太白山地磁实习报告

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1、地质工程与测绘学院磁法勘探实习报告学院：地测学院专业：地球物理学姓名：学号：指导老师：纪新林、鲁宝亮 完成时间：2016.10目录1. 前言31.1实习目的31.2实习要求31.3任务完成情况32. 工区地质及地球物理概况42.1地理气象地理概况42.2地质矿产概况42.3地球物理概况42.4环境概况53. 磁法勘探工作方法和原理、仪器与数据处理方法53.1磁法勘探原理53.2磁法勘探的仪器63.3工作方法及质量评述6仪器性能试验6动态试验6仪器一致性试验6质量检查与评价7测区、测网与磁测精度的确定及原则83.4数据处理方法9日变校正9正常梯度校正9高度校正9基准校正（）9化极处理9向上延拓处

2、理（低通滤波）94. 数据处理成果与解释104.1仪器性能试验结果104.2测网示意图104.3处理结果图115. 资料的地球物理解释146. 实习心得147. 程序源代码151刖言1.1实习目的(1)磁法勘探本身实践性很强的学科，通过课堂学习，学生已初步掌握了其基本理论，但学习磁测工作方法技术及仪器操作等尚需通过教学实习来完成。在实习阶段应 达到以下目的：(2 )巩固和加深对课堂理论教学的认识和理解；(3 )初步进行野外工作方法技术的基本训练，了解和熟悉磁法野外工作的全过程，掌 握磁异常资料的采集、整理及解释的基本技能；(4 )了解磁测工作设计书的编写方法；(5 )掌握生产报告的编写方法；(

3、6 )培养学生实事求是的科学态度和严肃认真、不怕困难、艰苦朴素的工作作风。1.2实习要求(1 )测区、测网和工作比例尺的选择、测网的敷设方法。(2 )磁测精度的确定及保证精度的措施。(3 )磁测野外工作的基本过程：a. 仪器性能的检查及调节；b. 仪器一致性的检查；c. 基点的选择方法；d. 基、测点磁场观测方法和技术要求；e. 日变站的建立及日变观测方法。1.3任务完成情况工作量汇总表工作任务测线数测线长度线距/m点距/m测点数时间噪声水平试验一一一一一一一一一一9.21一致性试验一一一一一一一一一一9.21动态试验11002519.21测网113100526079.21检查点1310051

4、0609.21日变观测9.212.工区地质及地球物理概况2.1地理气象地理概况晃中环电1太白校区实习基地图2.1太白山实习基地位置交通图太白实习基地地处陕西省宝鸡市眉县地区，是太白山国家森林公园所在地（如图2.1），东经10739 10800,北纬33593419。位于陕西省关中平原西部，南依 秦岭，北临渭水，属黄河中游川塬沟壑区。东接周至县，西邻岐山县，北与扶风县接 壤。县城东距杨凌农业高新技术产业示范区35公里，距西安市125公里；西距宝鸡市65公里。眉县气候的经向差异、垂直差异极其悬殊，既有平原气候，川原气候，还有 浅山丘陵气候，更有山地垂直气候带。夏秋之前，多发生锋面雨、对流雨、地形雨

5、， 雨量分布不均，系关中地区秋雨多发区之一2.2地质矿产概况施工区为渭河冲积阶地，近地表层以砂土、砾石为主，地下水深度18 20m等。 眉县地处渭河南岸、秦岭北麓山前断裂带沿线，因大地构造位置特殊，地壳分异明显, 地质构造复杂，岩石变形强裂，新构造运动活跃等独特的地质条件，形成了丰富的矿 产资源。全县现已探明金属、非金属、地热等矿产资源三大类38种，130多个矿点， 总储量达2亿多吨。其中石灰岩7204.84万吨，红柱石C级+D级66.64万吨，石英 619.47万吨，铜矿石C级+D级6.5万吨。在全市的矿产资源中占据较大份额。2.3地球物理概况由于地质构造和太白山区众多河流的冲刷，在太白山实

6、习基地周围地域的地层深 层为花岗岩，浅层的为下部为砾石层，上部为黄土层和沙层，由于花岗岩的视电阻率 比砾石和黄土、沙的视电阻率大得多，而砾石的视电阻率又明显大于黄土、沙的视电 阻率，各层之间的物性差异是我们进行地球物理勘探的前提。2.4环境概况气候温和而湿润，环境优美宜人。年平均气温为12.9摄氏度，年平均降水量为 609.5毫米，年平均日照为2015.2小时，光照热量充足。境内渭河、汤峪河、霸王河、 石头河纵横交错，河道渠网密如机织。最低点和最高点相对高差达3300多米。3.磁法勘探工作方法和原理、仪器与数据处理方法3.1磁法勘探原理磁法勘探，即测量地磁异常以确定含磁性矿物的地质体及其他探测

7、对象存在的空 间位置和几何形状从而对工作地区的地质构造、有用矿产分布及其他情况作出推断。 磁性岩体及矿体产生的磁场叠加在地球磁场之上引起地磁场的畸变。这种畸变一般 称为地磁异常。在造岩矿物中只有磁铁矿、钛磁铁矿、磁黄铁矿和磁赤铁矿等少数 矿物具有强磁性。因此岩石及矿石的磁性强弱主要决定于上述矿物的含量及分布 情况。根据测定，沉积岩的磁化率比岩浆岩和变质岩的磁化率低几个数量级。在岩浆 岩中基性及超基性岩的磁性最强酸性岩是弱磁性或无磁性的。变质岩的磁性决定 于原岩的成分及变质过程中的化学变化。如果原岩是花岗岩及泥岩等，则变质后的岩 石一般无磁性；如果原岩是基性喷出岩或侵入岩等，则变质后的岩石一般具

8、有中等磁 性。岩石和矿物的这种磁性差异在磁法勘探中以磁异常的形式表现出来。地球周围存在着磁场，称之为地球磁场，地磁场是矢量场，分布范围广，从地核 到空间磁层边缘处处有分布。地磁场的分布，变化规律及起源等问题是地磁学研究的 范畴。在磁法勘探工作中，由磁测设计、野外施工、资料整理、磁异常提取直至推断 解释，都必须考虑地磁场的分布特征和变化规律。在地面上观测所得到的地磁场T是 各种不同成分的磁场之总和。它们的场源分布有的在地球内部，有的在地面之上的大 气层中。按其来源和变化规律不同，可将地磁场分为两部分：一是主要来源于固体地 球内部的稳定磁场；二是主要起因于固体地球外部的变化磁场成。按研究地磁场的目

9、的不同，可将地磁场分为正常地磁场（正常场）和磁异常（异 常场）两部分。在地磁学研究中，有确定的正常地磁场和明确含义的磁异常的概念。 而通常情况下，正常场和异常场是相对的概念，正常磁场可以认为是磁异常（即所要 研究的磁场的背景场或基准场）。如研究大陆磁异常，则将中心偶极子场作为正常地 磁场，研究地壳磁场时，以中心偶极子场和大陆磁场之和为其正常场，可见正常场的 选择是根据所研究磁异常的要求而确定的。磁法勘探在地质工作中的应用，因解决各种地质问题的对象不同、测区大小不同、 以及由于对不同深度场源性质的研究，因而，关于正常磁场的选取也是相对的。例如， 在弱磁性或非磁性地层中要圈定强磁性岩体或矿体，通常

10、将前者所引起的磁场作为正 常背景场，而后者产生的磁场为磁异常；有时要在磁性岩层中圈定非磁性地层，这时 可把磁性岩层的磁场作为正常场，而非磁性地层中的磁场相对变化为异常场。总之，以正常背景场作为基准场，有效地提取所要研究对象的磁场变化，进一步 研究其异常场与所要解决的各种地质问题的对应关系，这是磁法勘探中解释磁异常的 一项重要任务。3.2磁法勘探的仪器G-856A型质子磁力仪：1. 高分辨率-精度可达0.1nT。2. 易操作性-自动调整，读数通过触摸键显示所有内容，使用按键时有声音提示。3. 可扩展内存-可存取5700个野外测量读数或12000个基站读数。4. 数据读取方便-数据存储即刻实现，包

11、括时间、数据和基站号。5. 自动数据处理-兼容多种小型计算机在线处理，包括时变校正，平均数，滤波 和绘制剖面图。6. 多功能性便携式磁力仪、磁场梯度仪、或基站磁力仪7. 野外适用性-不受方向和环境的影响。触摸式、密封防水键盘。8. 轻巧便携-加上内置电池，整套仪器仅3公斤。9. 配置齐全-全套包含传感器、杖杆、背包，电池，运输箱和操作手册。3.3工作方法及质量评述仪器性能试验在工区内选一磁场平稳、不受人文干扰影响的地方，将待标定的仪器相距20m放 置。采用日变观测方式同步（误差 1s ）观测，将地磁场日变化作为外场变化.读取 100个左右的观测值进行计算。计算公式为：式中，为某台仪器第i时刻的

12、观测值与其起始观测值之差； 为所有仪器第i时刻的观测值与其起始观测值之差的平均值； n为观测总点数。动态试验选择磁场变化较大的地段，无人为干扰地区，布设一条剖面，在剖面上等间距布 设50点，在日变较小时段将生产所需的各台仪器在该剖面上做3次同向观测，用下式 计算磁力仪的动态情况：其中：为第k台仪器的动态值；为该台仪器在第i个点的第j次观测值为该台仪器在第i个点的所有观测值的平均值；m为该仪器的观测次数；n为该仪器的观测点数。仪器一致性试验在工区内外场变化有十余nT的地方，选择50 100个点，各台仪器依次闭合观 测三次以上，计算出一致性均方误差。要求其小于（或等于）二分之一的总均方误差。a)

13、多台仪器一致性的计算一致性均方误差：弓 jrgD(2-1)其中：n为观测点数i=1 , 2 ,.n ;m为仪器台数j=1 , 2，m ;p为单台仪器在校验点上的观测次数，, k=1 , 2 ,.p ;*童为第i点上第j台仪器的第k次观测值；哲为第i点上所有观测值的平均值，；对于本次实习，n=51 , m=4 , p=3b) 单台仪器重复性的计算重现性均方误差：(2-2)咯为第i点上第j台仪器的各次观测值的平均值号=【五琮c) 某台仪器的偏离程度的计算P 偏离均方误差：质量检查与评价(1 )检查方式野外观测的质量检查是及时发现观测的质量问题以改进工作和评价观测质量的重 要手段，也是野外工作的一个

14、重要组成部分。因此，要随工作进展有计划地进行，不 能在工作结束时突击检查。检查工作要尽可能按一同三不同的方式一一即同点位， 不同时间、不同仪器、不同操作员一一进行。检查点的分布要大致均匀。磁测质量检查，要同时采用下列三种方法进行：(a )在平稳磁场上大致均匀地抽若干点(占总观测点数的3%- 5%,但最少不能少 于30个点)进行检查，计算均方误差，应注意的是不要在附近有明显磁干扰的 测点上进行;(b )在异常磁场上抽若干剖面(点数占总测点数的10%)进行系统检查，计算平均 相对误差并绘制质量对比剖面图；(c)检查磁场剖面图上原始观测时未注明原因或未做过重复观测的所有畸变点。了解 是否有观测错误存

15、在。但不计算误差，也不计入检查工作量。计算均方误差时，可将误差过大的个别点舍弃，但舍弃数不得超过相应检查点数 的1%。教学实习时也按以上要求进行质量检查，只是在异常场上选一、二条精 测剖面做重复观测，以保证反演定量解释的精度。(2 )几种误差计算公式(a )在等精度观测的条件下，单次观测的均方误差计算公式为当各点的观测次数都是两次时当各点的观测次数多于两次时(2-6)式中，n 加误差计算的点数(即检查点数)；m 总观测次数，等于各测点全部观测次数之和；& 第i点的原始观测值与检查观测值之差；K 第i点上某次观测值(包括参与计算平均值的所有数)与该点各次观测值的平 均值之差。FOO%(b)在等精

16、度观测的条件下，相对误差刀计算公式为(2-7)(2-8)上式中军为平均相对误差；化为第i点的相对误差；n为参加计算的点数；,、明 为两次观测值。(2-5 )式常用于平稳场质量检查后的均方误差计算；(2-6 )式常用于仪器一致性 检查后的均方误差计算；(2-8 )式用于剖面检查时的平均相对误差的计算。测区、测网与磁测精度的确定及原则(1)测区测网的确定：测区范围应根据任务要求和工区地质，矿产及以往物化探工作等情况合理确定。 尽量使此测结果轮廓完整规则，尽可能包括地质，物探工作过的地段，周围有一定面 积的正常场背景，以利于数据处理和解释推断。基础地质调查的磁测工作比例尺应等 于相应地质工作比例尺或

17、较大一级比例尺。线距大体为该工作比例尺图上一厘米所代 表的长度，点距可根据需要选定，一般为线距的1/101/2。普查性磁测工作的线距不 大于最小探测对象的长度，点距应保证至少有三个测点能反映有意义的最小异常。详 查或勘探性磁测工作，应有5条测线通过主要磁异常或所要研究的地质体，点距应满足反应异常特征的细节及解释推断的需要，尽可能密一些。测线应垂直测区内总的走 向或主要探测对象的走向，必要时可在同一测区内布置不同方向的测线。（2 ）磁测精度的确定：因为磁测精度的选择与地质任务、磁测仪器的选择、工作效率及效果的好坏都有 密切的联系，故要合理确定。按磁测观测精度的均方误差的大小分为：高精度磁测 （均

18、方误差小于5 nT）、中精度磁测（均方误差在6 nT15 nT之间）和低精度 磁测（均方误差大于15 nT）。在地面高精度磁测技术规定中，将观测精度的均 方误差小于2 nT的定为特高精度磁测。所以应该根据工作任务和探测对象中最小有意义的磁异常强度来确定磁测精度。3.4数据处理方法日变校正日变校正的基本公式为：其中：为日变测量值；为基点值正常梯度校正公式：其中：为实际测量值；为日变校正值高度校正公式：基准校正（）公式：化极处理由于地磁倾角的变化，地质体的磁化方向随着纬度变化也发生变化，同一个地质 体，不同的磁化方向产生的磁异常也不一样，增加了解释的复杂性，化极就是把斜磁 化的异常化为垂直磁化（化

19、到地磁极），是消除由于磁化场的倾角和偏角弓I起的磁异 常的不对称性的一种滤波技术。此次磁法勘探教学实习的化极处理用MagPick软件进行处理。求导数处理水平导数突出场源边 部特征；垂向一阶导数突 出场源浅部特征；垂向二 阶导数突出场源边部、浅 部特征，下图为其导数处 理示意图。向上延拓处理（低通滤波）CD-+一+4+卜+一+4+卜+卜+一-十十十十一十十十十十十十十十十十十十十十一十十十十十十十十十十十十十十十一十十十十十十十十十十十十一4.2渲3斗郦fflcn3CD基-十十十十一十十十十十+十十十十十十十十十一+十十十十十十十七十十十十十七十七十+cn6C21L 00 o1L 92464 2

20、cMn n/W1O32 iLo3 001O400 iLiL00 4 324. 870co67Oon il93111. 567丰26711. 750回brsKH+m曲醵湖座湄切鸨-H淫WM、河滔M/WM。片渊前皆、ss 再茫汁、感娜M。再茫、感娜M1*。淫HH回 f MS sffssss.4 SUSIsis1.日变校正后效果图：体矿体。从图中可看出，日 变校正后的磁测异常值出现局 部小的高值异常和 低值异常，在0号 测点附近出现较大 范围的低值异常。2.模型效果图:模型中部及左下方出现高值磁异常，形状近似圆形。推测为一立方UUM口UJ1BD 0 15 口U国1= s a g A。.3 _JT t

21、q 食渲溶湖Is*片品印 昼N、篇奇刈 Mr HWM mM-。尊理湖IS WM再浪克mu口s w ssm 感WM再。5.阶垂向导后效果图：做一阶垂向导 数后，可明显圈出 中上部正方体磁异 常体，同时可看 到，在左下方也有 一个异常体，但不 如上部的异常体明 显。6.阶水平导数效果图：1.0度一阶水平导数图2.90度一阶水平导数图3.270度一阶水平导数图由上面三幅图可圈出磁异常体的边界，与以上结论相符。中上部正方体磁异常体，同， 在左下方也有一个异常体。7.向上延拓5m后效果图：向上延拓5m后，可明显看出中 上部正方体磁异常 体，同时可看到， 左下方的高值磁异 常体磁异常明显减 弱，说明其埋藏

22、较 :空 /o1D0-I11111T906050-40-30-20 -10-%051052D5305405056057DE805.资料的地球物理解释1、对于仪器的一致性实验，值偏高，因为某些磁力仪距人群较近，手机、铁制品等都 是磁力仪很强的干扰源，过往的车辆也有很大的影响；2、对于噪声试验，明显可见仪器的噪声较小，对于其中的噪声不均疑似因为某些磁 力仪距人群较近，手机、铁制品等都是磁力仪很强的干扰源，可能造成了噪声水平 的偏高；3、对于测网实验，对实测结果进行化极处理后，其异常明显增强，滤掉一些背景场值。 对实测结果进行水平导数运算后，可见在异常体附近沿水平方向变化明显增强。对 实测结果进行垂

23、向导数运算后，反映出浅层场源的分布情况，异常体位置相一致； 结合图以及测网布置可以得到较大的地质体异常集中于东西向230-250，南北向 260-280，结合其异常形态可以大致推测其为等轴状的六面体；较小的地质体异常 集中于东西向225-235，南北向225-235，其异常形态不明显，可能是由于地质体 埋深较大或者地质异常体本身太小。4、关于本次磁法实习的建议：地面磁法勘探的工作程序很多，由于时间的限制，我们的实习自然无法将每一道操 作流程都经历一遍，但是有些错过的流程（如标本的拣取并作岩石学分析）却对于 我们进一步获得更多信息造成了客观上的阻碍，尤其对于后期资料解释更是困难， 况且我们目前的

24、积累本身就不够。因此，需要做进一步的工作为我们日后的工作提 供改善的经验。6. 实习心得本次专业实习的五种物探方法中磁法一一地面磁测或许是最为辛苦的了，在进行 测网布设和实测的过程中，我们付出了很大的辛苦。除了测区杂草丛生、路径难觅之 外，或多或少与我们经历甚少、缺乏经验也有些关系。数据网格成图是大多使用默认的Kriging插值方法，但个人认为这一方法并不普遍 适用于所有的图件，但各种插值方法的适用范畴却并不完全清楚。此次实习主要是学习了野外布线及其具体的数据采集过程和方法。这是我们第一 次面对具体和较全面的专业操作实习，通过瞬变电磁、电法、磁法、地震和人工地震 这几个方面的若干种方法学习和操

25、作，体验到地球物理所研究的对象是一个多方面较 复杂的地质问题，必须通过多种方法，多个方面去解析，不能只通过一个方面就简单 的误下结论，所以需要多个方法和团队合作，一个人单打独斗是做不好地球物理工作 的。让我体会最深的是野外地物和勘察的同学共同面对实习过程问题，逐渐走向社会 我们必须去思考集体和个人的关系，实习过程让我感到的不仅仅是个人的专业素养的 提高和加强，更多的是让我体会到进入社会我的个人爱好是什么、兴趣在哪里，我们 必须在物探专业中找到自己毕生追求的信仰和快乐。7. 程序源代码program correctionreal,allocatable : Td(:,:),Tc(:,:),t(:

26、,:)!Td 为日变站观测值存放数组,Tc 为测点观测值存放数组,t为校正值存放数组character*100 sta,line,str!sta为日变站观测值数据文件名,line为测线观测值数据文件名integer m,ncall Input_parameter(sta,line,str) !读取测试参数call GETMLINE(sta,m) !确定日变站观测数据行数call GETMLINE(line,n) !确定测线观测数据行数allocate(Td(m,2),Tc(n,4),t(n,3) call Input_data(Td,m,2,sta) !读取日变站观测数据call Input_

27、data(Tc,n,4,line) !读取测线观测数据 call RB_correction(Td,Tc,t,m,n) !对测线进行日变校正deallocate(Td,Tc,t)end!subroutine Input_parameter(sta,line,str) !读取参数文件子程序character*100 sta,line,stropen(10,file=parameter.txt)read(10,*) str,staread(10,*) str,lineend subroutine!subroutine GETMLINE(cmdfile,Mline) !确定文件行数(数组大小)子程序

28、 implicit noneinteger Mlinecharacter(80) cmdfileopen(UNIT=11,FILE=cmdfile,STATUS=OLD)Mline=0do while(.not.eof(11)read(11,*);Mline=Mline+1;end doclose(11);write(*,*) cmdfile,line No.:,Mlineend subroutine!subroutine Input_data(A,k,l,name)!读取观测数据子程序real A(k,l)character*100 nameql(I+DmM5u).puo.(u.g.(DewXTOP二.uopOUIOU OOItgoOJOqo(nvwuRdmIs 虻咽中巴宾卧mi (rMTum)uoqo?JOOm! ouqnojqns ouqnojqns pu。 (XIA(二耳(0V) go2)pj(OUWU&MOO i )uDdoouqnojqns pu。op pu。(nv(Nv(vGozMNM二.uop(Jxl.uoppoJJOollo=Joz)uDdoop pu。op pu。七pu。(NDUANV(m(m (DMCI+M(M，(u)*(NM，(NI+M)+(ZM)，(5uAnv