1、携带 GPS 的高精度磁力仪在金矿勘查中的应用摘要：携带 GPS 的高精度磁力仪配置 GPS 进行勘查，使得应用磁法寻找金属矿的勘查水准、技术又上了一个新台阶，测线上采集的数据量大、密集并同时提供每个物理点的 WGS84 坐标是其显著特征。本文简单介绍了勘探区地质概况和岩（矿）石磁性特征，详细说明了配置 GPS 高精度磁力仪野外工作方法、技术及数据处理。应用切割线调平法以降低噪声干扰并提高磁测资料的精度和图件质量是必要的，为使获取的磁异常信息更为直观、有用，图示说明了数据处理的各个成果，圈定的岩体边界和推测的构造剪切带为在盲区寻找金矿提供了间接依据。 关键词：高精度磁测；GPS；切割线；调平法
2、；金矿；剪切带。 中图分类号：P318.6+3 文献标识码：A 文章编号： 0 引言 随着科学技术的进步，地面高精度磁测配合地质填图能够更可靠地反映控矿地质体的磁性变化,了解隐伏的控矿岩体、构造和含矿破碎带蚀变带的分布,在间接找金方面发挥了重要作用。因此,地面高精度磁测应在金矿勘查中作为一种先行的基础工作进行1 。 携带 GPS 的动态激发型高精度磁力仪，该磁力仪精度高(0.01 nT),支持事后处理和全球定位系统。野外作业可设置采样间隔（如 2 秒钟）连续测定物理点磁总场，同时提供物理点的地理位置信息。野外能快速获取高密度、高精度地球物理场信息，并通过“切割线”法2可以提高磁测精度和图件质量
3、。具有轻便、简易、快速、低成本的特点，使得磁法在勘查金属矿的应用中又提高到一新的台阶。 2009 年，我们应用配置的动态激发型磁力仪，在内蒙古某矿区进行地面高精度磁测。通过 Geosoft Oasiss 软件进行数据处理及成图，圈出了区内岩浆岩岩体的边界、构造剪切带沿走向上的延伸，对地质填图起到了辅助作用，在寻找韧性剪切带导致的微弱磁异常有显著效果，为盲区寻找金矿提供了间接找矿信息。 1 地质概况 工区位于华北地台北缘，内蒙古兴安华力西地槽褶皱系锡林浩特市二道井复背斜次一级构造带中3，岩浆岩活动以华力西期最强烈。矿区出露地层较简单，志留系下泥盆统温都尔庙群，第三系上新统以及第四系。 矿区内出露
4、温都尔庙群下岩组地层，岩性主要为：灰绿色、绢云母石英片岩，该层是金矿的围岩；灰绿色、绿泥石英片岩；褐色、含铁石英岩该层呈条带状、透镜状产出。第三系上新统主要分布于工区北西及西南部，大面积出露，岩性较为单一，多为黄色砾岩，局部为含杂色泥岩，厚度大于 6 米。第四系全新统分布于工区的北东部沟谷中，以风积砂土为主，覆盖于基岩之上。 插图 1.矿区地质略图 矿区岩浆岩出露主要是华力西晚期灰白色、及肉红色黑云母花岗岩，脉岩为流纹斑岩脉和石英脉。 矿区位于苏尼特左旗隆起带复式背斜西端收敛部位，构造较为简单，北东南西向剪切破碎带串穿矿区。剪切带走向 50-60，倾向 320-330，倾角 40-60，宽度
5、100-200m，是矿区主要的导矿、容矿构造，控制了区内金矿化脉体的分布4。 2 磁性特征 为了解测区岩（矿）石磁性特征，对内蒙古某矿区岩芯进行了磁化率测量，使用的仪器是磁化率仪器，统计结果见表 1。 表 1 岩芯磁化率岩性分类统计结果 该区岩(矿)石磁化率有特征如下： 温都尔庙群下岩组地层中的透镜状、含铁石英岩磁性最强，磁化率值在 12510-6SI 以上；剪切带中具硅化、黄铁矿化等蚀变的金矿石，磁化率值在 319610-6SI 之间；黑云母花岗岩磁化率为中等级别，平均值在 2610-6SI；温都尔庙群下岩组地层中未蚀变、单纯的片岩以及流纹岩磁化率最低，它们的平均值在 2.010-6SI 以
6、下；地表覆盖层下红土的磁化率平均值在 6.510-6SI，有可能对磁测异常产生高频影响。铁元素在地壳中的丰度是很高的(5800010-6) , 在岩石中的这些铁元素有些成为铁磁性矿物,还有些不具磁性的含铁化合物,由于铁是变价元素,在适宜的条件下也能转变为铁磁性矿物1。综上所述，伴随各种地质事件所产生的热力、动力、化学等变化，矿区成矿有利部位在剪切蚀变带的改造下在磁测中显示出带状磁异常特征，为矿区开展磁测提供了依据。 3 高精度磁测方法与技术 3.1 仪器设备 使用加拿大携带的动态激发型磁力仪作移动测量：该磁力仪具有高灵敏度、高分辨率和高观测精度特点。另外，全方位传感器，测量之前基本无需预热，易
7、于野外操作，更能支持事后处理和全球定位系统磁测野外作业时。 使用 GSM-19T 质子磁力仪作日变观测站，灵敏度小于 0.1nT,观测间隔 5 秒/次。 磁力仪外接专用 NoveAtel GPS，该设备进行特殊磁屏蔽处理，具有低噪声高精度特点。 3.2 野外工作方法 野外工作技术要求基本与常规高精度磁测无异，在具体作业中新一代设备最显著的特点是：物理点定位测量和地磁场总强度测量一体化，并可设置由移动测量站自动采集（如采集间隔 2 秒/次） 。 （1）测网布置 由于测区已探明构造剪切带为北东 45 度走向，设计普通测线基本垂直于已知构造剪切带走向，方位角为 135 度，线距 40 米。另外，设计
8、北东向切割测线 7 条，垂直于普通测线，方位角为北东 45 度，线距 400 米。需指出的是不用设计测网点距，测点密度与设定自动采集间隔和测量员步速相关，一般而言，平均点距可小于 3m。 （2）测点定位方法与效果 设立测量基站和工区已知点进行联测，采用实时差分测量方式，静态平面精度能达到3mm。 最重要的是物理点定位测量和地磁场总强度测量一体化，测网是不需要专门测量人员对测线、测点做标记。定位测量可设定 2 秒/次，采集地理坐标信息由主机按插值法自动配到每一个采集的地磁场物理点数据。定位测量和地磁场总强度测量基本同步，测量中的实时坐标有效的提高了磁测的实际精度。 （3）野外数据采集的具体方法
9、测量中，需一手持的人员在前按设计测线进行引导并实时记录各类人文干扰及其位置，身背磁力仪的测量员，需以 2030 米间隔跟在手持前导员的后面，自动进行定位测量和地磁场总强度测量。依据工区地形条件，平坦地形实测点位在测线上一般偏差15 米，测线上测点的形迹非直线，而为围绕设计测线的一条曲折、弯曲的折线。 4 野外资料的数据处理 4.1 预处理 （1）初步绘制总磁场 T 剖面图和平面异常图,剔除磁测数据人文噪声 高精度磁测的原始数据携带有大量的人文噪声，剔除各种噪声对数据的影响是数据预处理首要工作。配置的磁力仪在每条测线上采集巨量的数据，所以利用 Geosoft Oasiss 软件处理数据是必要的。
10、 将数据导入 Geosoft Oasiss 数据库中，绘制剖面图和平面异常图，并将野外记录人文异常投影到平面异常图上。利用 Geosoft Oasiss 交互式数据库平台，图和数据库进行动态链接，综合剖面曲线、平面异常图和野外记录点，剔除测线的突变点、畸变点。这有助于快速有效的对数据进行分析和处理。 （2）计算磁异常 本次数据处理软件 Geosoft Oasiss 支持 IGRF(国际地磁参考场)计算，能快速的进行正常场改正。沈阳地质调查研究所孙中任通过工作实例证明,使用网格化的全国地磁数据进行区域场改正,比使用国际地磁参考场进行纬度改正后,再进行低阶趋势分析对数据进行第二次改正,以纠正第一次
11、改正不彻底的做法要精细得多5。故本次数据处理笔者采用了网格化的全国地磁数据进行正常场场改正。 4.2 数据处理 软件中设有 Leveling 软件模块，专门用于处理磁测沿测线附加的一些人文噪声，在这里需要添加切割线对进行数据水准校正。 切割线调平法是一种提高磁测资料精度和图件质量的新的数据处理方法，该方法以误差理论为基础，根据场的分布理论，利用多项式数据拟合对测量数据进行分析、处理，以便消除迭加在测量值中的系统误差，从而达到消去因误差引起的相邻测线间场的水平的不一致以及出现在等值图上的波纹现象的目的26。本次数据处理剔除了地下金属管道、电线等引起的一些人文噪声后，再通过切割线调平法进行处理，对
12、比效果详见插图 2。 插图 2.剔除噪声后总磁场异常效果对比图 软件具有强大的计算能力，它主要是依据快速富氏变换()，在频率域中进行磁异常的各类滤波、空间换算和不同磁化方向的换算等，目的在于尽可能多地提取有用信息或改变异常形式以便于解释。 5 异常解释及地质效果 （1）化向地磁极（） 。 1）化向地磁极的目的是消除倾斜磁化的影响，便于确定磁源的边界。化向地磁极使用的是测区中间点的地磁参数：倾角为-6.38，磁偏角为62.74。 2）低磁异常多分布在测区中部、南西部，负值区以蓝色标出，极小值在以下，与温都尔庙群下岩组地层中灰绿色、绿泥石英片岩相对应；南西部有正异常出现，呈串珠状或透镜状，与周围负
13、异常界线清晰，且负值异常最低，以深蓝色标出。 3）测区北东端南东端范围的磁异常普遍为中等特征且均为正值，总磁场异常平缓，正值分布区以绛红色标出，值一般在在 40 左右，这和华力西晚期灰白色、及肉红色黑云母花岗岩有关。 4）在测区中部稍微偏南测，存在一个明显的线性异常带和梯度带，高、低磁异常界面清晰，走向北东，这和北东向挤压破碎带相吻合，发育着流纹岩，金矿体成似层状或大透镜体状产出，被该构造带控制。这是剪切带对地层产生一定的破坏作用，在高精度地面磁测中表现为一个微弱的异常带，详见插图 3。 插图 3.T 磁异常化向地磁极平面等值线图 （2）垂向（）及水平（）一介导数 1）垂直一阶导数异常，就是磁
14、场异常沿垂直方向上的变化率。一般异常可增强显示磁测数据的近地表特征，反映浅的、局部的地质体和地质构造。垂直一阶导数（）突出了近地表磁场特征，且的分辨率较高，能区分相邻磁性体的异常。见插图 4。 测区中部及北东南东端部，垂向一介导数为中等异常，一般为0.2；而测区中北部北西西方向，以及南西端部北东方向，表现两条正、负相间的带状异常，梯度特征明显，极值为 1.0，最小值为 0.6。北东向梯度该和已知构造剪切带吻合。 2）磁异常水平方向一阶导数，主要为减弱或克服磁性围岩的干扰，消除正常场背景值的影响，突出带状异常，推断断裂构造，划分岩体边界6。沿测线 315 度方向计算了总磁场异常的水平梯度，数据处
15、理的目的是增强、放大北东向磁异常变化特征。一介水平导数磁异常与垂向一介导数的平面等值线图相近，见插图 4。 在测区南西端，存在一条明显南西北东方向高磁异常带，与测区中北部北西西方向、带状的高磁相交，两条高磁带状异常特征明显，与测区中部中低磁异常界线清晰，可推断为断裂构造接触。 北东、北西西方向两条高磁异常带为温都尔庙群含石英、褐铁矿及少量绢云母等地层，局部高磁异常与透镜状磁铁矿对应，极大值在 0.7。 插图 4.垂直一介导数磁异常平面等值线图及水平一介导数磁异常平面等值线图 （3）向上延拓 磁异常向上延拓处理，利用向上延拓消除浅部磁性不均匀的高频异常，分离垂向叠加的区域背景和局部异常，突出深部
16、规模的磁性地质体的磁异常。 本区为消除地表浅部高频磁异常的干扰，分别进行了 50 米、100 米高度向上延拓， 50 米高度的向上延拓见插图 4。 插图 5. 磁异常（T）向上延拓 50 米平面等值线图 上延后的总磁场异常使得浅部、小的磁性干扰体的磁场，比那些规模较大的磁性体的异常随距离增加衰减得快，平面等值线中正、负及高、低值更为突出。上延 50 米的总磁场异常平面等值线图，北东南东端，及南西端沿北东向的高磁异常仍很明显，极值为 80 左右，和工作区内透镜状磁铁矿吻合的很好；测区中部的中、低磁异常界线分明，极小值为 5.0左右。 6 结论 （1）携带的质子旋进磁力仪在采集地磁场总强度（）的同时，能够提供每个物理点的坐标、高程（） ，采取较短的采样间隔（如：2 秒采样一次） ，每条测线获得的大量磁数据，约为常规测网磁测数据量的 810倍，使得磁法勘探又提高到一新水平。 （2）数据预处理主要是根据每条测线总磁场异常（）特征绘制剖面图、原始平面异常图和野外记录，去除“电磁噪声”和地下金属管道、高压电线等“人文噪声” 。将每个物理点的坐标、高程（）转换为北京直角坐标坐标（） 、高程（） ，最后，将每个物理点统一到日变站进行纬度、高度改正以获取相对的磁异常。 （3）垂直测线方向布置几条测线进行“切割线调平法” ，是一种
