地球物理重磁勘探第四章.ppt

第四章重磁野外测量重力磁测工作按其观测异常的领域不同，分为地面、航空、海洋、卫星及井中重力磁测等。任何重磁测量工作，必须有正确的工作方法和技术，才能获得完整而准确的数据，为重磁异常资料的分析解释及获得可靠的地质结论提供基础。重力磁法勘探工作通常包括以下四个阶段：踏勘设计阶段：接受任务后，首先要收集有关工区的地质，地球物理等资料，并组织现场踏勘，编写本区重力磁测工作的设计书，报请上级主管部门批准后方能施工。野外施工阶段：包括仪器设备的性能检查，测区测网的敷设、基点及基点网的建立、观测重力磁异常、物性标本采集和测定，质量检查、室内整理计算及绘制各种野外成果图件。数据处理阶段：根据所获得的重力磁测资料及地质任务，提出相应数据处理方案，为重磁异常的分析解释提供资料。解释分析和提交成果报告阶段。本章主要介绍重力磁法勘探所能完成的地质任务；编写技术设计的主要原则以及在野外工作中的主要方法技术。对实测数据的处理和解释将在以后章节中讨论。自二十世纪80年代中期以来，我国重力磁测工作无论地面、航空、海洋测量均使用高精度重磁力仪器，仪器分辨率已达到0.1nT，可以提取数纳特的有效信息。为此制定了相应的专业工作规范，上述各阶段的具体内容和技术要求可参阅相应的规范。下面分别简介各阶段工作中的基本问题。第一节重磁测量的任务与技术设计1.重磁测量工作任务随着重磁力仪测量精度的提高，测量领域的扩大，各项校正方法的逐步完善，资料处理和解释方面的新方法、新技术的发展，使重磁勘探所能解决的地质任务的能力和效果日益提高，应用范围不断扩大。不同地质勘探阶段可以布置相应比例尺的重磁测量工作，以完成相应的地质任务。根据重磁测量所承担的地质任务及勘探对象的不同，可以分为：区域重磁调查；能源重磁测量；矿产重磁测量；水文及工程重磁测量；天然地震重磁测量等。根据测量所处空间位置的不同，可以分为：地面重磁测量；坑道重磁测量；井中重磁测量；海上重磁测量；航空重磁测量；卫星重磁测量。重磁测量工作任务（1）区域重力调查①研究地壳深部构造。例如地壳厚度的变化（莫霍面的起伏），深大断裂的可能部位及延伸情况，上地幔密度的不均匀性及研究地壳的均衡状态、居里面的起伏等。②研究大地及区域地质构造，划分构造单元；研究结晶基底的起伏及其内部成分与构造，圈定沉积盆地范围，研究沉积岩系各密度、磁性界面的起伏与内部构造。③追索、圈定与围岩有明显密度、磁性差异的隐伏岩体或岩层，追索两侧岩石密度、磁性有明显差异的断裂，进行覆盖区的基岩地质、构造填图。④根据区域地质，构造及矿产分布规律，为划分成矿远景区提供重磁场信息。区域重磁调查的结果还对地球形状的研究以及为导弹、宇航飞行提供极为重要的基础资料。例如,若忽视重力异常的影响，则发射10000km的洲际导弹落点误差可达10km量级。重磁测量工作任务（2）能源重磁测量可以在沉积覆盖区域块速、经济地圈出对寻找石油、天然气或煤有远景的盆地；在圈定的盆地内研究沉积层的厚度及内部构造、寻找有利于储存油气或煤的各种局部构造。（3）矿产重磁测量包括金属矿产及非金属矿产有关的重磁测量，且多与其它物探方法相配合，圈定成矿带；在条件有利时，可确定控矿构造或圈定成矿岩体；直接发现埋藏较浅、体积较大的岩体或对已知矿体进行追踪等。（4）水文及工程重磁测量随着大型工程项目的增多和城市高层建筑的出现，工程勘查项目大大增加，重磁力仪精度的提高，已开始了在这一方面的应用。主要任务是：研究浮土下基岩面的起伏和有无隐伏断裂、空洞，以确保厂房或大坝等工程的安全；寻找水源，如利于储水的地下溶洞、破碎带、地下河道等；危岩、滑坡体的监测等；地面沉降研究；在地热田的勘测开发过程中，发现热源岩体，监视地下水的升降以及水蒸汽的补给情况，以便更合理、持久地开发地热田。（5）天然地震重磁测量它可分为台站重磁测量和流动重磁测量两种形式。其主要任务是研究重磁场在台站点上或沿某一地震活动带重磁场随时间的变化。在台站上的观测结果是临震预报的手段之一；流动重磁的观测结果是中长期预报的手段之一。重磁测量的技术设计技术设计中主要解决的问题是：工作比例尺的确定；精度要求及各项误差的分配和野外工作方法的选择等。（1）工作比例尺的确定它反映了工作的详尽程度，工作比例尺也就是提交重磁异常图的比例尺。在区域重磁调查中，基本比例尺有1∶100万、1∶50万、1∶20万和1∶10万四种，前两种主要用于重磁调查空白地区，用以研究区域构造和地壳深部构造；后两种主要用于能源普查或经区域调查已确定的成矿远景区。。重磁测量的技术设计（2）精度要求及误差分配确定重磁异常测量的精度，一般用异常值的均方误差来衡量，它包括重磁观测值的均方误差和对重磁观测值进行校正时各项校正值的均方误差。重磁异常的均方误差应根据地质任务和工作比例尺来确定。例如，在金属矿产重磁普查时，通常是取最小的有意义的异常幅值的1/2~1/3来作为异常的均方误差。因为大于2.5倍均方误差的测点出错率仅为0.3%。对于不同比例尺的重磁测量，有关规范或手册均给出了可供选择的精度要求及误差分配值，施工前可参照来编写技术设计书。目前，我国高精度的电子式（质子，光泵）磁力仪已普遍使用，根据此实际情况，可将磁测精度分为如下三级高精度均方误差≤5nT中精度均方误差6~15nT低精度均方误差15nT其中均方误差小于2nT的高精度磁测，定为特高精度磁测。野外重磁测量中异常的真值是未知数，只能做到等精度的重复观测。所以，衡量重磁测量质量的均方误差常采用如下计算公式NBBmNtii21221若同一观测点上检查观测次数多于两次，则可用右式计算均方差NMBBmNiKjiij112重磁测量的技术设计（3）重磁测量的方式路线测量一般用于概查或普查阶段，重磁测点是沿交通方便的道路布置，测点大致均匀分布，线距没有严格要求。剖面测量多用于专门性测量，剖面线方向应垂直地质体走向，并尽可能通过地质体在地面投影的中心部位，测点不能偏离剖面线，在接近正常值区点距可大些。面积测量是重磁测量的基本形式，它可以提供工区内重磁异常的全貌。经验证明，在下述条件下，重磁测量将得到良好的地质效果。①作为研究对象的地质体与其围岩之间有明显的密度、磁性差异，而在围岩内部没有明显的密度、磁性变化；②两种不同密度、磁性的岩层，其接触面称为密度、磁性分界面。作为研究对象的地质构造，其密度、磁性分界面的深度有显著的变化，而其界面深度又不太深；③在工区内非研究对象引起的重磁异常变化小，或通过校正能给以消除；④地表地形平坦或较为平坦。第二节仪器的检查与标定在进行野外施工之前和施工过程中，为确保取得合格的测量数据，应严格按照有关技术规定的要求，定期对使用的重磁力仪进行认真检查和调校，对于仪器的性能应进行试验和分析。所有检查、调校与试验的资料都是生产成果的一个组成部分。仪器的检查与调校项目包括：测程、面板位置、水准器位置、亮线灵敏度等，并应按顺序进行。仪器性能的试验包括：静态试验、动态试验和一致性试验。重力仪器的标定一般指仪器格值标定(磁力仪称格值测定)，特殊情况下还要进行温度系数(磁力仪称温度系数测定)、气压系数和磁性系数的标定。如果不需这些特殊的标定，就可做一般试验，检查仪器是否受温度变化、气压变化和地磁场的影响。经验告诉我们，调校不合要求不能进行试验，试验不合要求不能进行标定，否则重磁力测量的观测精度难以得到保证。重力仪的静态试验将仪器置入安静、通风的一层楼房的室内，每隔20~30分钟观测一次，同时记录室内温度，连续进行24个小时以上的观测。这种试验的目的是为了解仪器静态零点漂移是否呈线性变化，受气温变化的影响大小或在抽气前后读数的变化和稳定性等。静态试验重力仪的动态试验动态试验是在接近野外施工条件下进行的，选取具有一定重力差的两个点（或多个点），采用与施工相同的运输方式，以多次重复观测的方法进行。两点间单程观测时间间隔约10~15分钟，同时记录气温。试验时间应超出开工前和收工后各一小时，并不少于12小时。通过此项试验，可以了解仪器动态混合零点漂移的速率；动态观测下达到的可能精度；最佳工作时间范围和确定最大线性时间间隔。观测结果经重力固体潮改正后得到重力仪动态混合零漂曲线。动态观测精度按下式计算：nmVmii12校正动态试验重磁力仪的一致性试验3重磁力仪的一致性试验当需用几台仪器在工区工作时，应做此试验。它可以与动态观测的试验结合进行；也可另选一些重磁力变化大的点用往返重复观测的方式进行。试验结果仍用式计算均方误差，但其中的则表示某台仪器在某点上观测值与各台仪器在该点上观测平均值的偏差；为各台仪器总的观测次数；为观测点数减1。计算应分别对各台仪器进行，超出精度要求的仪器，不能参加施工中的测量。nmVmii12第三节基点网的布置与观测1.基点网的作用由于重力仪本身存在着无法消除的零点漂移，随着观测时间的延长，零漂积累愈大，且往往不是与时间呈线性关系。因此，用重力仪在测点上进行观测时，需要有一些精度更高、重力值已知的点来控制。这些点称为基点。重力基点在观测时都要联成封闭的网络，叫做基点网。任一测段的重力普通点观测均应从基点开始，并终止于基点。基点网的作用在于：控制重力普通点的观测精度，避免误差的积累；检查重力仪在某一段工作时间内的零点漂移，确定零点漂移校正系数；推算全区重力测点上的相对重力值或绝对重力值。对于磁法勘探来说,基点网的作用主要在于对ENVIMAG质子磁力仪进行连结点日变改正(相当于日变的混合校正)时建立校正点;其次,控制观测过程中仪器零点位移及其它因素对仪器的影响，并将观测结果换算到统一的水平。基点分为总基点，主基点及分基点。总基点和主基点主要作用为观测磁场的起算点。当测区面积很大必须划分几个分工区进行工作时，必须设立一个总基点；若干个分工区的主基点，形成一个基点网；分基点的主要作用为测线观测时控制仪器性能的变化。基点网的布置根据基点网的作用，在建立基点网时应考虑：根据仪器的最大线性时间间隔和交通运输条件、观测时间长短来确定基点网的密度，使之均匀分布全区；为保证基点网测量的精度，应用一台或多台精度高的仪器观测；采用快速的交通工具运送；观测路线应按闭合环路进行，环路中的首尾点必须联测；当需建立多个环路时，每个环中中必须包含相邻环路中两个以上基点作为公共基点，以便最后对基点网进行平差；基点应布置在交通干线上，地物地貌标志明显，周围无震源，稳固，无外界重磁场干扰,磁场梯度小的地方,并按规定统一编号和建立永久或半永久性标记。基点网上的观测方法在基点网上观测方式的选择，是以能对观测数据进行可靠的零漂校正，能满足设计提出的精度要求为原则。当所用的重力仪其零点漂移很小又近于线性时，可以单向循环重复或往返重复方式进行。否则，应采取多台仪器多次重复观测方法。目前最常用的是三重小循环观测。单向循环重复顺序是：1→2→3→……→1→2→3→……；往返重复顺序是：1→2→3→……→3→2→1；三重小循环顺序是：1→2→1→2→3→2→3→4→3→4……每台仪器的合格观测数据，于相邻两点间（一个边段）可得一个独立增量。按有关规定，基点网的每一边段上应有3个以上的独立增量才行。第四节测点、检查点的布置、测量及日变观测1普通点的布置与观测普通点是测区内为获得被测对象产生的重磁异常而布置的观测点，它们应按设计书中提出的形状、点线距等均匀布设在全区。布点时若因地物、地形限制，测线或测点均允许偏离，一般不得超过设计的点线距的20%，最大不超过40%。在普通点上的观测，一般可采用单次观测，但都必须在规定时间内（即最大线性一时间间隔）起止于基点上。如果测区很小不需建立基点网时，也至少设一个基点，以便按时测定重磁力仪的零点漂移，准确地对各观测点进行零点校正。同时，该基点也就是全区重磁力测量的起算点。第四节测点、检查点的布置、测量及日变观测2检查点的布置与观测为了检查在普通点上重磁力观测的质量，需要抽取一定数量的点作检查观测。检查点的布设与观测应做到：检查点的布置应在时间上与空间上都大致均匀，即每天的观测和每一条测线上的点（随