地面高精度磁法测量在高山草甸覆盖区找矿中的应用

吕 翔

工作区属藏东南高山草甸地貌，地处他念他翁山脉的东南部。海拔标高3380m ～5002m，相对高差大于1500m。地形陡峻，切割剧烈，地势北西高东南低，测区东部和南部溪流两侧第四系覆盖厚，植被发育，基岩露头少。水系发育，属怒江中游流域玉曲支流，由北北东向南西流。

勘查区属藏东南高原温带半干旱气候区。年气温温差较小，冬春气候干燥寒冷，年无霜期90 天左右。降雨量集中在7月～9月，年均降水量为405.5 mm。常见自然灾害有洪水、滑坡、泥石流、干旱、冰雹、霜冻等。每年4月～11月宜开展野外作业。区内居民为藏族农牧民，居民点主要集中在孟琼村和孟青村，仅有极少数牧民散居。以牧业为主，以饲养牦牛、马、绵羊、山羊为主；
少量农业，以种植青稞，土豆为主。区内有居民用电，无任何工业，牧民收入主要靠牧业，少量农业，经济结构单一落后。

1.1 地质特征概况

区内地层出露较复杂，从老到新主要有：

上三叠统波里拉组（T3b）：主要岩性为灰色灰岩夹生物屑灰岩。呈楔子状平行分布于矿区北东、中北部与南部，宽几十米至1 公里，与两侧地层呈断层或整合接触。

上三叠统甲丕拉组阿者拉组（T3a）：主要岩性为深灰——灰黑色板岩、砂岩。分布于工作区的中北部与南西角，面积大于2 平方公里。

第四系全新统（Qhal+pl）：分布在普查区南部及中部汪达镇及其附近沟谷地带，沿沟谷低洼地带呈条带状分布，总体呈树枝状。岩性包括冲积、洪积，主要由漂石、砾石、砾砂质亚粘土构成，分布于河床，河漫滩和Ⅰ、Ⅱ级河谷阶地上，厚度0m ～20m。

工作区构造发育，构造形迹主要表现为断裂构造，其地表多形成数米—三十余米的构造破碎带和不明显的负地形特征，断层两侧的岩石多表现为强烈破碎、碎裂岩化、糜棱岩化，岩层强烈变形，产状凌乱等特征。构造线方向主要为北西——南北东，次有近南北向断裂。

1.2 地球物理特征概况

磁测区内岩石的磁性特征，是磁测资料地质推断解释重要前提和依据。根据磁测区出露的岩石，及部分磁性参数测定，整理、统计结果，结合磁测区ΔT 平面等值线图对测区的岩（矿）石磁性特征可知：矿区围岩主要为弱磁性的砂岩和灰岩，而一般常含磁铁矿（10%左右），具有中强磁性。磁铁矿具有强磁性，但围岩具有弱磁性，是找矿的主要标志。

2.1 目的任务

为查明工作区的成矿地质条件，了解矿体的大概走向及规模，为下一步开展工作提供依据。在工作区相关区域展开地面高精度磁测的工作。

完成工作实物工作量高精度磁测1.0Km2，物理点306 个（含质量检查点）。野外工作结束后，对所获得的资料进行数据处理及综合分析研究，并结合矿区地质特征，在成矿有利地段，推测含矿构造带产状及矿（化）体的空间赋存特征，为下一步开展工作提供依据，达到工作目的,圆满地完成工作任务。

2.2 物探工作主要成果

通过对本项目野外工作过程及采集数据全面分析，整体来看，工作布置与方法符合设计要求；
仪器性能满足规定要求；
野外观测方法正确、记录内容完整真实；
质量检查方法与方式符合设计要求。

工作成果图件：

通过对野外磁测数据整理、处理、解释及对采集的岩石标本的测定、计算，形成反映工作完成情况、工作质量及解释成果的各类记录、表册和图件。

工作测区实际材料图：包括磁法测量工作区、磁测线及编号、磁测点、磁测质量检查点、标本采集点及编号、基点、日变站等。

各项原始资料：磁测原始记录、磁测测点计算表、质量检查点计算表、磁测日变曲线图。磁力仪和GPS 性能校正及总基点确定表、磁测标本采集情况登记表、磁测工作情况记录表、岩（矿）石标本参数测定记录表。

成果及解释图件：△T 等值线平面图、原平面化极等值线平面图、上延等值线平面图等。

3.1 工作布置

由于地形陡峭复杂，设计侧线方向为沿山脊水平方向，采用面积性规则测网式控制测量，线距100m，点距50m 为基本观测网。总测线10 条，测线总长度10Km，物理测量点306 个。

3.2 测地工作

（1）测地工作采用1：10000地形图领航，具体做法是在室内将测线展绘在1：10000地形图上。在图上量取坐标，采用GPS导航定点。每个点位坐标均使用GPS定位，施工前，GPS均进行误差校正。具体参照《地面高精度磁测技术规程》（DZ/T0071-93）。

（2）测地质量检查工作。剖面布设工作质量检查采用同精度、同剖面,不同人,不同时间方法进行检查。质量检查点98 个，占总工作量（306）的3.20%。

3.3 磁测工作

3.3.1 仪器试验

依据设计任务书和相应规范要求，在开展磁测工作前开展各种试验。技术试验目的在于：了解仪器性能、噪声，仪器一致性等。

（1）仪器技术指标：磁测工作使用的质子磁力仪型号分别为：加拿大生产GSM-19T、加拿大生产ENVI。仪器精度小于或等于1nT，分辨率小于或等于0.1nT。

（2）仪器噪声水平的测定：选择磁场平稳且不受人文干扰的地方，仪器间距在20m 以上，以免探头磁化相互影响，探头高度保持一致。各仪器同时观测，观测时间同步，读取60 个左右的观测值，按7 点滑动平均值计算仪器的噪声均方根值S。根据S值了解仪器噪声水平。绘制试验曲线。本次野外磁测工作，共进行1 次噪声水平测定，两台仪器均方差小于0.53nT。

（3）仪器一致性测定：一致性测定在工区现场选择地表干扰少且无人工干扰场影响的地段进行，测线穿过的地段磁异常有变化。在测线上布置50 个观测点，将测点工作的磁力仪在相同的观测点上往返观测，观测值经过日变改正后，计算均方差。在项目野外磁测工作期间，共进行1 次仪器一致性测定，仪器一致性测定均方差为1.28nT。

（4）仪器探头高度试验：在项目野外磁测工作中，根据探头不同高度试验均方误差大小，结合野外测量条件，选定工区磁力仪测量探头高度为1.8m。

根据对试验结果的分析，认为拟投入工作测量仪器均能满足高精磁测技术规范要求。

3.3.2 野外测量方法

（1）日变观测。日变观测点及校正点选设在磁场较平稳无人工干扰场影响，且出工、收工较为方便的地方。以便于对仪器状况进行野外工作观测前及观测后的检查观测。磁测工作区日变观测站选定在进入工作区的沟里面，在半径2m 及高差0.5m 范围内磁场变化小于2nT。日变站控制范围小于30Km，读数自动记录时间间隔30s。日变站所用仪器稳定性较好，精度同测网观测磁力仪相同，日变站观测时间开始于早校观测前，结束于晚校观测之后。

（2）正常场选择。依据磁场总基点选择原则，经过慎重分析，总基点位置选定在测区附近。在半径2m 及高差0.5m 范围内磁场变化值小于2nT 的条件下，经实地测定，确定为T0=49760.5nT。

（3）磁测点观测。磁测人员（含日变观测）在观测前检查是否带有磁性物体，携带的砍刀及磁性物件与测点保持一定距离（距离试验确定），磁测开始于仪器校正点，结束于仪器校正点。整个测区工作探头高度1.8m（四个连结杆）和探头方位（南北）均保持一致。遇特殊地形、磁性干扰物（陡崖、等）时野外记录均做记录说明。在前后测点场值差异较大时，进行磁测点加密观测，并在附近尽可能采集了岩石标本。同时在测线观测时对测点周围特殊地质现象及的矿点进行了必要的记录。在测线观测时出现场值变化较大及其它问题时均与驻地技术人员联系。

3.4 磁性工作

3.4.1 标本采集

采集的岩石标本在新鲜的岩体或钻孔岩芯上采集，每个采集点（坐标）一般采集2 块～3 块，现场用油性笔标写坐标，同时做好纸质记录。

3.4.2 标本测定

依据高精度磁测规程（DT/T0071-93），在宁拉工作区，使用质子磁力仪（GSM-19T）采取总场方式,高斯第二位置，24 次记录方式测定岩石标本磁参数，标本测量数据经日变改正、整理，采用中国地质大学（武汉）地球物理与空间信息学院软件（MAGS2.0）计算。

3.5 资料整理

资料整理是对野外实测磁场数据及其它记录，按照磁测规范要求进行各项必要的基本整理，主要包括日变改正、正常场改正、高度改正及测点磁异常计算等。

3.5.1 磁测资料整理

每天野外工作结束，晚上室内资料整理人员将磁测仪器、设备原始数据（日变记录、磁测点观测记录、GPS 记录）传输至计算机内，经备份保存后，形成后续工作需要的数据格式。并对当日野外纸质记录（磁测数据观测、岩石标本采集及测地记录等）核对、整理，验收。

3.5.2 各项改正

（1）日变改正。日变改正前，在Excel 中剔除日变数据中的突变数据，然后对日变数据进行7 点滑动平均，另存为Surfer 数据文件格式,采用中国地质大学（武汉）地球物理与空间信息学院软件（MAGS2.0），对磁测观测值进行日变改正。改正值采用对日变观测值进行线性插值的方法求得。基本磁场值T0 直接使用经实地测定的总基点T0=49761.5nT。

（2）高度改正。高度改正采用《规范》中的公式计算得出。本次高度改正从总基点高程起算，采用中国地质大学（武汉）地球物理与空间信息学院软件（MAGS2.0），对观测值进行高度改正，约43.5m 高度改正1nT，比总基点高43.5m 时减小1nT，比总基点低43m 时加多1nT。

（3）正常场改正。正常梯度改正是利用地磁场各分量的高斯球谐表达式计算，质子磁力仪进行磁测，观测值为总磁场强度，将总值减去正常地磁场T0 得到总磁场强度异常△T。正常地磁场改正采用国际地磁参考场模型（IGRF2005-2010 球谐系数），采用中国地质大学（武汉）地球物理与空间信息学院软件MAGS2.0），由每个磁测点的经纬度计算该点的正常地磁场，将之与总基点正常地磁场进行正常场改正。

（4）磁异常△T 计算。为了便于查阅计算过程及数据，磁测成果表以线号为目录（顺序），测点按大小排序分测区装订成册。

（5）网格化。在对磁测资料作数据处理时，要求数据按规则网格分布，因此将同一测区完成各项改正的磁测数据，按一定数据格式合并成一张数据表后，利用Surfer、Grapher 及Mapgis 软件，采用局部最优线性无偏估计法即克里格法（对比分析网格化方法，该网格方法等值线图件绘制效果）对测量数据进行网格化，网格大小约为10m×10m。为减小测区边缘损失和畸变，数据网格化前将边界向外扩展进行了扩边处理。

3.6 工作质量评价

磁测误差主要来源于仪器记录、测量定位、资料整理等。测量精度是上述各种误差的综合反映。

测地检查工作以不同人不同时间多台GPS 按总工作量3%检测，要求点位平面坐标误差小于5m，高程相对误差小于20m。利用磁测点质量检查点和原始测量点坐标数据进行测地工作评价。磁测质量检查工作按照高精度磁测规程（DT/T0071-93）和“设计书”的要求采用日常检查与专项检查相结合。日常检查安排在磁测工作中已做标记的磁测点进行，专项检查安排在磁测工作结束后，依据磁测初步资料，对已做标记的异常点、可疑点进行检查。检查工作量为测区总工作量的3%～5%。

磁测区质量检查点共计10 个，质量检查率为3.27%。磁测总精度是野外观测均方误差、基点、高程与正常场改正误差的总和。

4.1 数据处理

为了更好地突出异常信息，提高解释精度，对磁测数据主要进行：（1）ΔT 的预处理（网格化和圆滑）；
（2）位场转换（化极和向上延拓）。

4.1.1 ΔT 的预处理

应用编制的重磁数据处理程序（中国地质大学（武汉）地球物理与空间信息学院软件MAGS 2.0），对整个工区的ΔT 数据进行预处理。为了消除高频干扰和畸变，对原始ΔT 数据进行正则化滤波处理，正则化滤波尺寸为5 点。滤波处理后，在达到圆滑滤波目的的同时，尽可能的保留异常细节，提高数据处理的效果。

4.1.2 位场转换

根据解释工作的需要，对经滤波处理后的ΔT 原始数据进行位场转换处理。首先，对ΔT 数据在原平面上进行化极和分量转换，以便更好地揭示磁源体的性质，形态及空间位置等特征。其次，对原平面垂直磁化时磁场的Z 分量分别向上延拓，突出规模较大的或深部的异常信息。所有图件的编制全部按规范要求进行，采用MAPGIS 制图软件成图。根据地质和磁场特征，等值线间隔根据数值异常的大小来选择。

4.2 解释推断

纵观工作区磁测△T 平面等值线图，磁异常北高南低，磁场变化简单，波动较明显。△T 的变化范围在-50nT ～70nT 之间，偶有几百nt 的跳跃，属表面异常源影响。局部异常主要有两处Ⅰ和Ⅱ。

Ⅰ处异常相对比较规则，△T 的正负异常相当，经过化极后，形态更加清晰。从上延的结果看，异常形态基本不变，但上延距离较大时，△T 幅值下降的很剧烈。由此可知异常是由附近的断裂和表面异常源叠加引起的。

Ⅱ处的异常则相对凌乱。几个不同的正负异常中心，△T 异常跳动剧烈，化极后这种情况也比较明显。而从上延的结果看，该处的异常已经被覆盖，由此可知，Ⅱ处的异常是由表面的磁铁矿化物质引起的异常反应。

（1）通过开展本次高精度磁测工作，初步了解矿体的大概走向及规模，为下一步地质找矿工作提供指引。

（2）对于交通条件差，路途遥远，切割剧烈的地区，由于磁测仪器设备轻便且操作简单的原因，相较于其它传统地质及物探勘查手段，开展高精度磁法测量降低交通运输成本，提高工作效率。

（3）对磁测异常解释中，不仅可以粗略分辨地下地质构造及矿体走向等，通过延拓还能辨别真假异常，具有很高的实用性。

（4）在高山草甸区，植被茂密，矿化构造等露头出露较少，对传统的地质调查工作开展造成很大困难。开展高精度磁法测量能够很好地解决这一问题，通过磁测异常解释成果，能够在工作区提供可靠的找矿靶区，为下一步工作区地质工作的开展提供可供参考的可靠依据，为地质探矿工程投入减少不必要的资源浪费。