《磁法深部找矿新方法1(刘天佑).》由会员分享，可在线阅读，更多相关《磁法深部找矿新方法1(刘天佑).（97页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、全国矿产资源深部勘查与整装勘查物探新技术新方法研修班磁法深部找矿的新方法技术及应用实例（1）刘天佑中国地质大学（武汉）2011年10月授课提纲磁法勘探新方法技术概述磁法勘探新方法技术应用实例授课提纲磁法勘探新方法技术概述磁法勘探新方法技术应用实例n1特斯拉（T）109纳特（nT）nT常用单位n机械式磁力仪精度5nT刃口式悬丝式相对测量仪器n质子磁力仪精度0.1nTT23.4874f(nT)f拉摩尔旋进频率，绝对测量仪器n磁通门磁力仪精度1020nT，高磁导率坡莫合金，利用电磁感应信号来测TZa，相对测量仪器n光泵磁力仪精度0.01nT，T0.035684f，f跃迁频率，绝对测量仪器n超导磁力仪
2、精度10-6nT，能测出10-3nTn梯度仪n航空、海洋、卫星磁力磁法勘探仪器该仪器为用来测量垂直分量相对值的机械式仪器，磁系是一根圆柱形磁棒，悬吊在恒弹性扁平金属丝中央利用地磁场的垂直强度力、重力、及悬丝扭力三个力矩的平衡来测量磁场。观测精度5nT测程18000-33000nT磁法勘探仪器、采集方法当没有外界磁场作用于含氢液体时，其中质子磁矩无规则地任意指向，不显现宏观磁矩。若垂直地磁场T的方向，加一个强人工磁场H，则样品中的质子磁矩，将按H0方向排列起来，如图所示，此过程称为极化。然后，切断磁场H，则地磁场对质子有T的力矩作用，试图将质子拉回到地磁场方向，由于质子自旋，因而在力矩作用下，质
3、子磁矩将绕着地磁场T的方向作旋进运动(叫做拉莫尔旋进).质子旋进示意图该仪器是一种带微机处理的高分辨率质子磁力仪。以0.1nT的分辨率进行总场和垂直梯度测量。仪器由主机，探头及电池盒组成。磁法勘探仪器、采集方法ENVI质子磁力仪（加拿大产）1.分辨率：0.1nT2.调谐范围：20000nT-100000nT3.采样率：4s-999s4.梯度容限：5000nTM5.精度：0.5nT6.电源：内置12V4.4AH充电锂电池7.显示器：双排显示（LED）8.操作台：18X27X9cm；1.8kg9.传感器：9X13cm；1.6kg10.工作温度：-20度50度11.数据输出：USB接口输出数据12.
4、WINDOWS环境下的数据输出与日变自动改正系统13.基站测量可存12000组数据，野外手动测量可存5700组数据G856F磁力仪测量范围：20000-100000nT分辨率：0.1nT梯度范围：5000nTm可进行梯度测量（水平或垂直）高分辨率，分辨率为0.1nT，符合原地矿部发布的地面高精度磁测工作规程要求内存大，可存1万个测点可用于野外作业，也可用做基站测量PMG质子磁力仪（捷克产）将带有不成对电子的特殊液体与氢原子结合并置于射频（RF）磁场之中进行极化，随之被极化的不成对电子便会将其极化信息传递给氢原子，于是就产生了进动信号。这种进动信号对总磁场强度的变化有很高的灵敏度，因此特别适用于
5、高精磁测地质调查。测量范围：20000-100000nT分辨率：0.001nT灵敏度：测量速度为3秒时，0.01-0.02nT；测量速度为1秒时，0.05-0.1nT绝对误差：0.5nT梯度容量：20000nTM采样间隔：1.0，2.0，3.0秒或外触发POS系列质子进动磁力仪（俄罗斯产）光泵磁力仪G858铯光泵磁力仪超导磁力仪它是利用超导技术于20世纪60年代中期研制成的一种高灵敏磁力仪。其灵敏度高出其他磁力仪几个数量级，可达10-6nT，能测出10-3nT级磁场。760超导磁力仪磁法勘探仪器发展趋势目前美国和俄罗斯等国科学家正在积极研究和开发另一种量子磁力仪原子磁力仪。新型原子磁力仪灵敏度
6、达到0.54fTHz12(1fT=10-15TfT飞特)经过改进后还可提高到10-210-3fTHz12空间分辨率达到毫米级。在弱磁场中工作时这种磁力仪的灵敏度可能达到10-18T(10-18T=1aTaT阿特)的数量级那将比SQUID灵敏1000倍。这种磁力仪不需要低温条件。1、地面三分量磁力仪用于地磁台站或固定场所(如船坞、实验室)高稳定性三分量磁力仪和多通道(总通道数可达数百道)的磁通门探测系统已经广泛应用。如BD10-15台站型三分量磁通门磁力仪（图3-6-2），适用于地磁台长期观测地磁场变化。主要特点是，传感器和补偿线圈结构稳定，受温度影响小，分辨率为0.1nT。图3-6-2BD10
7、-15台站型三分量磁通门磁力仪FVM-400三轴磁通门磁力仪可用于地面三分量磁测，它能在选用直角坐标模式下显示磁场的大小，磁倾角和磁偏角三个参数，且不需要再进行手工的计算，使用便捷，效率较高，不过精度较低，为1nT。图3-6-3FVM-400三轴磁通门磁力仪(美国)2、磁力梯度仪仪图3-6-7Grad601梯度磁力仪磁力梯度测量有两种方式，一种是水平梯度测量，一种是垂直梯度测量。均是用两个探头以一定的间隔水平或垂直放置测定其差值，使用的仪器类型有磁通门、质子旋进与光泵等磁力仪。Grad601是一款垂直分量的磁通门磁力仪，由一只或两只状探头组成，每一个探头包含两个垂直相隔1米的磁通门磁力计。Gr
8、ad601用于管线、电缆、废弃垃圾桶和考古点等定位应用。3、SQUID(超导量子干涉仪，SuperconductingQuantumInterferenceDevice，SQUID)磁力梯度张量测量系统上世纪九十年代末以来，美国，德国，澳大利亚等国研制成功用于测量磁力梯度张量仪器。主要有磁通门磁力仪和超导磁力仪，后者又分为高温(77k，液氮冷却)和低温(4k，液氦冷却)两种。德国1997年开始研究和开发航空全张量磁力梯度仪，利用液氦冷却的薄膜技术制成低温超导量子干涉仪。于2004年在南非用直升飞机和固定翼飞机进行了全张量磁力梯度仪系统的飞行试验，测得了约100km(线距100m)的梯度张量数据
9、。4、磁力梯度张量测量地磁场是具有方向和幅值的矢量场，在三维空间中，可以用由9个（33的矩阵）空间梯度组成的张量来表示。磁法勘探经历了标量测量，梯度测量和矢量测量的几个阶段。直接进行磁场的垂直梯度和水平梯度测量，能获得更多的反映场源特点与细节信息，对磁异常的解释十分重要，磁力梯度技术也日益得到人们的重视，2006年TheLeadingEdge上有特刊专门介绍磁力梯度技术方法。超导量子干涉仪(SuperconductingQuantumInterferenceDevice，SQUID)技术的突破，各种超高灵敏度的和精度的磁力仪广泛应用于磁场测量中，SQUID磁力仪灵敏度高出其他磁力仪几个数量级，
10、达10-510-6nT。世界上多个国家（德国，美国，澳大利亚等）正在积极研究SQUID磁力梯度张量测量系统。磁力梯度张量测量测量的是磁场分量Bx，By，Bz的空间变化率，共9个元素，Bxx，Bxy，Bxz，Byx，Byy，Byz，Bzx，Bzy，Bzz。所使用的仪器主要是由SQUID磁力仪组成的磁梯度张量系统。美国橡树岭国家实验室（OakRidgeNationalLaboratory，ORNL）的一个小组，执行一项由战略环境研究发展计划资助的研究项目，开发航空全张量磁力梯度仪系统，用来探测和圈定UXO。该小组公布了地面试验的结果，用一个小型载流回线形成垂直的偶极子，模拟目标特征。用仪器在上方测
11、量四条剖面，画出实测图形，与理论计算结果相比。图1-3-2垂直偶极子的解析信号与SQUID的测量结果；第一列：计算的Bx，By，Bz；第二列：测量的Bx，By，Bz；第三列和第四列：计算的张量元素Bxx，Byx，Bxz，Byz，Bzz；第五列和第六列：计算的张量元素Bxx，Byx，Bxz，Byz，Bzz澳大利亚利用磁力梯度张量仪GETMAG的测量结果。图中的两条相距50m的虚线是两条测线，分别进行了梯度张量和总场测量。虚线框表示了由总场测量结果反演的地质体走向，两个实线框是由磁梯度张量数据的反演结果。而彩色标识的是实际地质体。可以看到，实际地质体由一条断层错开成南北两部分，局部走向不同。磁梯度
12、张量数据反演结果很好的反映了这一结构，而总场反演结果没有反映出南北两部分的不同。磁梯度张量数据和总场数据反演结果比较磁法勘探处理解释新方法概述1、起伏地形磁异常化平2、磁异常小波分析3、欧拉（Euler）齐次方程方法快速反演4、2.5D、3D人机交互反演5、井-地联合反演方法（1）井地2.5D、3D人机交互反演（2）井地粒子群自动反演（3）井地视磁化强度成像（4）井地多分量联合反演上式就是第一类Fredholm积分方程，若能根据已知曲面上的位场值求出偶层密度，就能由获得任意平面上的位场值。在区域内均为调和函数，和是单层面密度和偶层面密度，1为偶极方向，它们都是定解问题的解。若能根据边界条件求出
13、或，则就可以用单层位势或偶层位势来表示区域内的位函数。一、起伏地形重磁异常化平我国是一个多山的国家，尤其是中西部地区，起伏地形不仅给野外地球物理勘探带来很大的困难，而且也给资料的处理解释带来不便。为了便于对所得到的磁异常进行解释，需要将这些起伏地形测点上的磁异常值换算成某一水平面相应点上的异常值，即所谓曲化平处理。偶层位势：图2-3-1为起伏地形上水平圆柱体重力值及曲化平结果，圆柱体埋深200米。曲化平参数如下：偶极子个数：10个；偶极子方向按缺省值；偶层面高程：-100米；延拓高度300米；延拓点数18个；点距：50米；第一扩边参数：0.9；第二扩边参数：50。起伏地形上的观测值曲化平之后的
14、结果图2-3-1起伏地形上水平圆柱体重力值及曲化平结果二、重磁异常小波分析多尺度分析又称多分辨分析，对于离散序列信号f(t)L2（R），经尺度j=12，J层分解后，得到L2（R）中各正交闭子空间（W1、W2、WJ、VJ），若AjVj代表尺度为j的逼近部分，DjWj代表细节部分，则信号可以表示为f(t)=Aj+，据此函数可以根据尺度j=J时的逼近部分和j=1，2，J的细节部分进行重构，右图为三层多尺度分析结构图。多尺度小波分析方法把上图多尺度分析方法应用于磁法勘探资料处理，野外观测值经一阶小波分解，得到局部场和区域场作二阶小波分解得到和，再把作三阶小波分解可得和，如此分解下去，我们以三阶为例表示
15、为如图3.2.2ah和下式:为了阐述各阶小波细节的地质意义和小波多尺度分解用于提取深部弱信号的效果，我们设计了由四个球体组成的模型。CUGInstituteofGeophysicsandGeomatics大冶铁矿Z磁异常平面等值线图InstituteofGeophysicsandGeomatics大冶铁矿Z异常小波多尺度分解一阶细节一阶细节功率谱分析场源似深度26m，局部异常反映露天矿及浅表磁性不均匀以及人文活动干扰（如铁矿开采、钻探等钢铁制品干扰）CUGInstituteofGeophysicsandGeomatics大冶铁矿Z异常小波多尺度分解二阶细节二阶细节场源似深度144mCUGIns
16、tituteofGeophysicsandGeomatics大冶铁矿Z异常小波多尺度分解三阶细节三阶细节场源似深度235m，反映地表至200多米深铁矿体的磁异常，异常特征为正负伴生，两侧都有负值，表明铁矿体是下延有限的形体CUGInstituteofGeophysicsandGeomatics大冶铁矿Z异常小波多尺度分解四阶细节四阶细节场源似深度488m，图中磁异常正负伴生，正异常幅值大于1000nT，两侧有负异常伴生，表明500m左右深仍有磁性强的铁矿体存在InstituteofGeophysicsandGeomatics大冶铁矿Z异常小波多尺度分解五阶细节五阶细节场源似深度912m已经看不出明显局部异常，推测在1000m深以下不太可能有铁矿体存在。大冶铁矿Z异常小波多尺度分解五阶逼近五阶逼近为西南负、东北正的磁场特征，反映大冶铁矿区西南部为无磁性大理岩，而东北部为具磁性的闪长岩体。三、欧拉（Euler）齐次方程方法快速反演欧拉（Euler）齐次方程法又称欧拉反褶积方法
