磁法数据处理_异常反演与解释的常用方法及常见问题探讨

磁法数据处理、异常反演与解释的常用方法及常见问题探讨

张湖源

（安徽省地质矿产勘查局313地质队）

磁法勘探是最经典的物探方法，可广泛用于地质调查的各个阶段、工程地质及考古学等众多方面，尤其是在铁矿勘查中，更是必不可少的先行手段。可以说没有其它的地球物理方法有如此广阔的应用范围，花费少而提供信息的丰富。因磁参数多为矢量且常见干扰较多（与其它物探方法相比），使数据处理及异常推断解释变得较复杂，在实际应用中，产生不少使人困惑的问题。结合笔者实际工作经验，对其进行初步探讨，供同行参考。

1磁法数据预处理常用方法

对实测数据进行日变、基点、正常场等改正后，应注意消除异常数据的误差与干扰。误差主要源于仪器的状态和操作及点位误差；干扰主要是指人文或地质因素的干扰。在严格执行技术规范下，含有人文干扰的数据一般不作为成果；地质干扰通常指与勘探目标无关的地质因素引起的异常。浅表局部的地质干扰体分为两类：①在空间上有一定分布规律的，如出露的岩石；②孤立的、无规律的，如滚石等。孤立的地质干扰具有随机性，具有白噪声特征，而一些出露岩石虽然不具备随机特征，但往往具有相同的走向等特征，在某方向上具有有色噪声特点。由于多数误差和干扰具有随机性特征，其均值为零，因此，可以通过小范围异常进行平均来消除这种误差和干扰。平均圆滑能够有效地消除随机误差和干扰，但圆滑后有可能改变异常形态特征，给一些利用异常形态特征进行异常解释的工作带来困难，可采用多项式圆滑。深部大型的地质干扰体引起异常特征为：磁性基底异常强度大，但相对平缓；岩浆岩（强磁性、较强磁性）有相当的强度，但有一定变化；火山岩或火山碎屑岩强度不大，但变化大。对局部磁异常进行方差统计，方差较大被视为隐伏岩浆岩或火山岩异常，由此推断隐伏岩体的存在。即可通过场的分离来剥离大型地质干扰体引起的区域异常。

剔处各种干扰后编绘图件时，成图数据位置最好使用xy坐标，以避免用点线号成图造成异常形态扭曲，尤其测线为斜线时更应注意。数据网格化时可根据测区大小确定网格距，一般的：若测区范围大，以线距为网格距；测区范围小，取点距为网格距为佳。如未仔细进行数据的预处理工作，在异常图上则常见有许多小范围封闭圈。基点选取是否合理的标准应看异常是否正负相伴、异常特征是否明显，要根据具体情况对其进行适当调整。对异常进行各种变换处理计算时，要以化极后的数据为基础，以消除斜磁化影响。

2反演过程中涉及的主要问题

（1）从观测异常中选择适当的异常用于反演——

—进行异常分离

进行反演必须采用从观测异常中分离出的单纯由反演目标体引起的那部分异常值。例如，要确定或估计某个磁性界面的起伏，必须先从异常中分离出由这个磁性界面引起的异常，企图根据观测的叠加异常直接反演出地下的磁性体分布情况，

或作出磁化率分布图像，目前是不可能的。用于反演的场值，不一定采用分离出的分布于全区的全部场值，还要考虑异常数据的取值范围及取数密度等。可不直接用观测场值，而是先将它们作某些变换，例如求出异常的导数、傅里叶频谱等，再用变换出的场值作为反演用的原始数据。

（2）选择适当的模型体

为了表示形状不规则的地质体，一般采用多个而不是单个模型，每个模型的几何形状要尽可能简单。在计算时，关键问题是给定模型的初值，因为并非任意给一组初值，计算机都会自动选择出接近实际地质体的模型。所以要根据实际的地质、钻井及其它地球物理资料给出接近实际地质体模型参数的初值。

（3）应用合适的计算方法

反演计算过程能否快速、收敛并得到精确的结果，除了给出适当的模型体参数初值外，主要取决于所用的计算方法。应针对不同的问题选择适当的计算方法，而且在计算过程的不同阶段不断调整、修改所用的计算方法。

（4）增加压制多解性（非唯一性）的资料和技术

位场反演中固有的多解性，严重地影响到计算结果的可靠性。可靠性主要指的是得到的模型体与实际地质体的符合程度，而决不能满足于由模型体算出的理论异常与观测异常的“拟合”好坏。应用已知资料施加约束，采用适当的模型，一定能够限制它的影响，并取得比较可靠的结果。

（5）常用反演方法

①直接法：包括特征点法、积分法。是直接利用由反演目标引起的局部异常，通过某种积分运算和函数关系，求得与异常分布有关地质体的某些参量。该方法较少受解释人员主观因素的影响，但只是一种地质体参量的粗略估计，解决问题的范围很有限。

用实测曲线进行反演时，事前应对异常曲线作平滑处理，并要尽量准确地确定坐标原点的位置；因本方法是针对单个孤立的几何形体所引起的异常，而实测异常往往是多种地质因素引起的异常的叠加，故反演之前应进行相应的异常分离，以获得单纯由研究对象引起的异常；不同几何形体其反演公式不同，所以应对所获得的剩余（局部）异常进行分类，判明该异常的场源体接近于何种可能的几何形体，然后选用相应的反演公式。

②最优化选择法：是根据获得的异常（剖面或平面）的分布和变化特征，结合实际地质和其它地球物理和物性等资料，给出引起异常的初始地质体模型，然后进行正演计算，将理论异常与实测异常进行对比，当两者偏差较大时，根据解正问题时所掌握的场与场源的对应关系，对模型进行修改，重算其理论异常，再次进行对比，如此反复进行，直到两者偏差达到精度要

摘要：主要结合实际对磁法勘探的数据处理、反演过程中涉及的主要问题及异常解释一般步骤进行了归纳总结，对一些常见磁法问题的提出了解决办法，指出了磁法勘探目前需完善和提高的方面。

关键词：数据处理常用方法；反演主要问题；异常解释一般步骤

（下转第162页）地质勘测

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求范围为止，最后的理论模型即可作为所求的反演问题的近似解。

3异常解释一般步骤

（1）首先建立地质观念

了解大地构造、区域构造背景；分析构造演化历史和沉积地层层序、了解岩浆岩活动规律；分析有关地质现象的时空顺序；研究区及其周边构造格架空间“模型”；建立构造演化、沉积回旋过程概念；建立研究区地层层序及岩浆岩活动的时间“模型”，学会运用地质年思维看物探资料，赋予各种地质体地球物理属性，分析局部构造空间展布及物性特征可能引起地球物理响应；分析可能的干扰地质体或地质因素、断裂构造特征尤其注意剪切断裂构造和顺层断裂的异常特征。

（2）分析引起物探异常的地质因素

准确认识异常特征、识别局部异常及断裂构造特征。

（3）有针对性地应用处理与解释方法

磁法异常经变换处理计算后可求出许多参数，常见的有化极、延拓、方向导数、垂向导数、归一化总梯度、重磁相关分析等，要理解各种资料处理和解释方法的原理及应用条件，根据不同的地质任务、不同的地质特点，选择合适的处理方法，根据解释需要，适当变换处理参数，对结果进行分析对比，直至计算

成果满意，分析方法不可千篇一律。特别指出向上延拓会产生“群体叠加效应”，多个地质体场的叠加效应会使异常呈现一体化，以至不能分辨出单个地质体产生的局部异常，在定性解释中常产生误导，把浅部多个小异常群误认为深部的大异常或把相对孤立的小异常群误认为形态复杂的异常等。因此，绝不能单纯根据上延的异常形态来确定钻孔位置。

（4）发掘证据，选定处理和解释方法

全面分析地质依据、钻探资料等其它物探资料。

（5）发掘有益信息

不要轻易做圆滑处理，结合其它资料分析弱信号的成因；注意重磁同源异常的信息，重视其它物探方法给出的证据。

（6）综合运用知识

从资料处理开始学习资料的综合应用，严谨而科学给出结论和提出问题，学会使用专业逻辑和专业术语。

4异常解释存在问题

磁异常解释面临困难之一是各种形状的异常源及其不同方向磁化所导致的异常峰值与场源位置不对应。另外在深部场源信息提取的有效方法、剩磁影响下的磁异常处理方法、非均匀地磁场磁化下磁异常处理（包括化极）、快速有效的“曲面延拓”方法、有效深度估计方法等方面均需完善和提高。

他们对前者的考虑和关心也就远远胜过对环境利益的关注，他们总希望自己有更多的土地来发展自身经济，提高生活水平，从而对自然保护区造成较大的压力。而且我国传统的自然保护区是在高度行政指令下建立的，本身就缺少当地社区群众的支持和参与，缺乏与当地经济发展的联系，在实际工作和管理过程中，必然要与当地社区存在一些利益冲突。

5.4有的社区参与程度还不够高

纳板河自然保护区社区共管的实施是建立在自然保护区管理机构、当地政府以及社区居民的广泛参与的基础上的，只有共同参与，在共同的目标下，相互协调，共同发展才能实现自然保护区以及当地居民的和谐发展。然而，在社区共管项目的实施过程中，有的社区居民的参与意识不强，缺乏有效的调动，有些社区发展项目，村民持观望态度。有的项目则对妇女考虑较少，忽视了妇女在社区发展中的积极作用。

5.5缺乏与自然保护区社区共管相关的法律法规

纳板河保护区是按流域为自然单元划定的保护区，区内村寨不搬迁，由于社区共管涉及到自然保护区自然资源的开发政策、自然资源的权属认定等问题，所以若想使自然保护区社区共管工作顺利开展，就必须有一个与之适应的政策和法律环境。然而目前我国自然保护区的立法还不完善，仅有的一些法律、法规还缺乏系统性、层次性、协调性，对社区共管的顺利实施具有一定的影响。

6纳板河保护区开展社区共管的对策

针对纳板河保护区现有社区共管项目实践中出现的问题，结合其它自然保护区社区共管活动的经验，提出以下建议：6.1完善流域共管保护制度，健全相关法律法规体系

加强流域共管的实施，建立流域共管保护制度，健全相关法律法规体系可以为自然保护区流域共管的顺利开展提供良好的法律和制度保障。在国家法律层面应加大立法制度，完善各相关法律，为保护区流域共管提供统一性的法律规定，为制定具体的管理制度提供指导；在地方政府管理方面，应根据当地实际情况，组织建立保护区社区共管机构，健全相关保护制度体系。各自然保护区也要根据实际，把社区共管纳入自身法规的建设之中。

6.2加大宣传力度，提高保护意识

自然保护事业是全社会的共同事业，不是依靠哪个部门和组织就能独立完成的。保护区所在区域各级政府及政府职能部门的决策行为对于保护区的发展影响较大，首先只有提高政府及其职能部门的自然保护意识，使其明确自身在自然保护中的职责，才能协调好各相关利益者的关系。

6.3加强保护区与地方政府间的沟通和协调

保护管理部门应该加强与地方政府部门的沟通，建立一个由自然保护区牵头，相关政府部门参加的保护区社区共管委员会，来协调保护区、县、乡（镇）各级政府部门之间的工作，把社区共管的意义进行广泛宣传，以争取政府的支持。

6.4对流域管理实行统一规划，在资源得到有效保护的同时，促进社区经济的持续发展

纳板河流域内及周边的经济水平不发达，保护区群众现阶段的生产、生活方式对当地自然资源的依赖程度较高。保护区应根据实际情况，协调配合各级政府对土地资源、动植物资源实行分区规划，明确权属和界线，统一管理，杜绝村民滥采滥伐、非法狩猎、蚕食保护区等行为的发生特别是现阶段，要结合集体林权制度的改革，通过社区共管，探索保护区内集体林的管理模式，为下一步保护区内集体林的保护和管理打下基础。同时应引进先进的科学技术，提高资源的利用率，保证自然资源和社区经济的可持续发展。

参考文献：

[1]胡柏炯，柯水发.自然保护区参与式社区管理手册.北京：中国环境科学出版社，2009.11.

[2]郑宝华，主编.谁是社区森林的管理主体.北京：民族出版社，2003.8.

[3]何丕坤，何俊.热带社会林业.昆明：云南科技出版社，2003.8.

（上接第158页）农·林·牧·渔