磁法勘探-磁异常的数据处理

第九章磁异常的数据处理

前面正演计算的假设条件：

形状规则、均匀磁化、观测面水平、单个异常体………

在此条件下建立磁体与异常特征之间的关系作为解释理论。这与实际情况有很大的偏差，需要对观测数据进行处理

实际：①剩余磁化强度；②地形起伏不平；③测量偶然误差；④地表干扰磁场；⑤多个磁性体。

一、磁异常处理和转换的目的

1、使实际异常满足或接近解释理论所要求的假设条件

例：曲面的观测数据→水平面上的数据

分解叠加异常→独立异常

2、使实际异常满足解释方法的要求

①某分量→其它分量

②磁场值→频谱

提供多方面异常信息

3、突出异常某一方面的特点

如：上延压制浅部磁性体的异常

方向导数突出某一走向方向的磁异常特征

磁异常处理的主要内容：

① 磁异常的圆滑滤波和插值；区域与局部场，深部场与浅源场 ② 异常空间换算：场的空间解析延拓；

③ 磁异常参数之间的换算；由实测异常进行，T ，a Z ，a H ，a T 之间互算

④ 磁异常的导数换算；计算水平、垂向导数

⑤ 不同磁化方向的磁异常换算；

⑥ 频率中磁异常的各种换算和数字滤波；磁异常的地形影响校正等内容。

方法分为：

空间域

频率域：频率域速度快，方法简单，现已成为主要方法。

各种处理方法尤其不同的物理原理和数学方法，处理的目的也不同。对某一地区而言，并非一定要进行所有的数据处理方法，而应根据具体情况和异常特点，合理的选择，进行恰当的处理，这跟磁异常的解释效果有很大关系。

二、磁异常的圆滑滤波和插值计算

1、主要作用

这种数据处理的主要作用是消除磁测过程中的随机误差，地表附近的随机干扰以及磁化不均匀的影响。

这些影响在磁异常曲线上表现为无规律的高频跳动，影响了主体异常。

所谓高频干扰，是把磁异常曲线类比为电学或波动学上的震动曲线，随机干扰的频率比较高，起伏不规则，这些服从正态分布规律，起伏平均值为零。特别是这些干扰在进行场的相似解析延拓和导数换算时，还会得到放大，使磁异常发生更大畸变。

2、目前常用的方法

①最小二乘圆滑方法是一个函数的拟合问题，用一个拟和函数

（一般常用多项式）去拟合离散的实测异常值，是多项式与实

测异常的偏差平方和最小，以达到光滑异常曲线的目的。

②插值方法的实质是在不受干扰的异常地段，根据这个地段的异

常值，建立插值函数，根据插值函数去计算受到干扰地段的磁

场异常值，这些异常值就是消除了高频干扰的异常值。这种方

法主要应用在干扰异常的跨度（相当于波长）和幅度都相对比

较大，已不能用最小二乘光滑方法达到预期效果的地区。

插值方法计算示意图

如果磁异常曲线上的高频跳动正是所需要的有用异常，而低缓的主体异常则反映了有用异常的背景（区域性异常），则用这种方法可以达到分离区

域异常的效果。

三、解析延拓的应用

磁异常的空间解析延拓主要应用有以下几方面：

①磁异常向上延拓可以消除浅部的磁性干扰，突出深部的有用异常。深部为超基性岩，浅部为玄武岩高频干扰。

②磁异常向下延拓可以提高对旁测叠加异常的分辨能力

当深度相近的多个磁性体之间在地面产生的磁场异常叠加在一起时，常用向下延拓来分辨。

对于不同的磁性体产生的叠加异常进行向下延拓换算后，使浅部磁体的异常明显突出，宽度明显变窄。向下延拓一定深度后，再用圆滑滤波、插值等方法将深浅两部分场源产生的磁异常进行分离。

③利用向上延拓得到不同高度上磁场空间分布特征和不同高度的磁场剖面曲线，可以较准确地判断磁性体的形状参数。

④对于磁异常是低缓异常的地区，由于面积较大和某些异常特征不明显，往往进行向下延拓，突出叠加在区域场上的局部异常及低缓异常中的某些不明显特征（如极值点、拐点、零值点等），有利于对低缓异常的解释推断。

四、导数异常的应用

导数 x Z a ∂∂ z Z a ∂∂ 22z Z a ∂∂

在高阶导数换算中，目前常用的是垂直二阶导数异常。

① 划分区域异常和局部异常。

在磁异常导数异常图上，局部异常往往有较明显的放映。图10-4是淮北煤矿区磁异常平面等值线图和二阶导数异常平面等值线图，在二阶导数异常图上突出地反映了几个局部异常地段，圈出了岩浆岩侵入到煤系地层的范围。

② 确定磁性体的边界。

导数异常和磁性体的边界具有较密切的关系，特别是二阶导数异

常能较好的反映磁体位置和边界。

③ 将三度异常可转化为二度体异常进行解释。

有些无明显走向的三度异常，解释比较困难。如果进行导数换算处理，可以应用二度体的解释方法进行解释。如图下所示，对磁异常a Z 沿x 方向进行一阶导数x

Z a ∂∂换算之后，就像磁体只剩两侧边缘部分，即相当于两个在磁体边界处厚度为x ∆的薄板产生的异常一样，由于沿y 方向长度无变化，而x 方向上厚度减少为x ∆，因此可以用两个二度体薄板磁体来解释。

如果对在沿着z 方向进行导数换算，便可以绘出z

x Z a ∂∂∂2曲线。从剖面曲线图中可看出，他准确地指出了边界位置。如果磁体下部延伸较大，忽略其底部界面的慈荷影响，仅剩下薄板顶部，则可以作为水平圆柱体的异常曲线进行解释。

④ 磁异常的导数异常提高了对相邻场源磁场叠加的分辨能力，较清楚

地反映磁性体的范围和走向方向。

五、磁异常各分量的相互换算

a Z —a H 参量图：

参量图是以磁性体产生的垂直磁异常a Z 和水平磁异常a H 为纵横坐标绘

出的图形。这种图形的作法是将中心剖面上各点的a Z 值和换算出来的a H 值标在a Z —a H 坐标系中，并联成曲线，该图形就称为a Z —a H 参量图。不同

形状的磁性体有不同的参量图(图10-7)，所以利用它可以判断磁性体的形状。