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綠色勘查新方法-低空航磁測量
信息來源:日期:2017-09-05作者:甘肅一勘院浏覽次數:1370

綠色勘查新方法-低空航磁測量

張健  鮑世才  彭小珂

(甘肅省地礦局第一地質礦産勘查院  741020

摘要:樹立國家綠色發展理念,踐行綠色勘查,以實現資源開發利用和生态環境保護協調發展。為此,大力推廣例如航空物探等有利于保護生态環境的地質勘查新方法、新技術勢在必行。本文以省級基礎地質調查項目為基礎,開展1:5萬低空航空高精度磁法測量工作,獲得了全面的磁異常信息,并取得了較好的方法運用效果,在區域地質調查中發揮了重要作用,為區域地質構造研究、圈定岩漿岩、成礦預測等提供了豐富的資料,為地質勘查提供了一種綠色而又先進的技術手段。

關鍵詞:綠色勘查  低空航磁

黨的十八屆五中全會首次把“綠色發展”作為五大發展理念之一,使其成為“十三五”時期乃至更長時期經濟社會發展的重要理念。盡管在相當長的一段時期内,我國對礦産資源的剛性需求還将不斷加大,但保護生态環境的原則不能動搖,地質勘查工作必須主動适應生态文明的約束和要求。綠色勘查是綠色發展理念在地質勘查領域的實踐,是以綠色發展為目的,以地質勘查全過程的“綠色化”、“生态化”為主要内容和途徑,最大限度地減少勘查工作對生态環境的影響和破壞。為切實體現綠色勘查要求,在省級基礎地質調查項目《甘肅省隴南市高橋-太白地區1:5萬礦産遠景調查》中創新采用低空高精度航空磁法測量工作,實現了地質勘查與保護生态環境雙赢。

1低空航磁優勢

磁法勘探是通過觀測和分析岩石、礦石或其他探測對象磁性差異所引起的磁異常,進而研究地質構造和礦産資源或其他探測對象分布規律的一種地球物理方法[1]。磁法測量可分為地面磁法測量和航空磁法測量。我國地面磁測工作始于1939年,1954年我國航磁投入應用并迅速發展。随着地質勘查工作要求精度提高、生态環境保護意識逐漸加強,中小比例尺的常規航磁和地面人工磁測已難以滿足目前綠色勘查要求,為此,急需大力推廣一種新型的磁法測量手段-低空高精度航磁測量。

1.1低空航磁與常規航磁對比

具有一定磁性的地質體引起的磁異常強度随着測量高度的增加快速衰減[2]。部分測區位于高差較大的山區,傳統中小比例尺航磁飛行高度一般高于300米,甚至達到500米左右,難以對淺部目标地質體直接開展高精度的磁法測量。由于國家空域管制政策較嚴格,導緻開展傳統航空磁測工作難度較大、成本較高。

開展大比例尺低空高精度航磁測量工作,依靠其降低飛行高度(飛行高度不超過150米)、加密測線等方式大大提高了航磁測量的分辨率,在保證航磁測量高效率的同時,獲取接近地面磁測的高分辨率資料。

可以預見,低空高精度航空磁測技術在區域地質調查、礦産勘查等領域将有很好的應用前景。

1.2低空航磁與地面磁測對比

低空高精度航磁與地面磁測比較具有一系列優點。一是低空航磁工作可以做到對生态環境零破壞,不損壞林區一草一木;二是它能克服種種不利地形條件和氣候條件的限制,如在高寒地區、陡峭山區、原始森林、沼澤湖泊等人員難以到達的地區充分做到數據采集無漏點,獲得完整的磁測數據;三是速度快、效率高、使用勞力少,能在短期内取得大面積豐富的區域磁測資料;四是可有效消除人文幹擾,采集到真實可靠的磁場數據;五是能了解地球物理場在不同高度的變化情況,為解釋地質現象和找礦提供更多的信息。

為比較地面磁測與低空航磁測量效果,在測區選擇一磁異常處分别做了地面磁測與低空航磁測量,地面磁測點距20m,低空航磁點距2m。為兩者測量結果在同一高度上進行對比,将地面磁測向上延拓100m後(低空航磁測量平均飛行高度為101m),得到地磁異常與低空航磁異常的對比曲線(圖1

 

1  地面磁法與低空航磁異常對比曲線

不考慮近地表的磁性不均勻幹擾,地面磁異常和低空航磁異常完全一緻,凡是地面磁法反應出的異常,在低空航磁剖面上均有對應。測區淺部磁性不均勻較明顯,地磁的平均梯度達到5nT/m,所以地磁剖面曲線波動幅度較大。即使是對地面磁測數據進行圓滑濾波,也很難把握異常全貌。可見,低空航磁測量在壓制地表局部幹擾能力方面較地面磁測效果好[3]

2低空航磁工作方法技術

2.1機載航磁系統介紹

航磁測量系統包括CS-3型高精度铯光泵磁力儀和IMPAC航磁收錄系統(包括T-1溫度濕度計與Hemisphere R320 GPS),磁力儀測量範圍為15000 nT105000nT,探頭方向差為±0.25nT,采樣率采用10Hz(即每秒10次);空中數據收錄系統使用IMPAC數據收錄系統;GPS全球實時定位系統使用美國Hemisphere公司生産的R320型差分GPS全球實時定位系統。由于工作區大部分為中高山區,地形切割強烈,溝壑縱橫,故選用爬升能力較強的小松鼠(AS-350B3)直升機作為作業運載工具。

2.2野外飛行測量工作

航磁工作比例尺1:50000,測線方向0°。全區測網疏密度為500m±22.5m;垂直測線方向布設4條切割線,線距5km;所有測點平均飛行高度為101.0米;偏航在80米之内的點占所有測點的95.5%,無偏航距大于80m且長度超過5km的測線段;測線平均飛行速度為128.3km/h

2.2.1裝機前儀器設備測試方法

航空磁測系統裝上飛機之前,測試内容包括磁力儀在用探頭和備用探頭的一緻性(小于0.41nT),磁力儀單探頭的穩定性(小于0.1 nT),磁力儀單探頭的階躍響應時間(0.6s),磁力儀單探頭的轉向差(0.225nT)。

2.2.2裝機後系統的測試與校準方法

測量系統全部裝上飛機後,測試與校準的内容包括導航定位系統靜态測試(徑向定位精度最大為1.82m)、高度計校準(高度變化不超過±5%)、航磁系統靜态噪聲水平測試(均小于0.02nT)、空中飛機磁補償飛行(補償後優于2nT)等測試。

裝機前後測試與校準結果均符合設計及規範要求。

2.2.3空中數據采集方法

主測線測量采用設計測線沿地形緩起伏飛行,飛行高度控制在80120m。切割十分劇烈的地段,為保證飛行安全,飛行員根據實際地形、氣象條件和飛機性能控制不同地形條件下的飛行高度。為有效降低飛行高度,對山區和平坦區采用分段斷線飛行方法,在斷接線處,斷接線至少要重複3km。在地形高差較小的平坦地區,飛行高度要求嚴格控制在80120m

切割線測量選擇磁場相對平穩和地形平緩變化的地段,其飛行高度與測線離地飛行高度接近。切割線兩端向測區外延伸2km

重複線測量是質量檢查的一部分,布置在地形平坦、磁場平穩的測線段。重複線飛行與測線首次飛行時的航迹、離地飛行高度相一緻。為檢查并糾正測量系統的滞後現象,并做了适量的反方向重複線飛行。

3低空航磁應用效果

3.1測區地質概況

工作區位于西秦嶺南部,大地構造位置屬西秦嶺褶皺帶中的中北秦嶺陸表海盆。屬中秦嶺地層分區與北秦嶺地層分區,大範圍屬中秦嶺地層分區,主要分布有泥盆系、石炭系、少量侏羅系和第四系;東北部屬北秦嶺地層分區,主要分布有新元古代木其灘岩組、早古生代李子園群、太陽寺組。工作區分跨北、中秦嶺兩個次級構造單元,以東峪-太陽寺區域大斷裂為界,北部屬北秦嶺構造帶,南部屬中秦嶺構造帶。測區岩漿岩較發育,分布較廣。北部分布有八卦山、天子山三疊紀正長花崗岩-二長花崗岩體,南部有糜署嶺三疊紀花崗閃長岩體、二長花崗岩體,東南部有太白石炭紀花崗閃長岩-二長花崗岩體(圖2-a

 

 
 
 
 

2 測區地質、磁異常及導數解譯圖

3.2應用效果

測區磁場總體呈現南低北高的趨勢,區域背景場較平穩。北部表現出明顯的正值磁異常,且向東部仍有延伸。南部多表現為低緩的負值磁異常。測區中部部分磁異常呈近東西向條帶狀展布(圖2-b

磁異常不同的數據處理方法已經廣泛地應用于磁異常的解釋,為達到壓制區域場、圈定局部場、分離疊加異常等不同解譯目的,可以采取不同的數據處理方法[1]。為研究磁性地質體包括斷裂、岩體等位置及空間分布特征,筆者嘗試應用磁異常導數(包括垂向導數和不同方向水平一階導數)、差值切割法、斜導數等計算方法,其中水平0°方向一階導數和垂向二階導數方法效果較好。

水平0°方向求一階導數2c,可以突出垂直于這個方向即南北向的線性構造,圖中紅色虛線為解譯斷裂,與現有地質資料較吻合。垂向二階導數其零值線基本上反映了磁性體的範圍,圖中2d紅色實線為圈定岩體分布範圍,共圈定ABCD四處岩體,依次與八卦山岩體、天子山岩體、糜暑嶺岩體、太白岩體相對應。因糜暑嶺岩體為中酸性岩,采集到大部分岩石磁性較弱甚至為非磁性,依據磁異常所圈定的岩體界限為相對強磁性岩體範圍,所以磁異常圈定C岩體範圍較小,與地質資料有一定出入。

4結論

作為綠色勘查新方法的低空高精度航磁測量,在區域地質調查中完全可以取代傳統地面磁法測量工作。特别适合在交通條件較差地區,大大降低了野外數據采集人員的工作強度,提高了工作效率和數據質量。為基礎地質勘查提供豐富、詳實的磁測資料及可靠的解譯成果,是西部山區有效的地質勘查技術手段[4]

參考文獻:

1、管志甯.地磁場與磁力勘探、地質出版社、2005

2、張津偉等.幾種低空高精度航空磁測系統及找礦應用分析、礦産與地質、20142

3、楊生等.動力滑翔機航磁系統在大興安嶺地區的示範測量、物探與化探、20174

4、張洪瑞等.中高山區高精度航磁調查找礦效果研究、地球物理學進展、20138

作者簡介:張健,男,19877月,2010年畢業于長安大學,在讀工程碩士,甘肅省地礦局第一地質礦産勘查院,主要從事磁法、電法勘查工作,電話:18719866207