磁法勘探-重磁异常的地质解释与应用

第十一章重磁异常的地质解释与应用

一、重磁异常的地质解释

1、地质解释的主要内容

1）重磁资料的预分析：

使资料的解释建立在资料完整、可靠、便于解释的基础上。

→→有用异常是否得到明显反映。

2）数据处理

将有意义的异常从叠加异常中分离出来，去掉与任务无关的异常。

其他：延拓，化极，求导等。

3）定性解释

ⅰ：初步解释引起磁异常的地质原因。

ⅱ：大体判定异常源的形态、分布范围、异常界面的起伏变化等。

4）定量解释

得到异常源的形状大小，界面深度等几何参数。

5）地质结论和图示

2、重磁异常的多解性：

1）不同岩石的同一物性参数。可以具有同一数量级，可能在地表引起相同的异常。

2）地表观测的异常分布不是全部空间场值的分布。

二、重力和磁法勘探的主要应用：

1、重力勘探的主要应用：

①研究地壳深部结构和划分大地构造单元。

②研究区域地质构造：基岩顶界面的深度起伏变化。

③查明沉积岩内部的局部构造和岩相变化：

④圈定隐伏的岩浆岩体：

⑤探明矿井下和地下浅部的某些地质问题：岩溶、采空区、破

碎带、老窑等

⑥金属矿床。

2、磁法勘探的主要作用：

①研究结晶基底的起伏变化：预测含煤远景区。

②圈定不同类型岩石的分布范围：

③确定断层构造。

④研究褶皱构造。

⑤煤层燃烧带。

三、实例

1) 圈定含煤岩系的岩浆岩体

我国许多煤田不同程度的受到岩浆岩侵入体的影响。目前，主要是应用磁法勘探来解决岩浆岩的圈定问题。1980年，中国矿业大学物探教研室曾在甘肃窑街煤田进行过圈定超基性岩的磁测工作，目前是研究该区煤矿开采过程中二氧化碳气体突然涌出的原因。同时，磁测结果还提供了断裂构造和烧变岩石的边界位置等资料。

窖街煤田是中生代山间盆地性煤田，盆地基底是弱磁性的前震旦系变质岩，含煤岩系为侏罗纪

地层，煤系上覆的层为白垩纪、第三纪红色地层或直接为第四系黄土覆盖。区内断裂发育，岩浆活动频繁，岩浆岩主要是中等磁化强度的超基性岩，它与周围岩石磁性差异明显。

图13—9是窖街煤田磁异常平面等值线图。对其中四个局部正磁异常(编号为M1、M2、M3、M4)进行了更大比例尺的详测。由图可见，四个异常呈串珠状(NW)向分布，无负异常出现，异常等直线密集，推断为一NW走向断层。东侧磁场变化平缓，形成500一600nT的平缓异常带。图13—11，为近东西路的磁异常剖面图，图中平缓异常带是由深部磁性体所引起的的，剖面异常是浅部超基性岩和深部磁形体异常的叠加。

为了分辨叠加异常以及研究磁性体的分布形态，对磁异常资料进行向上和向下延拓的处理(图13—12)。从向上延拓剖面曲线可以看出，当延拓高度达200m时，异常曲线平缓，浅部超基性岩引起的局部正异常被消除，突出了深部磁性体引起的平缓异常，剖面左侧磁场平稳且变化很小，属正常场范围，右侧平缓异常反映了深部异常源的存在。当异常向下延拓至50一100m时，异常曲线形态变窄，曲线幅度变化剧烈。在相邻的两个延拓深度上，异常极大位两侧的陡度不再发生明显变化，此时可认为向下延招已达到岩体的顶面深度。根据不同下延深度磁异常值绘制的空间等值线断面图也可看出，当下延到岩体顶面时等值线聚集，等值线聚集处可认为相当于岩体顶面深度。

2) 圈定煤层燃烧带范围

我国不少煤田，特别是西北地区，由于煤层露头的氧化作用可引起煤层浅部自燃。煤层经过燃烧，其顶底板岩石和煤层恰好受到强烈的高温作用形成烧变岩。烧变岩具有强的热剩磁，这是因为顶底板中往往含有赤铁矿、黄铁矿、菱铁矿等铁质矿物烧变之后，大部分变成磁铁矿，具有很强的磁性。煤层自燃一般是经过低温氧化、自热、发火、燃烧和降温熄灭几个过程。在熄灭带上磁异常最强；发火带和燃烧带处于增温燃烧阶段，尚未获得热剩磁，因此磁性较弱。60年代开始，我国西北地区已开始应用磁法勘探方法圈定煤层燃烧区的范围，先后在20多个测区进行工作，经钻探工程验证，磁异常圈定的燃烧区范围是可靠的。综合应用自然电场法勘探，还能研究活火区的燃烧状态和蔓延速度。近年来，在陕西北部神木煤田圈定燃烧区也取得显著成效，确定燃烧区边界的精确度可达到5—10m，这对准确的布置开采工程，特别是露天开采工程具有很大经济意义。

神术煤田活鸡兔露天矿区是保罗组合煤地层，含五层可采煤层，其中主要可采煤层厚度达9m。该区自燃煤层多沿沟谷向两侧燃烧，随着供氧条件不足而熄灭。经测定烧变岩磁化率一般在90×10-6SI(k)以上，剩余磁化强度常见范围在(550~9000)×10-6SI(k)之间、与周围岩石具有明显的磁性差别。

该区垂直磁场强度异常

Z曲线的特点是在平稳的背景上出现锯齿状跳跃异常，幅度较大，变化

a

剧烈，异常剖面曲线如图13—13所示，异常最大值可达1000nT，正负异常交替出现。

Z曲线明显

a

地反映出烧变区与末烧变区边界线。造成异常跳变的原因是由于煤层围岩中铁质矿物结核大小和分布不均匀，以及煤层燃烧程度不同所致，因而烧变岩石的磁性也很不均匀。

图13—14为总磁场强度异常T

剖面图。图中，异常的突然跳跃点对应着火烧区的边界。在某些测线上，异常幅度虽然不大，但锯齿状跳跃的曲线特点与平稳的背景值仍然有明显差异，随着烧变岩埋深增加，曲线的跃变程度趋于缓和。

由于烧变岩的深度、厚度、铁磁质矿物含量和燃烧程度的不同，使区内磁异常的幅度大小和异常曲线形态复杂多变，然而用磁法理论结合地质资料分析对比，可以较准确的对异常作出解释并划分出烧变区的范围。对于磁性较弱的低温燃烧带边界，应利用高精度磁力仪，以便更准请的圈定边界位置。