地球物理第12課磁法勘探的應(yīng)用課件

第八節(jié)磁法勘探的應(yīng)用一磁異常的深部特征1.古地磁極的遷移2.海底磁異常的大錯(cuò)動(dòng)3.海底磁異常和地磁年表的對(duì)比1.古地磁極的遷移

由于火成巖有很強(qiáng)的熱剩磁，磁化方向與成巖時(shí)的地磁場(chǎng)方向有關(guān)，可以據(jù)此推測(cè)巖石形成時(shí)地磁場(chǎng)的方向和地磁極的位置。類似的研究為大陸漂移學(xué)

說提供了有力的證據(jù)。古地磁極的遷移

3.海底磁異常和地磁年表的對(duì)比

洋脊附近海底磁異常的另一個(gè)特點(diǎn)是：正負(fù)異常呈條帶狀與洋脊走向平行，并呈現(xiàn)很好的對(duì)稱性，異常的變化規(guī)律和寬度比例都可以和地磁年表進(jìn)行對(duì)比，并且對(duì)應(yīng)吻合。這一現(xiàn)象為海底擴(kuò)張學(xué)說提供了有力的證據(jù)。橫跨雷克雅納斯海嶺的磁異常

海底擴(kuò)張的地磁學(xué)證據(jù)大洋中脊附近地磁場(chǎng)的對(duì)稱性證明了海底擴(kuò)張的存在；橫向的錯(cuò)動(dòng)證明了轉(zhuǎn)換斷層的存在。根據(jù)地磁年表的時(shí)間跨度與對(duì)應(yīng)磁場(chǎng)條帶的寬度，可以計(jì)算海底擴(kuò)張移動(dòng)的速度。二在區(qū)域地質(zhì)方面的應(yīng)用不同比例尺的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中，磁測(cè)資料能夠和可能解決的地質(zhì)問題與重力勘探類似，可概括為：①劃分地質(zhì)構(gòu)造單元，確定深大斷裂，研究能源和金屬礦產(chǎn)的分布規(guī)律；②進(jìn)行地質(zhì)填圖，如確定接觸帶，斷裂帶，破碎帶，圈定侵入體，噴出巖，沉積巖和變質(zhì)巖；③劃分成礦帶，確定成礦遠(yuǎn)景區(qū)，指出找礦方向；④大比例尺（如1:5萬）的磁測(cè)測(cè)量還具有直接或間接找礦的作用。2.確定斷裂構(gòu)造

斷裂的磁異常特征主要有：①線性異常帶；②串珠狀異常帶；③異常軸線發(fā)生水平錯(cuò)動(dòng)；④異常強(qiáng)度和寬度發(fā)生變化；⑤雁形排列的異常帶；⑥不同特征磁場(chǎng)的截然分界等。斷裂帶上雁行排列的T異常

郯城—廬江深大斷裂中部T異常

斷裂構(gòu)造的磁異常標(biāo)志異常梯級(jí)帶、走向突變帶斷裂上的T異常圖串珠狀異常異常性質(zhì)突變帶3.劃分不同巖性區(qū)

利用磁測(cè)資料劃分不同巖性區(qū)的前提是不同巖石的磁性參數(shù)不同，所產(chǎn)生的異常特征不同。雖然根據(jù)密度差別，利用重力資料也可以劃分巖性，但不如磁測(cè)資料的效果好。巖石（地層）間磁性差異較大，磁場(chǎng)特征明顯不同。火山侵入巖的磁場(chǎng)侵入巖異常峰值可能很大，但形態(tài)比較圓滑，相鄰測(cè)線上的異常曲線可以對(duì)比。異常形態(tài)與埋深之間有明顯的依賴關(guān)系，埋藏較淺時(shí)常表現(xiàn)為多個(gè)孤峰，埋藏較深時(shí)只顯示異常不規(guī)則的背景。沉積巖的磁場(chǎng)沉積巖的磁場(chǎng)特征一般是異常值微弱，形態(tài)平緩、光滑、梯度小，沉積厚度較大時(shí)呈現(xiàn)為平靜的負(fù)異常區(qū)。主要是由于沉積巖的磁化率小，而且磁性礦物在緩慢的沉積過程中分布較為均勻，無方向性。某地沉積巖區(qū)的T異常變質(zhì)巖的磁場(chǎng)異常強(qiáng)弱與變質(zhì)母巖的磁性和變質(zhì)類型有關(guān)。一般正變質(zhì)巖的磁性較強(qiáng)，負(fù)變質(zhì)巖的磁性則相對(duì)弱得多。磁異常解釋過程中，一些正負(fù)相伴的異常應(yīng)作為整體來考慮。另外，無論是磁法還是重力，單獨(dú)解釋基底巖性都有多解性，綜合利用密度和磁性資料可以提高解釋的可信度。與劃分大地構(gòu)造單元的原理相同，磁法研究盆地基底起伏依靠的是異常的形態(tài)。在沉積盆地內(nèi)，沉積巖的磁性一般很弱，除侵入巖體外，磁測(cè)資料主要反映了基底的磁性。在基底隆起區(qū)，磁異常一般范圍小、幅值高、梯度大、正負(fù)極性變化多；在基底凹陷區(qū)，磁異常的特征是范圍大、幅值小、梯度小、正負(fù)極性交替少。

沉積盆地磁性基底的航磁異常特征磁異常的幅值大小并不對(duì)應(yīng)于基底的深淺，而是異常的寬緩形態(tài)與深度對(duì)應(yīng)。凹陷區(qū)的磁異常寬緩，隆起區(qū)的磁異常小且多變。沉積盆地基底的磁異常剖面三在油氣田勘查中的應(yīng)用

同重力一樣，利用磁測(cè)資料可以研究區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造、圈定沉積盆地范圍、劃分次級(jí)構(gòu)造單元、指出含油氣遠(yuǎn)景區(qū)，有時(shí)還可以研究沉積構(gòu)造甚至油氣藏。1.研究區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造，預(yù)測(cè)油氣遠(yuǎn)景區(qū)2.研究沉積蓋層內(nèi)部構(gòu)造3.油氣藏上的磁場(chǎng)特征及其成因構(gòu)造分區(qū)根據(jù)磁異常的特點(diǎn)可將測(cè)區(qū)劃分為六個(gè)區(qū)。Ⅰ區(qū)在圖幅中部，異常是強(qiáng)度較大的正異常，形態(tài)北寬南窄、平緩、光滑。解釋基底最深達(dá)7km，沉積蓋層最厚，是油氣遠(yuǎn)景區(qū)。Ⅱ區(qū)在圖幅的南、東兩側(cè)，異常強(qiáng)度不大但梯度大，曲線跳動(dòng)劇烈。解釋基底埋深小于1km，沉積蓋層薄，找油意義不大。ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ構(gòu)造分區(qū)Ⅲ區(qū)在圖幅中西部，基本為負(fù)磁場(chǎng)區(qū)，異常跳動(dòng)劇烈，解釋基底深度小于1km，沉積蓋層薄。Ⅳ區(qū)在圖幅中東部，I、II區(qū)之間，由Ⅱ到Ⅳ磁場(chǎng)減弱，寬度變大，梯度減小，反映蓋層增厚，基底變深，解釋為2~3km。Ⅴ區(qū)和Ⅵ區(qū)在圖幅西部，異常變化明顯，解釋磁性體埋深為1~2km。ⅠⅡⅢⅣⅤⅥ2.研究沉積蓋層內(nèi)部構(gòu)造

絕大多數(shù)的油氣藏都在沉積蓋層中，多數(shù)沉積蓋層構(gòu)造與基底構(gòu)造、斷裂活動(dòng)、及火成巖活動(dòng)有關(guān)，因此通過研究結(jié)晶基巖可以間接尋找沉積巖構(gòu)造。主要的情況有：①蓋層構(gòu)造與基底高點(diǎn)具有繼承關(guān)系；②根據(jù)斷層的存在及其性質(zhì)可以推斷與其相關(guān)的構(gòu)造；③沉積盆地后期的巖漿侵入可以在蓋層中造成正構(gòu)造形態(tài)，此時(shí)，沉積蓋層構(gòu)造的核部是火成巖體。油氣構(gòu)造在航磁異常上的反映局部正異常（3~4nT）疊加在強(qiáng)度約100nT的區(qū)域異常的高峰值背景帶內(nèi)。由磁場(chǎng)特征判斷，儲(chǔ)油構(gòu)造分布在大型隆起的頂部。3.油氣藏上的磁場(chǎng)特征及其成因

近年來，國內(nèi)外大量的高精度磁測(cè)結(jié)果表明：在已知油氣藏上方普遍存在高頻弱小磁異常，異常幅度從1～2nT到10～200nT，波長為幾百米到4000m不等，異常幅度隨高度增加而迅速衰減。為解釋異常的成因，提出了油氣藏上方表層磁鐵礦物富集的地球化學(xué)模型。基本思想是：油氣藏泄漏的烴及伴生的硫化氫類化合物在油氣藏上方形成化學(xué)還原環(huán)境，使高價(jià)鐵還原成可滲、易流動(dòng)的低價(jià)鐵，其化學(xué)反應(yīng)式為：四在金屬和非金屬礦勘查中的應(yīng)用

例1、河北某地磁異常分析這個(gè)異常是1970年進(jìn)行1：5000磁測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)的，在航磁圖上僅出現(xiàn)在一條測(cè)線上，異常較明顯。在以往做的1：25000的磁測(cè)圖上，表現(xiàn)為一片明顯負(fù)異常背景上的一個(gè)正10nT的點(diǎn)異常。物探人員抓住了這一相對(duì)比較高的點(diǎn)異常，進(jìn)行1：5000的磁測(cè)，發(fā)現(xiàn)了這個(gè)最大值約350nT的低緩異常。某地磁鐵礦體上的航磁異常兩個(gè)應(yīng)用實(shí)例

1、異常特點(diǎn)以磁異常圖可以看出，該異常為正負(fù)伴隨出現(xiàn)的似等軸狀異常。其極大值為350nT，極小值為-170nT；異常形態(tài)規(guī)則，北邊變化陡而南邊變化緩。仔細(xì)分析磁異常平面圖，發(fā)現(xiàn)有不太明顯的北東—南西走向，不完全是一個(gè)等軸狀異常。但可以看出磁性體走向不大，延深也不大，且有一定的埋深，可近似地看作斜磁化球體的異常。

（一）磁異常區(qū)地質(zhì)條件的分析2、磁性體深處位置的確定從區(qū)域地質(zhì)資料知道，此處灰?guī)r厚度在340米左右，用球體的反演公式進(jìn)行定量計(jì)算，看其是否位于成礦有利地段。以切線法經(jīng)驗(yàn)公式：

求得

因R為球體中心埋深，故可以認(rèn)為磁性體時(shí)處于成礦有利地段。

3、磁異常的空間分布特點(diǎn)

上面的分析和計(jì)算只是說明，引起異常的磁性體不論其平面位置還是空間位置都處于成礦的有利地段。如果是礦，就可能具有體積小磁性強(qiáng)的特點(diǎn)。為此利用三度體向下延拓公式進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)向下延拓300米時(shí)，異常最大值由地表的350nT突增到16590nT（如圖），同時(shí)異常梯度變陡，明顯地反映了體積小、磁性強(qiáng)的磁鐵礦的異常特點(diǎn)。根據(jù)以上分析，可以認(rèn)為異常是由磁鐵礦體引起的。

4、正演計(jì)算為了進(jìn)一步肯定推斷結(jié)果的正確性，利用斜磁化球體的表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)選取球體總磁矩

時(shí)，取

，算出的理論曲線與實(shí)測(cè)曲線基本符合。根據(jù)打鉆結(jié)果，異常為磁鐵礦所引起，礦體呈多層狀密集排列，并非球狀礦體。由此可見，與埋深相比沿走向和深處延伸不大的密集排列的礦體，近似地看作球形礦體進(jìn)行推斷解釋是可以的。（二）鉆探結(jié)果例2、山東濟(jì)寧磁異常分析長15km,寬8km,面積約150km2

。正磁異常區(qū)由南、北2個(gè)異常疊加組成,南部的磁異常峰值為2900nT,北部的磁異常峰值為3800nT。正異常區(qū)北側(cè)伴生有斜磁化引起的負(fù)磁異常,磁異常的正負(fù)幅值的比值相對(duì)較小,正負(fù)異常間水平梯度相對(duì)較緩。

異常的高值與低值不僅與磁性體的磁性大小有關(guān)，還與其埋藏深度、磁性體的大小、形狀、產(chǎn)狀等因素有關(guān)。下頁表中給出了不同形體在不同磁化強(qiáng)度、不同埋深時(shí)，在地質(zhì)體中心上方磁異常的數(shù)值。這一結(jié)果表明，體積大、磁性弱、埋藏淺的巖體可以引起較強(qiáng)的異常，而體積小、磁性強(qiáng)、埋藏深的礦體可引起較弱的異常。因此，不能簡(jiǎn)單地根據(jù)異常地高值和低值來區(qū)分礦與非礦異常。磁異常解釋中應(yīng)注意的幾個(gè)問題（一）高值異常與低值異常

例如華北某地，以前認(rèn)為2000nT以上的異常為礦異常。后來在1000nT以上的異常也打到了礦，因而認(rèn)為1000nT以上也可能是礦異常。近幾年來，有的極大值僅為350nT的異常，鉆探證明也是礦異常。在解釋磁異常時(shí)必須注意礦體可能的產(chǎn)狀及其埋藏深度等，否則會(huì)得出錯(cuò)誤的結(jié)論。如河北某地曾遇到兩個(gè)異常，一個(gè)異常強(qiáng)度較大，范圍也大，另一個(gè)異常強(qiáng)度較小，范圍也較小。但是勘探結(jié)果說明：大異常對(duì)應(yīng)的礦體儲(chǔ)量只有幾十萬噸，而小異常對(duì)應(yīng)的礦體儲(chǔ)量達(dá)幾千萬噸。這是因?yàn)榍耙粋€(gè)礦體以水平薄板狀體產(chǎn)出，雖然平面上分布范圍較大，但厚度僅兩米，所以體積就??；后一個(gè)礦體以近于直立的橢球體產(chǎn)出，最大厚度達(dá)135米，向下延伸400多米，雖然在地面投影范圍小，但體積卻很大。

（二）大異常與小異常

對(duì)于同一數(shù)量的礦石，當(dāng)?shù)V體呈球體時(shí)，礦石分布最為集中；當(dāng)?shù)V體呈水平圓柱體時(shí)，礦石分布集中程度稍差；當(dāng)?shù)V體呈水平薄板體時(shí)礦石分布最不集中。一般來說，礦石分布越集中，磁異常的范圍越小。如礦石儲(chǔ)量為一定，當(dāng)?shù)V體呈球體狀時(shí)，磁異常范圍最??；呈水平薄板狀時(shí)，磁異常的范圍最大。由上所述，異常大小和礦體大小的關(guān)系是比較復(fù)雜的。因此，在分析異常大小到推測(cè)礦體的大小時(shí)，必須把各種因素全面分析考慮，不能為表面現(xiàn)象所迷惑，而應(yīng)作深入細(xì)致的具體分析。

1964年在東北某地進(jìn)行找鎳會(huì)戰(zhàn)。磁測(cè)目標(biāo)是圈定超基性巖體，發(fā)現(xiàn)了許多異常。當(dāng)時(shí)首先對(duì)大異常布置了工程檢查，但一無所獲。剩下一個(gè)面積為0.15平方公里的小異常未驗(yàn)證。會(huì)戰(zhàn)后，物探隊(duì)本著對(duì)所有異常都作出交代的想法，對(duì)該異常進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果找到了鎳礦。經(jīng)常遇到這種情況，在正異常范圍內(nèi)打鉆見礦，在負(fù)異常范圍內(nèi)打鉆也見礦，在正負(fù)異常之間打鉆也見礦，這是什么原因呢？由討論可知：正異常和負(fù)異常常屬同一個(gè)整體。只有在特定條件下，才可能出現(xiàn)無明顯正異常的負(fù)異常。因此，在分析異常是應(yīng)注意正負(fù)異常的關(guān)系。

我國境內(nèi)一般都是斜磁化的情況，一個(gè)磁性體產(chǎn)生的異常，總是包括正負(fù)兩部分，有時(shí)因周圍磁性體磁場(chǎng)的疊加或負(fù)異常很弱，負(fù)值會(huì)變得不很明顯。

（三）正異常與負(fù)異常該異常1957年就發(fā)現(xiàn)了，當(dāng)時(shí)認(rèn)為500nT等值線向東南局部延伸，是系統(tǒng)誤差造成的“假異常”，因而沒有引起注意。后來又進(jìn)行一次檢查，由于工作不細(xì)致，誤認(rèn)為是表層磁鐵礦零亂分布所引起的。1968年，認(rèn)識(shí)到這個(gè)異常恰好處于某侵入體西南半環(huán)形的接觸帶上，是成礦十分有利的部位，500nT等值線的延伸是由于異常未追完的緣故。異常減弱與礦體埋深增加有關(guān)。

經(jīng)過進(jìn)一步工作，圈出了如圖（2）所示的異常，發(fā)現(xiàn)工作了多年的這個(gè)異常只是整體異常的一個(gè)部分?？碧阶C實(shí)了這一新的判斷，使該區(qū)的鐵礦儲(chǔ)量成倍的增加。

（四）局部異常與整體異常

磁異常形態(tài)的規(guī)則與否，和許多因素有關(guān)，