重磁對應(yīng)分析在定性深埋金屬礦中的應(yīng)用研究

【摘要】本文研究的重點是應(yīng)用重磁對應(yīng)分析的手段對重磁資料進(jìn)行深入解釋，為定性深部場源異常類型提供證據(jù)。通過本次研究，總結(jié)出一個應(yīng)用于深埋金屬礦重磁勘探資料定性解釋的方法，為第二空間[1]金屬礦產(chǎn)勘探尋找思路。

【關(guān)鍵詞】深埋鐵礦；重磁對應(yīng)分析；重力；磁法

1、前言

本文利用河南省許昌地區(qū)某鐵礦區(qū)深埋高磁性金屬礦體高精度磁測資料和高精度重力資料，以期尋找到有效途徑來描述深埋礦體賦存的性質(zhì)和分布規(guī)律，降低物探工作多解性，本文重點引入重磁對應(yīng)分析法來闡述深埋礦體的性質(zhì)，并附帶3D高磁反演結(jié)果佐證。

本研究區(qū)位于河南省中部地區(qū)，隸屬河南省許昌市管轄。物探工作采用100×20m的網(wǎng)度，圈出主磁異常1處，成橢圓形展布在研究區(qū)中部，平均半徑約為2.5km，異常形態(tài)及規(guī)律較好，幅值較強(qiáng)。

2、重磁對應(yīng)分析法

2.1重磁對應(yīng)分析法的由來

對于重磁異常對應(yīng)分析理論模型的研究和實際應(yīng)用情況，前人進(jìn)行了大量的工作。Garland，G.D.（1951）首先提出采用泊松定理將重磁異常結(jié)合起來進(jìn)行分析解釋，并采用重磁異常確定單個地質(zhì)體的磁化率和密度的比值，并以此來確定地質(zhì)體的性質(zhì)[2]；劉心鑄（1985），最先引入重磁對應(yīng)分析方法，該方法分析了單個異常體、疊加異常體和組合異常體的理論模型，研究他們的重磁對應(yīng)分析的參數(shù)，主要由斜率計算得出泊松比來推斷異常體的場強(qiáng)，以及通過截距反映出異常體之間的彼此干擾，對美國密執(zhí)安州的一個地區(qū)進(jìn)行重磁對應(yīng)分析，確定該區(qū)地質(zhì)體的性質(zhì)[3]；劉沈衡（1993），在海拉爾盆地呼倫湖地區(qū)重磁資料解釋中，利用重磁異常對應(yīng)分析了解了該區(qū)的構(gòu)造劃分、巖性分布、重磁異常背景特征等[4]；劉沈衡（1998年），又對孫吳—龍鎮(zhèn)地區(qū)進(jìn)行重磁異常對應(yīng)分析，判斷該區(qū)地質(zhì)體的性質(zhì)和斷裂構(gòu)造特征[5]；殷秀華等（1999），計算了南北構(gòu)造帶北段上延5-50km的重磁對應(yīng)分析的相關(guān)系數(shù)和斜率的平面分布曲線，研究地殼結(jié)構(gòu)，和斷裂帶的伸展方向等[6]；劉彥華、陳宗剛等（2008），將方法應(yīng)用在相山地區(qū)，對于多場源疊加的情況，選取窗口大小，應(yīng)考慮主要異常的波長、測點間距和鄰近干擾等因素。在對應(yīng)分析中，開始選用了3種不同寬度的分析窗口，通過對比發(fā)現(xiàn)，寬窗口的計算結(jié)果突出異常的局部變化特征，不利于認(rèn)識總體特征[7]。

2.2基本原理

規(guī)定比例常數(shù)稱為斜率B，即泊松比，A為截距。上式說明垂直磁化磁異常與重力垂向一階導(dǎo)數(shù)之間滿足線性關(guān)系。

為磁測資料化極處理后的結(jié)果。計算時給定分析窗口的大小，以當(dāng)前點為中心將窗口內(nèi)各點的和Δg/z作線性回歸和相關(guān)分析，然后得到該點重磁異常的相關(guān)系數(shù)R、斜率B和截距A。沿測線滑動窗口可得整個區(qū)的R、B、A的平面分布圖。

3、本研究區(qū)重磁對應(yīng)分析

3.1求取研究區(qū)、重力垂向一階導(dǎo)數(shù)

將測區(qū)所測數(shù)據(jù)按點距100m×100m進(jìn)行克里格差分，補(bǔ)充空白區(qū)數(shù)據(jù)，形成一個規(guī)則的矩形數(shù)據(jù)空間，然后按照總基點地磁參數(shù)化極處理，得到研究區(qū)的，見圖3-1。

將測區(qū)布格重力數(shù)據(jù)按點距100m×100m進(jìn)行克里格差分，補(bǔ)充空白區(qū)數(shù)據(jù)，形成一個規(guī)則的矩形數(shù)據(jù)空間，然后做高斯低通濾波、垂向一階導(dǎo)數(shù)處理得到所需的重力數(shù)據(jù)，見圖3-2。

3.2按照1.2節(jié)公式求得相關(guān)系數(shù)R、斜率B、截距A

從計算結(jié)果來看：相關(guān)系數(shù)R=0.6的范圍基本和高磁3D反演模型在地面投影的范圍（紫框范圍）吻合，本次計算Rmax=0.75，基本可以判定研究區(qū)重磁異常為重磁同源，進(jìn)而，目標(biāo)體是磁鐵礦的可能性更大；斜率B形態(tài)與磁異常的形態(tài)類似，B=1.5的范圍基本和高磁3D反演模型在地面投影的范圍吻合；截距A的變化較大，跳躍嚴(yán)重，但在紫框范圍內(nèi)相對變化不大，根據(jù)以泊松定理為基礎(chǔ)的重磁綜合分析，在區(qū)域重磁異常的解釋中，盡管有剩磁的存在，重磁異常的相關(guān)系數(shù)變化較大，仍然能獲得具有重要意義的解釋結(jié)果，見圖3-3、圖3-4、圖3-5。

以下為高磁3D反演模型圖：采用軟件Model Vision Pro 9.0進(jìn)行反演可視化處理。模型參數(shù)：磁化強(qiáng)度M=11000×10-3A/m、磁化傾角I=790、地磁傾角D0=-4.5°，見圖3-6、圖3-7、圖3-8。

4、結(jié)論

從本文的研究能看到，重磁對應(yīng)分析法能有效地應(yīng)用在深埋鐵礦的定性上，能判斷其重磁同源的可能性大小。

相關(guān)系數(shù)R：反映了重磁資料在給定窗口內(nèi)重磁異常的線性相關(guān)程

度。相關(guān)系數(shù)值的范圍為-1～1，當(dāng)R≈1時，重磁異常是正相關(guān)，這時反映了重力高相應(yīng)于磁力高或重力低相應(yīng)于磁力低；當(dāng)R≈-1時，重磁異常是負(fù)相關(guān)，此時反映了重力高相應(yīng)于磁力低或重力低相應(yīng)于磁力高。本研究區(qū)Rmax=0.75，基本能判定本研究區(qū)重磁正相關(guān)，從而可以判定該研究區(qū)為礦致異常的可能性更高。

斜率B：反映所有場源泊松比的加權(quán)平均值，由它可確定ΔM與Δσ的比值。但不能完全確定ΔM或者Δσ，若再參考其他地質(zhì)及地球物理信息，或能確定其中一個，則該比值很有意義。顯然，比較正確的ΔM/Δσ值應(yīng)該在重磁相關(guān)性較好的情況下得出，即R值較高的區(qū)域。這一觀點在本研究區(qū)得到了很好的印證。

截距A：通常反映了實測資料中與背景有關(guān)的長波長成分，反映重磁異常的背景值。在重磁完全同源的理想情況下，截距A=0。本次研究