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绿色勘查新方法-低空航磁测量
信息来源:日期:2017-09-05作者:甘肃开元棋牌浏览次数:1075

绿色勘查新方法-低空航磁测量

张健  鲍世才  彭小珂

(甘肃省地矿局第一地质矿产勘查院  741020

摘要:树立国家绿色发展理念,践行绿色勘查,以实现资源开发利用和生态环境保护协调发展。为此,大力推广例如航空物探等有利于保护生态环境的地质勘查新方法、新技术势在必行。本文以省级基础地质调查项目为基础,开展1:5万低空航空高精度磁法测量工作,获得了全面的磁异常信息,并取得了较好的方法运用效果,在区域地质调查中发挥了重要作用,为区域地质构造研究、圈定岩浆岩、成矿预测等提供了丰富的资料,为地质勘查提供了一种绿色而又先进的技术手段。

关键词:绿色勘查  低空航磁

党的十八届五中全会首次把“绿色发展”作为五大发展理念之一,使其成为“十三五”时期乃至更长时期经济社会发展的重要理念。尽管在相当长的一段时期内,我国对矿产资源的刚性需求还将不断加大,但保护生态环境的原则不能动摇,地质勘查工作必须主动适应生态文明的约束和要求。绿色勘查是绿色发展理念在地质勘查领域的实践,是以绿色发展为目的,以地质勘查全过程的“绿色化”、“生态化”为主要内容和途径,最大限度地减少勘查工作对生态环境的影响和破坏。为切实体现绿色勘查要求,在省级基础地质调查项目《甘肃省陇南市高桥-太白地区1:5万矿产远景调查》中创新采用低空高精度航空磁法测量工作,实现了地质勘查与保护生态环境双赢。

1低空航磁优势

磁法勘探是通过观测和分析岩石、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分布规律的一种地球物理方法[1]。磁法测量可分为地面磁法测量和航空磁法测量。我国地面磁测工作始于1939年,1954年我国航磁投入应用并迅速发展。随着地质勘查工作要求精度提高、生态环境保护意识逐渐加强,中小比例尺的常规航磁和地面人工磁测已难以满足目前绿色勘查要求,为此,急需大力推广一种新型的磁法测量手段-低空高精度航磁测量。

1.1低空航磁与常规航磁对比

具有一定磁性的地质体引起的磁异常强度随着测量高度的增加快速衰减[2]。部分测区位于高差较大的山区,传统中小比例尺航磁飞行高度一般高于300米,甚至达到500米左右,难以对浅部目标地质体直接开展高精度的磁法测量。由于国家空域管制政策较严格,导致开展传统航空磁测工作难度较大、成本较高。

开展大比例尺低空高精度航磁测量工作,依靠其降低飞行高度(飞行高度不超过150米)、加密测线等方式大大提高了航磁测量的分辨率,在保证航磁测量高效率的同时,获取接近地面磁测的高分辨率资料。

可以预见,低空高精度航空磁测技术在区域地质调查、矿产勘查等领域将有很好的应用前景。

1.2低空航磁与地面磁测对比

低空高精度航磁与地面磁测比较具有一系列优点。一是低空航磁工作可以做到对生态环境零破坏,不损坏林区一草一木;二是它能克服种种不利地形条件和气候条件的限制,如在高寒地区、陡峭山区、原始森林、沼泽湖泊等人员难以到达的地区充分做到数据采集无漏点,获得完整的磁测数据;三是速度快、效率高、使用劳力少,能在短期内取得大面积丰富的区域磁测资料;四是可有效消除人文干扰,采集到真实可靠的磁场数据;五是能了解地球物理场在不同高度的变化情况,为解释地质现象和找矿提供更多的信息。

为比较地面磁测与低空航磁测量效果,在测区选择一磁异常处分别做了地面磁测与低空航磁测量,地面磁测点距20m,低空航磁点距2m。为两者测量结果在同一高度上进行对比,将地面磁测向上延拓100m后(低空航磁测量平均飞行高度为101m),得到地磁异常与低空航磁异常的对比曲线(图1

 

1  地面磁法与低空航磁异常对比曲线

不考虑近地表的磁性不均匀干扰,地面磁异常和低空航磁异常完全一致,凡是地面磁法反应出的异常,在低空航磁剖面上均有对应。测区浅部磁性不均匀较明显,地磁的平均梯度达到5nT/m,所以地磁剖面曲线波动幅度较大。即使是对地面磁测数据进行圆滑滤波,也很难把握异常全貌。可见,低空航磁测量在压制地表局部干扰能力方面较地面磁测效果好[3]

2低空航磁工作方法技术

2.1机载航磁系统介绍

航磁测量系统包括CS-3型高精度铯光泵磁力仪和IMPAC航磁收录系统(包括T-1温度湿度计与Hemisphere R320 GPS),磁力仪测量范围为15000 nT105000nT,探头方向差为±0.25nT,采样率采用10Hz(即每秒10次);空中数据收录系统使用IMPAC数据收录系统;GPS全球实时定位系统使用美国Hemisphere公司生产的R320型差分GPS全球实时定位系统。由于工作区大部分为中高山区,地形切割强烈,沟壑纵横,故选用爬升能力较强的小松鼠(AS-350B3)直升机作为作业运载工具。

2.2野外飞行测量工作

航磁工作比例尺1:50000,测线方向0°。全区测网疏密度为500m±22.5m;垂直测线方向布设4条切割线,线距5km;所有测点平均飞行高度为101.0米;偏航在80米之内的点占所有测点的95.5%,无偏航距大于80m且长度超过5km的测线段;测线平均飞行速度为128.3km/h

2.2.1装机前仪器设备测试方法

航空磁测系统装上飞机之前,测试内容包括磁力仪在用探头和备用探头的一致性(小于0.41nT),磁力仪单探头的稳定性(小于0.1 nT),磁力仪单探头的阶跃响应时间(0.6s),磁力仪单探头的转向差(0.225nT)。

2.2.2装机后系统的测试与校准方法

测量系统全部装上飞机后,测试与校准的内容包括导航定位系统静态测试(径向定位精度最大为1.82m)、高度计校准(高度变化不超过±5%)、航磁系统静态噪声水平测试(均小于0.02nT)、空中飞机磁补偿飞行(补偿后优于2nT)等测试。

装机前后测试与校准结果均符合设计及规范要求。

2.2.3空中数据采集方法

主测线测量采用设计测线沿地形缓起伏飞行,飞行高度控制在80120m。切割十分剧烈的地段,为保证飞行安全,飞行员根据实际地形、气象条件和飞机性能控制不同地形条件下的飞行高度。为有效降低飞行高度,对山区和平坦区采用分段断线飞行方法,在断接线处,断接线至少要重复3km。在地形高差较小的平坦地区,飞行高度要求严格控制在80120m

切割线测量选择磁场相对平稳和地形平缓变化的地段,其飞行高度与测线离地飞行高度接近。切割线两端向测区外延伸2km

重复线测量是质量检查的一部分,布置在地形平坦、磁场平稳的测线段。重复线飞行与测线首次飞行时的航迹、离地飞行高度相一致。为检查并纠正测量系统的滞后现象,并做了适量的反方向重复线飞行。

3低空航磁应用效果

3.1测区地质概况

工作区位于西秦岭南部,大地构造位置属西秦岭褶皱带中的中北秦岭陆表海盆。属中秦岭地层分区与北秦岭地层分区,大范围属中秦岭地层分区,主要分布有泥盆系、石炭系、少量侏罗系和第四系;东北部属北秦岭地层分区,主要分布有新元古代木其滩岩组、早古生代李子园群、太阳寺组。工作区分跨北、中秦岭两个次级构造单元,以东峪-太阳寺区域大断裂为界,北部属北秦岭构造带,南部属中秦岭构造带。测区岩浆岩较发育,分布较广。北部分布有八卦山、天子山三叠纪正长花岗岩-二长花岗岩体,南部有糜署岭三叠纪花岗闪长岩体、二长花岗岩体,东南部有太白石炭纪花岗闪长岩-二长花岗岩体(图2-a

 

 
 
 
 

2 测区地质、磁异常及导数解译图

3.2应用效果

测区磁场总体呈现南低北高的趋势,区域背景场较平稳。北部表现出明显的正值磁异常,且向东部仍有延伸。南部多表现为低缓的负值磁异常。测区中部部分磁异常呈近东西向条带状展布(图2-b

磁异常不同的数据处理方法已经广泛地应用于磁异常的解释,为达到压制区域场、圈定局部场、分离叠加异常等不同解译目的,可以采取不同的数据处理方法[1]。为研究磁性地质体包括断裂、岩体等位置及空间分布特征,笔者尝试应用磁异常导数(包括垂向导数和不同方向水平一阶导数)、差值切割法、斜导数等计算方法,其中水平0°方向一阶导数和垂向二阶导数方法效果较好。

水平0°方向求一阶导数2c,可以突出垂直于这个方向即南北向的线性构造,图中红色虚线为解译断裂,与现有地质资料较吻合。垂向二阶导数其零值线基本上反映了磁性体的范围,图中2d红色实线为圈定岩体分布范围,共圈定ABCD四处岩体,依次与八卦山岩体、天子山岩体、糜暑岭岩体、太白岩体相对应。因糜暑岭岩体为中酸性岩,采集到大部分岩石磁性较弱甚至为非磁性,依据磁异常所圈定的岩体界限为相对强磁性岩体范围,所以磁异常圈定C岩体范围较小,与地质资料有一定出入。

4结论

作为绿色勘查新方法的低空高精度航磁测量,在区域地质调查中完全可以取代传统地面磁法测量工作。特别适合在交通条件较差地区,大大降低了野外数据采集人员的工作强度,提高了工作效率和数据质量。为基础地质勘查提供丰富、详实的磁测资料及可靠的解译成果,是西部山区有效的地质勘查技术手段[4]

参考文献:

1、管志宁.地磁场与磁力勘探、地质出版社、2005

2、张津伟等.几种低空高精度航空磁测系统及找矿应用分析、矿产与地质、20142

3、杨生等.动力滑翔机航磁系统在大兴安岭地区的示范测量、物探与化探、20174

4、张洪瑞等.中高山区高精度航磁调查找矿效果研究、地球物理学进展、20138

作者简介:张健,男,19877月,2010年毕业于长安大学,在读工程硕士,甘肃省地矿局第一地质矿产勘查院,主要从事磁法、电法勘查工作,电话:18719866207