三分量磁測井投影矢量的應用

孫冠石++史殿勝++田玉民++孫建宏

摘要：通過實踐應用發現：磁異常總矢量 在鉆孔所在垂直礦體走向剖面（稱橫剖面）中的投影 ，在平行礦體走向剖面（稱縱剖面）中的投影矢量 ，按解釋要求繪制成的矢量圖，異常在空間上的關系更加明朗，結合地質資料進行綜合分析可使解釋工作簡化。

關鍵詞：磁異常總矢量，投影矢量，解釋

1、引言

井中三分量磁測資料的解釋以巖礦石的磁性差異為物理基礎，通過儀器測定鉆孔中磁場強度，利用實測三分量磁測曲線形態特征、矢量線特征，結合成礦地質規律進行解釋。在實際工作中，現場解釋占很大一部分比例，為節省中間等待時間，節省經濟費用，現場需要快速做出初步解釋，并給予建議。因此，在保證質量前提下，對所測鉆孔磁異常的推斷解釋，急需快速、準確的推斷解釋方法。通過實踐研究發現磁異常總矢量在橫、縱剖面的投影矢量判別法是一種簡單快捷的方法。

2、井中三分量磁測

2.1井中三分量磁測原理

空間中任一點的磁場強度 ，是由地磁場的正常場 和與磁化體有關的異常場 所組成（ ）。

從地質找礦觀點出發有意義的是磁場的異常部分，而目前觀測井中磁場異常常用的方法為三分量磁測，即是測量鉆孔中不同深度磁場的 、 、 三個分量，通過計算得出磁異常，并對磁異常進行判斷，井旁或者井下有無磁性體，并解決磁性體空間位置和產狀的問題。

在知道空間正常場 的前提下，磁異常向量 在直角坐標系中的三分量，若用坐標單位矢量表示 和 ，則有如下形式：

；

；

觀測點磁異常 是 和 之差

；

其中 、 、 是井中實測值； 、 、 是地面基點上地面磁場正常場的測量值。

2.2 數據采集

現場數據采集采用重慶地質儀器廠生產的JGS-1B綜合數字測井系統。三分量探管測量的參數是地磁場的三個分量 、 、 ，井孔的頂角 及井斜方位角 ；同時應采集井孔的磁北剖面方位角A、磁測區域正常場的水平分量 和垂直分量 。三分量探管主要技術指標：

測量范圍：-99999nT～+99999nT；

技術指標：

X、Y磁敏元件轉向差 400nT；

Z磁敏元件轉向差 300nT；

傾角測量范圍0～45°，誤差 <0.2°；

方位角測量范圍0～360°，誤差<2°；

按照設計要求設置采樣間隔，根據工作經驗一般采樣間隔設置為1m，這樣可以減少工作量，且有較詳細的曲線參數，觀測的曲線形態更完整。提升測量做檢查觀測，采樣間隔亦為1m。

3、井場磁測初步成果及解釋

為了不延誤野外施工的需要，和節省不必要的工作量，需要對數據進行快速的處理，盡快得出初步成果，進行現場解釋，從而指導鉆孔鉆進與否。

3.1圖形繪制

確定測區正常場的水平磁場分量 、垂直磁場分量 。結合三分量磁測井所測三個分量X、Y、Z及頂角，通過公式：

計算，通過“三分量磁測數據及成圖軟件”求取推斷解釋和確定旁側礦體所需曲線：

⑴ 磁異常垂直分量 曲線；

⑵ 水平分量模差 曲線；

⑶ 由磁異常垂直分量 、水平分量模差 兩者合成的磁異常矢量近似地在磁北剖面中的投影；

⑷ 磁異常總矢量 在橫剖面（垂直礦體走向）中的投影矢量圖 和縱剖面（平行于礦體走向）中的投影矢量圖 。

在AUTOCAD繪圖軟件平臺上加載上述形成的編程文件，直接在AUTOCAD中繪制出成果圖如下：

圖1 鉆孔三分量磁測曲線及解釋圖

a磁異常垂直分量（紅）、水平分量模差（藍）及其兩者合成的矢量向線簇圖（青）在同一坐標系中；b磁異常在橫剖面中沿井軸的矢量分布圖 ；c磁異常在縱剖面中沿井軸的矢量分布 。

3.2圖形的物理意義

生成三分量磁測成果圖，首先縱觀曲線圖，判斷磁異常是否為磁性體引起，若有高頻干擾異常，剔除；次之，判斷磁異常大致位置，結合鉆孔資料判斷是否有丟礦、漏礦；最后，對孔底及未見礦磁異常進行判斷，推斷孔底是否有盲礦。

曲線以深度為縱坐標， 為橫坐標，正常垂直磁場為零線， 右為正異常，向下；左邊負異常，向上。

模差曲線以深度為縱坐標， 為橫坐標，左負右正，負值表示偏向南，正值通常表示向北。用來配合 曲線判斷礦體與鉆孔的相對鉆孔的位置。

磁異常垂直分量 、水平分量模差 兩者合成的磁異常矢量 ，近似的當做磁異常矢量在磁北剖面中的投影沿井軸的分布。箭頭表示為 的指向，模長表示 的強度大小。目前作用主要是粗略判斷磁性體與鉆孔的相對位置，只是礦體賦存方向。

磁異常總矢量在橫、縱剖面的投影矢量圖 、 ，形象描述了磁力線在橫、縱剖面上的分布特征，主要用來配合 曲線推斷礦體的空間位置。

3.3井場初步解釋

對圖1進行分析，鉆孔15m以上為套管影響，從巖心看僅有200m以上存在多層磁性體，磁測成果圖磁異常部位 曲線呈“C”型曲線， 呈反“C”型曲線， 矢量線正方向，與鉆孔成果相吻合。

余者350m后 、 有劇烈變化（圖2）， 矢量于386m后變向，且未見礦。 曲線光滑后（f圖）呈現‘S形，于526m處過零線，上負下正，其與軸線交點即零點，零點所在鉆孔深度為旁側磁性體深度位置； 曲線呈現‘S形，其方向為 矢量線箭頭指向，于388m處過零線，零點以上為礦頭方向，零點以下為礦尾方向； 矢量線向線簇正方向發散，反向延伸交匯于鉆孔深度526m處，亦可判斷出為礦尾。為判斷出礦尾在那個方向，需要結合磁異常總矢量在橫、縱剖面的投影矢量圖（g、h）進行判斷。endprint

圖2旁側異常段

圖3光滑三分量曲線

本孔勘探剖面方位角150°，圖g矢量線反向延伸交匯于垂直鉆孔鉆進方向，圖h矢量線反向延伸交匯于鉆孔鉆進方向。布設水平面圖，設X軸為磁北方向，Y軸為垂直磁北方向，以孔深526m處為坐標原點。如圖：

、 為g、h圖中在孔深526m處旁側異常矢量線模長，兩者平移至使矢量線相交于原點位置，由勘探線剖面方位可得矢量向線圖（圖4）， 、 平行移動X軸負方向，做矢量向線和 ，其與X軸夾角即為礦尾在井軸方向（南偏西）。與鉆孔夾角可用公式：

δ= tan （ ）-A；

δ+A= tan （ ）計算。π-A為鉆孔勘探剖面角。

此推測方法前提條件是鉆孔的勘探剖面方位，若是需要進一步精確，則要取得 曲線與零線交點處的鉆孔方位。 、 長短取決于磁場總矢量在橫縱剖面投影矢量向線的長短。

4、結語

三分量測井技術是一個比較直觀、細致的工作，現在越來越成熟，在地質找礦中起著越來越重要的作用。井場需要快捷準確的解釋，以指導鉆進。矢量坐標能夠準確簡單的對未見礦旁側異常做出判斷，并對井底盲礦進行預判，能夠滿足井場解釋的需要。由磁異常總矢量在橫、縱剖面的投影矢量的空間關系對鉆孔旁側異常方位推斷較簡單有效，以上只是筆者工作過程中獲得的一些心得、體會，存在偏頗之處，望指正。

參考文獻

[1]丁緒榮主編.普通物探教程——重力及磁測.北京.地質出版社，1990，P168～P185.

[2]武漢地質學院地下物探教研室.金屬礦鉆孔地球物理勘探 .北京.地質出版社，1980，P118～P156.

[3]王慶乙，李學圣，徐立忠.高精度井中三分量磁測是礦山深部找礦的手段.物探化探，2009，33（3）：P235～P239

[4]崔偉，髙孝敏，馬廣海.JGS-1B型綜合測井儀在冀東鐵礦勘查中的應用.河北地質礦產信息，2005，02，P18～P21.

[5]楊坤彪，陶德益，范新省.利用井中磁方位異常判斷磁性體位置的方法. 物探化探，2010，34（6），P717～P721.

作者簡介：孫冠石（1984-），男，從事物探勘察作，通訊地址：河北省秦皇島市燕山大街221號。endprint