MAMSS—1 低空高精度航磁系統在印度尼西亞海濱區應用效果

閆偉 單侖 張楠

摘要：為了圈定釩鈦磁鐵砂礦的空間分布，為下一步開采提供依據，MAMSS-1 航磁系統在印尼海濱區進行了 1：2.5 萬比例尺的低空航磁測量。根據切割線與測線交叉點磁場值，計算本次測量總精度為±3.9nT。航磁數據表明，這套航磁系統除了可在陸地完成野外生產測量外，還可以在大面積的水域上進行磁法測量，大大擴展了高精度磁測的野外作業范圍。

Abstract： In order to delineate the spatial distribution of vanadium-titanium magnetite placer and provide a basis for further mining， MAMSS-1 aeromagnetic system has carried out low-altitude aeromagnetic survey at a scale of 1：25，000 in the marina area of Indonesia. According to the magnetic field value of the intersection point between the tie line and the survey line， the total accuracy of this survey is calculated to be ±3.9nT. Aeromagnetic data show that this aeromagnetic system can not only complete field production survey on land， but also carry out magnetic survey on a large area of water， greatly expanding the field operation range of high precision magnetic survey.

關鍵詞：MAMSS-1 航磁系統；高精度磁測；海濱區；化極垂向一階導數

Key words： MAMSS-1 aeromagnetic system；high-precision magnetic survey；seashore area；vertical derivative first derivative

中圖分類號：P631.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2019）03-0139-03

0 引言

測區歸屬印度尼西亞西爪哇省省會萬隆市打橫縣管轄，位于首都雅加達東南約210km的印度洋北岸西爪哇省濱海區和的海濱地帶，所要測量的區域基本位于海濱區（圖1）。測區總面積為260km2，測線總長度為1144km，通過本次工作，本文主要介紹動力滑翔機航磁系統優勢及在濱海區的測量成果。

1 區內地質概況

測區處于歐亞大陸與岡瓦納大陸結合部位北側的歐亞大陸陸緣火山巖帶，向南凸出的多島洋弧形部位， 也是印度洋與太平洋分界交接部位，南大陸印度板塊與太平洋板塊交接部位。復雜的地質構造背景和多島洋的構造格局，鑄就了測區內發育中、新生代巖漿巖和濱、淺海的沉積等特征，也是形成測區東西向大面積分段展布的濱海砂礦和海濱砂礦的地質前提。

測區的主體構造為近東西向。以發育第四系濱海沉積的粉砂—細沙（巖）、釩鈦磁鐵砂礦和近垂直海岸線的洪、沖積砂礫層為主，其北部發育白堊紀及第三紀玄武巖、輝綠巖、輝長巖、閃長巖、花崗閃長巖等巖漿巖。測區基性巖漿巖向南突出，從陸地向濱海、海濱延伸，基性巖漿巖經過幾百萬年的風化剝蝕及海浪的沖刷淘洗，使釩鈦磁鐵礦砂富集，是本區形成特大型釩鈦磁鐵礦床的重要原因。

2 區內地球物理特征

依據前人工作成果及在航磁測量工作過程中，對測區巖（礦）標本的磁性測量，發現濱海釩鈦磁鐵砂礦磁化率分布基本服從對數正態分布（圖2），計算統計磁化率常見值為24000×4π×10-6 SI，磁化率輝長巖磁化率為2400 ×4π×10-6 SI，凝灰巖磁化率：1000 ×4π×10-6 SI。磁參數測量結果表明本區釩鈦磁鐵砂礦與其它巖石間的磁性有著很大的差異，這就為本區圈定釩鈦磁鐵砂礦提供了地球物理依據。

根據國際地磁參考場（IGRF 2000），計算得出：地磁總場強度為45500nT；地磁傾角為-35°；地磁偏角0.5°。

3 MAMSS-1航磁系統組成

MAMSS-1航磁系統是由輕便體育運動動力三角翼滑翔機、氦光泵磁測系統、GPS衛星導航系統、三分量磁補償系統、高精度激光測距系統、全數字化采集系統及地面氦光泵磁力儀7部分組成（圖3），地面日變站與空中磁力儀必須達到秒級時間同步。

4 航磁數據質量

MAMSS-1航磁系統所用的飛行器為動力三角翼滑翔機，該飛行器具有飛行速度僅為80km/h，飛行高度低的特性，加上氦光泵磁力儀采集方法為連續測量，采樣頻率為10Hz，所以本次工作的實際點距為2.3m， 經統計本測區共44萬個采樣點；本次工作所使用的磁力儀為氦光泵磁力儀，精度為±0.01nT，經統計全測區航空磁力儀的動態噪音為0.012 nT，屬于一級數據；依據航磁規范，通過調平前切割線與測線交叉點磁場值計算均方誤差為±3.9nT，滿足高精度磁測±5nT要求；經統計算全區的平均飛行高度為80m，平均偏航距 11m，按照航磁規范對2.5萬比例尺飛行要求，本次測量無論是飛行高度還是偏航距都完全滿足規范要求。

5 MAMSS-1航磁系統在印度尼西亞西爪哇省斯烏蘭海濱區的應用效果

測區處在南半球中低緯度的地磁環境中，磁異常與磁性體之間的關系較高磁緯度復雜，這就增加了對測區異常的認識難度，從而影響我們圈定釩鈦磁鐵砂礦空間展布的結果，為了提高我們對測區內磁異常的認識能力，我們建立了規則的理論模型在測區磁環境下的正演結果。

5.1 測區內水平薄板理論△T異常的基本特征

測區內的釩鈦磁鐵砂礦可近似視為水平薄板，考慮到區內海濱釩鈦磁鐵砂礦體的形態、規模、產狀、磁化率、所處的地磁環境和礦體的退磁效應，設計出了理論模型（圖4）以模擬區內的海濱釩鈦磁鐵砂礦體， 并計算該模型在飛行高度處水平面上的△T異常剖面曲線。

理論曲線表明，區內水平板狀體在南半球中低磁緯度的地磁環境中呈現南負北正、近于對稱的異常特征，在成對的正、負異常極值點之間，平緩的負值磁異常從南至北逐漸過渡到正值。磁性體的南邊界位于S-N向剖面負極值點的連線（可簡稱為“負極線”）附近；其北邊界位于S-N向剖面正極值點的連線（可簡稱為“正極線”）附近，板狀磁性體的主體部分位于“負極線”與“正極線”之間，并且以低緩負值區域為主， 這不同于北半球磁異常特征。

5.2 海濱釩鈦磁鐵砂礦航磁△T異常的基本特征

對測線進行各項改正及調平后，通過軟件網格化生成了△T 平面等值線圖（圖 5），從平面等值線圖可以看出如下特征：

①橫貫區內海濱地帶的 NWW-SEE 走向異常帶呈典型的南負北正、負強正弱的伴生異常的特征，且正、負異常間存在寬緩的低值異常過渡帶。全區最強的異常正極值=200nT，最強大負極值=-400nT，大部分異常處于-200nT～100nT 之間，負異常的分布范圍略大于正異常的分布范圍。

②沿測區北緣跨海濱與濱海地段上，同樣分布著具有上述特征的 NWW-SEE 走向的異常帶，但因測區北界所限，導致該異常帶延伸斷續和異常特征不完整。

③在測區南緣的西段發現了兩處沿NWW-SEE向排列的南負北正伴生異常，因測區南界所限，未能采集到完整的異常數據。但或許可以推測在測區的南界以南的水域處還存在第三條NWW-SEE走向的南負北正伴生異常帶。（圖5）

5.3 釩鈦磁鐵砂礦水平投影幾何信息的提取

濱海砂礦的沉積環境由于海濱地帶海床坡度很緩，所以礦體可以近似地看作是由水平薄板狀體，航磁△T異常形態特征具有圖4磁異常特點。眾所周知，人們常常在地磁高緯區成功地利用磁異常的化極垂向一階導數的零等值線來來圈定水平薄板狀異常體水平邊界。利用化極垂向一階導數圈定水平薄板水平邊界的理論模型計算，從圖中可以看出垂向一階導數零等值線能很好的圈定模型水平邊界，所以對本測區的航磁數據進行化極垂向一階導數是追索砂礦水平邊界一種有效的方法。

進行化極垂向一階導數處理之前，往往需要對原始數據進行濾波處理，因為求導后會放大噪音從而掩蓋有用信息，影響零等值線的圈定。MAMSS-1航磁系統搭載了高精度氦光泵磁力儀，且測量時磁力儀具有一定的離地高度，這在一定程度上削弱地表磁源的干擾，因而在進行化極垂向一階導數處理之前，并未對測區△T航磁數據進行濾波處理。圖6是化極垂向一階導數平面影像圖，圖中“黑色粗線”即為零等值線， 從圖中依據零等值線就能快速的圈定釩鈦磁鐵礦的水平邊界。

5.4 釩鈦磁鐵砂礦垂直斷面幾何信息的提取

上一節提到通過化極垂向一階導數圈定了釩鈦磁鐵砂礦的水平邊界，而砂礦體的垂向厚度可通過剖面2.5D 模擬反演來大致確定，因為海濱型砂礦產狀及形態較為簡單，可以近似看出水平薄板，在這一模型的基礎上，通過 2.5D 模擬反演來大致確定礦體厚度是非常有效的一種方法。

由于篇幅的限制，不能列舉反演的所有剖面，但是所有反演的結果可以歸納為以下幾點：

①磁性體的垂直擬斷面近似紡錘狀，略向南傾，傾角小于 1°，其主礦段位于異常的最大值點與最小值點之間的寬緩低值處。

②礦體的最大厚度約 30m，位于最小值點以北 300m 處，其主礦段的平均厚約 8～15m。

③礦體的主礦段在海平面下的頂板深約 12m。

5.5 釩鈦磁鐵砂礦資源量估算

前面提到過利用化極一階導數圈定了釩鈦磁鐵砂礦水平投影面積，利用 2.D 模擬反演確定了礦體的垂向厚度，這樣就可以計算出礦體的體積，測定統計出礦體的比重及品位，最終即可估算出釩鈦磁鐵砂礦資源儲量。

6 結論

航磁結果表明，本項目所采用的 MAMSS-1 航磁系統具有適應性強、飛行高度低、數據量大、高效和高精度的特點，可用于中大比例尺的磁測工作，其方法技術除了可在陸上空中完成野外生產測量外，還可以在沼澤地、森林、湖泊、海濱等地面無法開展磁測工作的地帶中進行生產測量。本次航磁測量工作平均偏航距為 11m，平均飛行高低 80m，平均點距 2.2m，總精度為±3.9nT，上述指標均達到或優于規范要求。為本區提供了可靠的第一手磁法資料。

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