航磁測量方法

『壹』 航空γ能譜測量工作方法

GR-800航空γ能譜系統包括：航空γ能譜儀及數據收錄系統，以及地面基站兩大部分。前者的任務是數據採集和預處理，後者是進行資料回放，進行最終處理，提供相應的圖件。

航測工作方法包括：測區確定，比例尺的選擇，測線布置，野外飛行測量、數據處理，高場和異常研究以及地面檢查等。

(一)測區航測的目標確定

航測的詳細程度取決於目的要求。在20世紀70年代以前大多數國家γ航空能譜測量的主要任務是普查鈾礦。目前雖以地質填圖、普查找礦為主，但對輻射環境調查大大加強。

測區航測的目的決定了航測比例尺的確定，現舉例如下：①以全國放射性礦產資源評價和選擇遠景找礦地區為目的，進行放射性偏高γ場普查；以及大范圍輻射環境評價。一般選用1：5萬到1：20萬比例尺。②找尋鈾礦床或追索放射性異常。一般選用1：2.5萬到1：5萬比例尺；因異常范圍小，飛行高度盡可能降低。③在已有礦產發現的基礎上擴大找礦區域，一般選用1：1萬到1：2.5萬比例尺。④已知有污染的輻射區域圈定，視核事故擴散區域大小而定，選用比例尺可以是1：5000到1：2.5萬。⑤普查石油、天然氣或金屬礦產比例尺可以是1：2.5萬到1：20萬。

(二)測線布置與野外飛行

按照地質調查和地球物理、地球化學找礦布線的原則，航空γ能譜測線方向盡量與構造走向垂直。在實際工作中常遇到地質構造走向與地形走向一致的情況，為了減少飛行中上升、下降坡度過大，測線方向可以改為斜交地質構造，但交角不應小於45°。

測線視比例尺而定，也與飛行高度有關。據計算飛行高度20m，探測γ射線作用帶半徑為70m；高度60m，半徑140m，高度120m，探測半徑達250m，測量到80%射線。高度與作用帶密度大致是2倍的關系。比如要想找到最小異常帶為50m寬，則飛行高度在100m以下為宜。測線間距，早期較稀，一般是1：1萬，用線距100m；1：2.5萬，線距250m，現在有時用到100m或150m。

野外飛行為基線飛行，測線飛行和輔助飛行。

1.基線飛行

基線飛行的主要目的是監測大氣氡濃度的變化，同時檢查儀器工作狀態。還要確定航磁儀的零點漂移。大氣氡主要來自土壤氡，與濕度、溫度、大氣運動都有關系。

每個飛行日，早、晚都要進行基線飛行。

基線位置盡量選在機場附近，或去測區的途中。一般要求地形平坦，γ場和磁場正常地區；基線長度為5～8km，飛行高度122m，與測線飛行高度一致。

根據規范要求，早、晚測量結果，要求總道變化小於8%；鉀、釷道小於10%；鈾道小於15%為正常。

2.測線飛行

有時在測線系統飛行之前，要進行一到二次踏勘飛行，目的在於了解本區地形地貌、地質特徵。如果附近有已知放射性異常或鈾礦區，要進行穿越飛行，以便與未知異常進行對比。還要核對地形圖與地物標志是否一致。

測線飛行前，首先在航線圖上，取航測點大地坐標；經轉換後將數據輸入GPS。測線飛行高度保持120m，沿地形起伏飛行。

3.輔助飛行

輔助飛行主要目的是測試儀器本底，測定大氣氡的校正系數；標定儀器的靈敏度和測定各道的衰減系數。重要是選擇好測試場地，如圖5-3-2所示。場地面積一般是16km×2km，一半在水上(水深2m以上)，陸地地面比較平坦，地面放射性元素含量通過取樣分析得到。

圖5-3-2 動態測試場地選擇示意圖

『貳』 磁法勘探技術

在地球物理勘探方法中，磁法勘探是最具有基礎性地質調查功能的技術手段。我國磁力儀種類和型號較多，但是與國外相比，儀器的穩定性和精度上存在一定差距。

航空磁法技術方面，實現了航磁飛機、磁力儀的國產化，研製了多種航磁用途的專業飛機，如安裝全軸梯度航磁測量系統的Y-12飛機、安裝單磁測量系統的Y-8等。同時，自主研製了數字化航空氦光泵磁力儀和梯度儀，靈敏度達到了0.00025nT(單位帶寬有效值)；HC-90K型航空氦光泵磁力儀，靈敏度為0.0025～0.0100nT；AGS-863多通道航磁數字補償儀，解析度達到0.0001nT，補償精度為19～80pT，達到了國際先進水平。

通過對多種航空物探儀器進行升級改造，實現了向高精度、小型化、集成化的邁進，達到世界先進水平。新一代航空氦光泵磁力儀HC-2000研製成功，靈敏度由0.0025nT提高到0.3pT。該儀器在地質調查和深部找礦中發揮了重要作用，例如根據航磁資料，大冶鐵礦在深部和外圍取得了重要的找礦成果。2002年研製成功了DSC-1型航空磁自動補償儀及數據收錄系統，解析度1pT，補償後標准差0.035～0.08nT。在海洋磁法勘探技術方面，主要有GB-5和GB-6光泵式磁力儀，精度均達到0.1nT，但探測的深度不大，約為10～30m。東方地球物理公司綜合物化探事業部於2005年先後引進了先進的G-882 型海洋磁力儀，分別在中國渤海和中國南海、墨西哥灣、地中海、東非肯亞的8個海洋磁力測量任務中共完成海洋磁力測線約35170km。

固定翼無人機航磁勘探系統(Sino Probe-09-03)項目，針對復雜地形條件下航空物探的要求，攻克智能化無人機飛行平台研製的關鍵技術，研發出性能可靠、穩定的無人機物探飛行平台，研製出多探頭、多分量的航磁張量探測系統，打破了國外的技術壟斷，滿足了我國礦產資源詳細勘查和地殼深部探測的重大需求。

通過自主研製，集成了多套適用於高原地區、沙漠地區、海陸交互帶、海域等不同地理環境的高精度航磁測量系統(部分含水平梯度)。集成開發了固定翼三頻航空電磁測量系統。通過引進世界上先進的航空物探儀器，新集成了吊艙式直升機頻率域航空電磁、磁測量系統(Impulse系統)和適用於地球物理勘查的航空重力測量系統GT-1A。

此外，基於彩虹-3中型無人機平台，集成開發了國內外首套無人機航空物探(磁法勘探/放射性勘探)綜合站，突破了無人機超低空飛控、地形跟隨及避障技術。

地表/地下磁法勘探技術方面，地面磁法以高精度磁測尋找金屬礦為主，近期隨著陸地找礦的熱潮，不斷有新的科技公司生產新型號磁力儀。重慶奔騰數控研究所生產出的WCZ-1和WCZ-2磁力儀完全達到了國際先進水平。北京地質儀器廠生產的ZSM-3質子磁力儀，解析度達到了0.1nT；CHS-A1矢量質子磁力儀，解析度為0.1nT。地下磁法勘探主要是井中測量。北京地質儀器廠的CZJ-1井中質子磁力儀，最大下井深度達1500m，而井中三分量磁測尚未全面推廣應用，但它可以發現遠離鑽井的強磁性礦床，發現井旁與磁黃鐵礦物、磁鐵礦物有共生關系的磁性較弱的礦體，該方法可成為礦山深部找礦中的有效手段。地面磁測發展了多種2.5D、3D反演方法、復雜形體正演方法、磁測數據處理與解釋軟體工作站，並制定了不同調查目標的高精度磁測工作流程。

目前我國正在進行的深部探測技術與實驗研究專項(Sino Probe，2008～2012)是我國歷史上實施的規模最大的地球深部探測計劃。專項中發展了區域重磁異常精細處理、異常多尺度分離、構造信息提取與增強和基於相關成像GPU並行演算法的位場三維物性反演技術，為大數據體區域位場反演奠定了方法技術基礎。同時應用於礦集區立體探測的無人機航磁探測系統，在低磁無人機研製、高可靠性自駕導航儀研製、氦光泵航空磁力儀與超導航空磁力儀研製以及配套的數據預處理系統開發方面均取得了重大階段性成果。智能化、可靠性、多分量的航磁張量探測技術研究以及系統聯調進展順利，成為無人機航磁探測系統的突破性亮點。

『叄』 磁測數據的處理與解釋

(一)磁測數據的處理

在環境與工程測量中獲得的磁測數據的處理與解釋方法與礦產勘查中數據處理與解釋方法基本相同。數據處理大體上可分為濾除干擾的一般處理和提取信息的專項處理兩類。一般處理的目的在於濾除干擾，得到能客觀反映磁場面貌特徵的基礎圖件;專項處理的目的在於盡可能多地提取有效信息，或改變異常形式，以便於解釋及與地質等綜合信息的對比分析。

專項處理方法大致分成三類:

1)位場轉換處理方法，如化極處理、磁重轉換等;

2)突出「平緩場」弱變化的處理方法，如自適應濾波、互相關濾波等;

3)劃分區域場與突出局部異常的方法，如上、下延拓，求導與積分，匹配濾波等;

需要指出的是，上述處理方法的應用應根據實際情況進行取捨。

另外針對某些特殊情況，常用以下與高精度磁測相匹配的數據處理技術，避免處理精度不夠對有用信息的損失。

1.磁異常弱信號提取技術，增強異常分辨能力

在利用磁異常進行地質問題調查中經常會遇到有用異常被干擾所淹沒而難於分辨，所以弱異常的提取在磁異常解釋中具有十分重要的意義。由於有用異常經常與干擾頻率相近，所以採用統計方法可能更合適。如採用最佳檢測系統與自調節 濾波提取弱信號等。

2.航磁低緯度化極與變磁傾角化極

為解決低磁緯度化極的不穩定性問題，人們研究了許多方法，綜合起來可分為兩類:一類是頻率域方法;另一類是空間域方法。比較起來，頻率域方法計算速度較快，但化極精度不夠高;空間域方法精度較高，但由於涉及求解大型方程組問題，只能處理小面積數據，實用性差。近年來對空間域方法作了進一步改進，但在提高速度的同時也降低了精度，總的來說這類方法速度提高很有限。對於頻率域方法提出了各種改進措施，這些方法在一定程度上使低緯度化極效果得到改善，但其精度仍有待提高，所以簡便高精度低緯度化極方法的研究仍是今後需要研究的方向。

當航磁測區南北方向跨度大時，全區按一個磁傾角處理就會產生較大誤差，所以必須考慮按實際地磁傾角變化的變磁傾角化極。目前，在頻率域解決此問題的途徑有兩個:一是把全區磁化傾角變化作統一處理的全變傾角化極;二是把測區劃分為若干條帶的小區，小區內地磁傾角取平均值，而後依次用每一小區的磁傾角對全測區數據作化極，最後將各帶的處理結果拼接起來得到分帶變傾角化極。由於全變傾角化極中對傾角變化規律的簡化和分帶化極的拼接處理等都將影響結果的精度，進一步研究高精度實用的變傾角化極方法仍是十分必要的。

3.磁異常曲面延拓

位場曲面延拓對中高山區磁場的解釋特別重要。國內外專家已提出過多種基於等效源層(空間域)曲面位場延拓方法。實際工作中由於磁測數據量大，特別是航磁在處理大量數據時常要花費大量計算機時與分塊處理拼圖造成的不夠精確等問題，因此，這些方法還不便在生產實際中推廣應用。在頻率中研究快速實用的曲化平方法是一個有前景的方向，將位場表示為泰勒級數譜，採用迭代法逐次逼近求出平面上的場值，平面可以通過起伏面，但只有當延拓高度較小時才適用。

4.不同深度磁場的劃分

為了提高磁場的垂向解析度，研究沿深度的分場方法具有十分重要的意義。雖然目前已有匹配濾波、正則化濾波、補償圓滑濾波等多種方法，但所得結果還不能與深度有定量的對應關系，可採用適合位場特點的小波變換方法以及深度濾波方法。

(二)磁異常的推斷解釋

磁異常的解釋比較復雜，因為磁異常形態取決於諸多因素，如物體的幾何形態、物體所處位置上的地磁場方向、組成物體岩土的磁化方向、相對於物體軸向的測線方位等，因此，在解釋磁異常時，要特別注意分析磁異常的平面特徵和剖面特徵。磁異常反演可以採用比較成熟的一些反演方法，如特徵點法、切線法、梯度積分法、矢量解釋法、線性反演法等。

1.幾種簡單形體的磁異常特徵

(1)柱狀體的Z_a曲線特徵

在自然界中的火山頸、筒狀體等均可看作柱狀體。在北半球，向北傾斜的柱狀體基本上都是順軸磁化，磁化方向由柱頂指向柱底，即柱頂為負磁極，柱底為正磁極，其他地方無磁極分布。當柱體截面積很小並向地下延深較大時，柱底正磁極在地表產生的磁場可以忽略，這時就相當於一個負點磁極(單極)產生的磁場。在通過它正上方的剖面上，Z_a曲線的特徵如圖4－3a。由圖可見在柱頂上方出現Z_a極大值，曲線兩側對稱，且向兩側逐漸減小，遠處趨於零，但不出現負值。柱頂上方的Z_a平面等值線特徵是以柱頂在地面投影為圓心的一系列同心圓(圖4－3b)。若柱體延深有限(雙極)或斜磁化時，Z_a曲線呈不對稱狀，且在傾斜一側，或在產生正磁荷的一側出現負值。

圖4－3 柱狀體的Z_a曲線異常

(2)球體的Z_a曲線特徵

自然界中的囊狀體、透鏡體、充有磁性礦物的溶洞都可以近似看作球體。一個均勻磁化球體的磁場等效於一個磁偶極子的磁場。圖4－4和圖4－5分別為垂直磁化和傾斜磁化Z_a異常曲線圖及斷面上磁力線的示意圖。垂直磁化的Z_a異常曲線呈對稱狀，極大值在球心正上方，兩側逐漸減小，且出現負值，遠處趨於零。球頂上的平面Z_a等值線形狀是以球心在地面投影為圓心的一系列同心圓，中間部分為正值，外圍等值線為負值。斜磁化的Z_a異常曲線呈不對稱狀，兩側負值不相等，當磁化強度向右下傾斜時，Z_a極大值向左移，右側負值幅度較大。其等值線形狀傾斜側變密，另一側變疏。

圖4－4 垂直磁化球體的Z_a曲線

圖4－5 傾斜磁化球體的Z_a曲線

(3)板狀(脈狀)體的Z_a曲線特徵

自然界中的層狀體、脈狀體都可近似地看作板狀體。當板狀體的頂面埋深小於上頂面寬度時，為厚板，反之為薄板，薄板和厚板的磁場特徵基本類似。當M的方向與層面平行時，稱為順層磁化，斜交時，稱為斜磁化。

當板狀體無限延深且順層磁化時(單極線)，主剖面上Z_a曲線特徵同單極的異常形態類似(圖4－6)，只是異常梯度變緩，寬度增大。在平面上，Z_a等值線的形狀呈條帶狀。在斜磁化時，Z_a異常曲線呈不對稱狀，當板狀體傾角小於地磁場傾角時(圖4－7)，Z_a曲線極大值向右偏移，左側出現負值。其他情況可自行分析。在等值線平面圖上，Z_a等值線呈具有一定走向的條帶狀，一側為正值，另一側為負值。

(4)接觸帶的Z_a曲線

垂直接觸帶走向的測線上，Z_a異常曲線的特徵(圖4－8)，在磁性岩層一側出現正值，且延續較長范圍，非磁性岩層一側出現負值。

圖4－6 順層磁化板狀體Z_a曲線

圖4－7 斜磁化板狀體Z_a曲線

圖4－8 接觸帶的Z_a曲線

2.磁異常的定性解釋

(1)磁異常解釋的步驟

在磁異常圖上，首先是根據勘探任務，從異常的規模、形態、梯度、峰值高低等異常特徵入手，確定哪些是與勘探任務有關的有用異常，哪些是與勘探任務無關的干擾異常。然後用區域校正的方法消除干擾，突出並繪制出有用異常。在解釋過程中還應密切結合工區的地質和其他物探資料，綜合對比分析，從中找出引起磁異常的地質因素。最後對有意義的異常，可作定量或半定量計算。

(2)磁異常特徵與地質體之間的關系

磁異常的形態與地質體的形狀、磁性強弱、產狀等的關系，可綜合如下:

如果在等值線平面圖上磁異常沿某一方向延伸較遠，說明該磁性體為二度體，長軸方向即為磁性地質體的走向。當磁異常無明顯走向時，說明磁性體可能為球、柱等二度體。磁性地質體的規模可根據異常范圍大致確定。

在Z_a等值線平面圖上，如果發現在正異常周圍有負異常，一般為有限延深的磁性地質體引起;如果只在一側出現負值，則為無限延深斜磁化地質體引起;如果在正異常周圍不出現負異常，則為順層(軸)磁化無限延深的地質體。

磁異常幅值的大小與地質體的磁化強度成正比，且隨地質體的體積增大而增加。當M和體積一定時，磁異常隨地質體的埋深加大而減小，且曲線梯度小，異常范圍加寬。

另外，根據磁異常等值線平面圖還可以圈定地質體在地面上的投影位置。當Z_a曲線呈對稱狀時，高值帶一般出現在磁性地質體正上方;當異常曲線不對稱時，極大值相對於地質體中心有偏移，這時地質體中心在地面的投影位於極大值和極小值之間。

3.磁異常的定量解釋

(1)特徵點法

該法主要用於簡單形體求解。對於無限延深順層磁化的柱體(單極)，可用下式來求頂面埋深h:

環境與工程地球物理勘探

式中:x_1/2為原點(極大值點)到半極值點距離。

對於無限延深順層磁化的板狀體頂板埋深h，則有

環境與工程地球物理勘探

水平圓柱(偶極線)中心埋深h為

環境與工程地球物理勘探

(2)切線法

切線法是一種近似的經驗方法。其特點是，方法精度不高但速度較快。具體做法是通過曲線極大值、極小值及曲線兩翼拐點分別作五條切線，如圖4－9所示。利用拐點切線與極值點切線交點的橫坐標來求磁性體埋深h，其關系式為

環境與工程地球物理勘探

圖4－9 切線法原理

式中:x_j、x'_j為極大值點切線與拐點切線交點的橫坐標;x₀、x'₀分別為兩個極小值點切線與拐點切線交點的橫坐標。

(3)選擇法

該方法也稱理論曲線與實測曲線對比法。它是通過對實測曲線和地質資料的分析，初步確定地下磁性體的產狀、體積及埋深，然後利用理論公式計算出異常曲線，並用此理論曲線與實測曲線進行對比。如果兩曲線基本特徵一致，說明原確定的磁性體參數符合實際情況;若差別較大，需要進一步修改有關參數再計算理論曲線;再對比，以逐步逼近實測曲線，直至兩曲線吻合為止。此時假定的各參數即為實測磁性體參數。具體計算方法多採用量板法或計算機處理。

『肆』 重力、航磁數據的收集、採集和整理

一、重力資料

1)新疆北部福海地區布格重力異常圖,共兩幅。 比例尺為20萬分之一。 范圍是新疆西北部北緯47°以北東經88°20′以西中國境內部分,為研究區的北端。

2)新疆准噶爾盆地布格重力異常平面圖,共兩幅。 比例尺為50萬分之一范圍是北緯43°20′～47°20′,東經82°00′～89°00′,覆蓋了研究區的中部。 以上兩圖精度較高,圖中布格重力異常等值線間隔為2×10^-5ms^-2,能夠滿足子專題研究的需要。這兩套圖是從新疆昌吉市新疆地質工程勘察設計院物探研究院收集到的。

3)1:100萬布格重力異常圖,共8幅。 這套圖覆蓋了新疆西北部北緯40°以北,東經96°以西的廣大地區,即覆蓋了子專題的整個研究區。 但是,該圖為陝西省測繪局計算隊1977年繪制,年代較遠,精度較低,在一些偏遠地區和工作條件困難的地區都沒有實際測量數據,不能很好滿足子專題研究的需要。 只有當研究區內沒有其他精度較高的重力資料時,才利用這套圖的數據。

以上這些重力資料用於編繪新疆北部布格重力異常圖和新疆西部地學斷面重力異常條帶圖。

二、航磁資料

1)新疆北部福海地區航磁△T異常圖,1:50萬。

2)新疆准噶爾盆地磁力(△T)異常平面圖,1:50萬,共兩幅。 圖幅范圍是北緯43°20′～47°20′,東經81°00′～88°00′。

3)新疆北部航磁(△T)異常圖,1:100萬,共7幅。 這套圖覆蓋新疆北部廣大地區。

4)新疆北部航磁數據,范圍是北緯40°以北,東經95°以西中國境內部分。 點距5km。異常精度5nT。 來源於國土資源部航空物探遙感中心。

以上航磁資料用於編繪新疆北部航磁異常圖和新疆西部地學斷面航磁異常條帶圖。

為對航磁異常進行解釋,還從國土資源部航空物探遙感中心收集了新疆西北部地區的岩石標本磁參數測定成果。這些磁參數測定成果是根據沿著5條路線在100個地點收集到的岩石磁性測定結果經統計分析得到的。 新疆西北部地區的岩石磁性可以簡單概括為:

古元古界變質岩多為綠泥片岩、石英岩、千枚岩、變質砂岩、大理岩、各種片岩、片麻岩及變閃長岩等,磁化率小於50×10^-5SI,不足以引起10～20nT的極弱的磁變化,可以認為是無磁性的。 盡管在一些地方夾雜著含鐵石英岩,但其所佔比重很小,在小比例尺航磁圖中見不到它們的反映。

中新元古界的各種變質岩一般也是磁性很弱的。 長城系、薊縣系及青白口系的岩石分布廣泛,磁性很弱。 一些片岩、角閃片岩和石英片岩的磁化率一般小於30×10^-5SI。 只是在局部地區有磁性較強的混合岩及片麻岩,磁化率為(40～600)×10^-5SI。

震旦系的岩石一般也是無磁性的,僅見於興地附近的含礫冰磧岩的磁性較明顯,磁化率平均值為110×10^-5SI。

古生界的各種沉積岩和變質岩大多數磁性很弱,多半屬於無磁性的岩石。只有當火山岩夾層非常集中,變質較淺,原岩磁性較強時,岩石的磁性才會變得較強。

二疊系及更新的沉積岩基本上都是無磁性的和弱磁性的。

華力西期的花崗岩類岩石大多數是無磁性的。 在伊犁地區和阿爾泰地區,華力西期的花崗岩是有磁性的,某些岩體的磁性較強。

噴出岩的磁性變化很大。 總體上看,地台區的噴出岩磁性較強,地槽區的噴出岩磁性偏小,而且,岩石的磁性隨變質程度的加深而變小。

基性岩和超基性岩的磁性最強。但這類岩石多以小岩體出現,在區域磁場中表現為小局部異常。

由於沒有條件到野外實際採集標本測定磁性參數,因此上述磁參數資料對於今後的航磁資料的解釋是很寶貴的。

三、衛星重力資料

除地面重力和航磁資料外,我們還收集了衛星重力資料,是以球諧系數表示的最新的地球重力場模型EGM96。 這個模型是美國航天局哥達德宇航中心(NASA GSFC),美國國家影像制圖局(NIMA)以及美國俄亥俄州立大學等單位於1996年聯合建立的(Lemoine et al.,1996)。 建立這個模型時利用了20多顆衛星的軌道觀測數據,包括最新的GPS和TDRSS(Tracking Data Relay Satellite System)資料,由海洋衛星GEOSAT測高數據導出的30』×30』海洋重力異常,30』×30』平均地面重力數據,其中包括新增的以前無法獲得的(如非洲西部,蘇聯和中國部分地區的)地面重力資料。 因而這個新模型比以前的模型都更可靠。

EGM96模型具有完整的360階位系數。 以球諧函數展開式表示的重力場可以反映出波長大於100km的重力變化。若以半波長作為重力場的空間解析度,則360階的重力場模型可以表示出尺度為約50km的重力異常。

四、地形數據

在重磁資料的解釋中,地形數據是必不可少的。 我們在研究中使用的地形數據是從美國地調局(USGS)的全球30″地形數據集GTOPO_30中提取的。 這種地形數據是地面高程在30″×30″球面梯形內的平均值。 在我們的研究區內數據點間距小於1km,高程誤差小於100m。 數據精度和密度都可以滿足區域重磁資料解釋的需要。

『伍』 航空地球物理勘探的方法

應用最廣的航空物探方法，又稱航空磁測或航空磁力勘探，簡稱航磁。目前航空磁測用的儀器有兩類，一類是測總磁場模數的變化△T，另一類是測總磁場模數變化的梯度。目前在生產中應用的測總磁場模數變化的儀器主要是核子旋進磁力儀和光泵磁力儀，也有用磁通門磁力儀的（見磁法勘探）。測總磁場模數變化梯度的是航空磁力梯度儀。它用距離固定的兩個磁力儀探頭（如光泵磁力儀探頭），同時測量地磁場並記錄其差值（即磁力梯度，可測垂直梯度或水平梯度），一般靈敏度約達3×10-4～5×10-4納特/米。航空磁法在地質工作中應用較為廣泛，用於以下幾個方面的地質效果較好。
地質制圖和研究大區域構造
在大片研究程度很低的地區和海上，可用小比例尺的航空磁測研究地質構造。許多火成岩和老變質岩都具有磁性。根據磁異常場的特徵可以區分並圈定它們的范圍，包括在沉積蓋層下伏的部分。它們的分布、排列、組合有一定的規律，並且常可見到一些線形特徵。例如，串珠狀或雁行排列的局部異常，條帶形或弧形的異常帶，異常帶的錯動，異常場區域性特徵的線形分界線等，據此可以發現或追索各種斷裂、斷裂帶、褶皺構造等，然後劃分地質構造單元。沉積岩一般磁性很小，但其下常有磁性岩體組成基底。對航空磁測資料進行定量計算，可以算出磁性體頂面距飛機的高度，減去航高，就可得到沉積岩層的估計厚度，從而圈出沉積盆地的范圍，並研究它的特點。
找金屬礦和其他固體礦藏
直接找強磁性礦體（例如磁鐵礦）是航空磁法應用的重要方面。要求發現幾十萬噸至幾億噸的不同規模礦藏，飛機的飛行高度為幾十米到上千米。有些礦藏雖然不能用航空磁法直接勘探，但可用它快速圈定成礦的遠景區，然後進行地面磁測（見磁法勘探）。
普查石油和天然氣
根據小比例尺磁測研究區域構造和沉積盆地的特點，結合其他資料，可以提出找油的遠景地區；在進一步的詳細工作中，當條件有利的時候，用航空磁法能圈出控制儲油構造的二級構造帶；如沉積岩中夾有穩定的磁性岩層，還可直接發現可能儲油的構造。 航空物探中應用較早的一種方法，簡稱航放。用它直接普查放射性礦藏的效果是顯著的。
應用最多的儀器，是閃爍式γ能譜儀和多道能譜儀（見放射性勘探）。應用較廣的是四道能譜儀。它所測的元素和特徵譜線是：鉀道40K-1.46 MeV，鈾道214Bi-1.76 MeV，釷道208Th-2.62 MeV，總計數道0.4-3MeV。還有測五道、六道的。為了使每道都能有足夠的靈敏度，晶體體積必須足夠大，例如30000立方厘米或更大，從而使測量道能增加到500道以上，並且有微處理機安排分道取樣和數據收錄。航放用於找尋放射性礦藏、含放射性礦物的非放射性礦和地質制圖。找各種放射性礦 用航空放射性法找尋各類型鈾礦、鈾-釷礦、釷礦、釷-稀土礦的效果是顯著的。由於放射性強度在空氣中隨高度按指數衰減，因此要求飛機低飛，航測的有效高度與儀器的靈敏度（晶體的大小）和航速（必需的響應時間）有關，飛行高度一般要求在幾十至一百多米。找非放射性礦 有些非放射性礦體含有某些放射性礦物，可根據航放異常找到它們。例如：稀土、稀有金屬，金、銀、鎢、錫、鋁、鋁土、汞、磷灰石、磷塊岩、多金屬、油頁岩等。金伯利岩上放射性強度低，航放可幫助分辨航磁異常。地質制圖 按γ輻射的強度只能分辨少數幾種岩石。而γ能譜的數據經過各種改正和換算以後，可以得出地表物質中幾種放射性物質（鉀、鈾、釷）的百分比含量，從而可分辨各種岩石和進行地質制圖。因為迄今發現的有工業價值的鈾礦，都在「高鈾區」或其邊緣，用帶大晶體的γ多道能譜儀先以較寬的線距（5～8公里）和較高航高（120～150米）圈出「高鈾區」，它鑒別鈾、釷含量變化的能力可達1～2ppm，然後在最有遠景的地段布置大比例尺普查的航放工作。 工作原理與上類同。由於異相分量不受發射、接收線圈距離變化的影響，只測異相分量時，可將接收線圈遠遠拖出機外（100米或更多）以加大探測深度。缺點是不能測同相分量，常用多個頻率工作來彌補。瞬變脈沖 (INPUT）和瞬變相關（COTRAN）系統 為避免一次場的干擾，在一次場（脈沖波）發射時不作測量，而測一次場斷開後二次場衰減的情況（按一定時間間隔分道取樣），稱為瞬變脈沖系統，又稱時間域系統。為取得足夠強的響應，必須用比上兩類大得多的發射場強，儀器也較復雜。但由於這一系統探測深度大和便於分辨地表導電層的干擾，仍得到廣泛的應用。
為將頻率域和時間域的優點結合起來，現正試驗用富含多種頻率諧波的波形發射脈沖波，在發射時和斷開後都進行接收測量，從發射與接收波形之差，檢出有用信息，並與各種地質體模型的典型響應用計算機進行相關處理，提出推斷意見，這就是「瞬變相關」系統。 甚低頻 (VLF）和天然音頻電磁系統 (AFMAG)
飛機不帶發射裝置，只帶接收裝置，稱為被動式系統，是用世界各地的甚低頻（超長波）導航台或遠處雷電作為一次場源。也有用長波台或廣播電台的長波和中波系統的。因所測參數不同，可分為電相位、無線電相位、測磁等方法。這種電磁系統的成本最低，但它對不大的良導體（礦體）的反映時常比對大塊的導體（如含水的斷裂帶、電阻率低的岩石）的反映弱，所以通常只作為找礦的輔助手段，或用於找水和地質制圖。由於電磁波的趨膚效應，甚低頻所能反映的只是地表下數十米內的電磁性差異，中波反映的只幾米。天電法則因天電的規律較復雜，使用受到限制，應用不廣泛。 無限長導線法 （Б.Д.К.) 和土萊爾（Turair）系統
在地面布設一長導線（10公里以上）或一個大線圈（每邊長數公里）發射一次場，在空中用小型直升飛機在其附近測實、虛分量或振幅、相位梯度，實為半航空法。由於緊貼地面用大功率發射，探測深度可較大。缺點是長導線或大線圈布設的工作量太大。 航空電磁法常用於找尋良導性礦體、地質填圖、找地下水，以及分辨航磁異常。
①找各種良導性礦航空電磁法主要應用於尋找銅、鉛、鋅、鉬等的硫化礦。除能直接發現礦體外，還能利用找控礦構造，間接找礦，包括找鈾和其他一些金屬礦。
②地質填圖、找地下水、解決工程地質問題均勻布置的航電測量結果，可以推算出地表（一定深度內）的視電阻率圖，有的還可以得出幾種深度或幾層的視電阻率圖，用以填制地質圖，研究包括地表覆蓋層在內的幾層的地質情況。大片的地下水體，充填有水的斷裂帶，含水的礫石層及褐煤層，採用此法能得到清楚的顯示。
③幫助分辨航磁異常影響電磁響應的因素之一是地質體的磁導率。磁性礦體與強磁性岩體的磁異常有時難以分辨，但岩體常有較強的剩餘磁性，而礦體常有較高的磁導率，用航空電磁法有時可以區分這兩種情況。 航空重力測量從1957年開始試驗以來，遇到了許多困難。首先要克服運動著的飛機所產生的擾動，這種擾動的加速度可以比有意義的重力異常值大10萬甚至 100萬倍。其次要作厄缶效應改正（即飛機繞地球飛行時產生的離心力的變化）。這種厄缶效應與飛行速度、航向和所處緯度位置有關。例如，在中緯度地區，當飛行速度為300公里/小時時，東西向飛行的厄缶改正值約1000毫伽，南北向飛行的厄缶改正值約130毫伽。因此航空重力法的觀測精度不高，而成本較高，除非很特殊的情況，一般還不能大面積應用。半航空的方法是較易實現的，一般將海底重力儀用直升飛機懸掛在選定的測點上，將重力儀吊落到地面進行讀數。在海濱、湖濱、沼澤地區試用已有成效，將來也可望在浩瀚的沙漠地區應用。

『陸』 航磁資料相關信息提取處理

在1∶25萬遙感基礎地質調查中，選用航空磁測技術進行地質填圖方法應用的主要目的是通過對航磁數據選擇、處理與分析、地質解釋，尋求遙感與航空物探兩種技術的結合點，彌補遙感技術解決基底構造、部分隱伏斷裂、隱伏岩體、火山岩相等地質體方面的不足，通過相互驗證，提高遙感解譯的准確性，實現遙感填圖方法技術研究的更加系統化和地質填圖的立體化。由於所選研究區航磁資料精度不同，在阿爾金中段、內蒙古得爾布干所採用的研究方法不盡相同。

（一）地球物理數據處理方法

1.內蒙古得爾布乾地區重、磁數據處理方法

1）布格重力資料數據處理及圖件編制

試驗區位於大興安嶺—太行山布格重力線性梯度帶西側，其布格重力異常特徵反映為區域性重力場低值區，區域重力背景場值變化范圍在（-50～-90）×10^-5 m/s²，分布在區域重力背景場中的局部重力異常比較弱，重力異常的幅值變化一般在（1.0～2.5）×10^-5 m/s²，由於區域重力背景場值的強度較大，使得局部重力異常的形態變化特徵反映得很不清楚。為了把反映地表淺層岩石密度差異變化的局部重力異常從區域重力背景場中分離出來，對該地區布格重力數據做了垂向一次導數處理，處理結果表明該處理方法在消除區域重力背景場干擾及突出局部重力異常方面效果較好，編制出的布格重力垂向一次導數異常圖，清晰地反映出了局部重力異常的形態變化及分布特徵。

2）航磁資料數據處理方法及圖件編制

阿龍山工區磁場主要特徵表現為不同形態及強度的局部磁異常非常發育，它們疊加分布在背景磁（場）異常之中，對背景磁（場）異常造成了不同程度的干擾。因此，分別提取出局部磁異常及背景磁（場）異常信息，是阿龍山工區進行數據處理的目的之一。由於該地區植被覆蓋嚴重，森林茂密、沼澤發育，造成天然岩石露頭很少，野外查證工作難度很大，這就需要通過數據處理工作為磁場推斷解釋提供磁性參數信息。所以，該地區航磁資料數據處理方法應包括視磁化率計算，以及消除斜磁化影響等項處理方法。

（1）航磁資料化極（或稱換算到地磁極）處理。處理目的是將斜磁化條件下的磁（場）異常換算為垂直磁化條件下的磁（場）異常。使經過化極處理後不但可以消除或減弱斜磁化所造成的影響，而且還可以起到消除及減小磁異常之間因相互疊加所引起的干擾。

（2）航磁數據向上延拓處理。該處理方法的目的在於壓制局部磁異常的干擾影響，突出背景磁（場）異常。

（3）航磁資料視磁化率參數計算。需要指出的是，該處理方法計算出的磁化率並不代表岩石的真實磁化率，故稱為視磁化率。計算出的視磁化率代表了某一平面空間（如地表）的岩石磁性強弱變化特點。結合岩石標本及部分野外岩石露頭實測磁化率對比分析，可以為未知區的磁異常解釋提供重要的參考依據。

研究區航磁數據處理後編制的磁場圖件有：

（1）阿龍山地區航磁化極ΔT_⊥磁場等值線圖。用於解釋編制磁性分區圖，劃分岩石大類，圈定火山盆地、火山機構，為1∶25萬填圖單元劃分提供參考。

（2）阿龍山地區航磁化極上延磁場等值線圖。包括上延1.0 km、3.0 km和5.0 km三種圖件，主要用於了解磁性與非磁性基岩的分布范圍，輔助ΔT等值線圖的解釋。

（3）阿龍山地區航磁視磁化率圖。主要用於了解某一層面岩石磁性的強弱變化狀況。

2.新疆阿爾金地區航磁數據處理

阿爾金試驗區航磁資料測量比例尺小，飛行高度大，磁場變化特徵比較平緩單調，局部磁異常強度一般比較弱。因此，該地區航磁資料常規數據處理主要是以突出局部磁異常和消除斜磁化影響為主。

（1）航磁資料化極處理。瓦石峽工區位於中緯度地區，地質體復斜磁化的影響較大，為消除斜磁化干擾影響，對瓦石峽工區的航磁資料做了化極處理，經過與已知地質資料進行對比分析證明處理效果較好。

（2）航磁資料化極垂向一次導數處理。該項數據處理方法在消除斜磁化干擾影響，以及壓制背景磁（場）異常、突出次級局部疊加磁異常等方面的效果明顯，是進行局部磁異常信息提取時經常使用的數據處理方法之一，其主要優點是分離局部異常信息效果好，對局部異常的畸變影響小，信息可靠程度高。

（3）航磁異常深度計算。利用航磁異常計算出磁性地質體的頂面埋藏深度是航磁技術方法的優勢之一，本次磁異常深度計算採用手工完成，使用的計算方法為帶系數切線法和外奎爾法，深度計算誤差一般在10‰～20‰，根據計算結果勾出瓦石峽I區塔里木盆地部分范圍的磁性體埋藏深度圖。

（二）遙感與航磁技術相關性信息分析處理

遙感與航磁技術分屬於不同的學科領域，它們在方法原理及理論機制等方面所存在的差別，長期以來一直制約著兩者在地學領域中的有機結合。因此，研究、探討遙感與航磁技術在地學領域中的相關機理，不僅對兩者在地質研究和礦產資源調查評價中的有機結合具有重要的實際與理論意義，同時對進一步發揮遙感和航磁技術方法優勢，拓展它們在基礎地質和礦產資源調查中的應用范圍及提高工作效果都具有十分重要的意義。

遙感與航磁技術方法的原理雖然不盡相同，但是它們基本共同點都是通過探測地質體的場信息來描述被觀測物體的屬性及特徵。遙感技術是通過探測地質體（岩石、礦物）的光譜特徵，並以影像圖的形式描述出被觀測物體的色調和外貌形態特徵；航磁技術則是通過探測地質體磁場強度變化及空間分布特徵，來描述出被觀測地質體的磁性強弱、空間位置及形態（包括地質體的形狀、產狀及規模大小）特徵。因此，開展遙感與航磁相關機理及信息應用研究，關鍵是尋找出一種在自然狀態下存在的物質，該物質必須同時具備以下的性質及特徵：

（1）該物質在自然界中的分布具有普遍性與代表性，與各種岩石、礦物特徵、地質構造活動及礦產資源的關系十分密切；

（2）該物質必須具有特定的光譜特徵譜帶；

（3）該物質必須具有明顯的磁性，並且其磁性比較穩定。

試驗及分析結果表明，自然界中的鐵及其化合物完全具備上述條件。

（1）鐵元素在地殼中具有較高的豐度值，但在自然界中幾乎不存在純鐵物質，而是以鐵的氧化物（FeO、Fe₂O₃）或硫化物（FeS）賦存在岩石及礦物中。自然界中的三大岩類無論是沉積岩、岩漿岩及變質岩中都不同程度地含有鐵氧化物或者硫化物，尤其是在基性—超基性岩漿岩和部分中性—酸性岩漿岩類中，以及一些變質岩中的鐵氧化物含量甚至可以達到很高的程度。另外，自然界中的很多造岩礦物也都不同程度地含有一定的鐵氧化物或硫化物。說明鐵氧化合物在自然界中的分布極其廣泛，具備了普遍性與代表性條件。

（2）光譜測試及研究結果證明，含有鐵氧化物（FeO、Fe₂O₃）的岩石、礦物在可見光和近紅外波段存在著清晰、穩定的光譜及吸收特徵譜帶，該特徵譜帶是由岩石、礦物中的Fe³⁺和Fe²⁺離子產生。其形態特徵一般呈現為寬緩吸收谷。同時含有Fe³⁺和Fe²⁺離子的岩石、礦物在近紅外波段產生的光譜吸收譜帶，因所含鐵離子組分之間的差異可導致其光譜吸收特徵譜帶谷峰所處的頻率位置產生遷移，即當含Fe³⁺離子為主的岩石、礦物（谷峰位於0.85～0.88 μm）中混有少量Fe²⁺離子時，其光譜吸收譜帶之谷峰位置會向長波段方向移動；反之，含Fe²⁺離子為主的岩石、礦物（谷峰位於1.0～1.05 μm）中有少量Fe³⁺離子，光譜吸收譜帶之谷峰位置則向短波段方向移動；當岩石中FeO和Fe₂O₃的含量都超過1.0%時，Fe³⁺離子與Fe²⁺離子在近紅外波段產生的光譜吸收特徵譜帶則會發生疊加、復合，形成一個清晰、穩定的復合光譜吸收譜帶，該復合光譜吸收譜帶的谷峰所處頻率位置一般在0.95 μm附近。因此，由Fe³⁺和Fe²⁺離子在近紅外波段產生的復合光譜吸收特徵譜帶能夠客觀地反映出岩石、礦物中FeO和Fe₂O₃的含量信息。

（3）鐵是一種強磁性物質，但是在自然界中並不存在純鐵磁性礦物，通常在岩石中所見到的鐵磁性物質主要是鐵淦氧磁質，即鐵的氧化物或硫化物。自然界中的鐵淦氧磁質不但具有較強的磁性，並且磁性也很穩定。例如，在岩石中常見的磁鐵礦（FeO·Fe₂O₃）、磁黃鐵礦及鈦磁鐵礦等，都是典型的鐵淦氧磁質。岩石標本和野外岩石露頭的磁性測定結果與它們的鐵氧化物含量資料對比分析表明，岩石、礦物中的鐵氧化物（FeO、Fe₂O₃）含量與磁性強弱變化呈明顯的正相關關系。當岩石中FeO或Fe₂O₃含量在1.0%～1.5%，另外一種鐵氧化物含量不超過1.0%，岩石一般表現出微弱磁性特徵，磁化率值一般在50×10^-5SI；當岩石中FeO和Fe₂O₃含量值均在1.0%～1.5%之間，岩石一般具有中等磁性，其磁化率在κ=（200～500）×10^-5SI；當岩石中的FeO和Fe₂O₃含量都超過1.5%之後，其磁性明顯增強，並且隨著含量增加磁性也會變的越來越大。例如，某閃長岩體的FeO含量為7.15%、Fe₂O₃含量為6.84%，測量的磁化率均值為κ=2100×10^-5SI。

通過前述對自然界岩石、礦物中的鐵氧化合物之光譜吸收特徵譜帶與磁性特徵分析，證明了遙感與航磁技術方法在地質研究領域存在著相關性機理的基礎條件。廣泛賦存於岩石、礦物中的鐵氧化合物既是構成自然界中岩石的強磁性物質——鐵淦氧磁質的基本物質成分，同時又具有穩定的光譜吸收特徵譜帶。岩石、礦物中的鐵氧化物和鐵硫化物（FeO、Fe₂O₃、FeS等）含量及組分的變化，是引起岩石（地層）產生磁性差異和光譜特徵譜帶發生變化的主要原因，以上差異的存在則是遙感和航磁技術進行地質研究工作必須具備的地質、地球物理前提條件，同時又是遙感與航磁技術方法呈現出相關性機理的基礎條件。

依據我們提出的遙感與航磁技術方法相關性機理的觀點，對遙感資料進行了提取相關信息的試驗，編制了瓦石峽幅的鐵氧化物含量變化等值線圖。

『柒』 磁法勘探

(一)磁法勘探方法簡介

磁法勘探是利用地殼內各種岩(礦)石間的磁性差異所引起的磁場變化(磁異常)來尋找有用礦產資源和查明地下地質構造的一種物探方法。應用磁法勘探在研究大地構造、了解基底起伏、圈定火成岩體和尋找含水破碎帶等方面均取得了良好的效果,廣泛地應用於地熱資源勘探中。

1.地磁場

在地球上任何一處,懸掛的磁針都會停止在一定的方位上,這說明地球表面各處都有磁場存在,這個磁場被稱為地磁場。地磁場在地球表面的分布是有規律的,它相當於一個位於地心的磁偶極子的磁場,S極位於地理北極附近,N極位於地理南極附近,地磁軸和地理軸有一偏角,常稱為磁偏角。

為了研究空間某點的地磁場強度,通常選用直角坐標系統,其原點O選在觀測點上,xoy平面為水平面,X軸指向為地理北方,Y軸指向為地理東方,Z軸垂直向下。

地磁強度一般用T表示,它在X,Y,Z3個軸上的投影分量分別為:北分量X,東分量Y,垂直分量Z。T在xoy平面上的投影稱為水平分量H,其方向指向磁北。地磁場各分量的方向與坐標軸方向一致時取正,反之取負。H與X軸的夾角稱為磁偏角D,當H偏東時,D取正,反之取負。H與T的夾角稱為磁傾角I,T下傾時I取正,反之取負。上述X,Y,Z,H,T,D,I各量統稱為地磁要素,它們之間的關系如下:

沉積盆地型地熱田勘查開發與利用

分析這些關系可知,地磁要素中有各自獨立的3組:I,D,H;X,Y,Z;H,Z,D。如果知道其中一組,則其他各要素即可求得。在地磁絕對測量中通常測I,D,H3個要素。磁法勘探一般都是相對測量,地面磁測主要測Z的變化,有時也測H和T;航空磁測主要測定T的變化。

描述磁場的單位,在國際單位制中為特斯拉(T),在磁法勘探中常用它的十億分之一為單位,稱為納特(nT),即1nT=10^-9T。

2.磁異常

在磁法勘探中,實測磁場總是由正常磁場和磁異常兩部分組成。其中正常磁場又由地磁場的偶極子場和非偶極子場(大陸磁場)組成。而磁異常則是地下岩、礦體或地質構造受地磁場磁化後,在其周圍空間形成,並疊加在地磁場上的次生磁場。其中含分布范圍較大的深部磁性岩層或構造引起的部分,成為區域異常;而由分布范圍較小的淺部岩、礦體或地質構造引起的部分,稱為局部異常。

如實測磁場為T,正常磁場為T₀,則磁異常T_a可表示為

T_a=T-T₀ 3-5

在航空磁測中,大多測量地磁場總強度T和正常磁場強度T₀的模數差ΔT,即

ΔT=|T|-|T₀| 3-6

在地面磁測中,主要測量磁場的垂直分量變化值Z_a,稱為垂直磁異常,即

Z_a=Z-Z₀3-7

式中:Z為實測垂直磁場強度;Z₀為正常垂直磁場強度。

3.岩(礦)石的磁性

自然界的各種岩石具有不同的磁性,即使同種岩石,由於礦物成分、結構特點不同,其磁性也不相同。岩石之間的磁性差異是磁法勘探的物理基礎。

岩石的磁性由磁化率和磁化強度表示。磁化率M表示單位體積所具有的磁矩,岩石的磁化強度分為兩部分,即

M=M_i+M_r 3-8

式中:M_i為感應磁化強度,表示各種岩石在現代地磁場的磁化下所具有的磁性,M_i主要決定於岩石的磁化率(k)和地磁場強度(T),其關系式為

M_i=kT 3-9

M_r為剩餘磁化強度,表示各種岩石在地質歷史條件下被古地磁場磁化所保留下來的磁性。M_r基本上不受現代磁場的影響而保持著其固有的數值和方向。古地磁學研究證明,幾乎所有的火成岩和大部分陸屑沉積岩都具有剩餘磁化強度。

(二)盆地磁性特徵

華北盆地天津地區從太古宇結晶基底到第四系蓋層,都存在著縱向及橫向的磁性差。反映在磁場圖上,是區域背景值的相對升高或降低,曲線的平緩或密集,局部異常的大小,強弱及展布方向特點。這種反映正是磁異常解釋的依據。

根據有關物探資料,天津及周邊地區地層磁性參數見表3-2。

表3-2 天津周邊地區地層磁性參數

由表可見,天津及周邊區域地層磁性具有如下特徵。

在整個地層序列中,磁性呈相對的漸變過渡,以奧陶系為磁性的最低點,向老地層或新地層方向逐漸增高,而侏羅系的磁性表現出突變的性質。

根據磁性強弱將本區自上而下劃分為4個磁性層。

頂部弱磁性層,對應於新生界的粉砂、粘土、泥岩、砂質泥岩和中生界侏羅系砂礫岩、細砂岩。

中部強磁性層,對應中生界侏羅系的火山碎屑岩。

中部弱磁性層,對應古生界泥岩、灰岩、砂岩。

底部強磁性層,對應元古宇白雲岩和太古宇片麻岩、麻粒岩等。

磁力勘探結果是利用不同岩層磁性強弱首先作出磁力異常圖,對等異常曲線的形狀加以分析,推測得出一定的地質結論。

1)查明斷裂。異常表現為以下幾種形態。連續的正異常:在剖平圖上表現為連續的正異常帶,在平面上等值線則表現為有一定長度的梯度密集帶。斷裂形成時或形成後岩漿活動多次發生,岩漿沿斷裂向上侵入,這樣在斷裂的上方就形成了一定長度和一定強度的正異常。串珠狀線性異常:構造帶各處薄弱程度不同,岩漿侵入的寬窄和深度不同,航磁異常則反映為串珠狀的線性異常。線性強磁異常被錯開:從剖面圖和平面等值線圖都可看出,強磁異常軸有明顯錯動,這往往是平移斷層的反映。

2)了解基底起伏。由於老地層和覆蓋層有一定的磁性差異,所以航磁是了解基底起伏的有效手段之一,和重力方法有異曲同工之妙。二者可以互相參照,互相補充,從不同物理場反映了基底起伏。

3)圈定火成岩體。岩體是形成地熱田的重要因素之一,由於中酸性火成岩體有較強的磁性,根據航磁異常推斷,呈長軸狀的高磁異常皆為岩體之反映。

(三)天津地區磁場特徵與構造關系

從天津地區航磁ΔT等值線圖(圖3-2)上可以看出,研究區磁性高低相間分布,ΔT在-100～250nT之間,磁異常具有以下特徵:

1)武清區西北部磁力低,ΔT為-100nT,反映了武清凹陷的分布。

2)周良庄、爾王莊、胡連庄等地的磁力正異常,反映了滄縣隆起的位置;八里台附近的負異常,則反映了隆起區的斷凹-白塘口凹陷的位置;靜海縣磁力高,反映了大城凸起的分布。

3)沿寧河—漢沽—塘沽—大港一帶,出現多個正負相間的雜亂磁場區,反映了黃驊坳陷的分布,其中寧河縣附近的磁力正異常,反映坳陷區的凸起—寧河凸起的位置。

4)寶坻區南北磁力正負異常呈串珠狀分布,反映了寧河-寶坻斷裂的存在,同樣,天津市東北部以零等值線為界,磁力正負異常相間分布,反映了滄東斷裂的分布。

(四)重磁異常與地質剖面關系

圖3-3為重磁異常與地質剖面對比圖,剖面線以東經117°13'為界,自南向北,從天津市南部邊界到寶坻區。從圖中可以明顯地看出,隨著重力異常曲線的高低變化,地質剖面表現為凸凹相間,為正相關關系,在小韓庄凸起、潘庄凸起、王草庄凸起等處,重力異常值高,而在板橋凹陷、白塘口凹陷、武清凹陷等處,重力異常值則低。從圖中還可以發現,磁異常曲線與地質剖面的基底起伏基本對應一致,航磁異常曲線高基底表現為凸起,航磁曲線低基底則表現為凹陷,另外在白塘口凹陷附近,有磁性體存在。

『捌』 磁力測量

在該區進行1:50000比例尺航空磁測時發現近東西向分布的長條形異常，編號為新C-77-42號異常，△T_max+=610nT，中部異常長約4km，寬約1km。（見圖10^-2）對該異常進行地面檢查，地表見到基性-超基性岩體。

圖10-2黃山地區航磁異常△T等值線平面圖（根據地礦部航空物探大隊資料，1977）

1—正磁場（nT）;2—負磁場（nT）;3—磁場零值線；4—磁異常編號；5—剖面線

根據航磁異常地面檢查結果，開展了1:1萬比例尺地面磁測。地面磁測結果，航磁異常分解成四個小異常（見圖10-3）。異常分布大體以146線為界，東部兩個，西部兩個。西部異常較大，東部較小。異常比較復雜，總的強度不大，屬中等強度，△Z最高2800nT，一般200—800nT。異常曲線變化較大，成劇烈鋸齒狀變化（見圖10-4），北部出現負異常。西部兩個異常地表出露為輝石岩、橄欖岩。東部兩個異常一個地表出露為輝長岩，另一個較平緩的低弱異常地表為粉砂岩。

圖10-3黃山岩體△Z異常圖（據新疆地礦局第六地質大隊物探分隊資料，1985）

1—正磁場（nT）;2一負磁場（nT）;3—磁場零值線；4—測線

圖10-4黃山地區布格重力異常平面圖

1—重力異常等值線（10^-5m/s²）;2—銅鎳礦床

根據磁異常特徵和地表出露的岩石分析，認為西部為岩體的主體部分，東部岩體小，主要為輝長岩，最東部的平緩弱異常，推斷是隱伏岩體引起。從岩石磁性測定結果，橄欖岩磁性強，輝長岩磁性弱。將地面磁測資料與岩石磁性測定和化探資料進行對比，可以看出四個小異常都是一個基性－超基性岩體引起，磁異常的強弱反映岩體中組成的岩石類型不同。

圖10-5黃山岩體重力剩餘異常綜合平面圖

1—岩體編號；2—橄欖岩相；3—輝石岩相；4—輝長閃長岩相；5—中石炭統角斑岩、細質玢岩、含碳變余粉砂岩；6—岩相界線；7—鑽孔及編號；8—重力異常等值線（10^-5m/s²）；9—重力剩餘異常編號；10—點號/線號；11—礦體水平投影位置

值得指出的是西部異常中磁異常寬度大於地表出露的岩體，部分異常地表出露為細碧玢岩和石英角斑岩，對於這部分異常產生的原因，當時有兩種意見，一種認為是地表出露的細碧玢岩和石英角斑岩具有磁性，它引起的磁異常與岩體的磁異常無法區分，構成利用地面磁測結果劃分岩體邊界的一種干擾。另一種認為是地表出露的細碧玢岩和石英角斑岩下存在岩體，磁異常是細碧玢岩，石英角斑岩下的岩體引起，同時說明岩體是向南傾斜的。經過重力測量後，由於重力異常與磁力異常位置基本一致，說明磁異常是由細碧玢岩、石英角斑岩下的基性-超基性岩體引起，後經鑽探工程驗證，在細碧玢岩下見到超基性岩體（見圖10-5）。

『玖』 磁法勘探的工作方法

磁法勘探可在地面(地面磁法)﹑空中(航空磁法)﹑海洋(海洋磁法)，鑽孔中(井中磁法)和衛星磁測進行。在地面磁法勘探中﹐一般是布置一系列的平行等距的測線﹐垂直於被尋找的對象(例如礦體)的走向﹐在每條測線上按一定距離設置測點﹐在測點上測地磁場垂直分量的相對值﹐測線距與測點距之比從10﹕1到1﹕1。在航空及海洋磁法勘探中﹐飛機或觀測船沿預先設計好的航線行進(用導航儀控制)﹐用航空或海洋磁力儀自動記錄總磁場強度。
無論地面或航空磁法﹐測量點間的距離要小於所要找的異常的寬度。例如石油勘探用航空磁法找大片磁異常﹐航測的線距是1～5公里﹐飛行高度0.3～1公里﹔在金屬礦區﹐線距要小一些﹐有時小於100米(見航空地球物理勘探﹑海洋地球物理勘探﹑地下地球物理勘探)。 用安裝在飛機的磁力儀進行磁測。具有快速，不受高山、水域、森林、沼澤限制等特點。由於飛機距地面一定高度飛行，減弱了地表磁性不均勻影響，更有利於磁力儀記錄深部區域地質構造的磁場。
航磁比例尺根據地質任務、探測對象的規模、所測區域的地球物理特徵和航空定位技術等來確定。金屬礦航磁比例尺一般多為 1:10萬、1:5萬，有望遠景區可達1:2.5萬。構造航磁比例尺一般為1:100萬、1:50萬和1:20萬等。測線應與礦帶或主要構造帶垂直。為了獲得明顯可靠的磁異常信息，飛行高度應盡量低，由比例尺、定位技術和地形條件等確定。
航磁工作中，一般採用無線電導航儀同步照相定位。為消除飛行本身的磁干擾，還需採用特殊的磁補償技術。航測過程中除進行測線上的磁場測量外，還需進行基線飛行和輔助飛行。基線飛行是確定磁異常的起算點和計算儀器的零點位移；輔助飛行包括：了解測區情況、飛行條件和儀器工作狀態的試驗飛行；檢查評價磁測質量的重復線飛行；檢查調整不同架次觀測磁場水平的切割線飛行等。
航磁測量結果除進行與地面磁測相類似的改正外，還需進行偏向改正和高度改正，改正後的結果再經切割線飛行觀測資料調整，最後編繪航磁異常剖面平面圖和平面等值線圖。 把磁力儀放航天器上進行的地磁測量。
在很短的時間里，就可以取得某段時間內的整個地球磁場的資料。根據合適軌道的長期衛星磁測的資料，可以建立全球范圍的地磁場模型，如國際參考磁場模式；研究地磁場的空間結構和時間變化；研究全球范圍的磁異常情況；它還可以用作飛行器的姿態測量。衛星磁測是空間環境監測的重要組成部分。
1958年，前蘇聯發射的人造地球衛星3號是世界上第一顆測量地磁場的衛星，它上面裝有磁通門矢量磁力儀，得到了磁場總強度的結果。以後，前蘇聯和美國又先後發射了幾顆飛行不高的測量地磁場的衛星，如 先鋒3號、宇宙26號、宇宙49號、宇宙321號、奧戈6號，這些衛星都只攜帶測量地磁場總強度的磁力儀（質子旋進磁力儀或光泵磁力儀），飛行高度通常是幾百公里，能夠准確、迅速地測量地磁場總強度。
1979年10月30日美國發射了一顆地磁衛星，它的軌道通過兩極上空，能夠覆蓋整個地球表面。衛星上除裝有光泵磁力儀和磁通門矢量磁力儀外，還裝有星象照相機，能較准確地確定衛星飛行的姿態，因而較准確地進行了地磁三分量的全球測量。

『拾』 軟體的主要功能

航空物探數據共享服務軟體是基於伺服器端進行開發的，用戶只需在瀏覽器端進行相關操作，便能實現航空物探勘查工作程度的瀏覽、勘查項目概況信息的查詢與統計、描述勘查項目數據內容及質量信息的元數據查看、圖形與屬性數據的輸出等，此外提供了圖形的距離和面積量測工具。數據共享服務的展示通過兩種途徑完成。其一是通過反映航空物探工作程度的勘查項目概況信息，向用戶提供我國航空物探測量的進展情況以及取得的相應數據資料和解釋成果；其二是通過項目元數據對具體項目的數據成果內容、表達方式、數據質量、成果水平進行詳細描述，為用戶提供更加豐富和准確的信息。

在瀏覽器下系統的主界面如圖7-2所示。界面採用多框架網頁設計，主要包括菜單條、工具條、查詢框架、主視圖框架和屬性框架。

圖7-2 瀏覽器下系統的主界面示意圖

用戶初始界面是小比例尺的圖，主圖以陸地區域為主，主要描述我國航空物探工作程度，按比例尺分測區進行表示；副圖主要表達我國正在開展的海域的航空物探測量工作。系統支持5級放大，分層次表示我國航空物探工作程度，全面反映航空物探勘查工作概況，系統數據說明如下。

1）一級圖為1∶3000萬概略圖，表達我國全比例尺的航空物探工作程度。根據測量方法（航磁測量、航磁+放射性測量、航磁+電測量、航磁+電+放射性測量）進行圖面配色，以全國行政區為底圖，形成全國航空物探測量專題圖。

2）二級圖為1∶2500萬概略圖，重點表達我國中小比例尺（1∶40 萬～1∶200 萬）航空物探工作程度，根據比例尺和測量方法進行圖面配色。

3）三級圖為1∶1500萬概略圖，重點表達我國中比例尺（1∶20 萬～1∶25 萬）航空物探工作程度。根據比例尺和測量方法進行圖面配色，以中國1∶500 萬航磁異常陰影圖作為底圖。

4）四級圖為1∶1000萬概略圖，重點表達我國大比例尺（1∶5萬～1∶10萬）航空物探工作程度圖。根據比例尺和測量方法進行圖面配色，以全國DEM作為底圖。

5）五級圖為1∶500萬概略圖，以勘查測區為單元，重點表達某一測區的詳細工作程度，包括測區形狀、航跡線方向、飛行工作量等。根據比例尺和測量方法確定填充線顏色，由測區工作比例尺確定填充線間隔，填充線方向與實際的測線方向相一致。

（一）數據瀏覽

數據的瀏覽主要通過放大、縮小、漫遊工具實現。既可以使用單一工具完成放大和縮小，也可以使用左上角的組合工具。可以在工具條上點擊放大尺度，也可以在屏幕上雙擊實現放大。具體數據瀏覽的工具描述：地圖放大，放大顯示地圖信息；地圖縮小，縮小顯示地圖信息；地圖漫遊，對地圖進行平移；全圖，顯示整個地圖區域；定製放大、縮小，定製放大縮小級別顯示地圖信息；鷹眼，顯示當前地圖的中心位置。

（二）數據查詢

數據查詢的主要目的是通過各種查詢工具獲取勘查工作程度的信息。為此，系統設計了多種查詢工具，主要包括三大類；圖形與屬性雙向查詢、屬性數據精確與模糊查詢和元數據查詢。其中圖形查詢主要以點查詢、線查詢和多邊形查詢等方式，通過圖形查詢相應的屬性；結合航空物探行業的應用特點，系統特別開發了按行政區查詢的方式，用戶在視圖中操作，查詢結果在屬性框架中顯示。屬性查詢包括單一屬性欄位查詢和SQL綜合查詢，查詢界面如圖7-3所示，為了方便用戶的查詢，單獨設計了按照航空物探測量方法和航空物探測量比例尺進行查詢。對於用戶的不確定信息，系統提供了模糊查詢的功能。

圖7-3 屬性查詢工具

在數據查詢工具的政區窗口中選擇新疆維吾爾自治區，可以查詢出在新疆開展的各種航空物探勘查工作的信息共計19條，如圖7-4所示。鑒於頁面的大小限制，屬性表限定每頁顯示20條記錄，可以滾動顯示。屬性表中的編號與視圖窗口的紅色標簽一一對應。當點擊屬性表中的某一編號時，該編號的測區自動放大到當前視場的中心位置，並實現高亮顯示或者閃爍顯示。

圖7-4 屬性查詢結果示意圖（無界線含義）

對於查詢結果，系統提供了餅圖和柱狀圖兩種圖形統計方法。對於以上的查詢結果可以按照工作比例尺和測量方法等進行統計，也可以按照其他屬性欄位進行統計。圖7-5是按照比例尺統計的新疆航空物探勘查測量的情況。

（三）數據輸出

系統支持兩種數據的輸出方式，其一是當前視圖的硬拷貝，其二是將屬性表按照Excel的形式進行輸出。

（四）實用工具

系統提供了距離和面積的量測工具，用戶可以實現測區的面積和測線的長度等量測工作。