高精度磁法在地质工作中的应用研究
胡睿强
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胡睿强,. 高精度磁法在地质工作中的应用研究[J]. 地球科学探索,2022.4. DOI:10.12721/ccn.2022.157083.
摘要:
高精度磁法在岩石,矿石等磁性差异大的地质体中能进行快速,准确的划分。但其突出的作用是能发现中、低精度无法测出的弱磁异常,除对具有弱磁性的地质体可以直接探测外,对不具磁测前提的地质体或地质问题也能提供重要的指导作用。在基础地质调查,查找构造带和地质填图等方面能提供新的地质信息。
关键词: 磁性差异高精度磁法弱磁异常地质问题应用
DOI:10.12721/ccn.2022.157083
基金资助:

磁法勘探是通过观测和分析由岩石、矿石(或其他探测对象)磁性差异所引起的磁异常,进而研究地质构造和矿产资源(或其他探测对象)的分布规律的一种地球物理勘探方法。其作为一种主要的物探方法,曾为我国物探事业的发展起过重要作用,尤其是在寻找磁性铁矿的效果方面。但随着国家对铁矿资源的需求和调整,铁矿地质工作的减少。磁法在其他固体矿产普查中效果不明显也无较大突破。随着科技发展,技术更新,仪器换代,其精度显著提高。高精度磁法可以使得到的磁场信息更加详细和丰富,能够解决传统的低磁测在找矿中难以解决的问题,使磁测对地质问题解决的能力得到很大提高。要重视高精度磁法在地质工作中的作用。

1.高精度磁法勘探原理及方法

磁测总误差小于或等于5nT的磁测工作统称为高精度磁测。高精度磁测的基本工作原理为:它利用静态激发质子在地磁场内的拉莫尔进动效应测量磁场,当没有外界磁场作用于含氢液体时,其中质子磁矩无规则的任意指向,不显现宏观磁矩。若垂直于地磁场T的方向,加一强人工磁场Ho,则样品中的质子磁矩,将按Ho方向排列起来,此过程称为极化。然后切断磁场Ho ,则地磁场对质子有μp×T的力矩作用,试图将质子拉回到地磁场方向,由于质子自旋,因而在力矩作用下,质子磁矩μp将绕着地磁场T的方向作旋进运动。

地面上设置测网,用磁力仪观测磁异常现象和分布规律。测网一般是由互相平行的等间距的测线和测线上等间距分布的测点组成。测网形状和密度决定于研究对象的规模、需要研究的程度和经济效益等方面。普查阶段主要是发现磁异常,线距应小于最小探测对象的长度,点距应保证有3个以上测点落在磁异常范围内;详查阶段主要是研究磁异常,测网密度则要保证磁异常的形态特征细节能被反映出来。根据探测对象产生磁异常的强弱来选择仪器类型、磁测精度和观测方式。一般来讲,磁测工作首先在正常区建立基点作为全区磁异常的起算点,然后按测线、测点观测总磁场强度及垂向梯度或垂直分量的相对值。在个别情况下,还可观测水平分量相对值。在磁测工作中为评价磁测质量需要进行一定数量测点的重复观测。由于观测数据中还存在其他干扰,因此需要对观测数据作必要的改正才能得到正确的异常值。主要的改正有正常场改正(包括纬度改正)和日变改正,有些还需作温度改正和零点漂移改正。经改正后的异常值,常用等值线平面图和剖面平面图表示。

2.高精度磁法能解决的地质问题

对高精度磁测结果进行数据处理,特别是高精度磁测所测出的弱异常。选用合适的数据处理方法能提高弱异常特征的可靠性。由于磁异常的特点与磁性体的形状有关﹐故可根据磁异常的特点推断磁性体的形状﹑埋深﹑走向﹑倾斜方向﹐及磁化强度的大小和方向等。其内容大致是﹕根据工作地区已知的地质情况﹐岩石和矿石的磁性资料﹐地磁纬度﹐磁异常的特点及积累的经验﹐初步推断引起磁异常的地质原因﹐磁性体的大致形状和空间位置。根据上述推断结果﹐选择适当的方法对磁异常作定量计算﹐例如计算磁性体的埋深﹑大小﹑走向和倾斜方向等。根据前述推断结果﹐并综合其他物探方法的资料﹐确定引起磁异常的地质原因﹐对工作地区的地质构造﹑矿体贮存情况及其大小等作出推论。下面是高精度磁法能解决的地质问题:1、配合地质填图。不仅能确定强磁性岩石边界,而且还能确定某些沉积岩和其他极弱磁性的岩石边界,甚至还能把两种具有相同磁化率而它们间的剩磁方向不同或它们的不均匀性各有特点的岩石分开。划分沉积岩、侵入岩、喷出岩以及变质岩的分布范围。2、断裂性断层填图。通过各种弱磁性地层或岩体的错动或填充的磁性岩脉,研究和追踪断裂(性质、走向、深度)。进行大地构造分区,研究深大断裂,确定接触带、断裂带、破碎带和基底构造。3、研究区域矿产的形成和分布规律。4、查明各种控矿构造并进行控矿因素填图,圈定基性、超基性岩,寻找铬、镍、钒、钴、铜、石棉等矿产5、普查沉积矿产。当围岩磁性微弱时,用高精度磁测探测有弱磁性的沉积矿床:铝土矿、锰矿、褐铁矿和菱铁矿等弱磁性沉积矿床。6、普查油气田和煤田构造,研究磁性基底控制的含油气构造,圈定沉积盖层中的局部构造,以及探测与油气藏(见圈闭)有关的磁异常,进行普查找油研究与火成岩有关的煤田构造及圈定火烧煤区的范围。7、在矿产详查勘探中,对磁异常作定量解释可用来追索和圈定磁性矿体,确定钻探孔位并指导钻探工作的进行。8、磁法勘探还可用于研究深部地质构造,估算居里点深度以研究地热和进行地震蕴震层分析及地震预报的研究。         

3.高精度磁法在地质工作中的应用实例

本普查区地层主要为下寒武统铅山组,地层呈残留体状出露于晚三叠世早侏罗世花岗闪长岩中,主要岩性为白云石大理岩。岩石主要由白云石、透辉石和橄榄石组成。侵入岩主要有晚三叠世早侏罗世二长花岗岩(ηγT3J1),整体呈岩基状产出,岩石风化破碎强烈,具中粒花岗结构,主要由斜长石(30-35%)、钾长石(35-40%)及石英(20-25%)组成。粒径一般在2-5mm,个别大于5mm。钾长石为微斜长石,具土化;斜长石为酸性长石,具绢云母化;石英为它形粒状。与晚三叠世早侏罗世花岗闪长岩呈渐变关系。晚三叠世早侏罗世花岗闪长岩(γδT3J1):整体呈北西向岩基状产出,为中粒花岗闪长岩,岩石普遍遭受强烈风化,局部地段风化壳厚度达3m多,中粒花岗结构,块状构造,粒径2-5mm。斜长石占40-50%,具明显的环带结构,普遍存在钾长石交代现象,并具绢云母化。钾长石占20%,它形粒状,具泥化。石英占30%,它形粒状。暗色矿物约5%。该普查区中主要的几种岩性的磁性参数如下表:

岩石物性特征表

image.png

从上表可以看出主要岩石的磁性特征。从磁化率看,这几种岩性均表现为弱磁性,花岗闪长岩磁化率相对较高,磁化率变化范围较大,大理岩磁化率相对较小,表现为弱磁性或无磁性。

image.png 

磁场总体特征:根据磁测等值线图划分出三条构造带,分成了三个区。西南部场值一般在0至-200nT小幅波动,与大面积下寒武统铅山组(∈1-2q)大理岩地层对应。负场外围为大面积的0-300nT正磁场上叠加幅值不同正异常。与大面积的晚三叠世早侏罗世花岗闪长岩(γδT3J1)对应。Ma-2,Ma-3号串珠状带状异常划分出F2构造破碎带。F1,F3属于接触构造。采用高精度磁测,对弱磁异常进行合适的数据处理能得出很丰富的地质信息。

4.结语

高精度磁法不仅限于磁性差异大的浅表地质体中的“直接找矿”,还能对弱磁性或无磁性地质体进行一定的区别划分。重视对弱磁异常的分析,对弱磁异常进行充分研究并与地质研究进行有效结合,查证与验证对成矿有利的构造异常带。高精度磁法不仅在普查找矿工作中的应用广泛,在区域地质调查中的应用也值得深入研究。综上所述高精度磁法在地质工作中有很好的指导性作用。

参考文献:

[1]  DZ/T 0071-93 《地面高精度磁测技术规程》

[2] 秦葆瑚 推进高精度磁测在地质工作中的应用[J];中国地质 1989年05期27

[3] 刘建康 高精度磁法在找矿中的应用研究[B]; 2013.(9).82 (文章编号是1000-405X(2013)-9-82-1)


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