地面高精度磁法測量在高山草甸覆蓋區找礦中的應用

呂 翔

1 工區概況

工作區屬藏東南高山草甸地貌，地處他念他翁山脈的東南部。海拔標高3380m ～5002m，相對高差大于1500m。地形陡峻，切割劇烈，地勢北西高東南低，測區東部和南部溪流兩側第四系覆蓋厚，植被發育，基巖露頭少。水系發育，屬怒江中游流域玉曲支流，由北北東向南西流。

勘查區屬藏東南高原溫帶半干旱氣候區。年氣溫溫差較小，冬春氣候干燥寒冷，年無霜期90 天左右。降雨量集中在7月～9月，年均降水量為405.5 mm。常見自然災害有洪水、滑坡、泥石流、干旱、冰雹、霜凍等。每年4月～11月宜開展野外作業。區內居民為藏族農牧民，居民點主要集中在孟瓊村和孟青村，僅有極少數牧民散居。以牧業為主，以飼養牦牛、馬、綿羊、山羊為主；少量農業，以種植青稞，土豆為主。區內有居民用電，無任何工業，牧民收入主要靠牧業，少量農業，經濟結構單一落后。

1.1 地質特征概況

區內地層出露較復雜，從老到新主要有：

上三疊統波里拉組（T3b）：主要巖性為灰色灰巖夾生物屑灰巖。呈楔子狀平行分布于礦區北東、中北部與南部，寬幾十米至1 公里，與兩側地層呈斷層或整合接觸。

上三疊統甲丕拉組阿者拉組（T3a）：主要巖性為深灰——灰黑色板巖、砂巖。分布于工作區的中北部與南西角，面積大于2 平方公里。

第四系全新統（Qhal+pl）：分布在普查區南部及中部汪達鎮及其附近溝谷地帶，沿溝谷低洼地帶呈條帶狀分布，總體呈樹枝狀。巖性包括沖積、洪積，主要由漂石、礫石、礫砂質亞粘土構成，分布于河床，河漫灘和Ⅰ、Ⅱ級河谷階地上，厚度0m ～20m。

工作區構造發育，構造形跡主要表現為斷裂構造，其地表多形成數米—三十余米的構造破碎帶和不明顯的負地形特征，斷層兩側的巖石多表現為強烈破碎、碎裂巖化、糜棱巖化，巖層強烈變形，產狀凌亂等特征。構造線方向主要為北西——南北東，次有近南北向斷裂。

1.2 地球物理特征概況

磁測區內巖石的磁性特征，是磁測資料地質推斷解釋重要前提和依據。根據磁測區出露的巖石，及部分磁性參數測定，整理、統計結果，結合磁測區ΔT 平面等值線圖對測區的巖（礦）石磁性特征可知：礦區圍巖主要為弱磁性的砂巖和灰巖，而一般常含磁鐵礦（10%左右），具有中強磁性。磁鐵礦具有強磁性，但圍巖具有弱磁性，是找礦的主要標志。

2 目的任務及成果

2.1 目的任務

為查明工作區的成礦地質條件，了解礦體的大概走向及規模，為下一步開展工作提供依據。在工作區相關區域展開地面高精度磁測的工作。

完成工作實物工作量高精度磁測1.0Km2，物理點306 個（含質量檢查點）。野外工作結束后，對所獲得的資料進行數據處理及綜合分析研究，并結合礦區地質特征，在成礦有利地段，推測含礦構造帶產狀及礦（化）體的空間賦存特征，為下一步開展工作提供依據，達到工作目的,圓滿地完成工作任務。

2.2 物探工作主要成果

通過對本項目野外工作過程及采集數據全面分析，整體來看，工作布置與方法符合設計要求；儀器性能滿足規定要求；野外觀測方法正確、記錄內容完整真實；質量檢查方法與方式符合設計要求。

工作成果圖件：

通過對野外磁測數據整理、處理、解釋及對采集的巖石標本的測定、計算，形成反映工作完成情況、工作質量及解釋成果的各類記錄、表冊和圖件。

工作測區實際材料圖：包括磁法測量工作區、磁測線及編號、磁測點、磁測質量檢查點、標本采集點及編號、基點、日變站等。

各項原始資料：磁測原始記錄、磁測測點計算表、質量檢查點計算表、磁測日變曲線圖。磁力儀和GPS 性能校正及總基點確定表、磁測標本采集情況登記表、磁測工作情況記錄表、巖（礦）石標本參數測定記錄表。

成果及解釋圖件：△T 等值線平面圖、原平面化極等值線平面圖、上延等值線平面圖等。

3 主要工作方法及質量評述

3.1 工作布置

由于地形陡峭復雜，設計側線方向為沿山脊水平方向，采用面積性規則測網式控制測量，線距100m，點距50m 為基本觀測網?？倻y線10 條，測線總長度10Km，物理測量點306 個。

3.2 測地工作

（1）測地工作采用1：10000地形圖領航，具體做法是在室內將測線展繪在1：10000地形圖上。在圖上量取坐標，采用GPS導航定點。每個點位坐標均使用GPS定位，施工前，GPS均進行誤差校正。具體參照《地面高精度磁測技術規程》（DZ/T0071-93）。

（2）測地質量檢查工作。剖面布設工作質量檢查采用同精度、同剖面,不同人,不同時間方法進行檢查。質量檢查點98 個，占總工作量（306）的3.20%。

3.3 磁測工作

3.3.1 儀器試驗

依據設計任務書和相應規范要求，在開展磁測工作前開展各種試驗。技術試驗目的在于：了解儀器性能、噪聲，儀器一致性等。

（1）儀器技術指標：磁測工作使用的質子磁力儀型號分別為：加拿大生產GSM-19T、加拿大生產ENVI。儀器精度小于或等于1nT，分辨率小于或等于0.1nT。

（2）儀器噪聲水平的測定：選擇磁場平穩且不受人文干擾的地方，儀器間距在20m 以上，以免探頭磁化相互影響，探頭高度保持一致。各儀器同時觀測，觀測時間同步，讀取60 個左右的觀測值，按7 點滑動平均值計算儀器的噪聲均方根值S。根據S值了解儀器噪聲水平。繪制試驗曲線。本次野外磁測工作，共進行1 次噪聲水平測定，兩臺儀器均方差小于0.53nT。

（3）儀器一致性測定：一致性測定在工區現場選擇地表干擾少且無人工干擾場影響的地段進行，測線穿過的地段磁異常有變化。在測線上布置50 個觀測點，將測點工作的磁力儀在相同的觀測點上往返觀測，觀測值經過日變改正后，計算均方差。在項目野外磁測工作期間，共進行1 次儀器一致性測定，儀器一致性測定均方差為1.28nT。

（4）儀器探頭高度試驗：在項目野外磁測工作中，根據探頭不同高度試驗均方誤差大小，結合野外測量條件，選定工區磁力儀測量探頭高度為1.8m。

根據對試驗結果的分析，認為擬投入工作測量儀器均能滿足高精磁測技術規范要求。

3.3.2 野外測量方法

（1）日變觀測。日變觀測點及校正點選設在磁場較平穩無人工干擾場影響，且出工、收工較為方便的地方。以便于對儀器狀況進行野外工作觀測前及觀測后的檢查觀測。磁測工作區日變觀測站選定在進入工作區的溝里面，在半徑2m 及高差0.5m 范圍內磁場變化小于2nT。日變站控制范圍小于30Km，讀數自動記錄時間間隔30s。日變站所用儀器穩定性較好，精度同測網觀測磁力儀相同，日變站觀測時間開始于早校觀測前，結束于晚校觀測之后。

（2）正常場選擇。依據磁場總基點選擇原則，經過慎重分析，總基點位置選定在測區附近。在半徑2m 及高差0.5m 范圍內磁場變化值小于2nT 的條件下，經實地測定，確定為T0=49760.5nT。

（3）磁測點觀測。磁測人員（含日變觀測）在觀測前檢查是否帶有磁性物體，攜帶的砍刀及磁性物件與測點保持一定距離（距離試驗確定），磁測開始于儀器校正點，結束于儀器校正點。整個測區工作探頭高度1.8m（四個連結桿）和探頭方位（南北）均保持一致。遇特殊地形、磁性干擾物（陡崖、等）時野外記錄均做記錄說明。在前后測點場值差異較大時，進行磁測點加密觀測，并在附近盡可能采集了巖石標本。同時在測線觀測時對測點周圍特殊地質現象及的礦點進行了必要的記錄。在測線觀測時出現場值變化較大及其它問題時均與駐地技術人員聯系。

3.4 磁性工作

3.4.1 標本采集

采集的巖石標本在新鮮的巖體或鉆孔巖芯上采集，每個采集點（坐標）一般采集2 塊～3 塊，現場用油性筆標寫坐標，同時做好紙質記錄。

3.4.2 標本測定

依據高精度磁測規程（DT/T0071-93），在寧拉工作區，使用質子磁力儀（GSM-19T）采取總場方式,高斯第二位置，24 次記錄方式測定巖石標本磁參數，標本測量數據經日變改正、整理，采用中國地質大學（武漢）地球物理與空間信息學院軟件（MAGS2.0）計算。

3.5 資料整理

資料整理是對野外實測磁場數據及其它記錄，按照磁測規范要求進行各項必要的基本整理，主要包括日變改正、正常場改正、高度改正及測點磁異常計算等。

3.5.1 磁測資料整理

每天野外工作結束，晚上室內資料整理人員將磁測儀器、設備原始數據（日變記錄、磁測點觀測記錄、GPS 記錄）傳輸至計算機內，經備份保存后，形成后續工作需要的數據格式。并對當日野外紙質記錄（磁測數據觀測、巖石標本采集及測地記錄等）核對、整理，驗收。

3.5.2 各項改正

（1）日變改正。日變改正前，在Excel 中剔除日變數據中的突變數據，然后對日變數據進行7 點滑動平均，另存為Surfer 數據文件格式,采用中國地質大學（武漢）地球物理與空間信息學院軟件（MAGS2.0），對磁測觀測值進行日變改正。改正值采用對日變觀測值進行線性插值的方法求得?；敬艌鲋礣0 直接使用經實地測定的總基點T0=49761.5nT。

（2）高度改正。高度改正采用《規范》中的公式計算得出。本次高度改正從總基點高程起算，采用中國地質大學（武漢）地球物理與空間信息學院軟件（MAGS2.0），對觀測值進行高度改正，約43.5m 高度改正1nT，比總基點高43.5m 時減小1nT，比總基點低43m 時加多1nT。

（3）正常場改正。正常梯度改正是利用地磁場各分量的高斯球諧表達式計算，質子磁力儀進行磁測，觀測值為總磁場強度，將總值減去正常地磁場T0 得到總磁場強度異?！鱐。正常地磁場改正采用國際地磁參考場模型（IGRF2005-2010 球諧系數），采用中國地質大學（武漢）地球物理與空間信息學院軟件MAGS2.0），由每個磁測點的經緯度計算該點的正常地磁場，將之與總基點正常地磁場進行正常場改正。

（4）磁異?！鱐 計算。為了便于查閱計算過程及數據，磁測成果表以線號為目錄（順序），測點按大小排序分測區裝訂成冊。

（5）網格化。在對磁測資料作數據處理時，要求數據按規則網格分布，因此將同一測區完成各項改正的磁測數據，按一定數據格式合并成一張數據表后，利用Surfer、Grapher 及Mapgis 軟件，采用局部最優線性無偏估計法即克里格法（對比分析網格化方法，該網格方法等值線圖件繪制效果）對測量數據進行網格化，網格大小約為10m×10m。為減小測區邊緣損失和畸變，數據網格化前將邊界向外擴展進行了擴邊處理。

3.6 工作質量評價

磁測誤差主要來源于儀器記錄、測量定位、資料整理等。測量精度是上述各種誤差的綜合反映。

測地檢查工作以不同人不同時間多臺GPS 按總工作量3%檢測，要求點位平面坐標誤差小于5m，高程相對誤差小于20m。利用磁測點質量檢查點和原始測量點坐標數據進行測地工作評價。磁測質量檢查工作按照高精度磁測規程（DT/T0071-93）和“設計書”的要求采用日常檢查與專項檢查相結合。日常檢查安排在磁測工作中已做標記的磁測點進行，專項檢查安排在磁測工作結束后，依據磁測初步資料，對已做標記的異常點、可疑點進行檢查。檢查工作量為測區總工作量的3%～5%。

磁測區質量檢查點共計10 個，質量檢查率為3.27%。磁測總精度是野外觀測均方誤差、基點、高程與正常場改正誤差的總和。

4 數據處理與解釋推斷

4.1 數據處理

為了更好地突出異常信息，提高解釋精度，對磁測數據主要進行：（1）ΔT 的預處理（網格化和圓滑）；（2）位場轉換（化極和向上延拓）。

4.1.1 ΔT 的預處理

應用編制的重磁數據處理程序（中國地質大學（武漢）地球物理與空間信息學院軟件MAGS 2.0），對整個工區的ΔT 數據進行預處理。為了消除高頻干擾和畸變，對原始ΔT 數據進行正則化濾波處理，正則化濾波尺寸為5 點。濾波處理后，在達到圓滑濾波目的的同時，盡可能的保留異常細節，提高數據處理的效果。

4.1.2 位場轉換

根據解釋工作的需要，對經濾波處理后的ΔT 原始數據進行位場轉換處理。首先，對ΔT 數據在原平面上進行化極和分量轉換，以便更好地揭示磁源體的性質，形態及空間位置等特征。其次，對原平面垂直磁化時磁場的Z 分量分別向上延拓，突出規模較大的或深部的異常信息。所有圖件的編制全部按規范要求進行，采用MAPGIS 制圖軟件成圖。根據地質和磁場特征，等值線間隔根據數值異常的大小來選擇。

4.2 解釋推斷

縱觀工作區磁測△T 平面等值線圖，磁異常北高南低，磁場變化簡單，波動較明顯?！鱐 的變化范圍在-50nT ～70nT 之間，偶有幾百nt 的跳躍，屬表面異常源影響。局部異常主要有兩處Ⅰ和Ⅱ。

Ⅰ處異常相對比較規則，△T 的正負異常相當，經過化極后，形態更加清晰。從上延的結果看，異常形態基本不變，但上延距離較大時，△T 幅值下降的很劇烈。由此可知異常是由附近的斷裂和表面異常源疊加引起的。

Ⅱ處的異常則相對凌亂。幾個不同的正負異常中心，△T 異常跳動劇烈，化極后這種情況也比較明顯。而從上延的結果看，該處的異常已經被覆蓋，由此可知，Ⅱ處的異常是由表面的磁鐵礦化物質引起的異常反應。

5 結論

（1）通過開展本次高精度磁測工作，初步了解礦體的大概走向及規模，為下一步地質找礦工作提供指引。

（2）對于交通條件差，路途遙遠，切割劇烈的地區，由于磁測儀器設備輕便且操作簡單的原因，相較于其它傳統地質及物探勘查手段，開展高精度磁法測量降低交通運輸成本，提高工作效率。

（3）對磁測異常解釋中，不僅可以粗略分辨地下地質構造及礦體走向等，通過延拓還能辨別真假異常，具有很高的實用性。

（4）在高山草甸區，植被茂密，礦化構造等露頭出露較少，對傳統的地質調查工作開展造成很大困難。開展高精度磁法測量能夠很好地解決這一問題，通過磁測異常解釋成果，能夠在工作區提供可靠的找礦靶區，為下一步工作區地質工作的開展提供可供參考的可靠依據，為地質探礦工程投入減少不必要的資源浪費。