地球探測科學與技術學院
瀋陽及其附近地區重磁資料處理與解釋報告
姓名：李雪壘
學號：62090404
班級：四班
專業：勘查技術與工程（應用地球物理）
指導教師：吳燕岡教授
2011.12.26
目錄前言2
第一章重磁資料處理基本原理與方法3
一 、重力場與磁場的波譜介紹3
二 、資料處理的基本方法3
三 、surfer、grapher簡介3
第二章地質概況5
一、東北及其附近地區地質概況5
二、實驗區內的地質概況5
第三章區內重磁異常綜合解釋8
一、重力資料異常處理與解釋8
二、磁異常資料異常處理與解釋12
三、重磁異常場綜合分析15
第四章本次實驗的初步結論16
主要參考文獻16
前言重力勘探是測量與圍岩有密度差異的地質體在其周圍引起的重力異常﹐以確定這些地質體存在的空間位置﹑大小和形狀，從而對工作地區的地質構造和礦產分布情況作出判斷的一種地球物理勘探方法。磁法勘探是通過觀測和分析由岩石、礦石（或其他探測物件）磁性差異所引起的磁異常，進而研究地質構造和礦產資源（或其他探測物件）的分布規律的一種地球物理勘探方法。二者有廣泛的應用，如研究地殼深部構造；研究區域地質構造，劃分成礦遠景區；掩蓋區的地質填圖，包括圈定斷裂﹑斷塊構造﹑侵入體等；廣泛用於普查與勘探可燃性礦床(石油﹑天然氣﹑煤)；查明區域構造，確定基底起伏，發現鹽丘﹑背斜等區域性構造；普查與勘探金屬礦床(鐵﹑鉻﹑銅﹑多金屬及其他)，主要用於查明與成礦有關的構造和岩體，進行間接找礦；也常用於尋找大的﹑近地表的高密度礦體，並計算礦體的儲量；工程地質調查；如探測岩溶，追索斷裂破碎帶等。
隨著電子技術的發展和微處理機的廣泛應用，測量磁場 3個分量及其梯度的高精度航空磁力儀已經製成。加上高精度的導航和資料處理，繪圖和資料解釋推斷的自動化，今後航空磁法勘探將代替部分地面磁法勘探，並在工作過程中自動作出解釋，繪出磁性體空間分布圖。利用這些圖件，再結合其他資料，能可靠地對工作地區的地質構造作出推斷，供找礦﹑找地下水﹑工程建設和**預報等方面應用。
我國在改革開放以後，隨著科學技術的飛速發展，在重磁勘探領域取得了令人矚目的成就，在測量精度方面大大提高。
由於重磁法勘探應用廣泛，成本不高，因此在勘探領域一般是其他勘探方法之前的首選方法。由於地球區域複雜，通常要對所採集的資料進行各種處理，以去除各種無關影響，提取所要的結果。同時根據處理結果對其進行解釋，其中解釋又分為定性解釋與定量解釋，其處理方法與解釋方法在本次實驗中均有所簡單涉及。
在本次課程中，我們主要學習了重磁異常的空間域處理與轉換，重磁異常的波數域處理，重磁異常的反演方法以及重磁資料的地質解釋和在勘探中的應用等。
基於本學期學習的內容及理論知識，結合自己的理解對東北地區的重磁異常做初步的處理及解釋。本次實驗作圖工具使用的為surfer和grapher，同時也參考了一些前人的研究成果，以此作為基本出發點，進而得出一些初步的結論。
第一章重磁資料處理基本原理與方法
一、 重力場與磁場的波譜介紹
重磁資料的處理分為空間域和波數域，在空間域中重磁資料的處理十分複雜，而經過傅利葉變換到波數域中後就變得十分簡單方便。在波數域中對資料所有的處理都是一些因子的乘積；而且由於快速傅利葉變換的出現運算速度明顯加快；除此之外波數域處理的另乙個優點是沒有了邊緣損失。鑑於上述優點重磁資料處理都是在波數域中進行的。
在波數域資料處理時要先把資料擴充到2的整數冪倍，然後利用fft計算原始資料的譜，再將原始異常的譜乘以處理過程的權因子求轉換譜，最後用逆fft轉換回空間域異常。用到泊松公式波數譜，其中重磁異常波數譜由水平尺寸、深度因子、位移因子和磁化因子乘積構成。
二、資料處理的基本方法
1、 解析延拓：
根據某觀測平面上的實測異常，換算場源以外其它空間位置的異常稱為解析延拓。換算平面位於實測平面之上，稱為向上延拓，換算平面位於實測平面之下，稱為向下延拓。向上延拓可以突出深部異常，壓制淺部異常；計算形狀引數勾繪斷面圖。
而向下延拓可以突出區域性異常，壓制深部異常；劃分水平疊加異常；評價低緩異常；增加解釋推斷的資訊。延拓的波數譜只與深度因子有關，h0為向上延拓，h0為向下延拓。
下面以無限長直立台階為模型說明解析延拓的作用：
模型引數：埋深h=10km ，h=8km ，台階厚度t=h-h=2km ，剩餘密度ρ=0.9g/cm3 ，剖面線從x從-100km到+100km ，y為1到128km，間隔均為1km 。
圖1-1（黑色為原始資料，藍色向下延拓2km，紅色為向上延拓2km）
由圖1-1對比可知，向上延拓後重力異常幅值變小了，向下延拓後重力異常幅值變大了，當在邊界時會出現區域性振盪
2、導數異常的計算：
（1）垂向導數的計算：求垂向導數就是要根據實測重磁場t的分布來計算在該平面上的分布。n為求導的階數，常用的是n=1和n=2，即計算垂向一階導數或垂向二階導數。
因為，所以是計算年n階垂向導數的波數響應。即垂向一階導數的波數響應為r, 垂向二階導數的波數響應為r2。垂向導數異常能區分相鄰異常體的異常，減少其相互迭加的影響。
或者減輕圍岩的干擾，分離迭加在背景場中的區域性場。從理論上分析用垂向二階導數的零值線可以圈定異常體韻範圍和位置
（2）水平導數的計算：水平導數即對x方向的導數和y方向的導數
若s是實測平面上某一任意方向，它與x方向的夾角為，則。方向導數可以用來突出某一方向的異常特徵。x方向的方向導數對於x方向的高頻成分有放大作用，y方向的方向導數對於y方向的高頻成分有放大作用，因此實踐中常用方向導數來分析區內某一方向的構造線特徵。
3、區域場與區域性場的分離——匹配濾波：
區域場與區域性場的分離是區域重磁場資料處理的乙個重要方面。在實際資料解釋中也有重要意義。區域場以低頻成分為主，區域性場則以高頻成分為主。採用提取不同波數成分的場就可以完成場的分離。
匹配濾波：當實測場是由區域場與區域性場迭加而成時，從徑向平均對數功率譜曲線土就會顯示兩個擬合直線段，它們分別反映了區域場和區域性場的主頻段。因而採用一般的波數濾波方法就可以進行場的分離。
由於在本學期的課程中對這方面的內容涉及較少，並且在實驗中也並未嘗試，因此此種方法在本次報告中就不再詳細介紹，在資料處理時暫時不做此方法的處理。
4、化磁極：
化極是將斜磁化的za、△t轉換成垂直磁化的垂直磁異常。它消除由於磁化場的傾角和偏角引起的磁異常不對稱性的一種濾波技術，以便使異常似乎是在磁極處獲得的，從而異常形態簡化，利於推斷解釋。由於在本學期的課程中並未對該種方法做詳細的介紹，因此在以下資料的處理中不再應用。
三、surfer、grapher簡介。
surfer主要用於畫等值線圖和三維立體圖，畫等值線圖countour map和三維立體圖su***ce map的檔案必須是grd檔案，畫圖框base map要用bln檔案，而標明文字和圖表的post map要用dat檔案。可以利用properities選項卡對所化圖形的各種性質進行調整。除此之外surfer還可以畫vector map 向量圖(或風向圖)、image map、shaded relief map、wireframe map。
surfer功能是比較強的，但沒有各種投影變化是它的一大缺點。尤其是在等高線領域，這不能不說是它的應用受到限制的地方。
grapher與surfer一樣也是由goldensoftware開發，但是它主要是用來
畫剖面圖，支援txt、dat、xls等格式，資料按列放置，可以有標題行。grapher在匯入資料後可以選擇x軸和y軸的資料，利用properties選項卡可以修改圖形及座標軸的長度、位置、範圍及標題，曲線的顏色，新增圖例標題等。
第二章地質概況
一、東北及其附近地區地質概況：
本區處於西伯利亞板塊與華北板塊所挾持的東西向構造帶東端。西伯利亞板塊影響著該區前寒武紀諸地塊的性質和古生代的構造和岩漿作用;而華北板塊對本區後期改造,影響著大陸邊緣的走滑拼貼作用及造山和盆地的形成。這一區內分布有十分重要的兩條巨大岩漿巖—火山岩帶(大興安嶺岩漿巖帶和張廣才嶺岩漿巖帶) 和15 個盆地(松遼盆地與大慶探區外圍的14 個中小盆地) ,還有著名的郯廬斷裂北延部分的敦化—密山斷裂和依蘭—舒蘭兩條岩石圈斷裂。
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