地面高精度磁法測量在高山草甸覆蓋區(qū)找礦中的應用

呂 翔

1 工區(qū)概況

工作區(qū)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(qū)東部和南部溪流兩側(cè)第四系覆蓋厚，植被發(fā)育，基巖露頭少。水系發(fā)育，屬怒江中游流域玉曲支流，由北北東向南西流。

勘查區(qū)屬藏東南高原溫帶半干旱氣候區(qū)。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(yè)。區(qū)內(nèi)居民為藏族農(nóng)牧民，居民點主要集中在孟瓊村和孟青村，僅有極少數(shù)牧民散居。以牧業(yè)為主，以飼養(yǎng)牦牛、馬、綿羊、山羊為主；少量農(nóng)業(yè)，以種植青稞，土豆為主。區(qū)內(nèi)有居民用電，無任何工業(yè)，牧民收入主要靠牧業(yè)，少量農(nóng)業(yè)，經(jīng)濟結構單一落后。

1.1 地質(zhì)特征概況

區(qū)內(nèi)地層出露較復雜，從老到新主要有：

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

上三疊統(tǒng)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(qū)的中北部與南西角，面積大于2 平方公里。

第四系全新統(tǒng)（Qhal+pl）：分布在普查區(qū)南部及中部汪達鎮(zhèn)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(zhì)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(qū)構造發(fā)育，構造形跡主要表現(xiàn)為斷裂構造，其地表多形成數(shù)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(cè)的巖石多表現(xiàn)為強烈破碎、碎裂巖化、糜棱巖化，巖層強烈變形，產(chǎn)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(qū)內(nèi)巖石的磁性特征，是磁測資料地質(zhì)推斷解釋重要前提和依據(jù)。根據(jù)磁測區(qū)出露的巖石，及部分磁性參數(shù)測定，整理、統(tǒng)計結果，結合磁測區(qū)ΔT 平面等值線圖對測區(qū)的巖（礦）石磁性特征可知：礦區(qū)圍巖主要為弱磁性的砂巖和灰?guī)r，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(qū)的成礦地質(zhì)條件，了解礦體的大概走向及規(guī)模，為下一步開展工作提供依據(jù)。在工作區(qū)相關區(qū)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(zhì)量檢查點）。野外工作結束后，對所獲得的資料進行數(shù)據(jù)處理及綜合分析研究，并結合礦區(qū)地質(zhì)特征，在成礦有利地段，推測含礦構造帶產(chǎn)狀及礦（化）體的空間賦存特征，為下一步開展工作提供依據(jù)，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(shù)據(jù)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(guī)定要求；野外觀測方法正確、記錄內(nèi)容完整真實；質(zhì)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(shù)據(jù)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(zhì)量及解釋成果的各類記錄、表冊和圖件。

工作測區(qū)實際材料圖：包括磁法測量工作區(qū)、磁測線及編號、磁測點、磁測質(zhì)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(zhì)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(shù)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(zhì)量評述

3.1 工作布置

由于地形陡峭復雜，設計側(cè)線方向為沿山脊水平方向，采用面積性規(guī)則測網(wǎng)式控制測量，線距100m，點距50m 為基本觀測網(wǎng)。總測線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(nèi)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(guī)程》（DZ/T0071-93）。

（2）測地質(zhì)量檢查工作。剖面布設工作質(zhì)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(zhì)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(jù)設計任務書和相應規(guī)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(zhì)子磁力儀型號分別為：加拿大生產(chǎn)GSM-19T、加拿大生產(chǎn)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(wěn)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(jù)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(qū)現(xiàn)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(jīng)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(jù)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(qū)磁力儀測量探頭高度為1.8m。

根據(jù)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(guī)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(wěn)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(qū)日變觀測站選定在進入工作區(qū)的溝里面，在半徑2m 及高差0.5m 范圍內(nèi)磁場變化小于2nT。日變站控制范圍小于30Km，讀數(shù)自動記錄時間間隔30s。日變站所用儀器穩(wěn)定性較好，精度同測網(wǎng)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(jù)磁場總基點選擇原則，經(jīng)過慎重分析，總基點位置選定在測區(qū)附近。在半徑2m 及高差0.5m 范圍內(nèi)磁場變化值小于2nT 的條件下，經(jīng)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(qū)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(zhì)現(xiàn)象及的礦點進行了必要的記錄。在測線觀測時出現(xiàn)場值變化較大及其它問題時均與駐地技術人員聯(lián)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(xiàn)場用油性筆標寫坐標，同時做好紙質(zhì)記錄。

3.4.2 標本測定

依據(jù)高精度磁測規(guī)程（DT/T0071-93），在寧拉工作區(qū)，使用質(zhì)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(shù)，標本測量數(shù)據(jù)經(jīng)日變改正、整理，采用中國地質(zhì)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(shù)據(jù)及其它記錄，按照磁測規(guī)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(nèi)資料整理人員將磁測儀器、設備原始數(shù)據(jù)（日變記錄、磁測點觀測記錄、GPS 記錄）傳輸至計算機內(nèi)，經(jīng)備份保存后，形成后續(xù)工作需要的數(shù)據(jù)格式。并對當日野外紙質(zhì)記錄（磁測數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中的突變數(shù)據(jù)，然后對日變數(shù)據(jù)進行7 點滑動平均，另存為Surfer 數(shù)據(jù)文件格式,采用中國地質(zhì)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。基本磁場值T0 直接使用經(jīng)實地測定的總基點T0=49761.5nT。

（2）高度改正。高度改正采用《規(guī)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(zhì)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(zhì)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(shù)），采用中國地質(zhì)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(jīng)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）磁異常△T 計算。為了便于查閱計算過程及數(shù)據(jù)，磁測成果表以線號為目錄（順序），測點按大小排序分測區(qū)裝訂成冊。

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

3.6 工作質(zhì)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(zhì)量檢查點和原始測量點坐標數(shù)據(jù)進行測地工作評價。磁測質(zhì)量檢查工作按照高精度磁測規(guī)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(jù)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(qū)總工作量的3%～5%。

磁測區(qū)質(zhì)量檢查點共計10 個，質(zhì)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(shù)據(jù)處理與解釋推斷

4.1 數(shù)據(jù)處理

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

4.1.1 ΔT 的預處理

應用編制的重磁數(shù)據(jù)處理程序（中國地質(zhì)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(qū)的ΔT 數(shù)據(jù)進行預處理。為了消除高頻干擾和畸變，對原始ΔT 數(shù)據(jù)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(jié)，提高數(shù)據(jù)處理的效果。

4.1.2 位場轉(zhuǎn)換

根據(jù)解釋工作的需要，對經(jīng)濾波處理后的ΔT 原始數(shù)據(jù)進行位場轉(zhuǎn)換處理。首先，對ΔT 數(shù)據(jù)在原平面上進行化極和分量轉(zhuǎn)換，以便更好地揭示磁源體的性質(zhì)，形態(tài)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(guī)模較大的或深部的異常信息。所有圖件的編制全部按規(guī)范要求進行，采用MAPGIS 制圖軟件成圖。根據(jù)地質(zhì)和磁場特征，等值線間隔根據(jù)數(shù)值異常的大小來選擇。

4.2 解釋推斷

縱觀工作區(qū)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(guī)則，△T 的正負異常相當，經(jīng)過化極后，形態(tài)更加清晰。從上延的結果看，異常形態(tài)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(jīng)被覆蓋，由此可知，Ⅱ處的異常是由表面的磁鐵礦化物質(zhì)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(guī)模，為下一步地質(zhì)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(qū)，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(tǒng)地質(zhì)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(zhì)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(qū)，植被茂密，礦化構造等露頭出露較少，對傳統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)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(qū)提供可靠的找礦靶區(qū)，為下一步工作區(qū)地質(zhì)工作的開展提供可供參考的可靠依據(jù)，為地質(zhì)探礦工程投入減少不必要的資源浪費。