物探磁法在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用研究

付東陽

（河北省地礦局第四地質(zhì)大隊，河北 承德 067400）

區(qū)域地質(zhì)調(diào)查指的是針對選定地區(qū)的地質(zhì)礦產(chǎn)情況進行綜合性調(diào)查與研究。在整個過程中，我們運用地質(zhì)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等學(xué)科知識來進行調(diào)查與研究，將地質(zhì)體的分布、組分、演化過程及其相互之間的關(guān)系進行闡明，進而為工農(nóng)業(yè)發(fā)展和地質(zhì)工作的開展提供基礎(chǔ)資料。區(qū)域地質(zhì)調(diào)查不僅是地質(zhì)工作開展的基礎(chǔ)，同時也是地質(zhì)勘察的首要步驟，調(diào)查的效果關(guān)系到國家地質(zhì)水平[1]。近年來，我國觀測數(shù)據(jù)的質(zhì)量不斷提高，數(shù)據(jù)處理技術(shù)和反演方法也在不斷更新，對于重要金屬礦的成礦區(qū)域可以進行高精度、大比例的綜合勘探，在對礦產(chǎn)進行預(yù)測的基礎(chǔ)上建立起了磁測數(shù)據(jù)庫。

1 物探磁法的基本概述

1.1 物探磁法的工作原理

物探磁法可以通過對巖、礦石及其他探測對象的磁性差異所引起的磁異常進行勘探和分析，進而對地質(zhì)構(gòu)造與分布規(guī)律進行研究。從磁法角度來說，地球可以看作是一個磁偶極子，磁場以地心為中心，與地球的自轉(zhuǎn)軸相互斜交，其中，地磁的S極位于地理的北極附近，地磁的N極位于地理的南極附近[2]。受地球自轉(zhuǎn)影響，地磁的S、N極與地理的南北極之間并不是完全重合的，磁軸與地球自轉(zhuǎn)軸之間存在約11.5°的夾角。在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查過程中，所研究的區(qū)域相對地球整體而言通常較小，因此運用物探磁法時可將地磁場看作是均勻分布的。地下介質(zhì)磁性的影響因素有很多，與其內(nèi)部所含礦物成分有直接關(guān)系，通常鐵磁性物質(zhì)內(nèi)部的礦物質(zhì)含量比較多，而普通巖石內(nèi)部礦物質(zhì)含量較少。這種介質(zhì)引起的磁性差異被稱為磁異常。不同物體所產(chǎn)生的磁性是不同的，磁異常強度也是不同的；除此之外，物體的空間分布也會影響磁場的分布差異。我們可以使用精度較高、專業(yè)性較強的儀器對磁場強度進行測量，基于此可以對區(qū)域內(nèi)磁場的分布情況進行分析[3]。在對數(shù)據(jù)進行相關(guān)處理之后，就可以大致推斷出該區(qū)域地下磁性體的形態(tài)、產(chǎn)狀和規(guī)模等。

1.2 物探磁法在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中的作用

在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查過程中，物探是通過將目標(biāo)物體與周圍介質(zhì)的性質(zhì)進行對比，并運用物理學(xué)原理和相應(yīng)設(shè)備對地質(zhì)構(gòu)造與地下界限等信息進行探查的現(xiàn)代化技術(shù)。當(dāng)前，物探磁法已經(jīng)包含了多個種類，并在多個領(lǐng)域中得到普及。在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中，物探磁法的作用主要體現(xiàn)在以下三個方面：第一是可以實現(xiàn)面積性磁法勘探。具體來說，我們可以針對既定的工作區(qū)域，以合適的比例來進行面積性的磁法勘探，并根據(jù)勘探結(jié)果對資料進行定性及定量的解釋，經(jīng)過綜合分析后確定下一步地質(zhì)工作靶區(qū)，并進行工程驗證。當(dāng)前，我國已經(jīng)在黑龍江等地區(qū)的重要成礦區(qū)開展了1:50000地面高精度磁測調(diào)查，并在調(diào)查的過程中找到了很多新的找礦信息，取得了階段性成果，展現(xiàn)出了較為廣闊的發(fā)展前景。第二，可以對危機礦山進行接替資源勘探，對礦山周邊區(qū)域進行磁法勘探來發(fā)現(xiàn)深處和隱伏盲礦體，這樣可以有效增加礦產(chǎn)資源儲備量，同時使礦山的服務(wù)期限進一步被延長。如在青海賽什塘地區(qū)尋找銅礦時，通過地面高精度磁測調(diào)查，發(fā)現(xiàn)了很多新的銅礦資源。第三，還可以對地質(zhì)找礦工作起指導(dǎo)作用，如可以運用井中三分量磁測在鉆孔中高效地尋找井旁及井底盲礦體，為地質(zhì)工程的開展提供科學(xué)有效的指導(dǎo)。

2 物探磁法在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用

2.1 磁測數(shù)據(jù)的獲得

物探磁法野外工作是整個磁法勘探工作的主要環(huán)節(jié)，因此在原始數(shù)據(jù)采集的過程中，應(yīng)嚴格遵循磁測野外工作要求：開工前一日對儀器設(shè)備進行徹底檢查，內(nèi)容包括電池充電、各部件連接、開機試觀測、功能鍵試驗等；每日磁測開、收工均閉合于基點，基點、測點觀測過程中工作人員著裝保持無磁狀態(tài)；測點觀測遇磁性干擾物時，盡量移位避開并記錄；收工后及時對所測原始數(shù)據(jù)進行日變改正、地形改正、地磁改正、綜合改正等以確保磁測精度[4]。

2.2 數(shù)據(jù)信息的處理

對原始數(shù)據(jù)進行相關(guān)改正和化極處理后，通常我們會采用分離的方法將磁場中的信息提取出來，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)與地質(zhì)資料的結(jié)合。

為了能夠更好地完成區(qū)域地質(zhì)調(diào)查工作，還會使用地球化學(xué)數(shù)據(jù)和巖石磁性分析數(shù)據(jù)，并進行統(tǒng)計分析和有效處理。除此之外，在開展區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的過程中，我們還需要充分考慮地質(zhì)環(huán)境與物理環(huán)境的發(fā)展與變化，能夠做好對原始數(shù)據(jù)與原始信息的函數(shù)延拓，通過對方向?qū)?shù)進行轉(zhuǎn)化來分析小波功率譜以及對數(shù)功率譜，在其中突出有價值的信息，并對信息的干擾進行壓制，這可以使處理后的信息準確性得到有效提高。

2.3 斷裂構(gòu)造的分析

區(qū)域構(gòu)造的研究是區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的重要環(huán)節(jié)，磁測數(shù)據(jù)中所產(chǎn)生的磁異常主要是由地質(zhì)因素引起，我們可以通過計算地層與巖體之間的磁性差異來判斷斷裂構(gòu)造。在實踐中發(fā)現(xiàn)，對這種磁性差異出現(xiàn)的原因進行分析時，可以運用等值線圖，也可以使用剖面圖，通過對這些圖件的分析可以了解斷裂構(gòu)造當(dāng)中的異常特征，進而做好斷層構(gòu)造的劃分工作。具體來說，地質(zhì)構(gòu)造斷裂與斷層的原因主要包括以下三個。第一是該斷裂為地質(zhì)結(jié)構(gòu)的分界線，分界線的兩側(cè)所形成的磁場通常是不同的。第二，大多數(shù)的斷裂形態(tài)都具有線性延伸的特征，異常帶也出現(xiàn)正負兩種形態(tài)，這二者通常是伴隨產(chǎn)生的，在部分地區(qū)還會出現(xiàn)串珠狀的異常帶。第三，當(dāng)磁性與非磁性地層斷裂相接觸時，一旦出現(xiàn)磁異常，構(gòu)造的兩端就會產(chǎn)生程度不同的斷裂。

3 物探磁法在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用效果

3.1 向上延拓

為了削弱局部干擾異常，壓制淺部較小異常，突出深部異常，我們常對調(diào)查區(qū)所圈定的磁異常進行向上延拓，在此基礎(chǔ)上將等值線勾繪出來，并對其中存在的異常形態(tài)進行判別。

通過等值圖可以看出不同地區(qū)的磁異常情況，如果磁異常強度較大，說明深部磁性體規(guī)模較大；如異常逐漸消失，則說明引起異常的磁性體規(guī)模較小、延深也較小；如果在局部區(qū)域存在微弱的高磁異常區(qū)的話，則可推測該地區(qū)的磁性體存在一定程度的延伸。總的來說，如果巖體規(guī)模比較小的話，延伸通常也比較小。巖體在部分地段是斷開的，可以判定為構(gòu)造斷裂帶。

如下圖1為某區(qū)域磁測上延500m等值線圖。根據(jù)上述的分析可以推斷，該地區(qū)在西北方向的巖體規(guī)模比較小，延深也比較小；與之相對應(yīng)地，東南方向的巖體規(guī)模和延深都比較大，整體的巖體在局部地段存在不連續(xù)的特征，符合地質(zhì)構(gòu)造斷裂帶的判斷。

3.2 方向?qū)?shù)

方向?qū)?shù)可以對異常方向、磁性體邊界以及斷層等地質(zhì)問題進行解釋。在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查的過程中，我們通過對方向?qū)?shù)進行綜合性判斷可以對磁異常區(qū)域進行分析，進而了解斷裂帶的實際情況及其內(nèi)部存在的異常。通過對0°、45°方向?qū)?shù)進行分析之后可以發(fā)現(xiàn)磁異常帶的走向和構(gòu)造；而通過對90°、135°的方向?qū)?shù)進行分析，則可以反映出不同方向地質(zhì)的構(gòu)造情況，進而可以對斷裂帶的位置和走向進行研究。

4 結(jié)語

綜上所述，物探是在地質(zhì)體物性差異的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，我們可以根據(jù)收集到的資料和樣品測試的結(jié)果總結(jié)出區(qū)域地質(zhì)體的電阻率、磁化率以及密度等物理性質(zhì)。通過不同地質(zhì)體物理性質(zhì)的差異，來解決相應(yīng)地質(zhì)問題。物探磁法是基于巖、礦石的磁性差異來尋找磁性礦體和研究地質(zhì)構(gòu)造，在未來，該方法的應(yīng)用范圍還將得到進一步的拓展，為區(qū)域地質(zhì)活動的開展提供重要的理論依據(jù)。