關(guān)于井中三分量磁測(cè)數(shù)據(jù)處理的研究

黃華高

(安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局第一水文工程地質(zhì)勘查院，安徽 蚌埠 233000)

空間矢量的確定往往需要通過測(cè)量其相互垂直的三個(gè)分量。井中三分量磁測(cè)則是通過測(cè)量相互垂直的兩個(gè)水平分量和一個(gè)垂直分量來實(shí)現(xiàn)的。對(duì)得到的3個(gè)分量數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)處理，繪制ΔH′-ΔZ-ΔT曲線圖，ΔH-ΔT矢量圖等圖件，同時(shí)結(jié)合已有的地質(zhì)資料，特別是已有的鉆孔資料，可以推斷磁性地質(zhì)體的空間狀態(tài)(產(chǎn)狀、延伸情況等)可為礦區(qū)的“攻深找盲”布置鉆孔提供依據(jù)。

井中三分量磁測(cè)不僅可以發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)離鉆井的強(qiáng)磁性鐵礦床,也可以用來發(fā)現(xiàn)與磁黃鐵礦物、磁鐵礦物有共生關(guān)系的有色金屬、貴金屬和稀有金屬等磁性較弱的礦床,可望成為礦山深部找礦的一種有效手段[1]。

井中磁測(cè)是鉆孔中磁法勘探的一種方法，它是以研究巖、礦體的磁性為物理基礎(chǔ)的[2]。不同磁性的巖、礦體會(huì)產(chǎn)生不同形態(tài)和強(qiáng)度的磁異常，井中三分量磁測(cè)就是測(cè)定磁性巖、礦體在它周圍所產(chǎn)生的磁場(chǎng)強(qiáng)度的異常。井中三分量磁測(cè)的解釋主要以成礦地質(zhì)規(guī)律為先驗(yàn)條件[3]，利用實(shí)測(cè)各分量特征值、矢量形態(tài)特征來進(jìn)行解釋。井中三分量磁測(cè)數(shù)據(jù)處理過程如下。

1 收集相關(guān)資料

(1)鉆孔傾斜方位角φ，由陀螺測(cè)斜儀實(shí)測(cè)得到。

(2)剖面方位角A，由鉆探設(shè)計(jì)和測(cè)得給出。

(3)5個(gè)基本參數(shù)：鉆孔的頂角δ(包括δx，δy)，磁場(chǎng)的水平分量Hx、Hy和垂直分量Hz，由三分量磁力儀在井中測(cè)得。

(4)工區(qū)地磁場(chǎng)正常場(chǎng)垂直分量值Z0和水平分量值H0，可由地球主磁場(chǎng)模型數(shù)據(jù)或當(dāng)?shù)貙?shí)測(cè)數(shù)據(jù)給出。

井中三分量磁測(cè)資料分直孔和斜孔兩種情況。過去，要當(dāng)鉆孔的傾斜度達(dá)到5°以上時(shí)，才能保證井下儀器中磁測(cè)元件的定向精度。現(xiàn)在的高精度磁三分量測(cè)井儀從0.5°開始就能進(jìn)行定向處理。直孔的測(cè)量數(shù)據(jù)，信息量少，處理比較簡(jiǎn)單。斜孔比直孔能得到的信息更多，處理更為復(fù)雜。

2 成果圖件的繪制

斜孔情況下不僅能算出垂直磁異常分量ΔZ和水平磁異常分量ΔH，還能算出ΔH在縱(橫)剖面中的投影模值ΔH∥(ΔH⊥),而磁異?？偸噶吭诳v(橫)剖面中的投影ΔT∥(ΔT⊥)是由ΔH∥(ΔH⊥)和ΔZ合成。常用有ΔZ曲線圖、ΔH′曲線圖、ΔT曲線圖、ΔH、ΔT∥、ΔT⊥矢量圖(圖1)。

圖1 井中磁測(cè)曲線圖

(1)ΔZ曲線圖：縱坐標(biāo)為深度(向下為正)，ΔZ為橫坐標(biāo)(向右為正)，以正常場(chǎng)垂直分量Z0為0線，把各深度點(diǎn)上測(cè)量計(jì)算的ΔZ值連成曲線(圖1(a))。

(2)ΔH矢量圖：縱坐標(biāo)為深度(向下為正)，在各測(cè)量深度點(diǎn)上用ΔH為模值和ΔH方向角ψ作的矢量。向上為磁北方向，順時(shí)針轉(zhuǎn)過ψ角度(圖1(b))。

(3)ΔT總磁異常矢量模差值曲線圖：縱坐標(biāo)為深度(向下為正)，ΔT總磁異常矢量模差值為橫坐標(biāo)，把各深度點(diǎn)上測(cè)量計(jì)算的ΔT總磁異常矢量模差值連成曲線(圖1(c))。

(4)ΔH′曲線圖：縱坐標(biāo)為深度(向下為正)，ΔH′為橫坐標(biāo)(向右為正)，正常水平分量H0為0線，把各深度點(diǎn)上測(cè)量計(jì)算的ΔH′值連成曲線(圖1(d))。

(5)ΔT、ΔT∥、ΔT⊥矢量圖：縱坐標(biāo)為深度(向下為正)，在各測(cè)量深度點(diǎn)上用ΔH、ΔH∥、ΔH⊥為水平分量，用ΔZ為垂直分量作合成矢量，向右、向下為正(圖1(e)、圖1(f))。

3 實(shí)例應(yīng)用研究

圖2是安徽某礦區(qū)13XZK05孔測(cè)井成果圖。從圖2可以看出，區(qū)段42～62 m，ΔH′、ΔZ、ΔT曲線圖異常明顯，有旁側(cè)異常，該異?？傮w呈現(xiàn)單峰異常狀態(tài)，井底無異常。根據(jù)異常形態(tài)推測(cè)在鉆孔北側(cè)有一強(qiáng)磁性體，根據(jù)對(duì)旁側(cè)異常解析計(jì)算，推斷該磁性體位于鉆孔北側(cè)，距離鉆孔約28 m，距離地表約42 m。與鉆孔地質(zhì)巖芯編入資料對(duì)比后，測(cè)井預(yù)測(cè)與巖芯編入地質(zhì)資料相吻合，說明井中三分量磁測(cè)測(cè)井在旁側(cè)異常的預(yù)判上效果良好。

結(jié)合磁化率測(cè)井(圖3)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，磁化率曲線異常區(qū)段與三分量磁測(cè)曲線異常區(qū)段基本相吻合，印證了三分量磁測(cè)異常區(qū)段的可靠性，可為進(jìn)一步鉆孔設(shè)計(jì)提供可靠保障。

圖2 安徽某礦區(qū)13XZK05孔磁測(cè)井ΔH′、ΔZ、ΔT曲線圖

圖3 安徽某礦區(qū)13XZK05孔連續(xù)磁化率測(cè)井圖

通過上面實(shí)例表明，可井中三分量磁測(cè)在磁性礦區(qū)的勘查上，效果良好。

4 體會(huì)與認(rèn)識(shí)

(1)井中磁測(cè)受到鉆孔數(shù)量的限制，一個(gè)鉆孔只相當(dāng)?shù)孛嬉粭l測(cè)線。由于鉆孔數(shù)量少，得到的空間磁異常信息有限。

(2)由于只能沿鉆孔方向測(cè)量，井中磁測(cè)得到的信息可能是鉆孔周圍任何方向上的地質(zhì)體引起的，判斷地質(zhì)體的方位需要的分量測(cè)量精度。分量測(cè)量精度的最大影響因素是儀器定位精度。這不僅取決于三分量測(cè)井儀器本身，還要受到鉆孔方位準(zhǔn)確性影響。鉆孔方位測(cè)量要借助陀螺測(cè)斜儀完成，所以分量測(cè)量的精度還會(huì)受到陀螺測(cè)斜精度的影響。

(3)井中磁測(cè)有時(shí)會(huì)因鉆孔穿過地質(zhì)體而測(cè)到地質(zhì)體內(nèi)部的場(chǎng)強(qiáng)，這和地面磁測(cè)只會(huì)得到地質(zhì)體外部的磁場(chǎng)情況是完全不一樣的。地面磁測(cè)是在空氣中進(jìn)行，井中磁測(cè)是在介質(zhì)中進(jìn)行，測(cè)量結(jié)果要受到圍巖介質(zhì)的影響，而且是圍巖介質(zhì)的內(nèi)部場(chǎng)，這就使得資料解釋變得復(fù)雜。

(4)由于受井下儀器外形尺寸限制，井中磁測(cè)采用的磁場(chǎng)傳感器精度還不夠高。又因?yàn)榇艌?chǎng)分量測(cè)量要受到采用的定向方法等精度影響，總的觀測(cè)精度也不高。目前比地面磁測(cè)低一個(gè)數(shù)量級(jí)。影響井下磁測(cè)精度的因素還有井溫，鉆孔孔徑等。

(5)由于地質(zhì)體是有限體積，鉆孔和地質(zhì)體的相對(duì)位置不同，井中磁測(cè)可以測(cè)到正向磁化和反向磁化兩種情況，測(cè)量信息更加豐富，也更加復(fù)雜。

5 結(jié)論

(1)通過對(duì)安徽某礦區(qū)13XZK05孔進(jìn)行三分量測(cè)井，于42～62 m發(fā)現(xiàn)異常，有效發(fā)現(xiàn)旁側(cè)礦體。

(2)井中三分量磁測(cè)由于測(cè)量更靠近磁性地質(zhì)體，對(duì)于分析已知礦體磁性特征和探尋盲礦更具有優(yōu)勢(shì)。

(3)由于三分量測(cè)井精度的影響，在解譯異常時(shí)應(yīng)結(jié)合地質(zhì)等情況綜合分析，才能更好地指導(dǎo)找礦工作。