磁异常ΔT三维相关成像
基于Ansoft Maxwell的目标磁异常仿真及探测研究
基于Ansoft Maxwell的目标磁异常仿真及探测研究
摘要:
针对二战遗留下来的地雷、炸弹等未爆炸物的探测需求,开展了铁磁性目标磁异常仿真及探测研究,基于Ansoft Maxwell三维数值有限元分析软件,建立了磁目标仿真模型,研究了磁目标的静态磁场分布,对比分析了沿地磁场方向目标磁异常情况,为磁目标探测提供理论计算依据,最后通过实际测量值与仿真计算进行对比分析。为磁探测、磁成像等提供理论依据。
引言:
地下掩埋目标(如地雷)具有良好的隐藏性,致使难以被探测。铁磁性目标在地磁场的环境下受到磁化会使地磁场发生畸变,进而引起磁信号异常,根据磁异常现象可以对磁性物体实施探测和定位,这一研究方法被称为磁异常信号探测技术(Magnetic Anomaly Detection,MAD)。磁异常信号探测技术具有反应速度快、可靠性髙等特点受到各军事强国的重视,得到广泛的应用。它是基于电磁现象的机制,由安装在移动载体上的磁探仪对磁性物体的磁场进行探测,并对磁性物体的磁信号实现对应的信号数据计算,得出被测物体的姿态、磁矩等磁特性,来完成对磁性物体的远距离探潜。目前,随着对地磁现象和磁异常信号分析的水平不断发展和提高,磁传感器技术水平和精度的不断增强,磁异常探测技术已广泛应用于航空磁探、地质勘探、地磁导航等诸多领域,并且得到了很大的发展。
由于磁异常探测研究中,开展实物实验成本较大,国内多采用模拟仿真的方式对磁场进行计算。 有限元方法(Finte Element Method),可用于求解和分析静态磁场、动态磁场、结构稳定性等各种问题,是分析电磁场常用的一种计算方法。有限元对研究对象的几何形状、材料性质、边界条件的适应性很强,能够计算不同材料和形状永磁体的场强。R Engel-Herberta基于等效磁荷的方法,求得了均匀充磁的长方体永磁体空间磁场的数学解析式,并验证了解析方法和有限元分析法具有相同的建模效果。宋浩利用Comsol软件给出了相对放置的永磁体,具有磁回路结构的磁极,环形磁体的磁场分布图,为静磁场的设计提供了理论依据。
磁异常解释及应用
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一、磁异常导数在定量解释中的用途 ............................................................................. 1
二、场位的向上延拓在磁异常解释中的应用 ................................................................. 2
(一)向上换算消除局部干扰异常 ......................................................................... 2
(二)用向上延拓数据判断磁性体形状 ................................................................. 2
三、场位向下延拓的应用(高通滤波) ......................................................................... 2
(一)应用中应注意的问题 ..................................................................................... 2
1、延拓与光滑 .................................................................................................. 2
2、延拓的取样间隔问题:延拓的取样点距与延拓深度是有关系的。延拓方法中比较多的方法是延拓的点距等于或大于延拓的深度。只有少数方法的个别点距小于延拓深度。总的来说,延拓时点距越大,延拓深度也越大。 ... 3
3、延拓到达的深度问题: ....................................................................................... 3
磁异常的处理解释及应用
第三篇 磁异常的处理、解释及应用
为便于学习和掌握磁异常处理和解释的理论与方法,本篇首先介绍磁异常处理、解释的
理论基础:磁性体磁场的数学解析与定量计算和埸的分布规律,即已知磁源求磁场的正问题。
其次介绍根据不同磁埸的分布特征消除干扰、分离出目标体磁异常的数据处理方法,在此基
础上深入讨论不同磁异常确定不同磁源分布的方法即磁异常的反问题。根据磁异常的正、反
演问题所确定的磁源分布模型的过程称为数学物理解释,进一步对磁模型赋以地质含义的工
作称为地质解释。最后阐明磁异常解释推断的基本方法及其在国民经济建设中多方面的应
用。
第一章 磁异常正问题
本章在一般情况下论述了磁性体磁位、磁场的积分表达式及其数值规律,以此奠定正
问题的理论基础。在众多的磁异常正演方法概述基础上,重点对基本、实用的规则形体及其
组合的不规则形体的磁异常正演方法,分别在空间域与频率域加以论述,使读者有清晰、完
整概念并便于掌握和应用。
第一节 概述
一、研究磁异常正问题的意义
磁力勘探的主要解释任务根据测得的磁异常来判断确定该磁性体的几何参数(位置、
形状、大小、产状)及磁性参数(磁化强度大小、方向)。根据静磁场理论,运用数学工具
由已知的磁性体求出磁场的分布,这个过程称为正(演)问题;反之,由磁异常求磁性体的
磁性参量和几何参量,叫做反(演)问题。显然,只有求出不同磁性体磁场的分布,并总结
出磁场特征与磁性体几何参数及磁性参数之间相互联系的内在规律,才能运用这些规律对磁
异常作解释推断。特别是对磁异常进行磁性体磁性与几何参数的反(演)问题求解时,必需
建立在正(演)问题给出场的数学表达式基础上才能进行,所以“正(演)问题是”反(演)
问题的基础,更是磁力勘探解释推断的理论基础。当然,要完成磁力勘探解释推断的全部解
释任务,仅仅依靠数学计算是不够的,还必需掌握可靠的地质、物性及其它物化探资料,进
行综合分析及解释,才能得出比较符合客观实际的地质结论,为查明地下矿产资源或其它探
低纬度地区磁异常处理方法应用体会
低纬度地区磁异常处理方法应用体会
在位于磁赤道带两侧的低磁纬度区内,以水平磁化为主的条件下,地下磁性体所产生的△T 异常特征与处于中高纬度地区的△T 异常特征会有较大差别,把低纬度地区的磁法测量数据转换成中高纬度地区的,然后对磁异常进行处理解释,经过矿区勘探对比,效果良好。
标签:低磁纬度区 △T磁异常 异常解释方法
0引言
近几年国内许多地勘单位都在加大到国外找矿的步伐。笔者通过最近几年在坦桑尼亚的实地工作,初步摸索了位于低纬度地区磁异常(ΔT)的特征及处理解释方法,现就低纬度地区的地面磁测处理解释工作谈点体会。
1低纬度地区磁测异常解释的几个问题
一般的低纬度地区指的是处于磁赤道两侧±30°的区域。在低纬度地区所有的地质体都处在地球磁场近似水平磁化的条件下,磁性体所产生的ΔT异常是以负异常为主体;当磁性体剩磁较大,且磁化方向明显与正常磁化的方向不一致时,或者磁性体形态特殊时,还会伴生多个负异常或正异常,与中高纬度地区的ΔT异常特征有较大差别,中国大陆处于中纬度地区,我们对垂直磁化和中高纬度的倾斜磁化异常特征较熟悉,解释方法也研究得较深入,然而对于低磁纬度区的磁异常解释感到困惑,对于低纬度地区以水平磁化为主的ΔT异常的解释存在以下主要问题:
(1)低纬度地区的ΔT异常特征是以负异常为主,正异常成为伴生异常,这是由于在水平磁化为主的环境下,磁性体所产生的ΔT异常主要由水平分量Ha构成的。对于低纬度区ΔT异常若仍使用中纬度地区斜磁化下的解释方法,无疑会产生较大误差,甚至会得出错误的结论。
(2)对于主要由水平分量Ha构成的低纬度地区的ΔT异常,应采用Ha异常的解释方法进行解释,但是我们以往对Ha异常的解释方法尤其是对斜磁化下Ha异常解释的缺乏研究,现在尚缺乏直接对以Ha为主的ΔT异常进行反演的方法。
(3)ΔT异常形态受到地磁场矢量和总磁化方向的影响,在倾斜磁化下,大多数的异常中心都偏离磁性体,只有磁倾角为90°或0°时,ΔT异常中心才位于磁性体的正上方。因此,在低纬度地区准确地确定引起ΔT异常的磁源体的中心位置和边界的范围,也是需要解决的问题。
高精度磁测在云南某铁金矿勘查应用效果
高精度磁测在云南某铁金矿勘查应用效果
摘 要:高精度磁测具有探测深度大,精度高,可利用多参量测量进行定性、定量解释等特点。通过在某铁金矿进行高精度磁测工作,对该矿区磁场分布特征有了一定了解,通过对典型剖面的正反演计算,确定了异常成因,推测出了磁性体在二度半空间内的分布状态,对开展地质钻探工作具有和好的指导意义。
关键词:高精度磁测,铁金矿,应用,ΔT异常。
云南某地铁金矿,是云南省内规模较大,并具有很好找矿前景的金矿区。该矿区仅限于剖面性或已知矿体附近小范围的物探工作,未开展过系统的物探工作,特别是面积性物探工作;开展的物探方法有限,工作量有限,特别是新技术、新方法应用较少。基于以上原因,在该区开展了1/2万高精度磁法测量,圈定与金矿化关系密切的铁铅矿、褐—磁铁矿及含磁铁矿斑岩有关的磁异常,通过远景区的物探工作,提出下步勘查工作布置方案,为进一步勘查工作提供依据。
1.高精度磁测概述
磁测总精度小于或等于±5nT 的磁测工作,统称为高精度磁测。高精度磁测具有以下优势:
1.1 增大有效探测深度
以垂直磁化、κ=0.01×4πSI、Z0=50000nT、2b=6m的直立薄板为例:当能肯定的异常极大值为100nT时,其有效探测深度为30m;当能肯定的异常极大值为25nT时,其有效探测深度达120m;当能肯定的异常极大值为5nT时,其有效探测深度则达600m;当异常极大值在1~5nT时,有效探测深度增加很快,呈非线性变化。可见用提高磁测精度来增大有效探测深度潜力是很大的。
1.2 扩大磁法勘查的应用范围
通过理论计算,精度为±1nT的磁测(能肯定的异常极大值为5nT)可发现平均磁化率为25×10-64πSI的磁性变化,而这种磁性是由岩石中所含星散状铁磁矿物所引起,其重量百分比为0.262%。一般岩石的微弱矿化蚀变都可使其中铁磁性矿物含量达到这个数量级,这就为用高精度磁测间接找矿和其它领域的应用提供了物理前提,扩大了应用领域。
磁异常△T三维相关成像
第53卷第2期 2010年2月 地 球 物 理 CHINESE JOURNAL OF 学 报 GEOPHYSICS Vo1.53。No.2 Feb.,2010
郭良辉,孟小红,石磊.磁异常△,r三维相关成像.地球物理学报,2010,53(2):435~441,DOI:10.3969/j.issn.0001—5733. 2O1O.O2.O22 Guo L H,Meng X H,Shi L.3D correlation imaging for magnetic anomaly AT data.Chinese J.Geophys.(in Chinese),2010, 53(2):435~44l,DOI:10.3969/j.issn.0001—5733.2010.02.022
磁异常Ajf1三维相关成像
郭良辉 ,孟小红 ,石 磊
1地下信息探测技术与仪器教育部重点实验室(中国地质大学,北京),北京100083 2中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京 100083
摘 要本文将重力和重力梯度数据三维相关成像方法推广到磁力勘探领域,推导并建立了磁异常△丁的三维相 关成像方法,同时提出了基于熵滤波分离异常的三维相关成像算法来提高成像分辨率.组合模型磁异常△T数据 和实际磁测资料试验分析表明,本文方法能成像出地下地质体的空间赋存状态和等效磁性分布,具有良好的横向 和纵向分辨率. 关键词 磁异常,三维相关成像,熵滤波,异常分离 DOI:10.3969/j.issn.0001—5733.2010.02.022 中图分类号P631 收稿日期2009—11—03,2010-01—18收修定稿
3D correlation imaging for magnetic anomaly AT data
GUO Liang—Hui 。MENG Xiao—Hong ,SHI Lei , 1 Key Laboratory of Geo—Detection(China University of Geosciences,Beijing),Ministry of Education,Beijing 100083,China 2 School of Geophysics and Information Technology,China University of Geosciences,Beijing 100083,China
重磁三维反演伊犁盆地中部密度和磁性结构
重磁三维反演伊犁盆地中部密度和磁性结构
索奎;张贵宾;梅岩辉;马勇胜
【摘 要】伊犁盆地中部区域地处多个构造单元的交汇区,构造复杂,缺乏高精度地质资料,制约了对盆地构造演化的进一步认识.本文联合使用多种先验信息作为约束条件,利用高精度重磁数据反演获得了研究区地下海拔-10 km以浅的三维密度和磁性结构,增强了反演结果的可靠性.结果揭示以白石墩次凸为中心发育了一个“北断南超”的南西-北东向不对称型凹陷,北部沉积厚度大于南部;区内主要断裂具有高角度特征,生烃中心受断裂控制,阿吾拉勒山前凹陷浅部可能发育逆掩断裂;火成岩以侵入的基性火成岩为主,伴有部分喷出火成岩和中酸性火成岩.
【期刊名称】《地球物理学报》
【年(卷),期】2018(061)008
【总页数】10页(P3410-3419)
【关键词】伊犁盆地;重磁;三维反演;断裂;火成岩
【作 者】索奎;张贵宾;梅岩辉;马勇胜
【作者单位】华北水利水电大学资源与环境学院,郑州 450046;中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京 100083;中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京 100083;中国地质调查局油气资源调查中心,北京 100029;中国地质调查局油气资源调查中心,北京 100029
【正文语种】中 文
【中图分类】P312;P631
0 引言
伊犁盆地是在天山造山带所夹持的微地块上发展演化而成的山间叠合盆地,属于伊犁—中天山微板块,矿产资源丰富,有较好的油气前景.多位学者对伊犁盆地及邻区的构造特征及形成演化等问题进行了研究,取得了丰富的成果.廖世南(1992)认为伊犁盆地是具有陆内裂谷和山间陆相的双层结构盆地,初步讨论了盆地的生成和发展;刘俊霞等(1997)利用航磁资料对盆地中部的基底结构、起伏变化、构造特征及盖层分布等问题进行了研究;张国伟等(1999)认为伊犁盆地分为中上元古界变质基底、中下石炭统裂谷火山岩系褶皱变形基底和盆地沉积岩系的三层结构,并将伊犁盆地主要构造划分为二山三盆;左国朝等(2008)基于野外调查结果和前人研究结论,研究了包括伊犁盆地在内的西天山地区的地层系统及演化过程.伊犁盆地阿吾拉勒地区出露了多处的火成岩,为研究盆地构造演化提供了丰富的证据(Yang et al.,2014;Ge et al.,2015;李永军等,2017).熊小林等(2001)研究了阿吾拉勒中酸性火成岩的地球化学特征,认为可能是晚古生代后碰撞阶段幔源岩浆底侵作用导致玄武质岩石熔融形成的;李注苍等(2006)基于大哈拉军组火山岩地球化学特征推断火山岩位于岛弧区,为板块俯冲造山带构造环境,这是目前的主流观点之一(李锦轶等,2006;Wang et al.,2007;Sun et al.,2008);李晓英(2013)基于花岗岩的分析结果,认为阿吾拉勒地区在晚古生代不同时期存在岛弧、碰撞伸展和大陆裂谷环境;韩琼等(2015)认为阿吾拉勒大哈拉军山组时代跨度大,火山岩自西向东由老变新,铁矿床受火山活动控制.此外多人对伊犁盆地的油气前景进行了研究评价,钟红利(2011)基于二叠系以来古构造演化、烃源岩、储集层的沉积特征和油气的运移聚散特点,在伊宁凹陷划定了三个有利油气区;王亚军(2013)将伊犁盆地及邻区的构造演化划分为七个阶段,认为北部坳陷是演化条件最好的区域,上二叠统和中上三叠统是相对较好的油气层位.前人的成果为伊犁盆地的深入研究提供了良好的基础,但多数尺度较大,针对局部重点区域的精细研究有待加强.
低磁纬度地区ΔT异常处理解释方法在坦桑尼亚某地区金矿预查中的应用
低磁纬度地区ΔT异常处理解释方法在坦桑尼亚某地区金矿预查中的应用
李水平
【摘 要】坦桑尼亚处于低磁纬度地区,对该地区以水平磁化为主的ΔT异常图的解释,采取对实测ΔT异常倒相180°的方法,然后用中高纬度的ΔT异常解释方法进行解释.通过在实测资料上的应用与分析,说明其解释效果与已知地质情况吻合较好.
【期刊名称】《物探与化探》
【年(卷),期】2009(033)006
【总页数】3页(P657-659)
【关键词】坦桑尼亚;低磁纬度区;ΔT磁异常;金矿预查
【作 者】李水平
【作者单位】河南省地质矿产勘查开发局,第二地质队,河南,焦作,454002
【正文语种】中 文
【中图分类】P631.2
坦桑尼亚联合共和国位于非洲东部、赤道以南(南纬1°~11.5°),属于低磁纬度地区。坦桑尼亚金矿资源丰富,近年来资源量和产量均居非洲前列,其中90%以上为太古界绿岩带型金矿,金矿与太古界尼安萨群的条带状含铁建造关系密切。某金矿预查区位于该国的西北部,区内为季节性沼泽地带,地势平坦,几乎没有基岩出露。而根据岩矿石的磁性特征,采用地面高精度磁法测量则发挥了很大的作用,效果非常好。
1.1 区域地质
工作区位于维多利亚湖南部、坦桑八大绿岩带中的Kahama绿岩带与Mabale绿岩带之间过渡地带,是坦桑尼亚主要的金矿集中区[1]。区域大面积被花岗岩、花岗片麻岩的原地风化物覆盖,西部有北东向展布的低山,出露的基岩为新太古界尼安萨群(Nyanzian),岩性为条带状含铁建造(banded iron Fm,简称为BIF)、变辉长岩、辉绿岩。除此外,地表几乎看不到基岩。
1.2 工作区地质
工作区内地层简单,大部分为第四系松散的沉积物覆盖,厚度10~20 m,基本无基岩出露,零星出露有太古界尼安萨(Nyanzian)群夹页岩的条带状含铁建造和混合岩相岩石。尼安萨群的条带状含铁建造是主要的含金层位。金矿体产于含石英—硫化物岩脉的剪切带内,严格受剪切带控制,大多含金构造剪切带内为石英—硫化物,硫化物主要是黄铁矿和磁黄铁矿,有少量的黄铜矿等。
基于改进tilt梯度的三维磁异常解释技术
基于改进tilt梯度的三维磁异常解释技术
王彦国;罗潇;邓居智;杨亚新;王程;张瑾
【摘 要】当工区存在强剩磁或范围较大时,化极处理很难获得满意结果.为此,本文基于tilt梯度,推广得到可以突出x、y方向信息的tilt梯度分量,并根据这两个分量的水平导数,提出了改进tilt梯度水平总梯度的三维磁异常解释技术.该方法可以直接计算三维磁异常,无需化极.理论模型实验表明,相对于其他常用的磁数据处理方法,本文方法可以有效识别不同磁化方向下的长方体边界及球体质心的水平位置,具有更高的分辨率和精度.将该方法应用于中国内蒙塔木素地区航磁数据,解释结果与地质资料及地震推断结果对应较好,为研究区圈定隐伏磁性体提供了依据.
【期刊名称】《石油地球物理勘探》
【年(卷),期】2019(054)003
【总页数】7页(P685-691)
【关键词】磁异常;三维数据解释;改进tilt梯度;准确度
【作 者】王彦国;罗潇;邓居智;杨亚新;王程;张瑾
【作者单位】东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室,江西南昌330013;东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室,江西南昌330013;东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室,江西南昌330013;东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室,江西南昌330013;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710077;东华理工大学放射性地质与勘探技术国防重点学科实验室,江西南昌330013 【正文语种】中 文
【中图分类】P631
0 引言
磁法勘探是最早应用于地质调查的地球物理勘探方法。作为一种成熟的勘探方法,它具有经济、高效、便捷等特点,因而被广泛应用于矿产勘查和地质调查。然而,在异常圈定和构造划分时,难以从原始磁异常中直接识别地质体的参数信息,大多情况下需基于当地地磁场磁化角度进行化极或其他处理,才能够获取有用信息[1-5]。Nabighian[6]推导并证明了二维磁解析信号振幅不受斜磁化影响,之后解析信号技术在磁异常处理中得到广泛的应用[7-11],并推广到三维磁异常解释[12-13]。虽然解析信号对于三维磁异常解释具有一定指导作用,但其依旧会受斜磁化影响[14]。Verduzco等[15]提出了tilt梯度的水平导数模法,在二维磁异常处理中,该方法不仅不受磁化方向的影响,相比于解析信号法,其分辨率更高;但在三维磁异常数据处理中,这种方法同样需要先进行化极处理。Wijns等[16]基于水平导数与解析信号的比值提出了Theta Map法,并应用于低纬度地区磁异常体的边界识别中,获得了良好的应用效果,但该方法在中纬度地区需考虑磁化角度影响,直接使用效果较差。邰振华等[17]针对Theta Map法的优缺点提出了伪总梯度余弦值法,提高了原方法的识别能力和抗干扰能力,但仍不适合于斜磁化磁异常的解释。磁梯度张量可以提供更丰富的异常信息,近年来被广泛应用于磁异常解释,获得了较为良好的应用效果[18-24]。
磁异常化极相关问题
磁异常化极相关问题
一、熊光楚
目前磁法勘探中常用的仪器有两大类型:一种是测磁场的某个分量,例如垂向分量,获得垂直分量磁异常,简称Za;另一种是测磁场总强度的变化,简称△T。△T是沿地磁场方向观测的。设观测点的地磁场强度为T,该点的正常地磁场的强度为T0,则有
△T=T-T0 (l)
总磁场强度观测结果的化极是指根据观测的△T,换算为磁化强度方向为垂直时的Za异常。这种换算(或称作变换)是目前磁法数据处理中常用的一种变换。有人赞成作这种变换,有人反对作这种变换。本文将讨论这个问题。根据我们的实践经验及研究,认为在正常条件下,作化极变换是必要的,但在解释磁异常时,不能仅用化极后的异常,因为化极后的异常不能在任何情况下都能取代原观测的结果。为了说明上述观点,下面将从磁化强度方向对磁异常特点的影响、总场强度观测结果化极的物理意义、化极的效果及化极过程中存在的问题等四方面讨论这个问题。
二、赵百明
化极,即将磁异常ΔT或ΔZ转换为磁性体处于地磁极位置的磁异常(此时地磁场方向垂直向下,当磁性体不存在剩余磁化和不存在退磁效应时,磁化方向亦垂直向下).不同磁化方向之间的转换仅是改变磁化强度的方向,而其大小保持不变[3].一般来说,垂直磁化时磁性体与磁异常之间的关系会简单一些,将磁异常化到地磁极,如果处理得当,可以取得好的效果,能有效地降低解释的难度,提高解释的可靠性[4].但是由于一些众所周知的原因会影响化极的效果,甚至产生严重的畸变[5].
三、吴燕冈
通常,将斜磁化aZ、T转换成垂直磁化(总磁化强度方向垂直向下,而磁化强度的数值不变)的垂直磁异常称为化到磁极,简称化极。
对于不同的磁化方向间的换算,系数Ci由表9.2-5所示
表9.2-5 分量转换系数表
换算类型 f 0c Ci(i=1,2,…,10)
aaZZ aZ aZ
EI0sin -iaEAI'coscos0
