利用Surfer軟件進行海底磁性物質探測方法探討

龍強　于燕華　劉孝明

摘要：在當前的海洋調查中，磁勘測法廣泛的應用于查找海底的磁性物質。趨勢面分析法可以把磁力數據分解為整體趨勢和局部異常兩部分，從而把磁異常提取出來，通過磁異常分布來查找磁性物質。文章運用實例說明怎樣利用Surfer軟件分析磁異常，從而實現海底磁性物質的探測。

關鍵詞：趨勢面分析，磁異常，磁探測，surfer

引言

海底的地層由不同巖性的底層組成，不同的巖性，以及巖石中蘊藏的不同的礦床都具有不同的導磁率和磁化率，因而產生不同的磁場，以致在正常的磁場背景下，出現磁異?，F象。海洋磁力測量主要采用海洋磁力儀探測海底磁場的分布特征，發現由構造或礦產引起的磁力異常 [1]。近年來，隨著磁力儀的發展，磁法勘測也在海洋工程中得到了新的應用，如在光纜的路由調查、找尋海底磁性物質等[2]。任來平等已經探討了海底管線的計算模型[3]。但由于磁力數據的復雜，目前的研究大多是在理想情況下進行的，還沒有具體的方法來利用磁異常探測磁性物質。本文中則根據現在的理論在具體探測磁性物質的方法上進行一些嘗試。

1 Surfer介紹

Surfer是在Windows和NT操作系統下最強大、最靈活的和較易使用的繪制等值線及三維立體圖的軟件包。自推出以來，已經在地質工作者取得了廣泛的應用。

Surfer因為其強大的插值功能，已經使它成為用來處理XYZ數據首選的軟件，能對離散的XYZ數據格網化，生成規則的格網數據。Surfer能迅速的將離散點的測量數據通過插值轉換成連續的數據曲面，進一步簡單、正確地把XYZ數據轉化成豐富多彩的等值線圖、粘貼圖、影像圖、地貌暈渲圖、矢量地圖、線框圖和表面圖等。Surfer除具有簡單的數學運算、數據統計、平滑、濾波、微分、積分、傅立葉和譜分析等數據分析功能外，還具有趨勢面分析、體積、面積計算、地形分析、剖面計算等三維空間分析功能。

2趨勢面分析磁異常的模型

在趨勢面分析法中，可以將地球磁場分為三部分：一是反應整體性變化的，即地球的正常磁場；二是反應區域性變化的，即地磁場的區域性異常；三是局部異常，由淺層的磁性物質產生。在實際應用中短時間內我們可以認為一和二兩部分的變化是比較小的，磁異常主要是有于淺層的磁性物質產生的。因此要探測海底磁性物質就必須將磁力數據分為區域分量和局部分量兩部分。

常用的趨勢面式多項式趨勢面，因為多項式能逼近任何連續函數，因此，用多項式作趨勢面能較好的反映連續變化的分布趨勢。地質學中趨勢分析所采用的趨勢面函數常常式整冪級多項式，常見形式是：

一般來說，多項式的次數越高，趨勢面與實測數據偏差越小。但實踐表明，變化較為緩和的資料配合較低次數的趨勢面，可以較好地反映區域背景；而變化復雜、起伏較多的資料，配合多項式的階次可以適當高一些。

3方法應用

下面以某處實測的海洋數據來進一步說明是怎樣通過趨勢面分析法來探測磁異常進而分析海底磁性物質的位置。

3.1實測數據的統計資料

從統計資料可以看出測區海底地形的起伏變化并不大，但磁場的跳變較大。從側面說明了由于磁力數據的跳變較大，所以從單一測線進行研究很難找出其變化的規律，從面的角度去研究更容易確定出磁異常的區域。

3.2海底的三維立體圖

根據實測數據，在Surfer中畫出了測區海底地形的三維立體圖。

3.3實測磁力數據的三維圖

3.4去除趨勢面后的磁異常的等值線圖

從圖中可以看出圖中沿對角線方向有一條明顯的磁異常帶，由于淺層海域的磁性物質會引發磁異常，所以可以推斷這一區域海底可能有磁性物質存在，由形狀推斷可能是一條海底管線。

4結語

本文以實測資料為例，探討如何在Surfer中利用趨勢面分析來確定磁異常，進而利用磁異常圖來尋找海底的磁性物質，并給出了具體的方法。在使用Surfer處理磁力數據的過程中應注意，Surfer對數據進行插值時，邊緣的誤差會明顯的較大，所以建議測區的面積最好比分析的海域的面積要大。由于磁力數據的跳變較大，海底環境的復雜，所以為了更加準確的確定海底磁性物質的位置，最好能在數據處理前得到測區的磁場背景資料，并結合其他觀測手段得到的資料進行綜合分析，從而快速且準確的來進行海底磁性物質的分析。

參考文獻：

[1] 趙建虎 現代海洋測繪[M] 下冊 武漢大學出版社 2008

[2] 裴彥良等 磁法勘察在海洋工程中的應用 海洋科學進展 2005

[3] 任來平等 海底管線磁場計算模型 海洋測繪 2007