重磁数据处理与解释

g
(r
)

g
(o)

1 n
n

i1
gi
(3) 最佳半径选择
r R(最佳半径) g(r) g区
3. 面积平均法
实例：
实例：
2.3.2 重、磁异常的导数变换
1. 导数变换的作用
导数变换可包括： 1）垂向导数（Vzz、Vzzz） 2）水平导数（水平梯度）（ Vxz）
1）垂向导数的作用
第1章 重、磁异常解释的标志
1.1 断裂带的重磁异常标志：
1.1.1 重力异常主要标志： 1. 梯度带： 表现为某一方向递增（减）的等值线密集 带，反映了密度界面深度上的突然变化。
黄骅坳陷及邻区布格重力异常与沧东断裂
ES
ES
W92-96 ES
K85-120 ES
S87-229
K85-70 ES
g(x, y,0) 数学变换g（x, y, h)
Z=-h x
Z=h
2. 解析延拓的作用
(1) 向上延拓突出埋藏较深、体积较大的场源 引起的异常（突出区域异常）。
(2) 向下延拓使浅部异常的影响相对加强 （突出局部异常）。
向上延拓抑制浅部磁性体的异常
3. 向上延拓计算举例：
g(0,0,h)
按照异常特征划分：局部异常、区域异常
重、磁异常分布一般规律
地质异常体
重力异常
有明显走向 平面等值线沿一定方向延伸，长 （二度体） 轴方向与地质走向一致。
磁异常 有相似的特征。
无明显走向 平面等值线也无明显走向， （三度体） 称等轴状异常。
物性、规模 剩余密度大，异常值大。 异常体规模大，异常规模大。
基底断裂
串珠状磁异常：
塔里木盆地东部 Za（化极）垂向二阶导数
库车
轮台
库尔勒
nT/k
草湖
孔 尉犁 群克尔
辛格尔 兴地 库 鲁 克 塔 格
陷车泉
20
学堂
雀
团结村向阳村
铁干里克
河
满参1
阿拉干
罗
布
泊
10
红柳井
河 罗布庄
米兰
0
臣
若羌
塔中1
尔
阿尔金山
车
-1
且末
休堂 安迪尔
-2
0
100km
ddz-2
Z塔a（里化木盆极地）东垂南向边一缘阶导数
空间域划分
频率域划分
区域异常 局部异常 低频异常 高频异常
解释深部的、 大范围的地质体
解释浅部的、 小范围的地质体
2.2 重、磁异常划分的一般概念 1. 局部异常与区域异常：
区域异常： 指分布范围大，幅度大， 变化幅度比较平缓的异常
局部异常：指分布范围小，幅度小， 变化梯度较大的异常
例如：
g g区＋g局
沿休堂、且末至罗布庄也存在明显正磁异常带， 与重力对应很好，孔有雁列分布特征（车尔臣断裂）
库鲁克塔格
罗布庄以东有转为NEE向雀 正磁异常带
河
盆地边缘还存在几乎平行的另一条高磁异罗布 常带， 向南有两条NEE向高磁异常带在且末的南部与泊之相交
盆地东北边缘Za（化极）垂向二阶导数
17
有四条高磁异常带
从尉犁向SEE延 伸经兴地南转向近EW －NEE向；

g(u, v) g(x, y)ei2 (uxvy)dxdy

重（磁）异常Δg (x)的傅氏变换 g(u) 把空间域的复杂波
x
x
g g(x, y y) - g(x, y)
y
y
实例：塔里木盆地东部及邻区布格重力与重力水平梯度
塔东重力5水4 平梯度
2.3.3 重、磁场的解析延拓
1. 重、磁异常解析延拓概念：
观测面 o
向上延拓：
g(x, y,0) 数学变换g（x, y,h)
z
向下延拓：
18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4
东海长江坳陷及邻区 布格重力异常图
东海长江坳陷及邻区重力异常 向上延拓 25km 图
2.4 重、磁异常数字滤波原理及其特性
2.4.1 基本原理
设空间域重（磁）异常值 Δg(x)或 Δg(x,y) 的傅氏变换为

g(u) g(x)ei2uxdx
实例：
鄂尔多斯及邻区 航磁ΔT 与上延30km图
实例：
闽 浙
隆
美人峰1井
虎皮礁隆起
起 长江坳陷
带
海礁隆起
西湖凹陷
10 g.u.
28 26 24 22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -10
闽 浙
隆
美人峰1井
虎皮礁隆起
起 长江坳陷
带
海礁隆起
西湖凹陷
10 g.u.
2.3 重、 磁异常数据处理方法 2.3.1 平均场法 1. 图解法：
特点：根据异常特征（形态、强度、分布）分解，不改变场 的原有形式与空间位置
2. 圆周平均法：
(1) 区域异常
g (r )

1
2
2
0
g (r , )
d

1 n
n
gi
i1
(2) 剩余异常
g
(o)

g
(o)

0
2 g z 2


2 g x 2

2 g y 2

2）垂向二阶导数计算举例
近似公式：
2 g z2

1 r2
[ A1
g(0)
A2
g(r) A3
g(
2r) A4 g(
5r)]
其中： g(nr) 为nr半径圆周上重力值之和
gzz (0)
)3
2
d
d


[
0
1
2
2 0
g
(
,
,0)d
]
(
2
h
h2
)3
2
d


g(,0)
0
(
2
h
h2
)3
2
d
g (0,0,h)


g(,0)
0
(
2
h
h2
)3
2
d
与圆周半径、间隔和延拓 高度有关。
i
ρi
0
o
1
1
2
√2
3
√5
4
√8
5
√13
K(ρi,1) 0.11193 0.32193 0.06062 0.15206 0.05335 0.06586
江苏东海县毛北地区: 目标体榴辉岩与围岩有0.9×103kg/m3的密度差
《苏北大陆科学钻探靶区重磁异常反演解释》余钦范等，地球物理学报，2001，44（6）
1.3 基底、莫霍面起伏的重、磁异常特征
异常幅度较大，异常相对宽缓，反映区域特征。
鄂尔多斯及邻区磁异常
第2章 重、磁异常数据处理
2.1 重、磁异常数据处理的目的与思路 1. 问题的提出
1 r2
[4 g(0) g(r)]

4Baidu Nhomakorabear2
[ g(0) g(r)] 4

4 r2
[ g(0) g(r)]
实例：
实例： 东海长江坳陷及邻区布格重力异常图
东海长江坳陷及邻区 重力异常垂向一阶导数图
东海长江坳陷及邻区 重力异常垂向二阶导数图
3. 水平梯度计算（以重力为例）
g n
2. 重、磁异常划分的任务： 根据不同的研究目的，需从叠加的异常中
提取出我们的研究对象，作为有用信息。
3. 重、磁异常划分方法：
分解法： 如 异常曲线平滑法、平均场法、 小波变换方法
场变换法：如 重磁异常导数变换、解析延拓 剥层法：
重、 磁异常资料的处理常规方法
重、磁异常数据
向上延拓：
由地表值，换算到 空中或地下某一深度的 重、磁场值
（1）突出浅而小异常体的异常特征，压制区域 性深部物质引起的异常特征
一定程度上划分了不同深度和大小的异常源 产生的叠加异常
（2）导数阶次越高，对浅部异常体反映越敏锐
不同阶次的重力导数对不同埋深地质体的 反映不同
（3） 提高了对异常的分辨能力
2）水平导数的作用 突出线性异常带
2.垂向二阶导数计算
K85-146 WN
N84-509
2. 狭长异常带，或线性异常带： 主要指长轴比短轴长得多的异常，即使
异常变化不大，也往往是断裂的反映。
3. 异常轴的平面位移：
表现为异常 轴的水平错动， 往往与平移断裂 有关
重力水平梯度（模数）异常及其被错断的情况
4. 等值线有规律的扭曲：
包括两种情况： 1） 同性扭曲或同形扭曲； 2） 等值线的收敛，即等值线在某一 部位急剧扭曲、异常宽度突变。
重、磁异常是叠加异常，来源于地下不同的 物质源，解释中希望将不同场源的异常分开
2. 重、磁异常数据处理的目的
将各种场源引起的异常分开，用于定量反 演计算与定性解释
3. 数据处理的思路
根据重磁异常特点
异常体埋深、规模大，异常宽缓，异常 值幅度大，在频率域中表现为低频成分多
一般异常体规模、埋深小，异常宽度窄， 幅值变化大，在频率域中表现为高频成分多

g ( x, x
y)
i

g ( x, y
y)
j
n

(i ,
j)
水平梯度模数
g n


g
(
x

x, y) x
-
g
(
x,
y
)

2


g
(
x,
y

y) y

g
(
x,
y)

2
1

2
或
g g(x x, y) - g(x, y)
重、磁异常数据处理与解释部分
重、磁异常解释： 定性解释 定量解释— 重磁异常反演
问题： 1. 观测重、磁异常为叠加异常 2. 重、磁异常反演的不唯一性
重、磁异常反问题的多解性
例子：重力异常
解决途径：
采用综合分析方法，利用各种地球物理 资料与地质、钻井资料，以增加约束条件， 减少解释的多解性。
将复杂异常进行简化 — 重、磁异常的划分
自兴地东开始， 近EW向延伸；
从辛格尔向东延 伸，延伸方向近EW向；
辛格尔北NWW向延 伸异常与中间EW向异 常在东端相交
2. 两个不同特征的磁场界限，往往是断裂存在的表现
不同构造单元的地质情况不同， 磁场也显示出明显不同的特征。 不同构造单元的边界存在断层
18
8号断裂（深断裂）
由于断裂两侧岩 浆岩发育的差异， 造成断裂两侧磁异 常特征与强度都有 明显不同。
h
2


g ( ( 2
,,0)
2 h2
dd
)
z =-h
取柱坐标，作坐标变换：
(x,y,-h)
2 2 2 dd dd
o
ρ
x
换元得：
(ξ,η,0)
y
z
g(0,0,h)
1
2
2 0

g
0
(
,
,0)
(
2
h
h2
黄骅坳陷及邻区布格重力异常
5. 两侧异常明显不同 的分界线
反映了两侧构 造特征上的巨大差 异，往往是规模较 大的区域断裂
1.1.2 磁异常主要标志
1. 串珠状磁异常：
往往是基底深大断裂的反映，与岩浆沿断裂 侵入或火山喷发沿断裂填充有关
前者在磁场上往往表现为带状高磁异常或串 珠状异常；后者在磁场上表现为杂乱、正负磁 场波动很大
有相似的特征。
磁化强度大，磁异常值大 有相似的特征。
埋藏深度大 异常值变小，异常曲线宽度变大， 有相似的特征。 梯度变小。
球体：
Δσ>0，Δg正异常（无负值） Δσ<0， Δg负异常（无正值）
M 垂直向下， ΔZa主要为正， 周围有负值，对称。
M 斜磁化， ΔZa 正负相伴， 不对称。
数据处理的思路 重、磁异常划分
由于断裂切割深， 岩浆多次侵入或喷 出，形成主要由火 成岩引起的剧烈变 化的强磁异常带。
基底断裂
3. 磁异常带轴向的水平错动。
实例： 由于断裂使磁
异常的轴线发生 水平错动
4. 挤压破碎带可表现为狭长的负异常带
小结： 断裂带的重、磁异常主要标志
（1） 梯度带 （2） 狭长异常带，或线性异常带 （3） 异常轴的平面位移 （4） 等值线有规律的扭曲 （5） 两侧异常明显不同的分界线 （6） 串珠状磁异常
K(ρi,2) 0.04034 0.12988 0.07588 0.14559 0.07651 0.09902
K(ρi,3) 0.01961 0.06592 0.05261 0.10563 0.07146 0.10226
K(ρi,4) 0.01141 0.03908 0.03566 0.07449 0.05841 0.09173
1）计算原理（以重力为例）
重、磁场满足拉普拉斯方程
2W x2

2W y 2

2W z 2
0
对 z 求偏导数，得
3W x2z

3W y 2z

3W z 3
0
2W 0
利用 g W z
2 g x2

2 g y 2

2 g z 2
1.2 岩体的重、磁场特征
1. 火成岩侵入体的重磁异常特征： 异常形态规则、幅度大，明显存在磁源重力
异常
2. 火山岩的重磁场特征： 异常零乱，幅度变化大，垂向导数异常明显，磁
源重力异常不大
利用航磁异常 圈定了花岗闪长岩 侵入体，并区别了 周围的熔岩。
3. 岩体的重力异常特征 — 异常取决于岩体与围岩的密度
导数变换： 水平导数、 垂向一阶导数 垂向一阶导数
分量间的变换： ΔT →Za、Xa、
Ya
化极： Za →Za┻
向上延拓抑制浅部
异常体的干扰，突出深 部异常体的磁异常
突出线性异常带
突出浅部重磁异 常，抑制深部磁 异常。具有较高 分辨率
使异常场
特征简化，便 于综合分析
减弱由
斜磁化造成 的影响
重、磁异常定性分析与反演分析