物探专业生产实习重磁法勘探部分

物探专业生产实习-重磁法勘探部分
物探专业生产实习－重磁法勘探部分
一、 重磁法勘探原理 1. 重力勘探原理
重力勘探的物理基础是密度，地下地质构造及矿产资源的密度（质量）分布不均匀引起的重力变化即重力异常（几百毫迦）。

地球正常重力的变化包括空间变化（可达6000毫迦）和时间变化（0.3毫迦）。

重力异常是地质体的剩余质量对测区某点上单位质量产生的附加引力的铅垂分量.
2. 磁法勘探原理
磁法勘探的物理基础是地球磁场和岩矿石磁性。

θ
ϕcos ⋅=-=∆F g g g 纬度
中间层
高度地形零漂和重力固体潮
测量值－－－相对观测情况下，
ϕσδg g g g g g g h ∆∆∆-∆-∆=∆T
地球磁场的主体是稳定磁场。

稳定磁场＝（中心偶极子磁场＋非偶极子磁场）(地球基本磁场T 0)＋地壳磁场（磁异常T a ）
变化磁场（δT ）叠加在地球基本磁场之上。

岩矿石磁性包括磁化率k 和剩余磁化强度矢量Mr T a ＝μ0（kT 0/μ0＋M r ）·Q
Q 为空间因子，是一个和岩矿石与地面上各测点距离有关的量。

T T T T a δ++=0
ΔT ＝T －δT －T 0＝T 测量值－δT 日变值－T 0基本磁场值，这是一个标量差。

当Ta 的值不大时（此时T 和T 0的夹角应该很小，图示角度为了示例进行了夸大），
cos a T T θ∆≈
二．重磁法实习内容安排
1.实习目的：(1) 巩固和加深对课堂理论教学的认识和理解； (2)初步进行野外工作方法技术的基本训练，了解和熟悉重磁法勘探野外工作的全过程，掌握重磁异常资料的采集、整理及解释的基本技能；
（3）掌握生产报告的编写方法；
(4)培养学生实事求是的科学态度和严肃认真、不怕困难、艰苦朴素的工作作风，培养学生的团结协作精神。

2.实习任务
探测工区地下是否有密度异常体或磁性体存在；对测得的重力异常和磁异常进行合理解释。

3.实习应掌握的内容：
（1）测区、测网和工作比例尺的选择、测网的敷设方法。

（测线应垂直于探测对象，线距应不大于最小探测对象长度的1/2，点距应保证至少有3个连续测点反映异常）
工区位置：新校区
工作比例尺： 1：2000
工区为200m×200m的方形区域。

测线为南北向，基线东西向基线点位误差小于0.5米，测线点位误差小于2米。

测区设置一个总基点。

重力勘探：
点距：50米；线距：100米；共3条测线，15个测点。

在异常区域加密，线距50米，点距25米。

磁法勘探：
点距：10米；线距：20米；共11条测线，231个测点。

在异常区域加密，线距10米，点距5米。

敷设测网时，采用罗盘定向，皮尺、测绳量距，
（2）测量精度的确定及保证精度的措施；
（异常总均方根误差应不大于探测对象异常的1/2.5；在保证异常总均方根误差不变的情况下，各项均方根误差所占比例可视仪器性能和工作方法等作适当调配）
重力勘探，
总精度：0.1mGal，
各项误差分配为：
测点重力值精度：0.05mGal；布格校正精度：0.05mGal；地形校正精度：0.07mGal；正常场校正精度：0.02mGal；
磁法勘探， 总精度：5nT
各项误差分配表详见磁测规范，特别注意仪器一致性精度要达到2nT 。

（3）野外工作的基本过程； A ．仪器的检查及调节；
熟悉仪器操作，检查仪器能否正常工作。

B ．仪器的测试(主要介绍磁力仪)； a ．仪器一致性测定
相对一个标准点，多台仪器在其它多点上的磁场差应该近似相等，即符合对仪器一致性的要求。

性能不一致的仪器不能在同一测区工作。

仪器的一致性均方差越小越好。

这是一项保证磁测质量的重要技术指标。

一致性检查方法如下：在无人文干扰且磁场平稳（10nT~20nT ）的测线上选50－100个点，多台仪器依次观测，观测值经日变校正后。

仪器均方差按下式计算：
2
,11
N M
i j
i j V
M N N
ε==⋅-∑∑一致性＝
式中，N 为测点数，M 为仪器台数，V i,j 为i 点j 号仪器观测值与该点M 台仪器观测平均值之差，要求不大于设计工区测量的总精度标准的1/2。

b ．仪器噪声水平测试
噪声水平的标定方法是在工区内选一个磁场平稳、不受人文干扰的地方，将
待定的仪器相距20m 放置，采用记日变的方式同步（误差<2s ）观测，将地磁场日变作为外场变化，读取100 个左右观测值进行计算。

先用七点平均公式对观测数据进行圆滑。

3211231
()7
i i i i i i i i x x x x x x x x ---+++=
++++++ 则各台仪器噪声水平为：
2
1
()
1
N
i
i
i x x S N =-=
-∑N 为参与计算的数据个数，x i 为i 时刻的观测值。

一般情况下如果校验结果不理想，除仪器接口不妥外，则主要是仪器本身噪声干扰所引起的，仪器噪声过大则不能使用。

C ．测点磁场观测方法和技术要求；
（一）观测时，观测人员（特别是持探头的操作人员）必须“去磁”即不能带小刀，发卡、皮带扣、手机、钥匙、背包扣、磁卡等铁磁性物品。

检查的方法是让持探头人员靠近探头，用仪器读数测量，没有影响读数时，则认为已去磁，可以开始工作。

（二）必须携带的磁性物件和其它有磁性的设备应离开测点一定距离。

观测时罗盘应远离仪器5m 以上，要远离汽车30m 以上，其它人员也要与仪器保持距离。

（三）遇到强磁性干扰时（铁路、高压线等），须合理移动点位，
并记录在案；
（四）观测时应保证点位正确，同时每次观测时探头的高度均应保持一致。

（五）测点测量时通常三人一组，一人持探头，一人操作仪器，一人做记录。

（六）测量时探头方位需按规定朝向，不要晃动、转动。

D．日变站的建立及日变观测方法。

(一)日变观测应选在避风雨、避阳光、温度变化小的磁场平稳处，要远离人文设施、进出工区交通方便。

在日变观测仪器探头位置周边半径1米的空间内，磁场变化应≤0.3nT。

(二)选择性能较好的仪器进行日变观测，日变观测仪器应与测点观测仪器进行秒级同步，采样间隔60s.
(三)要有专人在日变观测站守护，防止他人靠近仪器探头，影响日变观测质量。

(四)每天日变观测时间应早于出工的第一台仪器，晚于收工的最
后一台仪器。

(五)梯度大于2.0nT/min的日变资料不能用于日变校正。

E．重力仪观测注意事项
（一）仪器要轻拿、轻放，在测点间最好装箱搬运。

（二）不得日晒、雨淋。

（三）在基点读三个数，在测点读两个数。

当操作员报数时，记录员需回报以核对。

取多次读数的平均值做为该点的读数
（四）当天的重力观测，起始于基点，终止于基点；其间，每测完一条测线，返回基点测一次。

（4.）原始资料的整理计算及图示 A 掌握原始资料各类校正及计算方法； a ．
重力数据的各种改正
a1.重力观测数据的初步整理 (a)求取读数差
i i S S S ∆=-基
式中，S i 、S 基——表示第i 个测点和起始基点上的平均读数。

(b)求取重力差△g i ’
i g C S i '∆=⋅∆
式中，C 为仪器的格值。

（c ）求各测点的混合零点位移校正值。

把仪器在相邻两基点间的零点位移变化看作线性变化，则仪器在该时间间隔内的零点位移变化值为△g t ’为
g C ()t S S '∆=⋅∆∆尾尾首首－－（g -g ）
而各普通测点上的零点位移校正值δg i 为
()t i i g g t t t t δ'
∆=-⋅--首尾首
式中，S 尾、S 首——分别为重力仪在尾、首基点上的读数平均值；△g 尾、△g 首——尾基点与首基点上的已知相对重力值；t 首、t 尾、t i ——重力仪在首、尾基点和第i 个普通点上的观测时间。

(d)求取各测点的相对重力值△g i
△g i ＝△g i ’＋δg i a2. 布格重力异常的求取
(a)高度校正
当测区较小，测点相对总基点的高差不太大时，高度校正值的计算公式为
03.086()
g.u.h g h h ∆=-
式中，h ——测点的海拔高程（m ）；h 0——总基点的海拔高程（m ） (b)中间层校正。

00.419()
g.u.g h h σσ∆=--
式中，σ——测点以下，厚度是（h －h 0）的中间物质层的岩石平均密度，以103kg/m 3为单位。

当求取相对布格重力异常时，σ应取当地的地表岩石平均密度；h 、h 0——分别是测点、总基点的高程（m ）。

通常，将高度校正、中间层校正合并，称之为布格校正。

0(3.0860.419)()
g.u.B g h h σ∆=--
(c)地形校正。

当测点周围地形起伏不平时，若过测点做一平面，这时一部分地形高于水平面（多余地形质量），一部分地形低于水平面（缺少地形质量）。

无论是多余的，还是缺少的地形质量，都是使测点处的重力值减小，因而相应的局部地形校正值总是正的。

由于地形校正计算工作量较大，本次实验数据又取自平原区，所以不作此项校正。

地形校正值一般以△g T 表示。

(d)正常场校正。

纬度校正，当测区范围较小，且求取相对布格重力异常时，是以总基点的正常重力值当作零，每一测点都相对于总基点进行校正，以消除因纬度不同引起的重力变化。

8.14sin 2g.u.g x
ϕϕ∆=-∆
式中，φ——总基点的纬度或测区的平均纬度（°）；△x ——测点距总基点的南北向距离，即测点与总基点x 坐标的差值，单位km 。

(e)布格重力异常。

相对布格重力异常由下式计算
0B (3.0860.419)()g.u.g g h h g ϕ
σ∆=∆+--+∆相
式中，△g ——测点相对总基点的相对重力值；h 、h 0——测点、总基点的海拔高程（m ）；△g φ——纬度校正值。

b ．
磁异常数据的计算
b1.日变改正 T T T T -+日改测日基
＝ 式中，T 改——日变改正后的磁测数据，nT ； T 测——测点的磁测数据，nT ； T 日——日变站的磁测值，nT ； T
日基
——日变站的基本磁场值，nT 。

（该值在高精度磁测规范中
有严格的测量方法，需要连续测三个晚上，本次实验采用日变观测数据中最前面五次日变观测值的均值作为日变站的基本磁场值）
本公式中，T 测和T 日要求是同一时刻的观测值，在实际磁测数据中，若没有和T 测相同观测时间观测的T 日数据，则要根据T 测观测时
刻之前和之后的日变观测数据经线性插值求出T 测观测时刻的日变数据。

即 T T T t t t t -⋅--日后日前
日测日前日后日前
＝
（）
b2.正常场改正
利用国际地磁参考场IGRF 模型计算各测点的地磁正常场值T 正。

本次磁测实验，测区范围很小，日变站也相距不远，可以取日变站的基本磁场值作为本测区所有测点的正常地磁场值。

b3.高度改正
3T T h R
∆高＝- 式中，T 高——高度改正值，nT ； T 0——测点的正常场值，即T 正；
R ——地球平均半径，数值取6371200，m ； △h ——测点海拔高程与日变站高程之差，m 。

本次实验中，测区各测点（包括日变点）高程差不大，可不作高度改正。

b4.磁异常计算公式
T T T T ∆=+-正改高
B ．掌握重磁工作基本图件的绘制方法；
绘制异常平面剖面图、异常平面等值线图。

a) 图的方位为上北、下南、左西、右东，其它方位，应注明正北方向
b) 剖面方向按左西右东，左南右北。

其它方向，应在剖面横坐
标右上方标注测线方位角。

c) 彩图色标，正异常用红色，负异常用蓝色
d) 正等值线用实线，负等值线用虚线，零等值线用点划线 （5.）野外重磁工作的质量检查和评价方法。

野外观测的质量检查是及时发现观测的质量问题以改进工作和评价观测质量的重要手段，也是野外工作的一个重要组成部分。

因此，要随工作进展有计划地进行，不能在工作结束时突击检查。

检查工作要尽可能按“一同三不同”的方式——即同点位，不同时间、不同仪器、不同操作员——进行。

检查点的分布要大致均匀。

在工区要大致均匀地抽若干点（占总观测点数的3％－5％）（磁测11个，重力1个）进行检查，计算均方误差。

计算均方误差时，可将误差过大的个别点舍弃，但舍弃数不得超过相应检查点数的1％。

（6.）实习报告的编写方法。

一、
二、 工区地质及地球物理概况 三、 野外工作方法及质量评述
1. 测区、测网与磁测精度（高精度磁测 均方误差≤5nT ）的确定 附图 工区工作布置图
2. 仪器性能（介绍所用仪器及主要性能如分辨率、测量精度、量程
()
2
121
2N
i i i B B m N
=-=±
∑
范围、梯度容限、工作温度要求等）
3.野外观测及质量评定
（1）野外观测方法（日变站的设立，测点观测要求等）（2）数据质量检查
附表质量检查均方误差计算表
原始观测值检查观测值均方误差
4.观测资料的整理计算
（1）重磁异常的计算
重力数据初步整理表如下
工区：洛阳盆地仪器号：77 计算者：
点线号平均读
数读数差重力差时间零点改
正
相对重力
值
G-15 838.1 7:10 4-14 911.45 7:44 4-15 812.4 8:15 4-16 769.75 8:24 4-17 748.7 8:31 4-18 711.25 8:48 4-19 717.6 9:00 4-20 741.6 9:22 4-21 721.05 9:34
4-22 748.5 10:00 5-23 750.95 10:36 5-22 705.55 11:05 5-21 716 11:23 5-20 758.8 11:32 5-19 868.65 11:49 5-18 906.1 11:57 5-17 924.35 12:03 5-16 914.05 12:11 5-15 923.95 12:20 5-14 886.65 12:29 G-15 837.75 12:51
布格异常计算表
工作地区江苏镇江×××校对者
点号横坐标
Y（m）
纵坐标X
（m）
相对重力值
（g.u.）
海拔高程
（m）
布格
校正
地
形
校
正
纬度
校正
布格
异常
Ⅱ-1 1 371 19.36 6.78 Ⅱ-2 21 372 19.55 6.86 Ⅱ-3 40 368 21.46 6.9 Ⅱ-4 62 364 23.29 6.93
Ⅱ-5 81 360 27.95 6.37 Ⅱ-6 97 356 30.31 5.5 Ⅱ-7 104 347 29.72 5.32 Ⅱ-8 123 349 29.09 5.32 Ⅱ-9 145 349 29.01 4.79 Ⅱ-10 165 350 28.81 5.01 Ⅱ-11 187 350 26.44 5.89
磁异常计算列表如下
线号点号磁测值
T测（nT）观测时间t测
（时：分：秒）
日变改正后磁场
值
T改（nT）
磁异常值△T
（nT）
（2）重磁异常图示
附图异常平面等值线图（重力异常、磁异常各绘制一张）
附图异常平面剖面图（重磁异常可做在一张图上，以不同
的线型绘制）
四、重磁资料的地质－地球物理解释
（1）根据异常形态、走向、幅值大小、分布范围、所处部位等，将磁异常分为几类，以便分别作出解释。

（2）分析引起各类异常的原因，做出定性解释。

（3）对异常做定量解释。

3.实习前准备（组长负责）
首先，清点仪器。

各组自备记录本。

通知本组成员做磁测实习时尽量不携带铁磁性物品。

4.实习中注意事项
注意防暑降温，穿长衣长裤，备饮用水。

尽量赶早，争取十点钟前结束野外工作。

（六点起床，吃早餐，六点半出发，七点开工）
5实习结束（组长负责）
清点仪器，装箱。

清点人数。

（原则上，本组成员等本次野外实践结束后一起回校；如有特殊情况需提前离开，要向组长说明）
6.重磁实习流程
A．阅读实习指导，熟悉实习内容，仪器操作规程及各项注意事项。

B．磁法勘探
a．敷设测网
b．设置日变站，开始日变观测
c．测点测量
d．停止日变观测
e．磁测数据整理
C．重力勘探
a. 重力测量（基点——1线——基点——2线——基点——3线——基点）
b. 重力数据整理
D．对重磁异常数据进行绘图及解释，写实习报告。