關于井中三分量磁測數據處理的研究

黃華高

(安徽省地質礦產勘查局第一水文工程地質勘查院，安徽 蚌埠 233000)

空間矢量的確定往往需要通過測量其相互垂直的三個分量。井中三分量磁測則是通過測量相互垂直的兩個水平分量和一個垂直分量來實現的。對得到的3個分量數據進行一定的數據處理，繪制ΔH′-ΔZ-ΔT曲線圖，ΔH-ΔT矢量圖等圖件，同時結合已有的地質資料，特別是已有的鉆孔資料，可以推斷磁性地質體的空間狀態(產狀、延伸情況等)可為礦區的“攻深找盲”布置鉆孔提供依據。

井中三分量磁測不僅可以發現遠離鉆井的強磁性鐵礦床,也可以用來發現與磁黃鐵礦物、磁鐵礦物有共生關系的有色金屬、貴金屬和稀有金屬等磁性較弱的礦床,可望成為礦山深部找礦的一種有效手段[1]。

井中磁測是鉆孔中磁法勘探的一種方法，它是以研究巖、礦體的磁性為物理基礎的[2]。不同磁性的巖、礦體會產生不同形態和強度的磁異常，井中三分量磁測就是測定磁性巖、礦體在它周圍所產生的磁場強度的異常。井中三分量磁測的解釋主要以成礦地質規律為先驗條件[3]，利用實測各分量特征值、矢量形態特征來進行解釋。井中三分量磁測數據處理過程如下。

1 收集相關資料

(1)鉆孔傾斜方位角φ，由陀螺測斜儀實測得到。

(2)剖面方位角A，由鉆探設計和測得給出。

(3)5個基本參數：鉆孔的頂角δ(包括δx，δy)，磁場的水平分量Hx、Hy和垂直分量Hz，由三分量磁力儀在井中測得。

(4)工區地磁場正常場垂直分量值Z0和水平分量值H0，可由地球主磁場模型數據或當地實測數據給出。

井中三分量磁測資料分直孔和斜孔兩種情況。過去，要當鉆孔的傾斜度達到5°以上時，才能保證井下儀器中磁測元件的定向精度?，F在的高精度磁三分量測井儀從0.5°開始就能進行定向處理。直孔的測量數據，信息量少，處理比較簡單。斜孔比直孔能得到的信息更多，處理更為復雜。

2 成果圖件的繪制

斜孔情況下不僅能算出垂直磁異常分量ΔZ和水平磁異常分量ΔH，還能算出ΔH在縱(橫)剖面中的投影模值ΔH∥(ΔH⊥),而磁異?？偸噶吭诳v(橫)剖面中的投影ΔT∥(ΔT⊥)是由ΔH∥(ΔH⊥)和ΔZ合成。常用有ΔZ曲線圖、ΔH′曲線圖、ΔT曲線圖、ΔH、ΔT∥、ΔT⊥矢量圖(圖1)。

圖1 井中磁測曲線圖

(1)ΔZ曲線圖：縱坐標為深度(向下為正)，ΔZ為橫坐標(向右為正)，以正常場垂直分量Z0為0線，把各深度點上測量計算的ΔZ值連成曲線(圖1(a))。

(2)ΔH矢量圖：縱坐標為深度(向下為正)，在各測量深度點上用ΔH為模值和ΔH方向角ψ作的矢量。向上為磁北方向，順時針轉過ψ角度(圖1(b))。

(3)ΔT總磁異常矢量模差值曲線圖：縱坐標為深度(向下為正)，ΔT總磁異常矢量模差值為橫坐標，把各深度點上測量計算的ΔT總磁異常矢量模差值連成曲線(圖1(c))。

(4)ΔH′曲線圖：縱坐標為深度(向下為正)，ΔH′為橫坐標(向右為正)，正常水平分量H0為0線，把各深度點上測量計算的ΔH′值連成曲線(圖1(d))。

(5)ΔT、ΔT∥、ΔT⊥矢量圖：縱坐標為深度(向下為正)，在各測量深度點上用ΔH、ΔH∥、ΔH⊥為水平分量，用ΔZ為垂直分量作合成矢量，向右、向下為正(圖1(e)、圖1(f))。

3 實例應用研究

圖2是安徽某礦區13XZK05孔測井成果圖。從圖2可以看出，區段42～62 m，ΔH′、ΔZ、ΔT曲線圖異常明顯，有旁側異常，該異?？傮w呈現單峰異常狀態，井底無異常。根據異常形態推測在鉆孔北側有一強磁性體，根據對旁側異常解析計算，推斷該磁性體位于鉆孔北側，距離鉆孔約28 m，距離地表約42 m。與鉆孔地質巖芯編入資料對比后，測井預測與巖芯編入地質資料相吻合，說明井中三分量磁測測井在旁側異常的預判上效果良好。

結合磁化率測井(圖3)對比發現，磁化率曲線異常區段與三分量磁測曲線異常區段基本相吻合，印證了三分量磁測異常區段的可靠性，可為進一步鉆孔設計提供可靠保障。

圖2 安徽某礦區13XZK05孔磁測井ΔH′、ΔZ、ΔT曲線圖

圖3 安徽某礦區13XZK05孔連續磁化率測井圖

通過上面實例表明，可井中三分量磁測在磁性礦區的勘查上，效果良好。

4 體會與認識

(1)井中磁測受到鉆孔數量的限制，一個鉆孔只相當地面一條測線。由于鉆孔數量少，得到的空間磁異常信息有限。

(2)由于只能沿鉆孔方向測量，井中磁測得到的信息可能是鉆孔周圍任何方向上的地質體引起的，判斷地質體的方位需要的分量測量精度。分量測量精度的最大影響因素是儀器定位精度。這不僅取決于三分量測井儀器本身，還要受到鉆孔方位準確性影響。鉆孔方位測量要借助陀螺測斜儀完成，所以分量測量的精度還會受到陀螺測斜精度的影響。

(3)井中磁測有時會因鉆孔穿過地質體而測到地質體內部的場強，這和地面磁測只會得到地質體外部的磁場情況是完全不一樣的。地面磁測是在空氣中進行，井中磁測是在介質中進行，測量結果要受到圍巖介質的影響，而且是圍巖介質的內部場，這就使得資料解釋變得復雜。

(4)由于受井下儀器外形尺寸限制，井中磁測采用的磁場傳感器精度還不夠高。又因為磁場分量測量要受到采用的定向方法等精度影響，總的觀測精度也不高。目前比地面磁測低一個數量級。影響井下磁測精度的因素還有井溫，鉆孔孔徑等。

(5)由于地質體是有限體積，鉆孔和地質體的相對位置不同，井中磁測可以測到正向磁化和反向磁化兩種情況，測量信息更加豐富，也更加復雜。

5 結論

(1)通過對安徽某礦區13XZK05孔進行三分量測井，于42～62 m發現異常，有效發現旁側礦體。

(2)井中三分量磁測由于測量更靠近磁性地質體，對于分析已知礦體磁性特征和探尋盲礦更具有優勢。

(3)由于三分量測井精度的影響，在解譯異常時應結合地質等情況綜合分析，才能更好地指導找礦工作。