航磁Theta 圖在秦嶺中部某銅礦巖體邊界識別中的應用

鄭 偉 許 石 孫海龍 范玉海

（西安煤航遙感信息有限公司，陜西 西安 710199）

航空磁測方法利用磁性的差異尋找礦床、斷裂、巖漿巖等，這些都離不開對磁場邊界的識別。

磁場邊界識別一般利用化極后的磁異常以消除傾斜磁化的影響，而后通過求取導數識別磁場邊界，如垂向導數的零值及水平導數的極大值。初期的識別方法僅適用于較淺的場源，對較深的場源則不敏感，為此學者們提出及討論了多種磁場邊界的增強方法[1-2]。劉金蘭（2007）等利用傾斜角法、傾斜角水平導數法、Theta 圖法對山西地塹主要斷裂進行了邊界識別研究，認為這幾種方法的效果都優于傳統方法，能獲得更豐富的地質信息，其中Theta 圖法應用效果最好[3]；魏永強（2016）等對比Tilt-Depth 法、非絕對值斜導數水平導數法和Theta 圖法，認為Theta 圖法效果優于其他的邊界增強法，與向上延拓聯合使用效果更好[4]；陳國強、馬國慶（2016）提出了Theta-Depth 法，在滿都拉地區實測磁異常數據處理中給出了地下礦體及地層之間的界線并估算出異常體的深度[5]。

1 Theta 圖法

Theta 圖法于2005 年由Wijins 提出，該方法對總水平導數及解析信號振幅進行了歸一化處理[6]，具體計算公式為

式中f 代表磁異常。由公式（1）可以看出，最大值與磁性體的邊界相對應，這種方法對深度不敏感，可以識別不同深度磁性體的邊界，應用廣泛。

陳國強、馬國慶（2016）推導出垂直磁化情況下水平位置為0 埋深為z 的接觸帶磁異常表達式并帶入式（1）中得到式（2）：

2 Theta 圖法秦嶺中部某區航磁數據的處理應用

2.1 研究區地質概況

研究區地層區劃屬華北地層大區，秦祁昆地層區，東昆侖-中秦嶺地層分區。區域地層為中、上泥盆統和下石炭統。總體上，該套地層表現為一套淺海-深海相具有類復理石結構的細碎屑巖和碳酸鹽巖。

研究區夾持于商丹斷裂與鳳鎮-山陽斷裂之間，受秦嶺造山帶和鳳鎮-山陽邊界斷裂的影響，區內褶皺、斷裂構造較為發育，對區內地層、巖漿巖及礦產的分布起著重要的控制作用。區域上主要構造形跡呈近東西、北西西向，次為近南北向。區域巖漿活動較為發育，侵入巖體、巖脈均有產出，侵入時期為燕山期，時代為侏羅紀-早白堊世。巖體均為淺成-超淺成相產出，出露面積小，巖石以酸性斑巖-中性玢巖為主。實驗區磁異常背景為大片負值，磁異常均為已知的小巖體或巖脈引起[7-10]。在空間位置上，已發現的礦體或礦化體距離巖體一般不超過200m，且已知巖體周邊因圍巖或構造強度不同，其礦化強度及規模雖不盡相同，但都發生了不同程度的礦化，說明礦（化）體與巖體之間已是一種“有巖有礦”的相互對應關系。巖漿巖體已然成為區內礦體尋找最有力的標志。

2.2 預處理

在做Theta 圖處理之前，首先要對調平后的航磁數據做化極處理，消除傾斜磁化的影響；其次，由于研究區的磁性地質體為淺成-超淺成相產出，為研究較為深部的磁性體的分布特征及壓制淺部高頻信號的干擾，需對數據做延拓處理，延拓高度的選擇既要保留磁異常有用信息又要真實反映磁性體邊界。

筆者對研究區化極磁力異常分別向上延拓100、200、500、800、1000m 如圖1，可以看出向上延拓100m 消除了地表干擾，基本保存了研究區的磁場細節特征，隨著延拓距離加大，淺部小異常逐漸消失，向上延拓800m后的磁異常給出了研究區較深部磁性體的構造特征。

圖1 不同向上延拓高度磁異常對比圖

2.3 Theta 圖法的應用

對化極磁力異常不同延拓高度的數據進行Theta 圖處理可以得到不同深度層位的磁性體邊界信息，進而圈定巖漿巖和確定斷裂構造。筆者對不同延拓高度的磁異常數據進行Theta 圖處理如圖2。圖中Theta 的極大值對應磁性地質體的邊界位置，隨著延拓距離的加大，區域磁性地質體邊界逐漸顯現出來，淺部邊界逐漸減少。

Theta 圖具有分辨率高，直觀的特點。由圖2a 可以看出，化極后的磁異常直接做Theta 圖處理存在噪音較多、邊界不清晰、計算不穩定的特點；上延100m 后再做Theta 圖處理（圖2b）有效壓制了地表及近地表的磁性干擾，使磁性體邊界更加清晰；延拓800m 后的Theta 圖與延拓1000m 后的Theta 圖（圖2e、圖2f）形態基本一致，這兩幅圖給出了研究區較深部的構造形態，對比兩圖發現隨著深度的加大磁性體邊界存在外擴的現象，因此準確把握延拓深度才能準確定位深部磁性體的構造特征。

圖2 不同上延高度磁異常Theta 圖對比圖

筆者選用向上延拓100m Theta 圖推斷磁性地質體的邊界如圖3b，研究區已知的斷裂及出露小巖體與Theta 圖吻合，圖3b 中F3、F4 為已知斷裂、1-6 號為已知出露小巖體的位置，根據已知對比結果及磁法推斷經驗方法，筆者補充研究區斷裂F1、F2 及F5，圈定了幾處巖體①-⑥，這幾處巖體均未出露，推斷為隱伏巖體，有待進一步驗證。

圖3 綜合對比圖

3 結論

筆者利用Theta 圖法對化極后延拓不同高度的磁異常進行了邊界識別處理，對研究區得到幾點結論：

3.1 上延100m 后的化極磁異常求取Theta 圖可以清晰的反映磁性地質體的邊界并壓制淺部干擾，上延800m后的化極磁異常求取Theta 圖可以給出研究區較深部磁性體的構造邊界。