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1、 汪涵璋关于低缓磁异常、斜磁化 与磁性体定位等某些问题的探讨 （安徽省地球物理地球化学勘查技术院） 引言 一、关于“低缓磁异常”问题 二、关于“斜磁化和化极”问题 三、磁异常解释中的“等效原理” 四、磁法找磁铁矿体难题的破解附：瞬变电磁法（TEM）简介 由于国际铁矿砂价格的成倍上涨和国内需 求的上升，新一轮铁矿勘查已经启动。不久前 我省庐枞地区火山岩盆地某处一个低缓磁异常 上经揭露，在600米以下见规模较大的玢岩型磁 铁矿体（多年前在该异常中心曾打过两钻均未 见矿，后经磁异常化极处理，异常中心向北位 移了300多米，继而在化极后的异常中心处揭露 见矿）；最近在马芜地区也有在低缓异常上发 现深部
2、铁矿体。因此，磁法勘探是在地质成矿 规律指引下，铁矿勘查必不可少的、先行的手 段，为寻找中深部的磁性矿体，提出了圈定“ 低缓异常”、“异常化极处理”等技术课 题，而在实践中，也产生了不少使人困惑的问 题。 所谓的“低缓磁异常”，能否给出一个 确切的定义呢？多大的磁异常强度为“低” ？怎样才能认为是“缓”呢？什么样的低缓 磁异常才是反映深部磁铁矿体呢？回答这 个问题是十分困难的。矿体所赋存的地质 背景千变万化、十分复杂，矿体产出的空 间状态也是千姿百态，矿体的含磁铁品位 也是高低不同，圈定工业品位、边界品位 的要求又不断变化，更为困难的是非矿磁 性体的干扰特征各不相同（包括低于边界 品位的磁铁矿
3、化）。 同样，关于“化极”问题，庐枞某异常在 化极后的异常中心打到了矿，也可能在另一 地另一个化极异常中心钻孔与矿擦肩而过， 问题也不简单。因此，拿某个实际找矿成功或失败的例 子来讨论这些问题是没有代表性的。任何科 学技术问题，理论是基础，找矿也是如此。 为此，在这里只能选择尽可能具有较为广泛 而典型特征的、简化了的矿体模型，通过理 论的计算，以便从这些计算的结果中，给诸 位在找矿实践中提供某些值得思考的问题。 层状、似层状磁铁矿体，在我省多处可 见，且往往形成中型以上规模、多见为品位 较贫的。因此,在这里构建一个简化的模型 ，其层厚50m、倾向宽度400m、走向长1000m 的磁铁矿体，赋与
4、其有效磁化强度Js=20安/ 米（即2000010-6CGSM，估计MFe约30%左右 ），该矿体的矿石量可能达数千万吨。以此 模型来讨论“低缓磁异常”、“斜磁化及化 极”、“矿体定位”等问题。 一、关于“低缓缓磁异常”问题问题计算上述矿体模型在地面产生的磁异 常强度的理论公式太复杂，在此写出一个 简化了的定性概念的公式：此式表明，地面上任意一个测点的磁异 常值大小,与矿体的磁量M成正比（磁量大 ，有效磁化强度Js也大），与测点到矿体 的距离平方成反比，K系数是与矿体的形状 、产状有关的。计算某一定形状、产状和 磁量的矿体异常，实际就是计算测点与矿 体间距离的变化产生的不同磁异常值。 （一）现
5、设定该模型 矿体水平产出，走向 南北，2公里的剖面测 线垂直矿体走向（东 西）中部穿越，计算 矿体顶面埋深在100、 200、500、1000、 1500m五个深度上的磁 异常（T ）。剖面 东西向，因此视磁化 强度方向是垂直向下 的。经计算，其异常 曲线见图1所示。讨论：1、当埋深100m时，异常中心曲线平缓 （平面图上等值线稀疏），极大值达 +1450nT，极大值点位处矿体中部（注：若 矿体水平宽度更大时，矿体中部异常曲线 是下凹的，极大值点偏两边），负值明显 ，极小值达-430nT，极小值点位处矿体边 缘外侧约150m处，零值点（零等值线）在 矿体边缘外侧近处。异常曲线两侧很陡（ 平面图
6、上等值线密集）,梯度很大,可达 12nT/m，梯度最大处在矿体的边缘处（在平 面图上等值线最密集处可大致确定矿体两侧的边 界）。当然，这样的异常不能视为“低缓” 异常。 2、当埋深为200m时，异常正负仍明 显，异常形态与深100m时基本相同，但 强度下降较大，极大值为+890nT，极小 值为-160nT，且极小值及零值点位置向 矿体两侧偏离较大；曲线两侧梯度变缓 （平面图上等值线变 稀疏），梯度值降 为 4nT/m，但梯度最大点处仍在 矿体的边缘，因此在平面图上仍能根据 等值线最密处确定矿体的边界。这样的 异常，仍不能认为是“低缓异常”。 3、当埋深达500m时，异常曲线变 得相当宽 缓，其
7、极大值仅为 +260nT，零值点外移很远， 距矿体边界达400米，而负中心离得更远，极 小值仅 -30nT（平面图上很难勾划出负等值线 ）；梯度变得很缓，其 仅0.6nT/m。平面图 上等值线很稀疏，也难以利用等值线的疏密来 划定矿体边界的位置。这样的异常，可以称为 “低缓磁异常”。这就给出了一个概念，如此规模的水 平层状磁铁矿体，当其埋深达500m上下时 ，形成了如此“低缓”的磁异常。但在高的 磁测精度，干扰场不是十分大的情况下， 经数据处理，还是能有效地圈定出来的。 4、当矿体埋深达1000m时，异常就 十分地低缓了，其极大值仅+80nT，在平 面图上按50nT等间距只能勾划出一条等 值线
8、，而矿体的范围就很难圈定。这样 规模、如此埋深的矿体，只有在几乎无 干扰场的情况下，方能圈定出异常来。 反过来说，如果磁测圈定出一个数百纳 特的低缓磁异常，而计算出磁性体埋深 达1000米上下，那么很可能存在一大型 富磁铁矿体,或特大型低品位磁铁矿体。 5、当上述模型的矿体埋深达1500 米时，异常曲线几乎成了一条平的直线 。这是说，磁法找如此深埋的矿是不可 能的，除非是磁法通过圈定深埋的磁性 成矿岩体，间接地在其接触带处发现有 铁矿体。 6、从上述一组的理论计算，可以发现磁 异常的幅值（即最大值与最小值之间的异常 值）及梯度值与磁性体的埋深成反相关关系 ，即幅值及梯度愈小，磁性体埋深越深。如
9、 果有一个梯度较大，异常幅值达上千纳特的 磁异常不可能是中深部磁铁矿体的异常。正是利用异常的这一特征，可以通过在 磁异常剖面曲线上，用切线法来计算出磁性 体的埋藏深度和磁化强度，给异常作出近似 定量的解释。这可从教科书中找到，不在这 里介绍了。 （二）现将矿体 产状变为直立层 状体，顶端埋深 为100、200、500 和1000米，在东 西向剖面上从图2 上可以看到，异 常形态与水平产 出差不多，其不 同点在于： 1、异常宽度明显变窄，梯度值较之 略小， 尤其当深埋时；2、很难从平面图等值线上确定矿体 的边界；3、异常幅值较小，尤其是负极值明 显减小；4、埋深达500m时，较水平产出更为 “低
10、缓”，确定矿体的准确位置很困 难，钻孔验证时十分容易打漏。 （三）倾斜层状 矿体（东倾或西 倾），顶端埋深 100、200、500、 1000m时，在东西 向剖面上的异常 曲线见图3。1、异常曲线是不对称的：在矿体倾向一侧异常梯度缓，反向一 侧 梯度大；倾向一侧负值小，反向一侧负值大。 在平面图上显示倾向一侧等值线较反向一侧 稀疏，倾向相反一侧非但等值线较密集，且 负值较另一侧大，负等值线圈闭的范围也大 于倾向一侧。2、异常极大值处在矿体的近顶端，因此在 异常中心布孔，极易打漏矿体。 二、关于“斜磁化和化极”问题磁性地质体（矿体或非矿磁性体）之所 以有磁性，乃是构成地质体的其中某些矿物 被地球
11、磁场磁化后能产生磁性，磁铁矿物被 磁化后产生的磁性最强，所以磁铁矿体具有 强磁性，且随矿体中磁铁矿物的含量多少， 磁性大小也不同，也即磁化强度愈大，含铁 品位越高。不少岩浆岩体中常含有一些磁铁 矿物或可被磁化产生磁性的其它矿物，所以 它们常显示出的一些磁性，有一定的磁化强 度，有的岩体磁化强度很高，甚至大于一般 的低品位磁铁矿体，如超基性岩类。 地球磁场是有方向性的，从水平面上看由 南指向北（略偏地理北一个小角度）；从南北 向的断面上看，在南半球的南极是垂直地面向 上的，随着向赤道移动，向上角度越来越小， 到赤道处是水平方向的；由赤道向北极位移， 磁场方向由水平逐渐向下倾，至北极则垂直向 下，
12、在我省中纬度地区方向与水平面间夹角约 45左右。我省地下的磁性地质体被倾斜向下 约45角度的地球磁场磁化，产生同样向下倾 斜约45的磁化强度（不考虑可能存在方向不 是45的剩余磁化强度），这就是称为地质体 的“斜磁化”。 （一）斜磁化下磁铁矿体产生的磁异常特征这里仍用上述的层状磁铁矿体做模 型，设矿体走向东西，在南北向2公里测 线上，计算不同产状的该矿体剖面磁异 常特征。 1、水平产出、不同顶 面埋深的磁异常，其特 征见图4。由图可见:矿体的南缘异常 梯度大于北缘。矿体南缘以南较 远处出现异常负值，但 值较小，当埋深在500m 以下时，几乎已无负值 出现；而矿体北外侧负 值较南侧大得多，且离
13、矿体边界较近，即使在 埋深500m时，仍有明显 负值。矿体南界处于异常极大值略向南处 ,若在异常极大值处布钻揭露，有可能与 矿体擦肩而过；矿体北界在异常零值点（ 零等值线）附近。因此最合适的孔位应置 于异常北部梯度带上。同样利用异常两侧梯度带的切线法 ,可半定量地计算出矿体顶面的埋深和可 能的磁化强度，对磁异常作出判断（前提 是由地质专家提供形成水平层状矿体的可 能性时，Js计算的结果方能接近实际）。2、直立产出的 层状矿体（或柱状 矿体），其剖面异 常见图5。其特征 为：异常南枝梯度 缓、北枝梯度陡。异常南段几乎 无负值，北段有明 显负值，即使在埋 深500m时的低缓异 常、北部远处仍有 负
14、值出现。 异常极大值位置（异常中心） 均偏离矿体之外的南部，且随埋深的 加大，偏离也加大，在埋深500m时， 异常中心向南偏离近200m，显然这时 在异常中心布钻，则就会远离矿体； 这种陡立产状矿体的异常，定孔位是 最困难的。 3、北倾、倾 角30时的层状 矿体，其异常剖 面图见图6，其 异常特征似乎与 直立产状时差不 多，但还是有区 别的： 异常正值大、负值小，但大小差异较小 ，当埋深200m时，正负异常值很接近，埋深 500m时，正负值几乎是相等的，呈反对称曲线 ，在等值线平面图上圈出的是正、负等值线范 围大小几乎相等的异常。 同样，正异常中心（极大值位置）向南 偏离矿体，随埋深增大，偏离
15、距也更大。异常零值点位置（零等值线）及靠近零 点的负值区在矿体的地面投影范围内；所以当 地质专家确定矿体是向北倾斜时，在零值线及 靠近零值的负异常区、甚至负中心布孔，可以 揭露到矿体，相反在正异常中心及南部将无法 揭露到矿体。 4、南倾、倾角60的 层状矿体，其异常剖面 图见图7，其特征是：矿体北侧之北部 出现负异常，矿体及以 南出现正异常，且异常 的负值大于正值；埋深 很大时，正负值接近， 呈反对称曲线，在零值 点南北两侧梯度大（等 值线较密集），在正、 负异常中心外侧梯度较 缓，等值线稀疏。 零值点（零等值线）始终在矿体地面 投影范围内，因此在零值线及近零值的正异 常区布孔，可揭露到矿体，
16、而在正异常中心 及向南的异常区无法揭露到矿体。因此，在磁异常上布孔，必先根据异 常判断产状，最好先由地质专家提供矿体 可能的产状，则孔位才能较准确的确定。 不过，当矿体东西走向时，不论南倾或北 倾，在零值点附近定孔位是最为可靠的， 但对于产状较陡立的情况是不能套用的。 （二）磁异常“化极”问题所谓“化极”，就是将斜磁化情况下测得 的异常，通过磁场位场的数理理论，将磁 性体在斜磁化情况下的异常，计算转化为 垂直磁化的异常。一般而言，垂直磁化下 的磁性体异常，较斜磁化情况下直观，容 易解释，利于较准确地将磁性体定位。但 实际情况并不如此简单。这里，还是通过 上述给定的磁铁矿体模型，计算在垂直磁 化情况的异常特征与斜磁化的情况作一对 比。 1、直立层状磁铁矿体“化极”后的异常特征前述庐枞地区某一低缓磁异常，经化极 后在磁异常正值中心揭露见矿的情况。这一 问题，在图5中可作出回答。在斜磁化情况下 ，正异常中心向南偏离矿体数百米（尤其是 埋深大时，偏离更大），经转化为垂直磁化 后，磁异常正
