航磁弱異常信息增強處理在地質(zhì)解釋中的應用

楊玉勤+張翔+常樹帥+張靖

摘要：在航磁異常地質(zhì)解釋工作中，由于地質(zhì)層體的磁性較弱，磁性變化較小，一般顯示為較為平靜的負磁場區(qū)，這些區(qū)域的斷裂構造及隱伏巖體引起的弱磁異常的特征不十分明顯，給航磁地質(zhì)解釋帶來一定的困難。利用航磁增強處理技術能夠突出顯示弱磁異常信息，更加準確合理的推斷解釋斷裂構造和隱伏巖體，充分發(fā)揮航磁測量在巖性構造填圖及成礦預測中的作用。

關鍵詞：高精度航磁測量；弱磁異常；航磁增強處理；地質(zhì)解釋

The Application of airborne magnetic weak information enhancement method in the field of geological interpretation

YANG Yu-qinZHANG XiangCHANG Shu-shuaiZHANG Jing

Airborne Survey and Remote Sensing Center of Nuclear IndustryShijianzhang050002

Abstract： In the geological interpretation of airborne magnetic anomalies， due to weak magnetism of geological strata and small magnetic variation， which is generally shown as a relatively quiet and negative magnetic field， it is difficult to geological interpretation of weak magnetic characteristic caused by fault structure and concealed rock mass. The use of airborne magnetic weak information enhancement method can highlight the weak magnetic anomaliesinformation， more accurate and reasonable infer and interpret fault structure and concealed rock mass， which make airborne magnetic survey gives full play in the fields of lithostructural mapping and metallogenic prediction.

Key words： high-precision airborne magnetic survey， airborne magnetic weak information， airborne magnetic weak information enhancement method， geological interpretation.

引言

在航磁異常地質(zhì)解釋工作中，在大面積的弱磁性地質(zhì)體分布地區(qū)，一般顯示為較為平靜的負磁場區(qū)。由于巖石地層的磁性較弱，磁性差異不十分明顯，引起的磁性變化較小。有些斷裂構造及隱伏巖體引起的弱磁異常通常淹沒在航磁ΔT“0”值線以下，而且只有十幾nT的幅值變化，這些弱磁異常信息的特征不十分明顯，給航磁地質(zhì)解釋帶來一定的困難。利用航磁增強處理技術能夠突出顯示弱磁異常信息，更加準確合理的推斷解釋斷裂構造和隱伏巖體，充分發(fā)揮航磁測量在巖性構造填圖及成礦預測中的作用。

1.航磁增強處理方法原理

航磁增強處理（Automatic Gain Control簡稱“AGC”）方法源自于Oasis montaj軟件的一項網(wǎng)格文件的濾波處理功能。

自動增強（AGC）相當于把一定波長的不同的振幅變?yōu)橄嗤恼穹?。通過用一固定窗口在剖面上連續(xù)的移動，估算窗口局部信號增益值，一般采用均方根值（root mean square value），如果增強函數(shù)的放大與均方根值成反比，則弱異常的信息會有較大的增強作用，而強的異常信息的增強會小一些[1]。

圖1是航磁ΔT化極實測剖面與航磁增強處理后的增強信息剖面對比圖，可以看出，航磁ΔT異常的位置不發(fā)生變化而弱異常信息得到了明顯的增強。

2.航磁弱磁信息增強處理在地質(zhì)解釋中的應用

2016年在新疆伊犁至溫泉地區(qū)開展了1：5航磁測量工作，由于測區(qū)的中部的科古琴山及北部汗吉尕山一帶出露地層主要以弱磁性的元古宇及古生界的地層為主，所以測區(qū)的中北部的磁場特征以大面積的負磁場為主，除局部出露的古生代火山巖引起的較為強烈的磁場變化外，大部分地區(qū)均顯示為較平靜的負磁場。一些由斷裂構造及弱磁性的次火山巖引起的航磁異常較弱，一般為淹沒在負磁背景場中的低緩異常，異常特征不明顯或連續(xù)性較差，給在該區(qū)域進行航磁異常的地質(zhì)解釋帶來一定的困難。為突出顯示該區(qū)域的斷裂構造和次火山巖的信息，采用了對航磁網(wǎng)格數(shù)據(jù)增強處理的方法，取得了明顯的效果。

2.1利用增強信息解釋斷裂構造

新疆伊犁至溫泉航磁測量工作區(qū)中部的科古琴山地層小區(qū)[2]，該區(qū)位于賽里木湖南部的科古琴山一帶，出露地層主要為元古宇的薊縣系、青白口系、震旦系地層及古生界的寒武系、奧陶系（圖2-1），各地層巖石的磁參數(shù)特征見表1[3]。該區(qū)域斷裂構造十分發(fā)育，主要斷裂構造方向為北西西向。

通過對該區(qū)地層巖石的磁性特征進行分析和航磁測量的實測結果可以看出，科古爾琴山至賽里木湖一帶大面積出露的元古宇及部分古生界地層巖石的磁性為弱磁或無磁，形成的磁場特征為較為平緩負磁場，負磁場區(qū)的展布方向與地層的走向基本一致。該區(qū)的斷裂構造十分發(fā)育，以北西西向為主，但由于弱磁性地層的磁性差異較小，斷裂構造線性磁異常特征不十分明顯，在航磁ΔT化極等值線平面圖僅表現(xiàn)微弱的串珠狀異常和等值線的同方向扭曲變形（圖2-2）。

為利用航磁解釋斷裂構造，在該區(qū)對航磁進行了45°方向導數(shù)處理（見圖2-3），從45°方向導數(shù)等值線平面圖上可以看出，一些規(guī)模較大的北西西向斷裂構造分段被顯示出來，局部的小斷裂構造不十分明顯。

古生界寒武系分布在該分區(qū)的科古琴山主脊地帶，沿賽里木地塊中的科古琴復式向斜的核部斷續(xù)出露，地層走向基本為北西西—南東東向。為一套淺海相沉積地層，為無磁或弱磁性地層。通過以上對該區(qū)地層巖石的磁性特征進行分析和航磁測量的實測結果可以看出，科古爾琴山至賽里木湖一帶大面積出露的元古宇及部分古生界的弱磁性地層，形成的磁場特征為較為平緩負磁場，負磁場區(qū)的展布方向與地層的走向基本一致。該區(qū)的斷裂構造十分發(fā)育，以北西西向為主，但由于弱磁性地層的磁性差異較小，斷裂構造線性磁異常特征不十分明顯，在航磁ΔT化極等值線平面圖僅表現(xiàn)微弱的串珠狀異常和等值線的同方向扭曲變形（圖2-2）。為利用航磁解釋斷裂構造，在該區(qū)對航磁進行了45°方向導數(shù)處理（見圖2-3），從45°方向導數(shù)等值線平面圖上可以看出，一些規(guī)模較大的北西西向斷裂構造分段被顯示出來，局部的小斷裂構造不十分明顯。

為了突出斷裂構造的線性異常信息，將該區(qū)域的航磁ΔT化極和45°方向導數(shù)網(wǎng)格文件進行了增強信息處理，處理結果顯示該區(qū)域的主要斷裂構造帶的磁異常信息線性特征被清晰的顯示出來（圖2-4，2-5），反映出該區(qū)的斷裂是由數(shù)條北西西向斷裂構造帶組成，斷裂局部明顯受北北東向斷裂錯動。

2.2利用增強信息推斷解釋淺成侵入巖及次火山巖分布

新疆伊犁至溫泉航磁測量工作區(qū)的賽里木湖東北部汗吉尕山地區(qū)，根據(jù)《新疆博州汗吉尕山銅多金屬資源潛力評價成果報告》[4]的1∶10萬新疆博州汗吉尕山銅多金屬成礦帶地、化綜合圖和1∶2.5萬地質(zhì)圖件綜合整理的汗吉尕山一帶地質(zhì)簡圖（圖2-6）。

區(qū)內(nèi)出露地層有下元古界溫泉群、中元古界薊縣系庫松木切克群、上古生界泥盆系、石炭系和二疊系。

區(qū)內(nèi)巖漿巖主要為華力西期的淺成侵入巖和火山巖。侵入巖主要以巖脈、巖墻、巖株、巖枝等形態(tài)產(chǎn)出，從巖性來分有酸性巖和基性巖。酸性巖主要為花崗斑巖、黑云母花崗斑巖。中酸性巖主要為花崗閃長斑巖及二長斑巖?；詭r主要分布在汗吉尕山南部山前一帶，產(chǎn)于山前斷裂帶中，形態(tài)為脈狀，巖性為輝綠巖、輝綠玢巖?；鹕綆r出露有上泥盆統(tǒng)托斯庫爾他烏組火山巖、中石炭統(tǒng)東圖津河組火山巖和下二疊統(tǒng)烏郎群火山巖。該區(qū)位于賽里木地塊北側晚古生代裂陷槽汗吉尕坳褶帶中，坳褶帶內(nèi)褶皺斷裂極為發(fā)育，褶皺形態(tài)由一系列向斜、背斜以及次級褶皺組成，斷裂構造以北西向為主，次為北東向。該區(qū)位于天山西段，屬于巴爾喀什成礦帶中的汗吉尕銅多金屬成礦亞帶，是以銅鉛鋅多金屬聚集為主的層控型、斑巖型礦床為特征的主要成礦遠景區(qū)[4]。該區(qū)已發(fā)現(xiàn)有與華力西期酸性巖漿巖有成因關系的巖漿巖系列礦產(chǎn)，已知斑巖型銅礦、銅金礦點有北達巴特銅鉬礦、博吉勒克斑巖型銅金礦點、阿克塔斯斑巖型銅礦點、汗吉尕斑巖型金礦點、喇嘛蘇矽卡巖型銅鋅礦；已知的熱液型（脈型）鉛鋅礦、銅金礦有庫爾尕生鉛鋅礦、新溝鉛鋅礦、阿克塔斯石英脈型金礦點、阿克塔斯石英脈型銅礦點[3]。由于區(qū)內(nèi)的淺成侵入巖及次火山巖與成礦關系十分密切，它為斑巖型礦床提供物源和熱源，為熱液型（脈型）鉛鋅礦、銅金礦提供必要的熱源條件。所以在該區(qū)利用航磁資料推斷解釋淺成侵入巖及次火山巖分布是十分重要的工作，能夠為后期在該區(qū)進行成礦預測提供重要的找礦信息。

航磁測量結果顯示，該區(qū)的航磁特征為負背景場中存在局部弱異常（圖2-7）。在沙爾陶勒蓋附近有不規(guī)則團片狀航磁異常存在，異常為淹沒在負磁場中的弱異常，據(jù)《新疆博州汗吉尕山銅多金屬資源潛力評價成果報告》[4]介紹，該區(qū)域有灰綠色次英安巖出露，該團片狀異常應該是次英安巖引起的異常。在庫爾尕生銅鋅礦床的西側有一北西向展布的橢圓形異常，1∶20萬區(qū)域地質(zhì)圖上，異常位于上泥盆統(tǒng)托斯庫爾他烏組（D3t）和下石炭統(tǒng)阿恰勒河組地層（C1a），而據(jù)《新疆博州汗吉尕山銅多金屬資源潛力評價成果報告》[4]介紹，該區(qū)域有華力西中期的灰綠色輝長閃長玢巖出露，并且該期的侵入巖株在庫爾尕生鉛鋅礦床、南達巴特、烏蘭布拉克、阿克塔斯鉛鋅礦點南側呈東西向斷續(xù)出露。西部規(guī)模較大，東部呈小巖株狀產(chǎn)出，引起的航磁異常，西部為完整的橢圓形異常，異常幅值在-50nT～-80nT，東部則為弱的異常帶，即在橢圓形異常的東南部形成一個拖尾狀異常，異常變化僅5nT～10nT，變化很弱，從航磁化極等值圖上看巖體的展布特征不十分明顯。

將航磁ΔT化極網(wǎng)格圖進行增強處理后，輝長閃長玢巖及閃長玢巖的弱異常信息得到增強，顯示為一東西向的異常帶特征（圖2-8），這種異常特征表明庫爾尕生鉛鋅礦床南側的出露輝長閃長玢巖其深部具有一定的連續(xù)性，在地表僅呈巖株或脈狀出露，其在深部的侵入規(guī)模較大，在西部的新溝鉛鋅礦的南側推測也分布有該期次的隱伏巖體存在。從巖體和已知礦床的空間分布的特點推測，該區(qū)域的鉛鋅礦的形成跟該期次的巖漿活動關系十分密切。

在該區(qū)的東部及東北部還有數(shù)片航磁化極增強信息的高值區(qū)，推測是由具有弱磁性的玢巖類淺成侵入巖或次火山巖引起的異常。而酸性的花崗斑巖類侵入巖一般沒有磁性，增強信息也沒有異常顯示。

從以上分析可以看出，航磁ΔT化極網(wǎng)格圖進行增強處理的方法對具有弱磁性的中基性淺成侵入巖（玢巖類）和中基性次火山巖的弱磁信息增強效果比較明顯，可以利用此方法突出顯示其弱磁信息，而對酸性的淺成侵入巖（花崗斑巖類），由于巖體磁性很弱（或無磁性）其增強信息也不會有異常顯示。

3.結論

航磁ΔT化極網(wǎng)格圖進行增強處理的方法在2016年新疆伊犁至溫泉地區(qū)1：5航磁測量資料解釋工作中初步嘗試應用，取得了較好的應用效果。

該方法能夠在磁性變化較弱的磁場區(qū)突出顯示一些微弱變化的斷裂構造信息，為利用航磁信息推斷解釋斷裂構造提供較為詳細準確的解釋依據(jù)；能夠突出顯示中基性火山巖的弱磁異常信息，可以作為利用航磁信息推斷解釋淺成侵入巖及次火山巖的分布的一種簡單有效的方法。該方法還可以在其它弱磁異常信息提取方面加以應用，如突出一些多金屬礦和金礦引起的弱磁異常等，這有待于在今后的航磁測量工作和實踐過程加以嘗試和探討。

本文得到了核工業(yè)航測遙感中心高級工程師（研究員級）李兵海，高級工程師沈正新同志的大量幫助，在此深表感謝。

參考文獻：

[1]Rajagopalan， S. and Milligan， P.， 1994， Image enhancement of aeromagnetic data using automatic gain control： Exploration Geophysics 25， 173-178.

[2]于大為等.賽里木湖幅L-44-28 L-44-XXXⅣ區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報告（區(qū)域地質(zhì)）.新疆維吾爾自治區(qū)地質(zhì)礦產(chǎn)局.1987，12.

[3]胡明考，徐華，劉定福.新疆伊寧航測地區(qū)航空磁測量報告[R].核工業(yè)航測遙感中心.1992.12.

[4]姚小平、張勁松、鄭國勝[等]，新疆博州汗吉尕山銅多金屬資源潛力評價成果報告，新疆維吾爾自治區(qū)有色地質(zhì)勘查局，2006.08.

[5]徐學員，周富華，易慧能.簡析同位素測年法[J].西部資源， 2016（06）：26-29.

[6]龐運超.熊耳山地區(qū)斑巖型金、鉬礦床及構造蝕變巖型金礦床異常元素組合研究[J].西部資源， 2014（03）：170-175.

[7]張雪麗，馬道鳴，張琳，等.河南省物性特征淺議[J].西部資源， 2015（01）：146-149.