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。一般處理的目的在于濾除干擾，得到能客觀反映磁場面貌特征的基礎圖件。專項處理的目的在于盡可能多地提取有效信息，或改變異常形式，以便于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。需指出的是，上述處理方法的應用應根據實際情況進行取舍。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于分辨，所以弱異常的提取在磁異常解釋中具有十分重要的意義。由于有用異常經常與干擾頻率相近，所以采用統計方法可能更合適。如采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航磁低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，但由于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做了進一步改進，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。對于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，所以簡便高精度的低緯度化極方法仍是今后需要研究的問題。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種：一是把全區磁化傾角變化做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，而后依次用每一小區的磁傾角對全測區數據做化極，最后將各帶的處理結果拼接起來得到分帶變傾角化極。由于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于等效源層（空間域）曲面位場延拓方法。實際工作中由于磁測數據量大，特別是航磁在處理大量數據時常要花費大量計算機時，遇到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，采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分辨率，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，可采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于諸多因素，如物體的幾何形態、物體所處位置上的地磁場方向、組成物體巖土的磁化方向、相對于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征和剖面特征。磁異常反演可以采用比較成熟的一些反演方法，如特征點法、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征（1）柱狀體的Za曲線特征在自然界中的火山頸、筒狀體等均可看作為柱狀體。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。當柱體截面積很小并向地下延深較大時，柱底正磁極在地表產生的磁場可以忽略，這時就相當于一個負點磁極（單極）產生的磁場。在通過正上方的剖面上，Za曲線的特征如圖4-3（a）所示。由圖可見在柱頂上方出現Za極大值，曲線兩側對稱，且向兩側逐漸減小，遠處趨于零，但不出現負值。柱頂上方的Za平面等值線特征是以柱頂在地面投影為圓心的一系列同心圓，如圖4-3（b）所示。若柱體延深有限（雙極）或斜磁化時，Za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Za曲線異常（2）球體的Za曲線特征自然界中的囊狀體、透鏡體、充有磁性礦物的溶洞都可以近似看作為球體。一個均勻磁化球體的磁場等效于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Za異常曲線圖及斷面上磁力線的示意圖。垂直磁化的Za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，遠處趨于零。球頂上的平面Za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Za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，Za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Za曲線圖4-5 傾斜磁化球體的Za曲線（3）板狀（脈狀）體的Za曲線特征自然界中的層狀體、脈狀體都可近似地看作為板狀體。當板狀體的頂面埋深小于上頂面寬度時，為厚板，反之為薄板，薄板和厚板的磁場特征基本類似。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Za曲線特征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，Za等值線的形狀呈條帶狀。在斜磁化時，Za異常曲線呈不對稱狀，當板狀體傾角小于地磁場傾角時（圖4-7），Za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，Za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。圖4-6 順層磁化板狀體Za曲線圖4-7 斜磁化板狀體Za曲線（4）接觸帶的Za曲線垂直接觸帶走向的測線上，Za異常曲線的特征（圖4-8），在磁性巖層一側出現正值，且延續較長范圍，非磁性巖層一側出現負值。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、峰值高低等異常特征入手，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；然后用區域校正的方法消除干擾，突出并繪制出有用異常。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。最后對有意義的異常，可做定量或半定量計算。圖4-8 接觸帶的Za曲線（2）磁異常特征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Za等值線平面圖上，如果發現在正異常周圍有負異常，一般由有限延深的磁性地質體引起；如果只在一側出現負值，則由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投影位置。當Za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，極大值相對于地質體中心有偏移，這時地質體中心在地面的投影位于極大值和極小值之間。3.磁異常的定量解釋（1）特征點法該法主要用于簡單形體求解。對于無限延深順軸磁化的柱體（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：x1/2為原點（極大值點）到半極值點距離。無限延深順層磁化的板狀體頂板埋深h為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做五條切線，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，其關系式為圖4-9 切線法原理環境與工程地球物理勘探式中：xj、 為極大值點切線與拐點切線交點的橫坐標；x0、 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。它是根據實測曲線和地質資料分析，初步確定地下磁性體的產狀、體積及埋深，然后利用理論公式計算出其異常曲線，并用此理論曲線與實測曲線進行對比，如果兩曲線基本特征一致，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。具體計算方法多采用量板法或計算機處理。
備注：數據僅供參考，不作為投資依據。