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05磁法


应用地球物理原理

第二讲 磁法勘探

邵行来
新疆维吾尔自治区国家三0 新疆维吾尔自治区国家三0五项目办公室
Email:shaoxl@xj.cninfo.net, shaoxinglai@163.com Mob:13899891929 2010年4月 年 月

磁法工作方法
一、工作设



二、野外施工 三、观测结果计算 四、数据处理 五、报告编写

磁法数据处理

数据处理
位场处理与转换 反演计算 正演计算

数据处理
数据处理的目的: 数据处理的目的:根据测得的磁异常来判断确定 引起磁性体的几何参数(位置、形状、大小、产 状)及磁性参数(磁化强度的大小和方向),是 磁法异常解释的重要组成部分。 正演: 正演:根据静磁场理论,运用数学工具由已知的 磁性体求磁场的分布,这个过程称为正演 反演: 反演:由磁异常求磁性体的磁性参数和几何参数 称为反演。

数据处理
总磁化强度: 总磁化强度:感应磁化强度Mi与剩余磁化强度Mr的合成

数据处理
描述磁场的参量: 描述磁场的参量: T,H,X,Y,Z,I,D 异常 Ta,Ha(Hax,Hay),Za, ?T

?T的物理意义 的物理意义

?T的物理意义 的物理意义

?T的物理意义 的物理意义

因此,可以把? 看作是 看作是Ta在固定方向 因此,可以把?T看作是 在固定方向 的投影,这样, 的物理意义与 的物理意义与Za、 的投影,这样,?T的物理意义与 、 Ha类似,都是Ta在固定方向的分量! 类似,都是 在固定方向的分量 在固定方向的分量! 类似 在高纬度地区? 与 是近似的 是近似的! 在高纬度地区?T与Za是近似的!
?T的物理意义

数据处理
剖面内有效磁化强度Ms与有效磁化倾角 的计算 剖面内有效磁化强度 与有效磁化倾角Is的计算 与有效磁化倾角

M

x

= M cos I cos A′ = M = M c o s I s in A

s

c o s is

My=McosIsinA’=McosIcosA Mz=MsinI=Mssinis Ms=M

c o s 2 I c o s 2 A ′ + s in 2 I

tg i s = tg I s e c A ′ = tg I c s c A tg I tg I = = cos A′ sin A

数据处理
剖面内有效磁化强度Ms与有效磁化倾角 的计算 剖面内有效磁化强度 与有效磁化倾角Is的计算 与有效磁化倾角

不同测线有不 同的磁异常

数据处理
一维、二维和三维(正演计算)或称之为:剖面、 一维、二维和三维(正演计算)或称之为:剖面、平 和三维 面、立体

数据处理
一维、二维和三维(正演计算)或称之为:剖面、 一维、二维和三维(正演计算)或称之为:剖面、平 和三维 面、立体

一、正演
根据磁性体和地磁场参数计算磁异常(水平柱体为例) 根据磁性体和地磁场参数计算磁异常(水平柱体为例)

如图,设水平圆柱体沿走向无限长 ,横断面为S,中心埋深为R,有 效磁化强度为Ms,则
Za =

? 0 ms 1 [( R 2 ? x 2 ) sin is ? 2 Rx cos is ] 2π ( x 2 + R 2 ) 2

? ? 0 ms sin I ?T = [( R 2 ? x 2 ) cos(is + I ) + 2 Rx sin(is + I )] 2π ( x 2 + R 2 ) 2 sin is

二、反演
根据磁异常来推断磁性体几何和磁性参数( 、切线法、 、 根据磁异常来推断磁性体几何和磁性参数(1、切线法、2、 特征点法, 、欧拉( 特征点法,3、欧拉(Euler)齐次方程法反演 ) )

二、反演
1、切线法 、

1 1 1 ' ' h = [ ( x0 ? xm ) + ( xm ? x0 )] 2 2 2

二、反演
1、切线法 、

斜磁化无限延伸板状体

二、反演
2、特征点法 、 利用磁异常曲线上一些特征值,如极大值、 利用磁异常曲线上一些特征值,如极大值、半极值 极值, ,1/4极值,拐点,零值点及极小值等坐标位置和坐 极值 拐点, 标之间的距离, 标之间的距离,求解磁源体参量的方法称为特征点 法。其实质就是解出不同形状磁源体磁场解析式的 特征点与该形体参量间的关系式, 特征点与该形体参量间的关系式,然后由异常曲线 上读取各个特征值代入相应关系式求得反演结果。 上读取各个特征值代入相应关系式求得反演结果。

二、反演
2、特征点法(球体为例) 、特征点法(球体为例) 1)求K= Zmin/Max ) 2) 查表 3)代公式计算参数 )

二、反演
2、特征点法(查表) 、特征点法(查表)

is k f φ

0° 1.00 1.00 0.43

15° 30° 45° 60° 75° 90° 0.53 0.98 0.56 0.29 0.92 0.70 0.15 0.83 0.82 0.10 0.72 0.92 0.04 0.61 0.98 0.02 0.50 1.00

二、反演
2、特征点法(计算公式) 、特征点法(计算公式)

球的中心: = 球的中心:R=f(is)dm 球的截面磁矩: 球的截面磁矩:

二、反演
3、欧拉反演(2D和3D) 、 和 ) 如果有函数: 如果有函数:

f (tx, ty, tz ) = t f ( x, y, z )
n

则:

?f ?f ?f x +y +z = nf ?x ?y ?z

G 对于? 有 对于?T有: ?T ( x, y ) = N r

??T ??T ??T 所以: 所以:( x ? x 0 ) + ( y ? y0 ) ? z0 = ? N?T ( x, y ) ?x ?y ?z
称为N阶齐次欧拉方程 称为 阶齐次欧拉方程

二、反演
3、欧拉反演(2D和3D) 、欧拉反演( 和 )
如果是计算出垂向导数,则必须作二度磁异常的假定。方程 如果是计算出垂向导数,则必须作二度磁异常的假定。 中的未知量只是x0, (y0),z0和N。坐标 中的未知量只是 和 。坐标(x0, z0)表示等效点源 表示等效点源 对于剖面的深度和位置, 对于剖面的深度和位置,而N表示对磁异常模拟得最好的那种 表示对磁异常模拟得最好的那种 磁源类型。各种简单模型有特定的N值(如下表)。 如下表)。 磁源类型。各种简单模型有特定的 值 如下表

简单模型 单极线 点极 偶极线 偶极子源

N 1.0 2.0 2.0 3.0

三、位场处理和转换
目的: 目的: (1)使实际异常满足或接近解释理论所要 求的假设条件。如曲化平,异常分离等; (2)使实际异常满足解释要求。如分量转换, 化极,频谱特征等; (3)突出异常的某一特征。如上延压制浅部干 扰,方向滤波或方向导数相对突出某一走向的异 常特征。

三、位场处理和转换
内容: 内容: (1)区域场与局部场分离(圆滑滤波) (2)空间换算:上、下延拓; (3)分量换算:(?T(Za)-Za\Ha\Ta等); (4)导数换算:垂向,X向,Y向,一次和二次等; (5)不同磁化方向之间的换算。

三、位场处理和转换
位场处理与转换
1、化极 2、延拓 3、方向导数 4、场源分离 5、分量转换

三、位场处理和转换
1、 2D频率域位场转换
换算内容
?T→?Z ?Z→?Z┸ ?Z→?H

换算因子
1 i α 0 + r0
i( 1 (或 e i α 1 + r1

π
2

?θ )

)

i (或 e

i

π
2

)

延拓 阶垂向导数
n阶水平导数

e

2 π fz

(2π f ) n ( 2 π if ) n
Gδ 1 1 ? J 2 π f ( i α 1 + r1 )

由?Z换算磁源重力异常 由?T换算磁源重力异常

Gδ 1 1 1 ? ? J 2 π f ( i α 1 + r1 ) ( i α 0 + r 0 )

三、位场处理和转换
1、化极,将异常化到同一“标准”来对比
? T(nT)
1600

1200

实测值 化极值 上延300m 特征点线

800

400

x
0 -4000 -2000 0 2000 4000

d
-400

三、位场处理和转换
2、延拓(上延和下延),用于异常划分和形状判断

ΔT (ξ ,0)dξ ΔT (0,?h) = ∫ π -∞ ξ 2 + h 2 h
上延
ΔT (0,?mh) = C 0ΔT (0,0) + ∑ C n [ T (nh,0) +ΔT (?nh,0)] Δ
n =1 ∞



下延

ΔT (0, mh) = C 0ΔT (0,0) + ∑ C n [ T (nh,0) + ΔT (? nh,0)] Δ
n =1



三、位场处理和转换
2、延拓(上延和下延),用于异常划分和形状判断

化极后?T 化极后?

上延400米?T

三、位场处理和转换
3、方向导数(一般是一次导数),用于磁性界面的划分。

化极后上延300m?T

三、位场处理和转换
3、方向导数(0度)

三、位场处理和转换
3、方向导数(45度)

三、位场处理和转换
3、方向导数(90度)

三、位场处理和转换
3、方向导数(90度)

三、位场处理和转换
3、方向导数(135度)

三、位场处理和转换
4、圆滑滤波与区域场局部场分离
波法
180 160 1 140 120 100 120 40 20 0 120 160 4 5 200 240 160 200 240 3 2

滑动平均法,插值切割场法,趋势分析法 ,差值场法 ,匹配滤

趋势分析法分离区域场与局部场 1、理论模型观测值;2、理论模型的区域场;3、分离后的区域场;4、 理论模型的局部场;5、分离后的局部场

三、位场处理和转换
4、圆滑滤波与区域场局部场分离
波法
180 160 1 140 120 100 120 40 20 0 120 160 4 5 200 240 160 200 240 3 2

滑动平均法,插值切割场法,趋势分析法 ,差值场法 ,匹配滤

趋势分析法分离区域场与局部场 1、理论模型观测值;2、理论模型的区域场;3、分离后的区域场;4、 理论模型的局部场;5、分离后的局部场

四、磁异常综合解释
1、 磁异常特征分析
1)磁异常随深度变化特征

四、磁异常综合解释
1、 磁异常特征分析
2)磁异常随板状体宽度变化特征

四、磁异常综合解释
1、 磁异常特征分析
3)磁异常随有效磁化倾角的变化

四、磁异常综合解释

当is=90时,即垂直磁化时,与曲线形态一致,都是以纵轴为对称的曲线;当is=45时, 即垂直磁化时,与曲线形态一致,都是以纵轴为对称的曲线; 曲线为反对称曲线,零点对应水平圆柱体中心上方,而曲线正值部分大于负值部分, 曲线为反对称曲线,零点对应水平圆柱体中心上方,而曲线正值部分大于负值部分, 当is=0时,曲线与相似,只是异常主要为负值,而曲线是反对称曲线与曲线在时一样, 曲线与相似,只是异常主要为负值,而曲线是反对称曲线与曲线在时一样, 由此可见受斜磁化影响比要大得多。 由此可见受斜磁化影响比要大得多。

四、磁异常综合解释
1、 磁异常特征分析
4)有限延深与无限延深磁性体磁异常特征

无限延深板状体其剖面磁异常特征是只有一侧有负值或两侧都没有负值,而有 无限延深板状体其剖面磁异常特征是只有一侧有负值或两侧都没有负值, 限延深磁性体则两侧都有负值,这是判断磁性体向下延深是否有限的方法。 判断磁性体向下延深是否有限的方法 限延深磁性体则两侧都有负值,这是判断磁性体向下延深是否有限的方法。

四、磁异常综合解释
1、 磁异常特征分析
5)磁异常特征角不变的多解性

四、磁异常综合解释
2、 磁异常双分量参量图

四、磁异常综合解释
3、利用不同高度上 Zmax值判定磁性体参 数

四、磁异常综合解释
3、利用不同高度上Zmax值判定磁性体参数

( Z a1max ? Z a 3max )1/ n 1 = [( Z a1max )1/ n + ( Z a 3max )1/ n ] 1/ n ( Z a 2max ) 2
形体 半空间厚板 无限延伸厚板 无限延伸薄板 有限延伸板状体 水平圆柱体 单极 双极 球体 90° ° θ0 >90° ° <90° ° 90° ° 60°<θm <90° ° ° 60° ° θ0 >90° ° θ0 =90° ° 极大与极小值连线 间的夹角(θ 间的夹角(θm) 零值线之间夹角 (θ0) 形体参数(n) 形体参数 0 0<n<1 1 1<n<2 2 2 2<n<3 3

四、磁异常综合解释
3、利用不同高度上Zmax值判定磁性体参数 无限延深薄板有:
Z a 2max h= ? ?h Z a1max ? Z a 2max
2 ?h 2 ? d m cos r = 2 2 ?h + d m

水平圆柱体有:
R= Z a 2 max Z a1max ? Z a 2 max ? ?h is = ctg ?1 ( 3d m ) ?h

位场处理和转换
注意: 注意: (1)合理选择处理和转换的方法; (2)磁异常处理只是一种数学加工处理,它能使资料 中的某些信息更加突出的明显,但不获得在观测数据中 不包含的信息;即不能提供新的信息; (3)数据处理是在一定条件下获得的结果,不是“唯 一”的。

位场处理和转换
经验之谈: 经验之谈: (1)定性优于定量; (2)实测优于转换; (3)浅部优于深部。

磁法工作方法
一、工作设计

二、野外施工 三、观测结果计算 四、数据处理 五、报告编写

磁法工作报告章节和内容
目 录 1序 言 1.1 项目来源 1.2 任务完成情况 1.3 主要技术指标 1.4主要成果 主要成果 1.5 报告编写情况

磁法工作报告章节和内容
2 工作区概况 2.1 位置与交通 2.2 自然经济地理概况 3 地质及地球物理场特征 3.1 工作区地质特征 3.1.1 地层 3.1.2构造 构造 3.1.3岩石 岩石 3.2 地球物理特征 3.2.1岩(矿)石磁性特征 岩 3.2.1工作区磁场特征 工作区磁场特征

磁法工作报告章节和内容
4 工作方法技术与质量 4.1 工作方法技术 4.1.1测量工作 测量工作 4.1.2磁法工作 磁法工作 4.1.3物性工作(标本测量) 物性工作(标本测量) 物性工作 4.1.4资料整理 资料整理 4.2 工作质量 4.2.1质量控制措施 质量控制措施 4.2.2 测地工作质量 4.2.3 磁测工作质量

磁法工作报告章节和内容
5 数据处理 5.1 日变改正和总基点改正 5.2 正常场梯度改正 5.3 高度改正 5.4 化极处理 化极处理(Reduce to Magnetic Pole) 5.5 磁异常的上延 磁异常的上延(Upward Continuation)

磁法工作报告章节和内容
6 解释推断 6.1磁场分区及地质意义 磁场分区及地质意义 6.1.1 磁法异常特征 6.1.2 磁场分区 6.1.3 磁场分区的地质意义 6.2断裂解释 断裂解释 6.2.1断裂标志 断裂标志 6.2.2主要断裂构造 主要断裂构造 6.3构造单元划分 构造单元划分 6.4磁异常分类及解释推断 磁异常分类及解释推断 6.4.1 异常分类 6.4.2磁异常解释推断 磁异常解释推断 6.5重点磁异常与成矿的关系以及找矿靶区优选 重点磁异常与成矿的关系以及找矿靶区优选

磁法工作报告章节和内容
7 结论与建议 7.1结论 结论 7.2建议 建议

同学们,下讲再见 同学们,下讲再见!


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