The bottom of the borehole magnetic anomaly analysis of different shape, different direction of magnetic anomalies in the vertical component and the horizontal component of the spatial distribution characteristics of magnetic anomaly interpretation, can effectively judge the hole body occurrence, the magnetic body to estimate the depth of magnetic body. In this paper, the characteristics of magnetic anomalies at the bottom of the borehole generated by the magnetic bodies (templates) of different occurrences (horizontal, northward dipping, southward dipping, northward dipping, and steeply dipping plates) are analyzed. This paper summarizes the anomaly law of borehole bottom in borehole magnetic survey, and provides reference for abnormal interpretation and prospecting for deep magnetic ore bodies. The method is used to analyze the ZK0301 curve of Mud River iron mine.

magnetic horizontal component; vertical component; intensity of magnetization; magnetisability

P631.81

A

1674-3504(2017)03-0267-08

2017-08-06

王一鸣 (1963—)，男，高级工程师，长期从事地球物理勘探工作。E-mail: 138514116@qq.com

10.3969/j.issn.1674-3504.2017.03.008