航空磁測數據常用轉換處理方法

田 亮，李亞南

（中國冶金地質總局地球物理勘查院，河北 保定 071051）

航空物探測量所得到的數據是地下所有地質體的綜合反映，△T 原始數據是由各種不同空間位置、不同形態的磁性地質體磁場信息綜合疊加反映的結果。為了更好提取有用的磁場信息，提高磁異常解釋地質效果，根據研究區域航磁異常和地質特點及地質解釋的需要，使用地球物理專業軟件，做平面數據處理，已達到解決不同的地質問題的效果。常用的航磁△T 測量原始數據處理方法有原觀測面化極、上延、剩余異常提取、垂向和水平方向一階導數、解析信號等幾種位場轉換處理[1]。下面以北半球中緯度某區域為例進行闡述。

1 航磁△T化極處理

本區處于北半球中高緯度地區，由于傾斜磁化的影響，可能造成磁異常正值范圍不是正好對應磁性地質體的正上方，而是相對于磁性地質體位置向南產生一定的偏移，這給磁性地質體的地面位置、形態及范圍的確定均帶來一定影響。為了消除傾斜磁化對異常造成的影響，將實測的斜磁化△T 化到垂直磁化的垂直分量磁異常，簡稱化極，這樣磁異常與場源的空間位置關系更為直觀，有利于準確的確定異常場源的位置[2]，提高異常源的定位精度。

研究區內地磁參考場采用2017 年10 月1 日、東經118°45′00″北緯30°40′00″、海拔高度500m 計算的正常地磁要素（IGRF）：

地磁場傾角I0=46.7°；

地磁偏角D0=-5.3°；

地磁正常場強度T0=49093.82nT。

從項目組野外標本物性測量結果看，區內巖石磁性多數以感磁為主，剩磁普遍較小。經化極處理后，將研究區航磁△T 化極磁場數據與原始△T 測量磁場數據對比，可以看出，全區磁場形態發生顯著變化，由于消除了斜磁化的影響，化極圖上正磁異常強度明顯增加而面積變大，正異常中心位置都不同程度的向北偏移，大部分異常的形態和分布范圍與出露的地質體，邊界和走向更加吻合[3]，尤其中酸性侵入巖體較為明顯。另外，經過化極處理后，可以消除部分正負伴生異常中的負異常。

2 航磁△T化極上延處理

磁場向上延拓是將原觀測面看成平面，將原觀測面看上的實測磁場值換算到實測面之上的另一個平面上的磁場值。根據上延的相關理論，增加不同上延的高度，磁性體引起的異常幅度是按照距離的冪次方衰減，其中體積小、埋深淺的磁高頻異常成份衰減最快，然而磁性地質體引起的體積大、埋藏深的低頻異常成份衰減的較慢。由此可見，我們采用化極后上延的方法，可以達到壓制磁性地質體引起的小規模、淺部異常的疊加影響，從而更加突出深部的、大規模的地質體引起的異常。

我們所做的上延處理，都是在先經過化極處理后轉換的，一般會根據具體情況選擇不同高度的上延處理，此次研究區選取了0.5km、1km、2km 和5km 四個不同高度的觀測面，由此編制的上延磁場圖可以清晰的反映出各類磁性地質體在不同觀測面的磁場變化規律，定性的反映了磁性地質體的體積大小及延深等特征。同一磁性地質體在不同上延高度磁場圖中的磁場變化規律，是地質解釋的重要依據。

通過上延磁場數據與原觀測面△T 磁場數據對比，不難看出，上延處理后的航磁數據明顯消除了淺層局部異常的干擾，更加突出了不同深度的區域場信息。向上延拓0.5km 的磁場數據，地表高頻異常受到相當程度的壓制，深源及有一定延深的地質體更加突出；向上延拓1km、2km 磁場數據上，磁場形態整體變化不大，規模小且有一定延深的磁性體異常衰減很快，能夠反映出區域磁場的特征[4]；向上延拓5km 后，與上延1km、2km 磁場數據比變化不大，區域磁場特征反映更為明顯。因此，利用上延數據可以更好的判斷磁性地質體的規模、延深，圈定火成巖體等，同時為劃分不同級次的斷裂構造提供了依據。

3 航磁△T剩余異常處理

航磁剩余異常提取使用空間域非線性曲率濾波法，其基本原理是通過空間域非線性濾波算法獲得剖面位場的趨勢異常，再將原始磁場減去趨勢異常得到異常，即所求的剩余異常。研究區處理使用濾波異常半寬度3km，對剩余異常進行提取。從航磁△T 剩余異常圖件上可發現，明顯的消除了背景場的影響，局部異常的形態更加完整清晰，突出了湮沒在背景磁場中的弱小異常。另外，可配合其它航磁數據處理方法，可有效的應用于定局部異常范圍、劃分磁性巖體的邊界、劃分斷裂等工作。

4 △T數據求垂向和水平一階導數

航磁△T 數據求垂向一階導數，首先與向上延拓處理方法一樣，也要先進行化極處理[5]，然后求磁場沿垂向一次變化率的數據。垂向一階導數的數據轉換處理方法，實際上相當于對數據進行了一次高通濾波，這種處理方法的意義與向上延拓正好相反，它有壓制低頻成份、突出高頻成份的作用，其主要目的是壓制大規模、深層區域背景場，更加凸顯出小規模、淺層的局部異常。

從處理結果來看，局部異常圈閉明顯增多，一些異常與出露巖體、火山巖邊界更加吻合，淹沒在區域磁場中的局部異常得到明顯的反映。因此，在成果解釋中，根據這一特點，在圈定局部異常范圍、劃分磁性體的邊界、劃分次級斷裂等工作中[6]，亦可以采用此方法，達到更好解釋地質問題的目的。

水平一階導數的數據處理方法，同樣是在化極的基礎上進行的，實際就是求磁場沿某水平方向一階變化率的數據轉換處理。它側重于淺層近地表地質體的磁效應而壓制深層區域背景場的影響。

從處理結果來看，不同方向的水平一階導數對于垂直于該方向的構造線走向具有很好的識別效果因此，在磁場解釋中，根據這一特點，在劃分磁性體的淺部邊界、劃分次級斷裂等有充分的應用。

5 解析信號處理

解析信號處理又稱為總梯度模處理。由于磁性體的磁化強度方向受剩磁、退磁的影響，磁性體存在多個不同的有效磁化強度方向，然而我們采用了同一參數進行化極，就會出現化極后，個別磁性體仍然不是垂直磁化或者原本為垂直磁化經過化極后反而變成斜磁化，這在實際工作中造成化極的結果往往不十分理想。國內外學者已從理論上證明二度體的總梯度模不受磁化方向的影響，對于三度體而言受磁化方向影響最小。具有一定水平尺度的磁性體，極大值與磁性體淺部邊界有較好邊界有較好的對應關系，具有較強的分辨疊加異常的能力，且不受正常場選擇不準的影響和具有較強的水平分辨能力。

總梯度模計算公式：

對于解析信號的處理方法，更適合于識別單一邊界地質體的邊緣位置；對于多邊界地質體，當地質體埋深較淺時，位場解析信號振幅適合于識別地質體的邊緣位置，但當其埋深較大時，位場解析信號振幅不適合于識別地質體的邊緣位置，但適合于識別地質體的“中心位置”[7]。也就是說，磁性體的中心總在總梯度模的高值范圍內。所以，用化極后梯度模可以大致圈定磁性巖體邊界。

6 反距離加權插值處理

反距離加權插值法，是指距離倒數乘方格網化方法是一個加權平均插值法，可以進行確切的或者圓滑的方式插值。方次參數控制著權系數如何隨著離開一個格網結點距離的增加而下降。對于一個較大的方次，較近的數據點被給定一個較高的權重份額，對于一個較小的方次，權重比較均勻地分配給各數據點。它的基本原理是設平面上分布一系列離散點，已知其位置坐標和屬性值，P（x，y）為任一網格點，根據周圍離散點的屬性值，通過距離加權插值求P 點屬性值。

研究區內有多條高壓線，直流輸電線路產生的最大超2500nT 的干擾異常以及局部約1Hz 工頻磁場干擾異常。由于不同高壓線電壓的差異以及高壓線與磁探頭距離的遠近不同，高壓線所產生的航磁異常大小也不同，通常高壓線造成了航磁ΔT異常突變，所產生的航磁異常在±100nT 之間，部分異常值在±500nT 之間，個別極值±2500nT，異常形態明顯，呈現出尖峰干擾，走向與高壓線走向一致。在航磁ΔT 轉換處理中，對測區明顯由高壓線引起的高頻干擾異常，進行了剔除并采用反距離加權法進行插值（見下圖）。

7 結論

航磁△T 測量數據反映的是不同深度、不同形態、不同規模磁性體的磁場信息，是在觀測面的綜合反映[8]。根據不同地質解釋工作的需要，更好提取有用的磁場信息，通過利用不同的航磁數據轉換處理方法，可以提高對航磁異常辨別能力，進而得到更多有用信息，為地質解釋工作提供更科學、更有力的保證。