閆偉 單侖 張楠

摘要：為了圈定釩鈦磁鐵砂礦的空間分布，為下一步開采提供依據(jù)，MAMSS-1 航磁系統(tǒng)在印尼海濱區(qū)進(jìn)行了 1：2.5 萬比例尺的低空航磁測(cè)量。根據(jù)切割線與測(cè)線交叉點(diǎn)磁場(chǎng)值，計(jì)算本次測(cè)量總精度為±3.9nT。航磁數(shù)據(jù)表明，這套航磁系統(tǒng)除了可在陸地完成野外生產(chǎn)測(cè)量外，還可以在大面積的水域上進(jìn)行磁法測(cè)量，大大擴(kuò)展了高精度磁測(cè)的野外作業(yè)范圍。

Abstract： In order to delineate the spatial distribution of vanadium-titanium magnetite placer and provide a basis for further mining， MAMSS-1 aeromagnetic system has carried out low-altitude aeromagnetic survey at a scale of 1：25，000 in the marina area of Indonesia. According to the magnetic field value of the intersection point between the tie line and the survey line， the total accuracy of this survey is calculated to be ±3.9nT. Aeromagnetic data show that this aeromagnetic system can not only complete field production survey on land， but also carry out magnetic survey on a large area of water， greatly expanding the field operation range of high precision magnetic survey.

關(guān)鍵詞：MAMSS-1 航磁系統(tǒng)；高精度磁測(cè)；海濱區(qū)；化極垂向一階導(dǎo)數(shù)

Key words： MAMSS-1 aeromagnetic system；high-precision magnetic survey；seashore area；vertical derivative first derivative

中圖分類號(hào)：P631.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2019）03-0139-03

0 引言

測(cè)區(qū)歸屬印度尼西亞西爪哇省省會(huì)萬隆市打橫縣管轄，位于首都雅加達(dá)東南約210km的印度洋北岸西爪哇省濱海區(qū)和的海濱地帶，所要測(cè)量的區(qū)域基本位于海濱區(qū)（圖1）。測(cè)區(qū)總面積為260km2，測(cè)線總長(zhǎng)度為1144km，通過本次工作，本文主要介紹動(dòng)力滑翔機(jī)航磁系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)及在濱海區(qū)的測(cè)量成果。

1 區(qū)內(nèi)地質(zhì)概況

測(cè)區(qū)處于歐亞大陸與岡瓦納大陸結(jié)合部位北側(cè)的歐亞大陸陸緣火山巖帶，向南凸出的多島洋弧形部位， 也是印度洋與太平洋分界交接部位，南大陸印度板塊與太平洋板塊交接部位。復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造背景和多島洋的構(gòu)造格局，鑄就了測(cè)區(qū)內(nèi)發(fā)育中、新生代巖漿巖和濱、淺海的沉積等特征，也是形成測(cè)區(qū)東西向大面積分段展布的濱海砂礦和海濱砂礦的地質(zhì)前提。

測(cè)區(qū)的主體構(gòu)造為近東西向。以發(fā)育第四系濱海沉積的粉砂—細(xì)沙（巖）、釩鈦磁鐵砂礦和近垂直海岸線的洪、沖積砂礫層為主，其北部發(fā)育白堊紀(jì)及第三紀(jì)玄武巖、輝綠巖、輝長(zhǎng)巖、閃長(zhǎng)巖、花崗閃長(zhǎng)巖等巖漿巖。測(cè)區(qū)基性巖漿巖向南突出，從陸地向?yàn)I海、海濱延伸，基性巖漿巖經(jīng)過幾百萬年的風(fēng)化剝蝕及海浪的沖刷淘洗，使釩鈦磁鐵礦砂富集，是本區(qū)形成特大型釩鈦磁鐵礦床的重要原因。

2 區(qū)內(nèi)地球物理特征

依據(jù)前人工作成果及在航磁測(cè)量工作過程中，對(duì)測(cè)區(qū)巖（礦）標(biāo)本的磁性測(cè)量，發(fā)現(xiàn)濱海釩鈦磁鐵砂礦磁化率分布基本服從對(duì)數(shù)正態(tài)分布（圖2），計(jì)算統(tǒng)計(jì)磁化率常見值為24000×4π×10-6 SI，磁化率輝長(zhǎng)巖磁化率為2400 ×4π×10-6 SI，凝灰?guī)r磁化率：1000 ×4π×10-6 SI。磁參數(shù)測(cè)量結(jié)果表明本區(qū)釩鈦磁鐵砂礦與其它巖石間的磁性有著很大的差異，這就為本區(qū)圈定釩鈦磁鐵砂礦提供了地球物理依據(jù)。

根據(jù)國(guó)際地磁參考場(chǎng)（IGRF 2000），計(jì)算得出：地磁總場(chǎng)強(qiáng)度為45500nT；地磁傾角為-35°；地磁偏角0.5°。

3 MAMSS-1航磁系統(tǒng)組成

MAMSS-1航磁系統(tǒng)是由輕便體育運(yùn)動(dòng)動(dòng)力三角翼滑翔機(jī)、氦光泵磁測(cè)系統(tǒng)、GPS衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、三分量磁補(bǔ)償系統(tǒng)、高精度激光測(cè)距系統(tǒng)、全數(shù)字化采集系統(tǒng)及地面氦光泵磁力儀7部分組成（圖3），地面日變站與空中磁力儀必須達(dá)到秒級(jí)時(shí)間同步。

4 航磁數(shù)據(jù)質(zhì)量

MAMSS-1航磁系統(tǒng)所用的飛行器為動(dòng)力三角翼滑翔機(jī)，該飛行器具有飛行速度僅為80km/h，飛行高度低的特性，加上氦光泵磁力儀采集方法為連續(xù)測(cè)量，采樣頻率為10Hz，所以本次工作的實(shí)際點(diǎn)距為2.3m， 經(jīng)統(tǒng)計(jì)本測(cè)區(qū)共44萬個(gè)采樣點(diǎn)；本次工作所使用的磁力儀為氦光泵磁力儀，精度為±0.01nT，經(jīng)統(tǒng)計(jì)全測(cè)區(qū)航空磁力儀的動(dòng)態(tài)噪音為0.012 nT，屬于一級(jí)數(shù)據(jù)；依據(jù)航磁規(guī)范，通過調(diào)平前切割線與測(cè)線交叉點(diǎn)磁場(chǎng)值計(jì)算均方誤差為±3.9nT，滿足高精度磁測(cè)±5nT要求；經(jīng)統(tǒng)計(jì)算全區(qū)的平均飛行高度為80m，平均偏航距 11m，按照航磁規(guī)范對(duì)2.5萬比例尺飛行要求，本次測(cè)量無論是飛行高度還是偏航距都完全滿足規(guī)范要求。

5 MAMSS-1航磁系統(tǒng)在印度尼西亞西爪哇省斯烏蘭海濱區(qū)的應(yīng)用效果

測(cè)區(qū)處在南半球中低緯度的地磁環(huán)境中，磁異常與磁性體之間的關(guān)系較高磁緯度復(fù)雜，這就增加了對(duì)測(cè)區(qū)異常的認(rèn)識(shí)難度，從而影響我們?nèi)ΧㄢC鈦磁鐵砂礦空間展布的結(jié)果，為了提高我們對(duì)測(cè)區(qū)內(nèi)磁異常的認(rèn)識(shí)能力，我們建立了規(guī)則的理論模型在測(cè)區(qū)磁環(huán)境下的正演結(jié)果。

5.1 測(cè)區(qū)內(nèi)水平薄板理論△T異常的基本特征

測(cè)區(qū)內(nèi)的釩鈦磁鐵砂礦可近似視為水平薄板，考慮到區(qū)內(nèi)海濱釩鈦磁鐵砂礦體的形態(tài)、規(guī)模、產(chǎn)狀、磁化率、所處的地磁環(huán)境和礦體的退磁效應(yīng)，設(shè)計(jì)出了理論模型（圖4）以模擬區(qū)內(nèi)的海濱釩鈦磁鐵砂礦體， 并計(jì)算該模型在飛行高度處水平面上的△T異常剖面曲線。

理論曲線表明，區(qū)內(nèi)水平板狀體在南半球中低磁緯度的地磁環(huán)境中呈現(xiàn)南負(fù)北正、近于對(duì)稱的異常特征，在成對(duì)的正、負(fù)異常極值點(diǎn)之間，平緩的負(fù)值磁異常從南至北逐漸過渡到正值。磁性體的南邊界位于S-N向剖面負(fù)極值點(diǎn)的連線（可簡(jiǎn)稱為“負(fù)極線”）附近；其北邊界位于S-N向剖面正極值點(diǎn)的連線（可簡(jiǎn)稱為“正極線”）附近，板狀磁性體的主體部分位于“負(fù)極線”與“正極線”之間，并且以低緩負(fù)值區(qū)域?yàn)橹鳎?這不同于北半球磁異常特征。

5.2 海濱釩鈦磁鐵砂礦航磁△T異常的基本特征

對(duì)測(cè)線進(jìn)行各項(xiàng)改正及調(diào)平后，通過軟件網(wǎng)格化生成了△T 平面等值線圖（圖 5），從平面等值線圖可以看出如下特征：

①橫貫區(qū)內(nèi)海濱地帶的 NWW-SEE 走向異常帶呈典型的南負(fù)北正、負(fù)強(qiáng)正弱的伴生異常的特征，且正、負(fù)異常間存在寬緩的低值異常過渡帶。全區(qū)最強(qiáng)的異常正極值=200nT，最強(qiáng)大負(fù)極值=-400nT，大部分異常處于-200nT～100nT 之間，負(fù)異常的分布范圍略大于正異常的分布范圍。

②沿測(cè)區(qū)北緣跨海濱與濱海地段上，同樣分布著具有上述特征的 NWW-SEE 走向的異常帶，但因測(cè)區(qū)北界所限，導(dǎo)致該異常帶延伸斷續(xù)和異常特征不完整。

③在測(cè)區(qū)南緣的西段發(fā)現(xiàn)了兩處沿NWW-SEE向排列的南負(fù)北正伴生異常，因測(cè)區(qū)南界所限，未能采集到完整的異常數(shù)據(jù)。但或許可以推測(cè)在測(cè)區(qū)的南界以南的水域處還存在第三條NWW-SEE走向的南負(fù)北正伴生異常帶。（圖5）

5.3 釩鈦磁鐵砂礦水平投影幾何信息的提取

濱海砂礦的沉積環(huán)境由于海濱地帶海床坡度很緩，所以礦體可以近似地看作是由水平薄板狀體，航磁△T異常形態(tài)特征具有圖4磁異常特點(diǎn)。眾所周知，人們常常在地磁高緯區(qū)成功地利用磁異常的化極垂向一階導(dǎo)數(shù)的零等值線來來圈定水平薄板狀異常體水平邊界。利用化極垂向一階導(dǎo)數(shù)圈定水平薄板水平邊界的理論模型計(jì)算，從圖中可以看出垂向一階導(dǎo)數(shù)零等值線能很好的圈定模型水平邊界，所以對(duì)本測(cè)區(qū)的航磁數(shù)據(jù)進(jìn)行化極垂向一階導(dǎo)數(shù)是追索砂礦水平邊界一種有效的方法。

進(jìn)行化極垂向一階導(dǎo)數(shù)處理之前，往往需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，因?yàn)榍髮?dǎo)后會(huì)放大噪音從而掩蓋有用信息，影響零等值線的圈定。MAMSS-1航磁系統(tǒng)搭載了高精度氦光泵磁力儀，且測(cè)量時(shí)磁力儀具有一定的離地高度，這在一定程度上削弱地表磁源的干擾，因而在進(jìn)行化極垂向一階導(dǎo)數(shù)處理之前，并未對(duì)測(cè)區(qū)△T航磁數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理。圖6是化極垂向一階導(dǎo)數(shù)平面影像圖，圖中“黑色粗線”即為零等值線， 從圖中依據(jù)零等值線就能快速的圈定釩鈦磁鐵礦的水平邊界。

5.4 釩鈦磁鐵砂礦垂直斷面幾何信息的提取

上一節(jié)提到通過化極垂向一階導(dǎo)數(shù)圈定了釩鈦磁鐵砂礦的水平邊界，而砂礦體的垂向厚度可通過剖面2.5D 模擬反演來大致確定，因?yàn)楹I型砂礦產(chǎn)狀及形態(tài)較為簡(jiǎn)單，可以近似看出水平薄板，在這一模型的基礎(chǔ)上，通過 2.5D 模擬反演來大致確定礦體厚度是非常有效的一種方法。

由于篇幅的限制，不能列舉反演的所有剖面，但是所有反演的結(jié)果可以歸納為以下幾點(diǎn)：

①磁性體的垂直擬斷面近似紡錘狀，略向南傾，傾角小于 1°，其主礦段位于異常的最大值點(diǎn)與最小值點(diǎn)之間的寬緩低值處。

②礦體的最大厚度約 30m，位于最小值點(diǎn)以北 300m 處，其主礦段的平均厚約 8～15m。

③礦體的主礦段在海平面下的頂板深約 12m。

5.5 釩鈦磁鐵砂礦資源量估算

前面提到過利用化極一階導(dǎo)數(shù)圈定了釩鈦磁鐵砂礦水平投影面積，利用 2.D 模擬反演確定了礦體的垂向厚度，這樣就可以計(jì)算出礦體的體積，測(cè)定統(tǒng)計(jì)出礦體的比重及品位，最終即可估算出釩鈦磁鐵砂礦資源儲(chǔ)量。

6 結(jié)論

航磁結(jié)果表明，本項(xiàng)目所采用的 MAMSS-1 航磁系統(tǒng)具有適應(yīng)性強(qiáng)、飛行高度低、數(shù)據(jù)量大、高效和高精度的特點(diǎn)，可用于中大比例尺的磁測(cè)工作，其方法技術(shù)除了可在陸上空中完成野外生產(chǎn)測(cè)量外，還可以在沼澤地、森林、湖泊、海濱等地面無法開展磁測(cè)工作的地帶中進(jìn)行生產(chǎn)測(cè)量。本次航磁測(cè)量工作平均偏航距為 11m，平均飛行高低 80m，平均點(diǎn)距 2.2m，總精度為±3.9nT，上述指標(biāo)均達(dá)到或優(yōu)于規(guī)范要求。為本區(qū)提供了可靠的第一手磁法資料。

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