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      地面高精度磁法測量在高山草甸覆蓋區(qū)找礦中的應用

      2023-01-09 18:47:31
      中國金屬通報 2022年18期
      關鍵詞:磁測質(zhì)量檢查測點

      呂 翔

      1 工區(qū)概況

      工作區(qū)屬藏東南高山草甸地貌,地處他念他翁山脈的東南部。海拔標高3380m ~5002m,相對高差大于1500m。地形陡峻,切割劇烈,地勢北西高東南低,測區(qū)東部和南部溪流兩側(cè)第四系覆蓋厚,植被發(fā)育,基巖露頭少。水系發(fā)育,屬怒江中游流域玉曲支流,由北北東向南西流。

      勘查區(qū)屬藏東南高原溫帶半干旱氣候區(qū)。年氣溫溫差較小,冬春氣候干燥寒冷,年無霜期90 天左右。降雨量集中在7月~9月,年均降水量為405.5 mm。常見自然災害有洪水、滑坡、泥石流、干旱、冰雹、霜凍等。每年4月~11月宜開展野外作業(yè)。區(qū)內(nèi)居民為藏族農(nóng)牧民,居民點主要集中在孟瓊村和孟青村,僅有極少數(shù)牧民散居。以牧業(yè)為主,以飼養(yǎng)牦牛、馬、綿羊、山羊為主;少量農(nóng)業(yè),以種植青稞,土豆為主。區(qū)內(nèi)有居民用電,無任何工業(yè),牧民收入主要靠牧業(yè),少量農(nóng)業(yè),經(jīng)濟結構單一落后。

      1.1 地質(zhì)特征概況

      區(qū)內(nèi)地層出露較復雜,從老到新主要有:

      上三疊統(tǒng)波里拉組(T3b):主要巖性為灰色灰?guī)r夾生物屑灰?guī)r。呈楔子狀平行分布于礦區(qū)北東、中北部與南部,寬幾十米至1 公里,與兩側(cè)地層呈斷層或整合接觸。

      上三疊統(tǒng)甲丕拉組阿者拉組(T3a):主要巖性為深灰——灰黑色板巖、砂巖。分布于工作區(qū)的中北部與南西角,面積大于2 平方公里。

      第四系全新統(tǒng)(Qhal+pl):分布在普查區(qū)南部及中部汪達鎮(zhèn)及其附近溝谷地帶,沿溝谷低洼地帶呈條帶狀分布,總體呈樹枝狀。巖性包括沖積、洪積,主要由漂石、礫石、礫砂質(zhì)亞粘土構成,分布于河床,河漫灘和Ⅰ、Ⅱ級河谷階地上,厚度0m ~20m。

      工作區(qū)構造發(fā)育,構造形跡主要表現(xiàn)為斷裂構造,其地表多形成數(shù)米—三十余米的構造破碎帶和不明顯的負地形特征,斷層兩側(cè)的巖石多表現(xiàn)為強烈破碎、碎裂巖化、糜棱巖化,巖層強烈變形,產(chǎn)狀凌亂等特征。構造線方向主要為北西——南北東,次有近南北向斷裂。

      1.2 地球物理特征概況

      磁測區(qū)內(nèi)巖石的磁性特征,是磁測資料地質(zhì)推斷解釋重要前提和依據(jù)。根據(jù)磁測區(qū)出露的巖石,及部分磁性參數(shù)測定,整理、統(tǒng)計結果,結合磁測區(qū)ΔT 平面等值線圖對測區(qū)的巖(礦)石磁性特征可知:礦區(qū)圍巖主要為弱磁性的砂巖和灰?guī)r,而一般常含磁鐵礦(10%左右),具有中強磁性。磁鐵礦具有強磁性,但圍巖具有弱磁性,是找礦的主要標志。

      2 目的任務及成果

      2.1 目的任務

      為查明工作區(qū)的成礦地質(zhì)條件,了解礦體的大概走向及規(guī)模,為下一步開展工作提供依據(jù)。在工作區(qū)相關區(qū)域展開地面高精度磁測的工作。

      完成工作實物工作量高精度磁測1.0Km2,物理點306 個(含質(zhì)量檢查點)。野外工作結束后,對所獲得的資料進行數(shù)據(jù)處理及綜合分析研究,并結合礦區(qū)地質(zhì)特征,在成礦有利地段,推測含礦構造帶產(chǎn)狀及礦(化)體的空間賦存特征,為下一步開展工作提供依據(jù),達到工作目的,圓滿地完成工作任務。

      2.2 物探工作主要成果

      通過對本項目野外工作過程及采集數(shù)據(jù)全面分析,整體來看,工作布置與方法符合設計要求;儀器性能滿足規(guī)定要求;野外觀測方法正確、記錄內(nèi)容完整真實;質(zhì)量檢查方法與方式符合設計要求。

      工作成果圖件:

      通過對野外磁測數(shù)據(jù)整理、處理、解釋及對采集的巖石標本的測定、計算,形成反映工作完成情況、工作質(zhì)量及解釋成果的各類記錄、表冊和圖件。

      工作測區(qū)實際材料圖:包括磁法測量工作區(qū)、磁測線及編號、磁測點、磁測質(zhì)量檢查點、標本采集點及編號、基點、日變站等。

      各項原始資料:磁測原始記錄、磁測測點計算表、質(zhì)量檢查點計算表、磁測日變曲線圖。磁力儀和GPS 性能校正及總基點確定表、磁測標本采集情況登記表、磁測工作情況記錄表、巖(礦)石標本參數(shù)測定記錄表。

      成果及解釋圖件:△T 等值線平面圖、原平面化極等值線平面圖、上延等值線平面圖等。

      3 主要工作方法及質(zhì)量評述

      3.1 工作布置

      由于地形陡峭復雜,設計側(cè)線方向為沿山脊水平方向,采用面積性規(guī)則測網(wǎng)式控制測量,線距100m,點距50m 為基本觀測網(wǎng)。總測線10 條,測線總長度10Km,物理測量點306 個。

      3.2 測地工作

      (1)測地工作采用1:10000地形圖領航,具體做法是在室內(nèi)將測線展繪在1:10000地形圖上。在圖上量取坐標,采用GPS導航定點。每個點位坐標均使用GPS定位,施工前,GPS均進行誤差校正。具體參照《地面高精度磁測技術規(guī)程》(DZ/T0071-93)。

      (2)測地質(zhì)量檢查工作。剖面布設工作質(zhì)量檢查采用同精度、同剖面,不同人,不同時間方法進行檢查。質(zhì)量檢查點98 個,占總工作量(306)的3.20%。

      3.3 磁測工作

      3.3.1 儀器試驗

      依據(jù)設計任務書和相應規(guī)范要求,在開展磁測工作前開展各種試驗。技術試驗目的在于:了解儀器性能、噪聲,儀器一致性等。

      (1)儀器技術指標:磁測工作使用的質(zhì)子磁力儀型號分別為:加拿大生產(chǎn)GSM-19T、加拿大生產(chǎn)ENVI。儀器精度小于或等于1nT,分辨率小于或等于0.1nT。

      (2)儀器噪聲水平的測定:選擇磁場平穩(wěn)且不受人文干擾的地方,儀器間距在20m 以上,以免探頭磁化相互影響,探頭高度保持一致。各儀器同時觀測,觀測時間同步,讀取60 個左右的觀測值,按7 點滑動平均值計算儀器的噪聲均方根值S。根據(jù)S值了解儀器噪聲水平。繪制試驗曲線。本次野外磁測工作,共進行1 次噪聲水平測定,兩臺儀器均方差小于0.53nT。

      (3)儀器一致性測定:一致性測定在工區(qū)現(xiàn)場選擇地表干擾少且無人工干擾場影響的地段進行,測線穿過的地段磁異常有變化。在測線上布置50 個觀測點,將測點工作的磁力儀在相同的觀測點上往返觀測,觀測值經(jīng)過日變改正后,計算均方差。在項目野外磁測工作期間,共進行1 次儀器一致性測定,儀器一致性測定均方差為1.28nT。

      (4)儀器探頭高度試驗:在項目野外磁測工作中,根據(jù)探頭不同高度試驗均方誤差大小,結合野外測量條件,選定工區(qū)磁力儀測量探頭高度為1.8m。

      根據(jù)對試驗結果的分析,認為擬投入工作測量儀器均能滿足高精磁測技術規(guī)范要求。

      3.3.2 野外測量方法

      (1)日變觀測。日變觀測點及校正點選設在磁場較平穩(wěn)無人工干擾場影響,且出工、收工較為方便的地方。以便于對儀器狀況進行野外工作觀測前及觀測后的檢查觀測。磁測工作區(qū)日變觀測站選定在進入工作區(qū)的溝里面,在半徑2m 及高差0.5m 范圍內(nèi)磁場變化小于2nT。日變站控制范圍小于30Km,讀數(shù)自動記錄時間間隔30s。日變站所用儀器穩(wěn)定性較好,精度同測網(wǎng)觀測磁力儀相同,日變站觀測時間開始于早校觀測前,結束于晚校觀測之后。

      (2)正常場選擇。依據(jù)磁場總基點選擇原則,經(jīng)過慎重分析,總基點位置選定在測區(qū)附近。在半徑2m 及高差0.5m 范圍內(nèi)磁場變化值小于2nT 的條件下,經(jīng)實地測定,確定為T0=49760.5nT。

      (3)磁測點觀測。磁測人員(含日變觀測)在觀測前檢查是否帶有磁性物體,攜帶的砍刀及磁性物件與測點保持一定距離(距離試驗確定),磁測開始于儀器校正點,結束于儀器校正點。整個測區(qū)工作探頭高度1.8m(四個連結桿)和探頭方位(南北)均保持一致。遇特殊地形、磁性干擾物(陡崖、等)時野外記錄均做記錄說明。在前后測點場值差異較大時,進行磁測點加密觀測,并在附近盡可能采集了巖石標本。同時在測線觀測時對測點周圍特殊地質(zhì)現(xiàn)象及的礦點進行了必要的記錄。在測線觀測時出現(xiàn)場值變化較大及其它問題時均與駐地技術人員聯(lián)系。

      3.4 磁性工作

      3.4.1 標本采集

      采集的巖石標本在新鮮的巖體或鉆孔巖芯上采集,每個采集點(坐標)一般采集2 塊~3 塊,現(xiàn)場用油性筆標寫坐標,同時做好紙質(zhì)記錄。

      3.4.2 標本測定

      依據(jù)高精度磁測規(guī)程(DT/T0071-93),在寧拉工作區(qū),使用質(zhì)子磁力儀(GSM-19T)采取總場方式,高斯第二位置,24 次記錄方式測定巖石標本磁參數(shù),標本測量數(shù)據(jù)經(jīng)日變改正、整理,采用中國地質(zhì)大學(武漢)地球物理與空間信息學院軟件(MAGS2.0)計算。

      3.5 資料整理

      資料整理是對野外實測磁場數(shù)據(jù)及其它記錄,按照磁測規(guī)范要求進行各項必要的基本整理,主要包括日變改正、正常場改正、高度改正及測點磁異常計算等。

      3.5.1 磁測資料整理

      每天野外工作結束,晚上室內(nèi)資料整理人員將磁測儀器、設備原始數(shù)據(jù)(日變記錄、磁測點觀測記錄、GPS 記錄)傳輸至計算機內(nèi),經(jīng)備份保存后,形成后續(xù)工作需要的數(shù)據(jù)格式。并對當日野外紙質(zhì)記錄(磁測數(shù)據(jù)觀測、巖石標本采集及測地記錄等)核對、整理,驗收。

      3.5.2 各項改正

      (1)日變改正。日變改正前,在Excel 中剔除日變數(shù)據(jù)中的突變數(shù)據(jù),然后對日變數(shù)據(jù)進行7 點滑動平均,另存為Surfer 數(shù)據(jù)文件格式,采用中國地質(zhì)大學(武漢)地球物理與空間信息學院軟件(MAGS2.0),對磁測觀測值進行日變改正。改正值采用對日變觀測值進行線性插值的方法求得。基本磁場值T0 直接使用經(jīng)實地測定的總基點T0=49761.5nT。

      (2)高度改正。高度改正采用《規(guī)范》中的公式計算得出。本次高度改正從總基點高程起算,采用中國地質(zhì)大學(武漢)地球物理與空間信息學院軟件(MAGS2.0),對觀測值進行高度改正,約43.5m 高度改正1nT,比總基點高43.5m 時減小1nT,比總基點低43m 時加多1nT。

      (3)正常場改正。正常梯度改正是利用地磁場各分量的高斯球諧表達式計算,質(zhì)子磁力儀進行磁測,觀測值為總磁場強度,將總值減去正常地磁場T0 得到總磁場強度異?!鱐。正常地磁場改正采用國際地磁參考場模型(IGRF2005-2010 球諧系數(shù)),采用中國地質(zhì)大學(武漢)地球物理與空間信息學院軟件MAGS2.0),由每個磁測點的經(jīng)緯度計算該點的正常地磁場,將之與總基點正常地磁場進行正常場改正。

      (4)磁異常△T 計算。為了便于查閱計算過程及數(shù)據(jù),磁測成果表以線號為目錄(順序),測點按大小排序分測區(qū)裝訂成冊。

      (5)網(wǎng)格化。在對磁測資料作數(shù)據(jù)處理時,要求數(shù)據(jù)按規(guī)則網(wǎng)格分布,因此將同一測區(qū)完成各項改正的磁測數(shù)據(jù),按一定數(shù)據(jù)格式合并成一張數(shù)據(jù)表后,利用Surfer、Grapher 及Mapgis 軟件,采用局部最優(yōu)線性無偏估計法即克里格法(對比分析網(wǎng)格化方法,該網(wǎng)格方法等值線圖件繪制效果)對測量數(shù)據(jù)進行網(wǎng)格化,網(wǎng)格大小約為10m×10m。為減小測區(qū)邊緣損失和畸變,數(shù)據(jù)網(wǎng)格化前將邊界向外擴展進行了擴邊處理。

      3.6 工作質(zhì)量評價

      磁測誤差主要來源于儀器記錄、測量定位、資料整理等。測量精度是上述各種誤差的綜合反映。

      測地檢查工作以不同人不同時間多臺GPS 按總工作量3%檢測,要求點位平面坐標誤差小于5m,高程相對誤差小于20m。利用磁測點質(zhì)量檢查點和原始測量點坐標數(shù)據(jù)進行測地工作評價。磁測質(zhì)量檢查工作按照高精度磁測規(guī)程(DT/T0071-93)和“設計書”的要求采用日常檢查與專項檢查相結合。日常檢查安排在磁測工作中已做標記的磁測點進行,專項檢查安排在磁測工作結束后,依據(jù)磁測初步資料,對已做標記的異常點、可疑點進行檢查。檢查工作量為測區(qū)總工作量的3%~5%。

      磁測區(qū)質(zhì)量檢查點共計10 個,質(zhì)量檢查率為3.27%。磁測總精度是野外觀測均方誤差、基點、高程與正常場改正誤差的總和。

      4 數(shù)據(jù)處理與解釋推斷

      4.1 數(shù)據(jù)處理

      為了更好地突出異常信息,提高解釋精度,對磁測數(shù)據(jù)主要進行:(1)ΔT 的預處理(網(wǎng)格化和圓滑);(2)位場轉(zhuǎn)換(化極和向上延拓)。

      4.1.1 ΔT 的預處理

      應用編制的重磁數(shù)據(jù)處理程序(中國地質(zhì)大學(武漢)地球物理與空間信息學院軟件MAGS 2.0),對整個工區(qū)的ΔT 數(shù)據(jù)進行預處理。為了消除高頻干擾和畸變,對原始ΔT 數(shù)據(jù)進行正則化濾波處理,正則化濾波尺寸為5 點。濾波處理后,在達到圓滑濾波目的的同時,盡可能的保留異常細節(jié),提高數(shù)據(jù)處理的效果。

      4.1.2 位場轉(zhuǎn)換

      根據(jù)解釋工作的需要,對經(jīng)濾波處理后的ΔT 原始數(shù)據(jù)進行位場轉(zhuǎn)換處理。首先,對ΔT 數(shù)據(jù)在原平面上進行化極和分量轉(zhuǎn)換,以便更好地揭示磁源體的性質(zhì),形態(tài)及空間位置等特征。其次,對原平面垂直磁化時磁場的Z 分量分別向上延拓,突出規(guī)模較大的或深部的異常信息。所有圖件的編制全部按規(guī)范要求進行,采用MAPGIS 制圖軟件成圖。根據(jù)地質(zhì)和磁場特征,等值線間隔根據(jù)數(shù)值異常的大小來選擇。

      4.2 解釋推斷

      縱觀工作區(qū)磁測△T 平面等值線圖,磁異常北高南低,磁場變化簡單,波動較明顯?!鱐 的變化范圍在-50nT ~70nT 之間,偶有幾百nt 的跳躍,屬表面異常源影響。局部異常主要有兩處Ⅰ和Ⅱ。

      Ⅰ處異常相對比較規(guī)則,△T 的正負異常相當,經(jīng)過化極后,形態(tài)更加清晰。從上延的結果看,異常形態(tài)基本不變,但上延距離較大時,△T 幅值下降的很劇烈。由此可知異常是由附近的斷裂和表面異常源疊加引起的。

      Ⅱ處的異常則相對凌亂。幾個不同的正負異常中心,△T 異常跳動劇烈,化極后這種情況也比較明顯。而從上延的結果看,該處的異常已經(jīng)被覆蓋,由此可知,Ⅱ處的異常是由表面的磁鐵礦化物質(zhì)引起的異常反應。

      5 結論

      (1)通過開展本次高精度磁測工作,初步了解礦體的大概走向及規(guī)模,為下一步地質(zhì)找礦工作提供指引。

      (2)對于交通條件差,路途遙遠,切割劇烈的地區(qū),由于磁測儀器設備輕便且操作簡單的原因,相較于其它傳統(tǒng)地質(zhì)及物探勘查手段,開展高精度磁法測量降低交通運輸成本,提高工作效率。

      (3)對磁測異常解釋中,不僅可以粗略分辨地下地質(zhì)構造及礦體走向等,通過延拓還能辨別真假異常,具有很高的實用性。

      (4)在高山草甸區(qū),植被茂密,礦化構造等露頭出露較少,對傳統(tǒng)的地質(zhì)調(diào)查工作開展造成很大困難。開展高精度磁法測量能夠很好地解決這一問題,通過磁測異常解釋成果,能夠在工作區(qū)提供可靠的找礦靶區(qū),為下一步工作區(qū)地質(zhì)工作的開展提供可供參考的可靠依據(jù),為地質(zhì)探礦工程投入減少不必要的資源浪費。

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