山东科技大学本科毕业设计 - 图文

山东科技大学本科毕业设计（论文）

毕 业 设 计

高精度磁测在山东马戈庄地区铁成矿

带探测中的应用

学 院：地球科学与工程学院

专业班级：勘查技术与工程10-2 姓 名：南福定 指导老师：李建平

山 东 科 技 大 学

山东科技大学本科毕业设计（论文） 摘要

摘要

我国铁矿资源分布广泛，贫矿多富矿少，矿石类型复杂。加之随着科学技术进步和选冶技术水平的提高，类型简单的储量相对集中的、易发现的铁矿几近被采尽，且近年来随着国际市场钢材价格的不断攀升，铁矿勘探已然成为金属勘探的热点。

山东马戈庄地区为大片第四系覆盖，基岩出露较少或基岩风化严重，埋藏较深，地下地层构造复杂，岩石结构混杂，为铁矿带的形成提供了前提。

本文在较为详细地阐述高精度磁测的基本理论和基本方法后，重点对马戈庄地区的地质状况进行了调查，进而又以铁矿石和围岩具有明显的磁性差异为基础，根据高精度磁测具有抗干扰能力强及精度较高的特点，推断了马戈庄地区地层的构造和铁成矿带的分布及范围，为今后的铁矿开采提供了依据。

关键词：高精度磁测； 铁成矿带； 磁异常

山东科技大学本科毕业设计（论文） Abstract

Abstract

Iron ore resources are widely distributed, lean ore more ore less ore type, complex in China. Coupled with the progress of science and technology and the level of technology to improve the smelting, easy to find type simple reserves are relatively concentrated, iron is almost used up, and in recent years with the international market, the rising price of steel, iron ore exploration has become the hot metal exploration.

Shandong Ma Ge Zhuang area for large quaternary cover, bedrock exposed less or bedrock weathering serious, deep buried underground strata, complex structure, rock structure of hybrid, provides the premise for the formation of iron belt.

This paper introduces the basic theory of high precision magnetic survey and basic method in detail, especially geology to Margo Zhuang area were investigated, and then to iron ore and rock magnetic differences as the basis, according to the characteristics of high precision magnetic survey has strong ability of anti-jamming and high precision, inferred the distribution and range structure and iron ore formation Margo Zhuang area belt, provide the basis for future iron ore mining.

Keywords: High precision magnetic survey; Iron ore belt; Magnetic anomaly

山东科技大学本科毕业设计（论文） 目录

目 录

第1章 绪 论................................................1

1.1 研究的目的和意义.........................................1 1.2 主要研究内容.............................................1 1.3 磁法勘探的发展及现状.....................................2

第2章 高精度磁测的基本原理................................ 4

2.1地球的磁场................................................ 4 2.2岩石的磁性................................................ 7 2.3观测结果的计算整理........................................ 8 2.4磁异常的基本概念与磁异常的预处理......................... 10 2.5磁异常的正演问题........................................11 2.6磁异常的反演理论........................................12

第3章 工区概况............................................. 15

3.1自然经济地理概况......................................... 15 3.2地质概况................................................. 15 3.3地球物理场特征........................................... 18 3.4以往物探工作程度......................................... 22

第4章 野外工作方法及质量评价 ................................25

4.1工作方法................................................. 25 4.2质量检查与精度评述....................................... 31

第5章 资料处理与解释...................................... 32

山东科技大学本科毕业设计（论文） 目录

5.1数据处理................................................. 32 5.2资料解释................................................. 33

第6章 结 论.................................................54 参考文献.....................................................55 致谢..........................................................57 附录..........................................................58

英文文献.................................................. 58 文献翻译.................................................. 65

山东科技大学本科毕业设计（论文） 高精度磁测的基本原理

（3）突出有用异常某一方面的特点，消除或者压制所谓的“噪声”，例如通过向上延拓的方法来压制浅部磁性体的异常，突出深部磁性体的异常。

磁异常的处理通常分为波数域和空间域处理两类方法，就其转换内容而言，大体可分为以下几种：

（1）划分局部异常和背景异常，压制、消除局部干扰和误差。 （2）对实测磁异常的空间转换，又称磁异常的延拓，就是利用磁异常的调和函数的性质，根据实测磁异常求其他无源空间部分的磁异常。

（3）分量转换，即△T、Za、Ha之间的转换，获取我们需要的某一参量的信息。

（4）磁异常的微分变换，主要利用磁异常的调和函数的性质，根据实测磁异常求不同空间位置的其一阶或者高阶导数异常。

（5）数字滤波，主要实现区域场与局部场的分离。

（6）磁异常的积分变换，利用磁场的可加性将实测的三度体异常转换为二度体异常。

2.5磁异常的正演问题

所谓正演就是指根据静磁场理论，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数和几何参数，这叫做反演问题。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。特别在对磁异常进行磁性体磁性与几何参数的反演问题求解时，必须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。

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山东科技大学本科毕业设计（论文） 高精度磁测的基本原理

2.6磁异常的反演理论

2.6.1磁异常反演的基本概念

已知测定的磁异常的空间分布特征，结合有关的地质资料，来确定地下所对应的磁性体的特征，如确定磁性体的空间位置、几何参数、形状、产状、磁化强度的大小和方向等等，这类问题称为磁异常的反演问题[11]。磁异常反演也可称为定量解释。定量解释是指根据磁异常，磁性参数，地质资料等，运用数学物理方法，定量的计算磁性体的赋存状态及磁化状态等。它是以定性解释为基础的。定性解释是根据可靠的磁测资料，结合地质资料，确定引起磁异常的原因，初步推断磁性体的形状、产状、范围及磁化强度等[12]。

2.6.2反演的理论基础[12][13]

磁异常的反演就是对于已知的观测场f（xi,yi,zi）和坐标(xi,yi,zi)来计算确定地下场源体空间坐标Q和物性参数E及几何形态因子R。它们之间的关系在空间域与频率域中的关系分别为下式（2-1）和（2-2）所示：

f(x,y,z)??(xi,yi,zi,Q,E,R) （2-1） F(u,v,z)?C?B(u,v)?q0(u,v)?q1(u,v)?E0(u,v)?H(u,v) （2-2）式中，u,v分别代表x,y轴向频率；B (u, v)为场源体形状的水平尺度因子；C为与形体有关的常数因子，q0(u, v) ,q1(u, v)分别代表与正常地磁总场及磁化强度有关的方向余弦有关的因子；E0(u,v) ,H(u ,v)分别为形体位移因子和场源体深度因子。我们可以看出：无论是空间域还是频率域中的反演问题都依赖于一定的函数关系。不管对简单磁性体还是复杂磁性体来说，这些函数关系式均是一个多元非线性函数。对于此类多元非线性函数关系式的求反演问题通常有两种途径：一类是对简单规则均匀形体可由已知实测场和对应观测点坐标直接求未知参量；另一类是对一些对复杂形态场源

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山东科技大学本科毕业设计（论文） 高精度磁测的基本原理

体由点、线、球等简单形体组合出各种场源体。因为位场参数Φ非常复杂而无法直接求解，只能采取简化或者近似的方法。例如将函数线性化后求解，对二度体可以用量板选择法或人机联合反演，对复杂三度体可以选择最优选择法，都可以用计算机来实现[15]。

磁法反演过程一般分为两个阶段：半定量解释和定量解释。在通过获取地质体、磁性体形状产状，磁化率，磁倾角、产状等地质原因等半定量信息之后，才能进一步选择合理的定量计算的方法和公式，以便得到真实的，完美的解释结果。 2.6.3磁异常反演的多解性

磁法勘探反演的多解性问题是地球物理勘探反演解释中存在的一个重要的问题，由于决定磁异常特征的两个因素不仅与磁化场的方向、大小、场源形态等诸多因素有关，所以磁异常反演的多解性问题显得格外复杂。这些因素不同组合在一起时可以获得不同的磁异常分布特征。多解性起因于磁性体外部磁场的等价性，由于磁性体外部的等价性，使得不同类型的磁性体可以堪为某一理论场的场源。例如球体和水平圆柱体的理论场，只要它们的中心位置不变，均可以同类型的不同变体为场源。利用线性化后的线性反演方法求近似解，虽然便于计算机编程的自动实现，但它的多解性问题仍然不能克服，而造成多解性的因素很多。例如最优化选择法反演的多解性还涉及到模型体的选择、初始模型体的确定，以及计算方法的选择等。为了简化磁法异常反演的多解性问题带来的困扰，我们要遵循特定的磁异常解释步骤，并存分利用地质资料和其他地球物理资料进行综合解释与推断。

要解决多解性问题可以采取如下措施：

（1）增加场源的信息。比如收集地质资料，判定磁性矿体的地层，从地质入手研究其构造特征；测量工作区岩石的物理参数（如磁化强度）；对

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数据进行滤波、求导、化极、延拓等数据处理，排除浅部干扰，增加深部场源的有用信息。

（2）联合反演。多种反演方法的结合可以缩小反演所得解的范围，打破单一反演方法的局限性。

2.6.4磁异常的反演方法

磁异常的定量计算的方法很多，有的在空间域进行，有的频率域进行，目前常用的较为成熟的方法还是以空间域为主[16]。经典的磁异常反演计算的方法一般主要包括特征点法、切线法、异常变换法等。特征点法是利用磁异常曲线上的特征值（如极大值、半极值、1/4极值，拐点等）来计算磁源体的方法，最终求得地质体产状要素的方法。本方法只利用少数的特征点来进行计算，一般用于单个矿体引起的规则光滑异常的计算，因此抗干扰能力较差。

切线法是利用磁异常剖面曲线上的一些特征点的切线之间的交点坐标的关系来计算地质体的产状要素的方法。该方法简便、快速、受正常场选择的影响较小，应用较为广泛。异常变换法包括磁异常梯度积分法、矢量解释法、Hilbert变换法等，主要是为了压制干扰异常，突出有效磁异常。目前，磁异常的反演引入了最优化方法。它使得建立的磁性体模型引起的理论场值曲线与实际测量的磁异常曲线尽可能的拟合，最终得到好的模型体参数[17]。在本次磁法数据处理中采取切线法对两条精测剖面进行了反演，该方法简便、快速、受正常场选择影响小，在△T异常的定量解释中曾得到广泛的应用[18]。

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山东科技大学本科毕业设计（论文） 工区概况

第3章 工区概况

3.1自然经济地理概况

工区位于潍坊东北部滨海冲洪积平原区，地势平坦，第四系大面积覆盖，局部有零星采石坑露头。海拔标高在4～25m之间。胶莱河是区内第一大河，自南向北注入渤海，年平均径流量为6812 万m3/a，最大流量为232 m3/s。

本区属北温带大陆性季风气候，春季风多雨少，夏季炎热多雨，秋季天高气爽，冬季干冷，春季风速最大，其它三季风速较小，多年平均气温12～12.5℃，最大冻土深度45～54cm，初霜期最早为9 月29 日，终霜期最早为2 月10 日至14 日。多年平均降雨量555.9mm，多年平均蒸发量1789.4mm。

区内经济以农业为主，主要作物有玉米、小麦，经济作物有棉花、葱、姜。家庭养殖业发展较快。工业发达，主要有纺织业、碱化工业、铸造业、采矿业等。区内劳动力充足，水电条件良好。

3.2 地质概况

工区位于山东省中部，工作区位于华北板块之胶北隆起西部，沂沭断裂带之昌邑—大店断裂东侧。莱州—安丘磁异常铁成矿带从本区通过，工作区位于该带中部[19]。区内大部分地区被第四系覆盖，基岩（包括第四系下伏的基岩）主要为古元古代变质地层及前寒武纪侵入岩，少量白垩纪、新近纪地层及侵入岩体，断裂构造发育。区域构造线方向总体NNE。 3.2.1 地层

区内地层分布受区域构造控制，由于靠近沂沭断裂带，多成断块状。调查评价区主要出露古元古代荆山群、粉子山群，白垩纪青山群、王氏群，

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