航磁Theta 图在秦岭中部某铜矿岩体边界识别中的应用

2022-05-18孙海龙范玉海

科学技术创新 2022年15期

郑伟许石孙海龙范玉海

（西安煤航遥感信息有限公司，陕西西安 710199）

航空磁测方法利用磁性的差异寻找矿床、断裂、岩浆岩等，这些都离不开对磁场边界的识别。

磁场边界识别一般利用化极后的磁异常以消除倾斜磁化的影响，而后通过求取导数识别磁场边界，如垂向导数的零值及水平导数的极大值。初期的识别方法仅适用于较浅的场源，对较深的场源则不敏感，为此学者们提出及讨论了多种磁场边界的增强方法[1-2]。刘金兰（2007）等利用倾斜角法、倾斜角水平导数法、Theta 图法对山西地堑主要断裂进行了边界识别研究，认为这几种方法的效果都优于传统方法，能获得更丰富的地质信息，其中Theta 图法应用效果最好[3]；魏永强（2016）等对比Tilt-Depth 法、非绝对值斜导数水平导数法和Theta 图法，认为Theta 图法效果优于其他的边界增强法，与向上延拓联合使用效果更好[4]；陈国强、马国庆（2016）提出了Theta-Depth 法，在满都拉地区实测磁异常数据处理中给出了地下矿体及地层之间的界线并估算出异常体的深度[5]。

1 Theta 图法

Theta 图法于2005 年由Wijins 提出，该方法对总水平导数及解析信号振幅进行了归一化处理[6]，具体计算公式为

式中f 代表磁异常。由公式（1）可以看出，最大值与磁性体的边界相对应，这种方法对深度不敏感，可以识别不同深度磁性体的边界，应用广泛。

陈国强、马国庆（2016）推导出垂直磁化情况下水平位置为0 埋深为z 的接触带磁异常表达式并带入式（1）中得到式（2）：

2 Theta 图法秦岭中部某区航磁数据的处理应用

2.1 研究区地质概况

研究区地层区划属华北地层大区，秦祁昆地层区，东昆仑-中秦岭地层分区。区域地层为中、上泥盆统和下石炭统。总体上，该套地层表现为一套浅海-深海相具有类复理石结构的细碎屑岩和碳酸盐岩。

研究区夹持于商丹断裂与凤镇-山阳断裂之间，受秦岭造山带和凤镇-山阳边界断裂的影响，区内褶皱、断裂构造较为发育，对区内地层、岩浆岩及矿产的分布起着重要的控制作用。区域上主要构造形迹呈近东西、北西西向，次为近南北向。区域岩浆活动较为发育，侵入岩体、岩脉均有产出，侵入时期为燕山期，时代为侏罗纪-早白垩世。岩体均为浅成-超浅成相产出，出露面积小，岩石以酸性斑岩-中性玢岩为主。实验区磁异常背景为大片负值，磁异常均为已知的小岩体或岩脉引起[7-10]。在空间位置上，已发现的矿体或矿化体距离岩体一般不超过200m，且已知岩体周边因围岩或构造强度不同，其矿化强度及规模虽不尽相同，但都发生了不同程度的矿化，说明矿（化）体与岩体之间已是一种“有岩有矿”的相互对应关系。岩浆岩体已然成为区内矿体寻找最有力的标志。

2.2 预处理

在做Theta 图处理之前，首先要对调平后的航磁数据做化极处理，消除倾斜磁化的影响；其次，由于研究区的磁性地质体为浅成-超浅成相产出，为研究较为深部的磁性体的分布特征及压制浅部高频信号的干扰，需对数据做延拓处理，延拓高度的选择既要保留磁异常有用信息又要真实反映磁性体边界。

笔者对研究区化极磁力异常分别向上延拓100、200、500、800、1000m 如图1，可以看出向上延拓100m 消除了地表干扰，基本保存了研究区的磁场细节特征，随着延拓距离加大，浅部小异常逐渐消失，向上延拓800m后的磁异常给出了研究区较深部磁性体的构造特征。

图1 不同向上延拓高度磁异常对比图

2.3 Theta 图法的应用

对化极磁力异常不同延拓高度的数据进行Theta 图处理可以得到不同深度层位的磁性体边界信息，进而圈定岩浆岩和确定断裂构造。笔者对不同延拓高度的磁异常数据进行Theta 图处理如图2。图中Theta 的极大值对应磁性地质体的边界位置，随着延拓距离的加大，区域磁性地质体边界逐渐显现出来，浅部边界逐渐减少。

Theta 图具有分辨率高，直观的特点。由图2a 可以看出，化极后的磁异常直接做Theta 图处理存在噪音较多、边界不清晰、计算不稳定的特点；上延100m 后再做Theta 图处理（图2b）有效压制了地表及近地表的磁性干扰，使磁性体边界更加清晰；延拓800m 后的Theta 图与延拓1000m 后的Theta 图（图2e、图2f）形态基本一致，这两幅图给出了研究区较深部的构造形态，对比两图发现随着深度的加大磁性体边界存在外扩的现象，因此准确把握延拓深度才能准确定位深部磁性体的构造特征。

图2 不同上延高度磁异常Theta 图对比图

笔者选用向上延拓100m Theta 图推断磁性地质体的边界如图3b，研究区已知的断裂及出露小岩体与Theta 图吻合，图3b 中F3、F4 为已知断裂、1-6 号为已知出露小岩体的位置，根据已知对比结果及磁法推断经验方法，笔者补充研究区断裂F1、F2 及F5，圈定了几处岩体①-⑥，这几处岩体均未出露，推断为隐伏岩体，有待进一步验证。