航空磁法调平方法的研究与应用

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）

航空磁法测量具有效率高、周期短、不受地表条件约束、不受地形影响、可在不同高度测量及能大面积作业的优点,这些优点使航空磁法广泛应用于地质区域调查、金属探矿、寻找油气藏、推断地球深部构造等领域。航空磁法测量时按照预设的测线飞行,其测量方式决定了相邻测线间存在着视水平漂移,需要进行调平处理,调平的质量直接决定了航磁资料的质量,对数据处理和解释具有重要的意义[1-3]。

1 调平方法研究

调平误差可分为系统误差和系统噪声两大类。系统误差源包括地球日变磁场的变化、飞行器和探测器之间的滞后误差、探头的方向差等,系统误差可以通过简单的加减算法校正；系统噪声是校正系统误差以后所保留的误差,它通常是由数据中的梯度和高度误差引起的,该误差通过调平方法进行校正[4-6]。笔者利用Geosoft 公司Oasis montaj 软件附带的航磁资料为例对航磁调平的方法进行了研究（原始未处理磁场图如图1）,后应用于山阳地区航磁资料处理中,为地质找矿提供了磁法依据。

图1 实验数据原始未处理磁场图

1.1 预处理

航磁调平的预处理包括日变磁场改正、正常场改正及飞行海拔高度校正。航磁预处理与地磁处理方法基本相同,分别根据日变观测得到的日变数据、国际地磁参考模型及测量飞行出现几率最多的某一海拔高度进行逐点校正。

1.2 滞后校正及飞行方向差校正

飞机上GPS 与磁探头并不在同一位置,使得测量存在滞后偏差,需对数据进行滞后校正。校正方法为利用反向重复线峰值之间的距离的一半与平均地速的比值求取滞后时间,计算公式如公式（1）。

式中：t-滞后校正时间；δS-磁异常的位置差；V-飞机每秒的平均地速。

通过对比图2 中A、B 两幅图（为对比效果明显截取部分区域作对比）可以发现通过滞后校正使得相邻测线峰值趋势平滑,“V”型误差消失。

图2 截取的磁场分布对比图

磁探头在不同方向通过同一点时测量值会有一定变化,因此需要进行飞行方向差校正。根据不同方向通过同一点的飞行实验数据完成飞行方向差校正。通过对比图2 中A、B 两幅图可以发现校正后图中条带性误差得到很大的压制,但仍存在一些系统噪声。

1.3 常规调平

调平方法发展迅速,按照数据调平和网格化的顺序可分为基于测线数据的调平和基于网格化数据的调平两大类。调平的基本原理为以最小二乘法为基础,使测线和切割线在其交点处的平方和最小。大致流程如下[7]：

1.3.1 求取切割线修正值

ΔTci为磁场平静区第i 条切割线与所有和它相交的测线的交点的差值的算术平均值,n 为此切割线上与它所相交测线交点的数量,Tci为切割线原场值,Tj为交点处测线上的场值,以上场值的单位都是nT。

1.3.2 对切割线进行修正

Tcij为切割线改正后的值,Tc0ij为切割线未修正前的原场值,单位为nT。

1.3.3 对测线进行修正。

ΔTj与ΔTci数值相同,T0ij为测线未修正前的原场值,Tij为一次调平后得到的场值,若进行反复迭代,可以使结果更为可靠,提高精度,达到设计的总精度标准。

1.4 微调平

经过常规调平后的数据资料仍会存在一些水平差,需要经过微调平处理。微调平采用频率域和空间域组合滤波,在无切割线的条件下通过分离地质信息与噪声实现航磁资料的调平,在数据处理中起到了重要的作用。微调平步骤如下：

1.4.1 条带状干扰的提取

条带干扰提取沿测线方向采用低通滤波、垂直测线方向采用高通滤波的方法。可采用巴特沃斯滤波结合余弦方向滤波结合的方法提取条带干扰。

1.4.2 水平调整

将分离出的条带干扰从测线中去除即可获得微调平处理后的结果,若测线间仍存在一定的水平差,可重复微调平过程直至取得合理的效果。

通过常规调平和微调平的结果与原始数据对比（图3）发现,调平处理在保持原始资料分辨率的同时,没有移动或歪曲有意义的地质异常,去除了系统噪声和系统误差,提高了资料的信噪比。

图3 磁场分布对比图

2 调平方法在山阳航磁资料处理中的应用

山阳地区位于秦岭东西复杂构造带东段中部,区内地层主要由泥盆系及石炭系以浅海相、滨海相的碎屑岩占优势的浅变质岩系构成区域地质总体。区内褶皱断裂发育,中酸性小岩体广泛分布,围岩接触变质普遍,与中酸性小岩体有关的以Cu,Mo 为主的矿产及受泥盆系青石垭组层控的菱铁多金属矿产比较丰富,与小岩体及泥盆系地层关系密切的Au 异常广泛分布[8-11]。

成矿类型集中地表现为矽卡岩型和热液型,其控矿因素主要为岩浆岩体、成矿围岩与地质构造。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。因此利用磁法资料圈定岩体对进一步找矿有很大帮助。笔者根据研究的调平方法对山阳地区航磁资料进行了处理,圈定了8 处岩体、分析出5 处断裂（如图4）,为该区找矿提供了磁法依据。

图4 山阳地区航磁等值线分布及岩体、断裂推断图

3 结论

本文通过分析航磁资料的调平原理和应用,以实际航磁资料处理为例,指出了调平处理的关键性步骤和技术手段（滞后校正、飞行方向差校正、常规调平及微调平）,讨论了每项处理对结果的影响：其中滞后校正可以使相邻测线峰值趋势平滑,消除"V"型误差,方向差校正可以压制条带性干扰,常规调平及微调平使数据的系统噪声进一步压制,这些使我们深入理解了调平对航磁资料处理的实际意义。之后笔者把研究的技术方法应用到山阳航磁资料的处理中,圈定了几处岩体,为寻找该区多金属矿产提供了方向。