磁场梯度测量及重磁联合解释与应用

磁场梯度测量及重磁联合解释与应用

近二十余年来，磁测技十发展十分迅速，出现了高精度的光泵磁力仪和超导磁力仪，为开展磁场梯度测量打下了物质基础。在某些地质条件下，磁场梯度测量有可能解决一般磁测难于解决的复杂问题，可以查明场源的更多特点和细节。

标签：超导磁力仪磁场梯度重磁异常等

1概述

磁场梯度测量：测量磁场在空间的变化率（单位为纳特/米或纳特/千米）称为磁场梯度测量，在生产实际中应用的有垂直梯度测量与水平梯度测量两种。垂直梯度测量的接收部分为两个垂直安置的探头。如果在飞机上测量，探头的垂直距离可以设计得较大，约30～60米，测量仪器一般选用极高灵敏度的光泵磁力仪，两个探头同时读数。如果在地表测量，探头的垂直距离约为2米，测量仪器以核子旋进磁力仪为主。在地表测量中，为了克服两个探头激发时产生的磁场相互干扰，常采用上、下两个探头分两次激发读数，间隔为2秒。用两个探头读数值除以探头间距离即为该点上的垂直梯度。局部磁异常的垂直梯度变化比区域异常的明显，故垂直梯度测量适合于在具有强区域干扰地区实施，以便获得有用的局部异常的信息。水平梯度测量常见于海上，接收部分同样是两个探头，但为水平放置。同时记录两个探头的读数，其瞬时差就是水平梯度。

2重磁联合反演的应用

磁力勘探是发展最早，应用广泛的一种地球物理勘探方法，也是最为经济，快捷的方法之一。早在两千多年以前，我们的祖先就知道并利用了天然磁石的吸铁性和指极性。中国古代的四大发明之一的指南针传入欧洲后，人们开始关注地磁现象，并开始应用磁力探测仪器来寻找铁矿。

随着现代科学技术的进步，磁力勘探仪器已从机械式发展到电子式，磁力勘探的范围也逐渐扩展到空中、海洋。在上世纪60年代发展起来的高灵敏度磁力传感器，使得人们能够快速、准确地测量地磁总场的幅值。在地球物理工作中根据利用的不同类型的物性差异课将具体方法分为重磁电震等，重磁是位场属于同源场，往往利用单一方法进行探测工作时会因为问题的复杂性而无法得到较好的解，因此采用重磁这两种同源场，同时联合处理反演会得到较好的结果，而且他们都是位场，联合反演的结果也更趋向于真实。

联合反演是地球物理数据分析的理想工具，它包括同步反演、顺序反演、剥离法反演和伸展法反演。前人针对MT与地震联合反演开展了相关研究，利用了最速下降法、遗传算法、广义逆法等手段。一般认为，顺序反演优于单独反演，而同步反演效果最优，且非线性反演法比广义线性法更优越。

重磁异常是同源场，可通过重磁联合反演来减少重、磁单一方法反演的多解

性，提高反演结果的可靠性。地球物理联合反演就是联合应用多种地球物理观测数据，通过地质体的岩石物性和几何参数之间的相互关系求得同一个地下地质、地球物理模型。重磁联合反演方法的研究开始于20世纪后期。用一个等效层的方法来计算磁化率与密度的比值的变化来实现重磁联合反演。为了减小重、磁异常反演的多解性问题，在重、磁异常由同一场源引起的情况下，研究了使用广义反演方法来实现2.5维重、磁联合反演，反演参数为异常体多边形的角点坐标及每一矿体的密度差及磁化率，结果说明这种类型使用广义反演算法是合理的，并且说明了方法的实用性。用最小二乘反演方法来解决2.5维模型的顶点和物理参数，为了获得算法的稳定，他们通过固定某些参数来反演其他参数。在具有先验信息的基础上，如密度、磁化率、剩余磁化强度等，对重、磁场的联合反演问题进行了研究，而张贵宾等人以BG理论为基础，研究了一种综合重、磁异常联合反演既是磁界面也是密度界面的方法，并建立了重、磁广义线性综合反演系统，扩展了3维的方法，将随深度变化的密度和磁化率作为未知的参数。在一个统计的框架下，将蒙特卡罗方法用于重磁的联合反演，产生一个可能的密度函数来描述一组可接受的模型。2006年，又提出了新的界面重磁聯合反演方法，利用阻尼最小二乘法在常密度差与常磁性差的条件下实现的。

综合应用重磁方法的基本原理解反演问题，获得了具有较高分辨率的磁化强度和密度随深度的分布模型！在解反演问题时，必须具有垂直向位场数据的相关信息，这对于提高垂向深度分辨率具有决定性作用，这种垂向深度分布的结果仅取决于位场数据的分布。重磁资料的顺序反演可进一步修改地震资料品质差或解释不清之处，减少不确定因素，使模型解释更趋合理，起到相互修正反馈、提高解释精度和减小多解性的效果。应用重磁人机联作2.5维体正反演计算系统，其中，重磁力正演采用2.5维体多边形截面的数值计算公式，计算中根据物性变化规律及地震和电性层特征，修改密度、磁化强度以及界面深度等参数，对地震和MT 资料解释确定的地层，在重磁反演中作为界面深度的控制，通过改变密度和磁化强度的数值，对地震或MT资料解释不确定的界面。

通过正反演计算加以修正，以达到模型正演异常与实测异常的最佳拟合。磁力资料反演的权重系数。联合反演用到重力和磁力两种不同的资料，每一种资料对于反演待求的地质体作用可能是不一样的，因此可以对不同类型的资料进行加权处理

应该指出的是，目前的重磁反演方法还缺乏对孤立火成岩体与连续的结晶基底面两类不同的模型同时反演的方法技术。重磁反演方法按模型来分类，可以分为两类：一类是孤立模型，通常用最优化方法，该方法把模型函数线性化，再用迭代方法求解；另一类是界面模型，通常在频率域用泰勒级数展开，如帕克法，或用近似线性公式在空间域求解，如矩阵法等。这两类方法都无法兼顾较复杂的地质模型（如孤立形体与连续界面同时存在）的反演。

3结语

加强岩石物性的统计和分析工作是重要的. 重磁电震联合反演在该研究区的应用可发挥不同物探方法的优势，相互补充，减少反问题解的非唯一性.研究

结果初步建立了研究区的地质、地球物理模型，综合地质地球物理解释，全面揭示了研究区的地质结构，说明了联合反演的必要性和应用效果。

参考文献

[1]杨文采.地球物理反演的理论与方法[M].北京：地质出版社，2013.

[2]秦葆瑚；磁法勘探中的梯度测量[J]；物探与化探；2014年02期

[3]王书惠；关于用有限元法作磁法勘探正演计算的理论问题[J]；地球物理学报；2013年02期.

[4]张重光；沿走向倾斜磁性体的异常特征[J]；地质与勘探；2014年05期.