地球探测科学与技术学院
沈阳及其附近地区重磁数据处理与解释
报告
姓名：李雪垒
学号：
班级：四班
专业：勘查技术与工程（应用地球物理）
指导教师：吴燕冈教授
目录
前言 (2)
第一章重磁数据处理基本原理与方法 (3)
一、重力场与磁场的波谱介绍 (3)
二、数据处理的基本方法 (3)
三、Surfer、Grapher简介 (3)
第二章地质概况 (5)
一、东北及其附近地区地质概况 (5)
二、实验区内的地质概况 (5)
第三章区内重磁异常综合解释 (8)
一、重力数据异常处理与解释 (8)
二、磁异常数据异常处理与解释 (12)
三、重磁异常场综合分析 (15)
第四章本次实验的初步结论 (16)
主要参考文献 (16)
前言
重力勘探是测量与围岩有密度差异的地质体在其周围引起的重力异常﹐以确定这些地质体存在的空间位置﹑大小和形状，从而对工作地区的地质构造和矿产分布情况作出判断的一种地球物理勘探方法。磁法勘探是通过观测和分析由岩石、矿石（或其他探测对象）磁性差异所引起的磁异常，进而研究地质构造和矿产资源（或其他探测对象）的分布规律的一种地球物理勘探方法。二者有广泛的应用，如研究地壳深部构造；研究区域地质构造，划分成矿远景区；掩盖区的地质填图，包括圈定断裂﹑断块构造﹑侵入体等；广泛用于普查与勘探可燃性矿床(石油﹑天然气﹑煤)；查明区域构造，确定基底起伏，发现盐丘﹑背斜等局部构造；普查与勘探金属矿床(铁﹑铬﹑铜﹑多金属及其他)，主要用于查明与成矿有关的构造和岩体，进行间接找矿；也常用于寻找大的﹑近地表的高密度矿体，并计算矿体的储量；工程地质调查；如探测岩溶，追索断裂破碎带等。
随著电子技术的发展和微处理机的广泛应用，测量磁场3个分量及其梯度的高精度航空磁力仪已经制成。加上高精度的导航和数据处理，绘图和资料解释推断的自动化，今后航空磁法勘探将代替部分地面磁法勘探，并在工作过程中自动作出解释，绘出磁性体空间分布图。利用这些图件，再结合其他资料，能可靠地对工作地区的地质构造作出推断，供找矿﹑找地下水﹑工程建设和地震预报等方面应用。我国在改革开放以后，随着科学技术的飞速发展，在重磁勘探领域取得了令人瞩目的成就，在测量精度方面大大提高。
由于重磁法勘探应用广泛，成本不高，因此在勘探领域一般是其他勘探方法之前的首选方法。由于地球区域复杂，通常要对所采集的数据进行各种处理，以去除各种无关影响，提取所要的结果。同时根据处理结果对其进行解释，其中解释又分为定性解释与定量解释，其处理方法与解释方法在本次实验中均有所简单涉及。
在本次课程中，我们主要学习了重磁异常的空间域处理与转换，重磁异常的波数域处理，重磁异常的反演方法以及重磁资料的地质解释和在勘探中的应用等。
基于本学期学习的内容及理论知识，结合自己的理解对东北地区的重磁异常做初步的处理及解释。本次实验作图工具使用的为Surfer和Grapher，同时也参考了一些前人的研究成果，以此作为基本出发点，进而得出一些初步的结论。
第一章重磁数据处理基本原理与方法
一、重力场与磁场的波谱介绍
重磁数据的处理分为空间域和波数域，在空间域中重磁数据的处理十分复杂，而经过傅里叶变换到波数域中后就变得十分简单方便。在波数域中对数据所有的处理都是一些因子的乘积；而且由于快速傅里叶变换的出现运算速度明显加快；除此之外波数域处理的另一个优点是没有了边缘损失。鉴于上述优点重磁数据处理都是在波数域中进行的。
在波数域数据处理时要先把数据扩充到2的整数幂倍，然后利用FFT计算原始数据的谱，再将原始异常的谱乘以处理过程的权因子求转换谱，最后用逆FFT 转换回空间域异常。用到泊松公式波数谱，其中重磁异常波数谱由水平尺寸、深度因子、位移因子和磁化因子乘积构成。
二、数据处理的基本方法
1、解析延拓：
根据某观测平面上的实测异常，换算场源以外其它空间位置的异常称为解析延拓。换算平面位于实测平面之上，称为向上延拓，换算平面位于实测平面之下，称为向下延拓。向上延拓可以突出深部异常，压制浅部异常；计算形状参数勾绘断面图。而向下延拓可以突出局部异常，压制深部异常；划分水平叠加异常；评价低缓异常；增加解释推断的信息。延拓的波数谱只与深度因子有关，h0为向上延拓，h0为向下延拓。
下面以无限长直立台阶为模型说明解析延拓的作用：
模型参数：埋深H=10km ，h=8km ，台阶厚度t=H-h=2km ，剩余密度ρ=cm3，剖面线从x从-100km到+100km ，y为1到128km，间隔均为1km 。
图1-1（黑色为原始数据，蓝色向下延拓2km，红色为向上延拓2km）
由图1-1对比可知，向上延拓后重力异常幅值变小了，向下延拓后重力异常幅值
变大了，当在边界时会出现局部振荡。
2、导数异常的计算：
（1）垂向导数的计算：求垂向导数就是要根据实测重磁场T 的分布来计算n n T z ??在该平面上的分布。n 为求导的阶数，常用的是n=1和n=2，即计算垂向
一阶导数或垂向二阶导数。因为n n n T r T z ?=?%%，所以n
r 是计算年n 阶垂向导数的波数响应。即垂向一阶导数的波数响应为r, 垂向二阶导数的波数响应为r 2。垂向导数异常能区分相邻异常体的异常，减少其相互迭加的影响。或者减轻围岩的干扰，分离迭加在背景场中的局部场。从理论上分析用垂向二阶导数的零值线可以圈定异常体韵范围和位置。
（2）水平导数的计算：水平导数即对x 方向的导数T iuT x
?=?%%和y 方向的导数 T ivT y ?=?%%若s 是实测平面上某一任意方向，它与x 方向的夹角为，则
cos sin (cos sin )T T T i u v T s x y
αααα???=+=+???%%%%。方向导数可以用来突出某一方向的异常特征。x 方向的方向导数对于x 方向的高频成分有放大作用，y 方向的方向导数对于y 方向的高频成分有放大作用，因此实践中常用方向导数来分析区内某一方向的构造线特征。
3、区域场与局部场的分离——匹配滤波：
区域场与局部场的分离是区域重磁场数据处理的一个重要方面。在实际资料解释中也有重要意义。区域场以低频成分为主，局部场则以高频成分为主。采用提取不同波数成分的场就可以完成场的分离。
匹配滤波：当实测场是由区域场与局部场迭加而成时，从径向平均对数功率谱曲线土就会显示两个拟合直线段，它们分别反映了区域场和局部场的主频段。因而采用一般的波数滤波方法就可以进行场的分离。
由于在本学期的课程中对这方面的内容涉及较少，并且在实验中也并未尝试，因此此种方法在本次报告中就不再详细介绍，在数据处理时暂时不做此方法的处理。
4、化磁极：
化极是将斜磁化的Z a 、△T 转换成垂直磁化的垂直磁异常。它消除由于磁化场的倾角和偏角引起的磁异常不对称性的一种滤波技术，以便使异常似乎是在磁极处获得的，从而异常形态简化，利于推断解释。由于在本学期的课程中并未对该种方法做详细的介绍，因此在以下数据的处理中不再应用。
三、Surfer 、Grapher 简介。
Surfer 主要用于画等值线图和三维立体图，画等值线图Countour Map 和三维立体图surface map 的文件必须是grd 文件，画图框Base map 要用bln 文件，
而标明文字和图表的post map要用dat文件。可以利用properities选项卡对所化图形的各种性质进行调整。除此之外surfer还可以画vector map 向量图(或风向图)、Image map、shaded Relief map、wireframe map。surfer功能是比较强的，但没有各种投影变化是它的一大缺点。尤其是在等高线领域，这不能不说是它的应用受到限制的地方。
Grapher与surfer一样也是由Golden Software开发，但是它主要是用来
画剖面图，支持txt、dat、xls等格式，数据按列放置，可以有标题行。Grapher 在导入数据后可以选择x轴和y轴的数据，利用Properties选项卡可以修改图形及坐标轴的长度、位置、范围及标题，曲线的颜色，添加图例标题等。
第二章地质概况
一、东北及其附近地区地质概况：
本区处于西伯利亚板块与华北板块所挟持的东西向构造带东端。西伯利亚板块影响着该区前寒武纪诸地块的性质和古生代的构造和岩浆作用;而华北板块对本区后期改造,影响着大陆边缘的走滑拼贴作用及造山和盆地的形成。这一区内分布有十分重要的两条巨大岩浆岩—火山岩带(大兴安岭岩浆岩带和张广才岭岩浆岩带) 和15 个盆地(松辽盆地与大庆探区外围的14 个中小盆地) ,还有著名的郯庐断裂北延部分的敦化—密山断裂和依兰—舒兰两条岩石圈断裂。
二、实验区内的地质概况：
本次我们的测区在北纬410到,，东京到之间，包括了辽宁省西北部、吉林省西部和内蒙古东部的大部分地区（即图上黑框所圈得部分）。这一地区包括华北地台的东北部和天山—兴蒙地槽褶皱系的东部。
由图2-1可以清晰地看出有两条比较大的构造带穿过本测区即A和D，其中A 为天山—阴山—燕山构造带, 西起天山, 东经阴山、燕山, 及兴蒙褶皱带. 代表塔里木—华北克拉通北边界构造带. 构造带包括天山华力西褶皱带, 阴山加里东褶皱带及深大断裂,伴生燕辽沉降带, 白云鄂博、扎尔泰裂谷、同生断裂带。D为大兴安岭—太行山—雪峰山构造带、地震活动带、重力梯度带。
图2-1
图2-2
这一地区在地质构造上处于中朝壳体和西伯利亚壳体之间,由图2-2可知测区的南部为华北地台，测区的北部是天山—兴蒙地槽褶皱系，除此之外还有郯庐断裂带穿过本区。
（1）天山—兴蒙地槽褶皱系包括阿尔泰地槽、外准格尔地槽、额尔古纳地槽、兴安地槽、天山地槽、内蒙地槽、吉黑地槽、准格尔中间地块和松辽中间地块。它们环绕西伯利亚地台向南突出弧形展布，愈远离西伯利亚地台形成褶皱带的时期愈新，反映了以西伯利亚地台为核心、陆壳逐渐增长的过程。另一方面，华北地台和塔里木地台对它也有一定的影响，有向北时代变新的趋势，但远不及前者明显。
（2）华北地台华北地台连同朝鲜北部合称中朝地台，北面以阴山山系的北缘为界，西起甘肃玉门以北地区，向东经内蒙的白云鄂博、多伦、赤峰至东北的法库、昌图、敦化一带。西南介界位于合黎山及龙首山之南，并经清水河、六盘山西麓向南延伸至天水附近。华北地台在早元古代末吕梁运动以后长期以来变现为相对稳定的地区。华北地台划分为十个二级构造单元，分别为：蒙古地轴、鲁东地盾、辽东台背斜、陕西台背斜、鲁西台背斜、鄂尔多斯台向斜、辽冀台向斜、燕山台褶带、豫淮台褶带和贺兰—六盘台褶带。
在图2-3中标出了测区内的一些二级构造单元。
图2-3
图中1-6是燕山台褶带，1-4是内蒙古地轴，1-8是胶辽台隆，9-1是大兴安岭优地槽褶皱带，9-2是内蒙古有地槽褶皱带，10-1是松辽拗陷
（3）郯庐断裂带郯庐断裂带是东亚大陆上的一系列北东向巨型断裂系中的一条主干断裂带点击此处添加图片说明，在我国境内延伸2400多公里，切穿中国东部不同大地构造单元，规模宏伟，结构复杂。是地壳断块差异运动的接合带，是地球物理场平常带和深源岩浆活动带。它形成于中元古代。图2-4中的方框内显示了实验区内的穿过的部分郯庐断裂带。
图2-4
第三章区内重磁异常综合解释
一、重力场数据异常处理与解释
1、解析延拓：
图3-1为实验区内实测重力异常图，实验区内大部分为负异常，在沈阳及其附近地区出现正异常。重力异常分布的总趋势是东高西低, 异常自西向东逐渐增大, 与现代地貌基本上成负相关关系。其主要反映了本区深层构造轮廓以及不同构造区的壳幔结构差异。重力异常是岩石层地壳不同层位上质量分布不均衡性的综合反映, 它与相邻层位之间的密度差有关。可以看出重力异常值东高西低, 与地势展布(西高东低) 的特征成负相关关系。
图3-1
对重力异常进行向上延拓处理：
图3-2
如图3-2为向上延拓10km的重力异常图，延拓之后突出了深部的异常。两张图对比可以看出在内蒙古正镶白旗、太仆寺旗、正蓝旗一带存在深部负的重力异常由地质资料推测这部分异常是由于天山—阴山—燕山构造带造成的。在鞍山、辽阳、沈阳一带出现深部正异常带，鉴于郯庐断裂带穿过这一区域，推测它是由郯庐断裂带造成的。
2、求导处理：
（1）垂向求导：
图3-3
图3-3是重力异常数据垂向二阶导数的结果。垂向二阶导数的0值线可以圈定地质体重力异常的边界。
（2）水平求导：
图3-4
图3-5
图3-6
图3-7
图3-4到7是重力异常g求00，450,900,1350方向上水平导数的结果。00方向的导数可以突出900方向的构造；450方向的导数可以突出1350方向的构造；900方向的导数可以突出1350方向的构造；1350方向的导数可以突出450方向的构造。利用闭合等值线确定各个方向的构造线，进而大致确定出实验区内的主要构造，如图3-8所示。
图3-8
从图中可以看出测区内有两条近东西的构造线，一条是内蒙古正镶白旗——翁牛特旗——奈曼旗一线；另一条是丰宁满族自治县——隆化——敖汉旗一线。还有两条北东向的主要构造线，一条是巴林右旗——扎鲁特旗——洮南——白城一线；另一条是巴彦锡勒牧场——乎日林敖包——霍林郭勒一线。除此之外在鞍山——沈阳一线也有一条较短的北东向构造线。赤峰——
开源构造线对应着中国布格重力异常图上的天山——阴山——燕山构造带的东端部分。
3、重力异常数据得出的初步结论：
(1) 规模较大的剩余负异常带或兼有局部剩余正异常往往对应陆内板块结合带。具体的如天山——阴山——燕山构造带。
(2) 剩余重力异常特征大范围的区域性变化与不同的构造域相对应, 也反映了各域构造运动应力作用的差异。古亚洲构造域是西伯利亚板块、塔里木—华北板块与华南板块反复离散、聚合而成。
(3) 各级次剩余异常的分区现象显示了测区内大陆地壳结构构造的区块特征。异常的走向、幅值、形态等特征的变化, 十分清晰地显示出本区大陆异常存在明显的分区特征。
(4) 造山带、活动带对应剩余负异常(带)。在造山带、活动带, 地壳缩短增厚, 构造复杂, 并分布有大量的岩浆岩, 地表为正地形, 均衡补偿不足, 在异常图上表现为复杂变化的剩余负异常(带)。
(5) 盆地、裂谷(陷) 对应剩余正异常。盆地剩余正异常是由盆地对应地壳较薄、上地幔上拱、均衡补偿过剩等所致, 也可能是由于盆地对应的中下地壳存在相对古老的高密度刚性块体引导。
(6) 剩余重力异常对岩浆岩(带) 的反映更清晰。
二、磁异常数据处理与解释
1、解析延拓：
图3-9测区内原始磁异常图，由图可以看到构造的大体走向为北东走向，也有少数近南北向和近东西向的构造。
图3-9
对磁异常进行向上延拓处理，以突出深部构造特点：
图3-10
图3-10是原始磁异常向上延拓10km后的磁异常图，由图可以看出延拓后出现大范围异常聚集带，其构造走向沿北东方向，这与重力异常有相似之处。
2、求导处理：
（1）垂向求导：
图3-11
图3-11是磁异常数据垂向二阶导数的结果。垂向二阶导数的0值线可以圈定磁异常地质体的边界。可以由图中看出，与重力异常相比磁异常更加复杂。
（2）水平求导：
图3-12
图3-13
图3-14
图3-15
图3-12到3-15是磁异常求00，450,900,1350方向上水平导数的结果。00方向的导数可以突出900方向的构造；450方向的导数可以突出1350方向的构造；900方向的导数可以突出1350方向的构造；1350方向的导数可以突出450方向的构造。利用闭合等值线确定各个方向的构造线，进而大致确定出实验区内的主要构造，如图3-16所示。
图3-16
由上图可以看出，此区域地质体大概沿北东走向，在重力异常图上的阴山—赤峰—开源异常带在磁异常图上表现不明显，图上显示的大部分为北东向的构造，其中比较典型的就是赤峰——白城的这条构造线，它与重力异常上的显示的基本一样。在盘锦、沈阳一带出现了一个明显的负磁异常。而在内蒙古的正镶白旗到赤峰有一条明显的近东西方向的磁异常，在东西乌珠穆沁旗其间存在水平的构造线，这与重力异常有较大差异。
三、重磁异常综合分析
实验区内重磁异常从宏观地反映出了本区地层发育及地质构造的特点, 其
异常格局特征几乎同构造格局一样。重磁异常不仅反映出了区域构造特征, 还反映出局部构造的特点。重磁异常的梯度带及其变化也是指示地幔热柱和幔隆幔坳转换带、中新生代盆岭构造成的两个重要的地球物理场.
有重磁异常对比可知，在凌源附近磁异常较大，而重力异常较小，即密度较小，由此推测这一带为花岗岩侵入。结合地质资料盘锦——辽阳——沈阳一带为喜马拉雅旋回以来的盆地，为陆相沉积。而在鞍山、辽阳、本溪出现了一个明显的磁异常，而重力异常很小，由地质资料推断这里为白垩纪新生代拗陷。由通辽、白城、霍林郭勒等地区出现的磁异常结合已有的地质资料可知这一带为陆源活化火山岩。
第五章本次实验的初步结论
通过对重磁异常的处理可知因为地质体与重磁异常有很好的对应关系, 因此通过重磁异常来确定地下地质构造体, 并通过求异常的水平和垂直导数来确定地下构造体的走向和边界, 进而确定地质体, 通过确定构造体的边界来很精确地确定异常的边界和走向。
为了消除局部场的影响要做向上延拓处理。当有断裂等存在的时候也能形成很大的重磁异常。所以可以在结合重磁异常方向导数和垂向二阶导数，并根据一定的地质资料, 来确定梯度带的走向。
通过上述的初步处理结果可知在实验区内有几条主要的构造线：
（1）北东向的构造：巴林右旗——扎鲁特旗——洮南——白城构造带。
（2）近东西向的构造：内蒙古正镶白旗——翁牛特旗——奈曼旗构造。这一条构造对应着中国布格重力异常图上的天山——阴山——燕山构造带的东端部分。
（3）沈阳——鞍山构造带，说明郯庐断裂在此构造带穿过。
最后，真诚的感谢吴老师的悉心指导以及学长的帮助！
主要参考文献
[1]中国科学院地质研究所，国家地震局地质研究所.华北断块区的形成与发展.科学出版社，1980
[2]黄汲清.中国大地构造及其演化.科学出版社，1983
[3]杨林楠，杨巍然.中国区域大地构造学.地质出版社，1985
[4]穆石敏，申宁华，孙运生.区域地球物理数据处理方法及其应用.吉林科学
技术出版社,1990
[5]吴燕冈，窦喜英，杨春成，王恩利. 重磁异常对应分析方法的参数选择及应用. 第二届环境与工程地球
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[6]涂广红,江为为,朱东英,周立宏,肖敦清,高嘉瑞,袁淑琴. 中国东北地区剩余重磁异常特征与地质构造及成
矿带的关系. 地球物理学进展，2006,21（3）：746-755
[7]江为为，周立宏，肖敦清，高嘉瑞，袁淑琴，涂广红，朱东英.东北地区重磁场与地壳结构特征.地球物理
学进展，2006
[8]孙鹏飞, 吴燕冈.利用重磁水平和垂直二阶导数确定东北地区梯度带. 吉林大学学报(地球科学版)，
2007,37:27-31
[9]杜晓娟,孟令顺,张明仁. 利用重力场研究东北地区断裂分布及构造分区. 地球科学与环境学
报,2009,31(2):200-206
[10]郭华，于长春，吴燕冈. 改进的斜导数方法及应用. 物探与化探2009 33（2）：212-216
数据处理与异常推断解释 一、数据处理方法的选择 实测的重力异常是地下由浅至深各类地质体的物性差异在地面综合叠加效 应，其中包括界面起伏，岩性不均匀等诸多地质因素在内。为了从实测异常中提取和强化有用信息，压抑干扰噪声，提高重力勘探综合地质解释的能力，故需对 实测资料进行数据处理和综合分析。 1、数据处理目的 通过不同的数据处理手段，达到突出区域重力场信息、突出与强化断裂带异常信息、突出局部重力异常信息，有效地克服或压制不同干扰异常。顺利达到完成区域重力场特征分析、提取剩余异常、断裂构造划分与分析，圈定钾矿成矿有利部位等地质任务。 2、常用的数据处理方法 数据处理采用中国地质调查局发展研究中心推广的多元信息处理系统软件—GeoExpl及中国地质大学MAGS软件进行数据处理。数据处理的目的是在消除各类误差的基础上从叠加场中分离或突出某些目标物的场，并使其信息形式（或信息结构）更易于识别和定量解释。 常用的处理方法有：各种滤波、趋势分析、解析延拓（上延和下延）、导数转换（水平和垂直导数）、圆滑（圆环法和窗口法）、多次切割、差值场法、小波多尺度分析法等方法。 （1）、数据网格化 为空间分析模块及其它数据处理提供数据源。本次采用克里格法，200米×200米，搜索半径1500米。 （2）、异常分离 采用不同滤波因子的正则化滤波、差值场法、小波多尺度分析法、向上延拓等，可分别求取“区域场”和“局部场”，达到异常分离目的。 （3）、延拓处理 向上延拓：压制了浅部小的地质体场的干扰，了解重力异常衰减规律，随着上延高度增加，突出了深部大的地质体的场。区域场反映了测区深部地质环境和
地质构造特征的差异性，为测区地质构造分区划分提供了重要信息；本次向上延拓自100 m、200 m、500 m、1000 m、2000 m，共5个高度。 向下延拓：利用向下延拓可以分离水平叠加异常。密度体埋深大，异常显得宽缓。越接近密度体，异常的范围越接近其边界。本次向下延拓自100 m、200 m、300m、500 m四个高度。 （4）、水平方向导数及水平总梯度 为了准确划分断裂构造，可求取不同方向的水平方向导数、水平总梯度，以及必要时进行“线性增强”处理。 △gu＝(Vxz2+Vyz2)1/2。其中Vxz是重力异常沿X方向的一阶导数，Vyz是重力异常沿Y方向的一阶导数。水平总梯度与水平方向导数结合，可以更加准确划分和解释断裂构造。 （5）、垂向导数 垂向导数不仅在局部异常分析中起重要作用，主要突出浅源异常，而且垂向二阶导数的0值区（线）与岩体边界关系密切。 （6）、小波多尺度分析法 把小波多尺度分析方法应用于重磁测资料处理，野外观测值ΔG经一阶小 波分解，得到局部场ΔG 局1和区域场ΔG 区1 ，把ΔG 区1 作二阶小波分解得ΔG 局2 到和ΔG 区2，再把ΔG 区2 作三阶小波分解可得ΔG 局3 和ΔG 区3 ，…,还可以继续分 解下。分解阶数视异常的特征和地质情况来决定，解释时赋于小波逼近部分和各阶的细节明确的地质意义。 根据小波多辩分析的原理，及小波细节的微分特征，实现对位场的多尺度分解及断裂分析。 根据本次1：2.5万重力调查工作的目的任务，重点在于提取可靠的局部重力低值异常，因此，在异常分离上采用多方法进行处理，对比选择抗干扰能力强的方法提取弱局部重力异常。 二、重力异常定性解释 重力异常的解释必需以地层岩石物性资料为基础，注重平面与剖面相结合，定性解释与定量解释相结合，正演与反演相结合。人们对客观事物的认识过程是一个不断实践—认识—再实践的反复过程。同样，对重力资料的处理解释亦是如
第十一章重磁异常的地质解释与应用 一、重磁异常的地质解释 1、地质解释的主要内容 1）重磁资料的预分析： 使资料的解释建立在资料完整、可靠、便于解释的基础上。 →→有用异常是否得到明显反映。 2）数据处理 将有意义的异常从叠加异常中分离出来，去掉与任务无关的异常。 其他：延拓，化极，求导等。 3）定性解释 ⅰ：初步解释引起磁异常的地质原因。 ⅱ：大体判定异常源的形态、分布范围、异常界面的起伏变化等。 4）定量解释 得到异常源的形状大小，界面深度等几何参数。 5）地质结论和图示 2、重磁异常的多解性： 1）不同岩石的同一物性参数。可以具有同一数量级，可能在地表引起相同的异常。 2）地表观测的异常分布不是全部空间场值的分布。
二、重力和磁法勘探的主要应用： 1、重力勘探的主要应用： ①研究地壳深部结构和划分大地构造单元。 ②研究区域地质构造：基岩顶界面的深度起伏变化。 ③查明沉积岩内部的局部构造和岩相变化： ④圈定隐伏的岩浆岩体： ⑤探明矿井下和地下浅部的某些地质问题：岩溶、采空区、破 碎带、老窑等 ⑥金属矿床。 2、磁法勘探的主要作用： ①研究结晶基底的起伏变化：预测含煤远景区。 ②圈定不同类型岩石的分布范围： ③确定断层构造。 ④研究褶皱构造。 ⑤煤层燃烧带。 三、实例 1) 圈定含煤岩系的岩浆岩体 我国许多煤田不同程度的受到岩浆岩侵入体的影响。目前，主要是应用磁法勘探来解决岩浆岩的圈定问题。1980年，中国矿业大学物探教研室曾在甘肃窑街煤田进行过圈定超基性岩的磁测工作，目前是研究该区煤矿开采过程中二氧化碳气体突然涌出的原因。同时，磁测结果还提供了断裂构造和烧变岩石的边界位置等资料。 窖街煤田是中生代山间盆地性煤田，盆地基底是弱磁性的前震旦系变质岩，含煤岩系为侏罗纪
中国地质大学（武汉）地空学院 姓名：陈亮 班级： 061132 学号： 480 指导老师：杨宇山
目录 一、地质任务3 二、工区概况3 三、数据整理4 一、重力资料数据整理4 二、磁场资料数据整理6 四、材料图4 五、研究区重磁异常分析10 六、重磁资料数据处理13 1、重力场延拓13 2、磁场化极处理 16 3、重力场的分离 17 4、磁场的分离18 5、重磁资料导数换算处理20 七、局部重磁异常分析25 八、学习总结25
一、地质任务 （1）将布格重力异常Δg和磁异常ΔT整理出来，计算布格重力异常和磁异常的总精度。 （2）利用surfer绘制测点点位图（即实际材料图），布格重力异常平面图，磁异常ΔT平面图。 （3）根据密度统计表分析研究区的物性特征。 （4）分析研究区重磁异常特征。 （5）对重磁资料进行处理（化极、延拓、导数换算等并绘制结果图件），并进行断裂构造分析。 （6）提取与矿有关的局部重磁异常（绘制结果图件），并进行对应分析，区分矿与非矿异常、磁铁矿与磁铁矿的可能分布范围。 （7）撰写报告。 二、工区概况 研究区位于我国中东部地区，地理坐标为东经°—°，北纬°—°，处在我国非常重要的铁多金属矿成矿带西段。在以往地质、物探工作基础上，2015年3月人们在研究区中部完成了面积为5km2（×2km，线距50m，点距20m，测向方位角0度）的1:5000地面重磁扫面工作。 此次重力施工设计精度为50μGal，磁测施工设计精度为5nT，共完成了3116个测点，检查点159个，重力观测误差为μGal，磁测观测误差为；重力近区地改范围0~20m，在野外完成，采用差分GPS（RTK）进行8方位方形域测量，检查点59个，误差为μGal。点位测量采用RTK差分GPS进行测量，检查313个点，高程测量误差为，平面位置测量误差为。 研究区铁矿赋存于燕山期早的中酸性岩与三叠系地层的接触部位，研究区经历了后期的构造变动，断裂构造发育，浅表磁铁矿经历了风化和淋滤作用后，形
地球探测科学与技术学院 沈阳及其附近地区重磁数据处理与解释 报告 姓名：李雪垒 学号： 班级：四班 专业：勘查技术与工程（应用地球物理） 指导教师：吴燕冈教授 目录 前言 (2)
第一章重磁数据处理基本原理与方法 (3) 一、重力场与磁场的波谱介绍 (3) 二、数据处理的基本方法 (3) 三、Surfer、Grapher简介 (3) 第二章地质概况 (5) 一、东北及其附近地区地质概况 (5) 二、实验区内的地质概况 (5) 第三章区内重磁异常综合解释 (8) 一、重力数据异常处理与解释 (8) 二、磁异常数据异常处理与解释 (12) 三、重磁异常场综合分析 (15) 第四章本次实验的初步结论 (16) 主要参考文献 (16)
前言 重力勘探是测量与围岩有密度差异的地质体在其周围引起的重力异常﹐以确定这些地质体存在的空间位置﹑大小和形状，从而对工作地区的地质构造和矿产分布情况作出判断的一种地球物理勘探方法。磁法勘探是通过观测和分析由岩石、矿石（或其他探测对象）磁性差异所引起的磁异常，进而研究地质构造和矿产资源（或其他探测对象）的分布规律的一种地球物理勘探方法。二者有广泛的应用，如研究地壳深部构造；研究区域地质构造，划分成矿远景区；掩盖区的地质填图，包括圈定断裂﹑断块构造﹑侵入体等；广泛用于普查与勘探可燃性矿床(石油﹑天然气﹑煤)；查明区域构造，确定基底起伏，发现盐丘﹑背斜等局部构造；普查与勘探金属矿床(铁﹑铬﹑铜﹑多金属及其他)，主要用于查明与成矿有关的构造和岩体，进行间接找矿；也常用于寻找大的﹑近地表的高密度矿体，并计算矿体的储量；工程地质调查；如探测岩溶，追索断裂破碎带等。 随著电子技术的发展和微处理机的广泛应用，测量磁场3个分量及其梯度的高精度航空磁力仪已经制成。加上高精度的导航和数据处理，绘图和资料解释推断的自动化，今后航空磁法勘探将代替部分地面磁法勘探，并在工作过程中自动作出解释，绘出磁性体空间分布图。利用这些图件，再结合其他资料，能可靠地对工作地区的地质构造作出推断，供找矿﹑找地下水﹑工程建设和地震预报等方面应用。我国在改革开放以后，随着科学技术的飞速发展，在重磁勘探领域取得了令人瞩目的成就，在测量精度方面大大提高。 由于重磁法勘探应用广泛，成本不高，因此在勘探领域一般是其他勘探方法之前的首选方法。由于地球区域复杂，通常要对所采集的数据进行各种处理，以去除各种无关影响，提取所要的结果。同时根据处理结果对其进行解释，其中解释又分为定性解释与定量解释，其处理方法与解释方法在本次实验中均有所简单涉及。 在本次课程中，我们主要学习了重磁异常的空间域处理与转换，重磁异常的波数域处理，重磁异常的反演方法以及重磁资料的地质解释和在勘探中的应用等。 基于本学期学习的内容及理论知识，结合自己的理解对东北地区的重磁异常做初步的处理及解释。本次实验作图工具使用的为Surfer和Grapher，同时也参考了一些前人的研究成果，以此作为基本出发点，进而得出一些初步的结论。
《重磁资料处理与解释》实验二频率域位场处理和转换实验 学院：地测学院 专业名称：勘查技术与工程 学生姓名： 学生学号： 指导老师： 提交日期：2018年1月9日 二0一八年一月
目录 1 基本原理 (2) 1.1位场的方程 (2) 1.2二维傅里叶变换及卷积性质 (2) （1）傅里叶变换 (2) （2）卷积性质 (2) 1.3频率域位场延拓原理 (3) 2 输入/输出数据格式设计 (3) 2.1 输入数据格式设计 (3) 2.2 输出数据格式设计 (3) 2.3 参数文件数据格式设计 (3) 3 总体设计 (4) 3.1频率域位场处理与转换的一般步骤 (4) 3.2软件总体设计结果流程图 (4) 4 测试结果 (5) 4.1 测试参数 (5) （1）向上延拓 (5) （2）向下延拓 (5) 4.2 测试结果 (6) 5 结论及建议 (7) 附录：源程序代码 (8)
1 基本原理 1.1位场的方程 由场论知识可知，位场方程分为 两大类：有源的Possion 方程()02 ≠?U ，以及无源的Laplace 方程()02 =?U 。 Laplace 方程的第一边值问题()1|f U S =通常为Dirichlet 问题，第二边值问题 ?? ? ??=??2|f n U s 通常称为Nueman 问题。若P 点在S 平面内称为内部问题，反之称为外部问题。由唯一性定理可知，Dirichlet 的内部和外部问题的解是唯一的，而Nueman 内部问题的解不是唯一的，有一常数差，但其外部问题解是唯一的。 外部问题的解的唯一性的原因：。 0; 0=??=∞ →∞ →r r n U U 无源区域位场可以表示为： ds n G W n W G p W ??? ? ?????-??= π41)( （1-1） ()() ()()()[] ()() z y x h W d d z y x W z z y W -=-+-+--=??+∞∞-+∞ ∞ -ξξηεη εξηεξηεπξ,,*,,,,2,,x 2 3 22 2 （1-2） 1.2二维傅里叶变换及卷积性质 （1）傅里叶变换 []??+∞∞-+∞ ∞ -+-= =dxdy y x g y x g F v u G e vy ux i ) (2),(),(),(π （1-3） []? ?+∞∞-+∞ ∞ -+-= =dudv v u G v u G y x g e F vy ux i ) (21 ),(),(),(π （1-4） （2）卷积性质 ()()[]()()v u P v u G y x p y x F ,*,,*,g = （1-5） ()()[]()()y x p y x v u P v u G F ,*,g ,*,1=- （1-6）
《重磁电勘探》结业作业 学生姓名：周昆 专业班级：资工（基）11202 班级序号：35号 指导教师：刘启民 时间：2014.12.5
中国重力勘探技术及方法的发展与展望 [摘要] 本篇文章是对新世纪里的重力勘探的仪器、数据处理技术、解释理论与方法、应用领域等方面的发展进行了分析与展望。开展卫星重力测量,综合卫星、航空、地面重力测量资料研究地球结构与构造;发展高精度数据处理技术；发展复杂条件下三维重力场多参数综合反演可视化技术以及快速自动反演技术。 [关键词]中国重力勘探技术；发展；前景与展望 1引言 在中国，以地质构造为主要研究对象的重力勘探方法已经历了一个长期和成功的历史。从50年代初期，重力勘探开始应用于我国的地质找矿试验工作，此后随着地质工作的不断深入开展以及现代数学物理理论与计算机科学的迅速发展，促使重力勘探在仪器、方法技术、解释理论以及实际应用等各方面得到了全面系统的发展。重力勘探已成为研究地质构造的重要手段，在解决以下地质问题中取得了肯定的效果:(1)大地构造单元划分;(2)基底起伏和内部结构;(3)追索大的构造破碎带和断层;(4)圈定沉积盆地范围和内部构造;(5)侵入岩的空间分布和深部形态;(6)岩石圈均衡状态和上地慢密度横向不均匀性，详细重力测量在地质填图和矿产勘查中也发挥了重要作用。当前，重力勘探已在区域地质调查、能源和固体矿产普查、工程地质调查，以及深部构造研究中得到广泛应用，这与方法技术上的进步是密切相关的。重力勘探方法如何进一步发展以适应科学研究和经济发展的需要是当前面临的关键问题。 文章在分析当前重力方法进展的基础上，从现代数理理论与计算机科学的发展和新的需求角度,对重力方法从仪器、数据处理技术、解释理论与应用等方面进行了评估与展望。 2重力勘探技术的改进和发展 2.1高精度重力勘探技术的应用 高精度重力勘探技术是建立在位场理论、电子技术和计算机技术高度发展的基础上。它的野外工作方法是在小面积范围内采用大比例、密测网和小点距工作。该技术的发展及其特征如下: ①较早的外国重力仪有诺加、握尔登重力仪，后来发展到精度较高的索丁和拉科斯特(:Lacoste)重力仪。1991年我国引进了使用亚菲尼特(Affinity)仪的美国艾菲系统;1993年西北地质研究所从俄罗斯引进了使用THY一B型重力仪的GONG 技术。拉科斯特D型、G型重力仪由美国70年代研制成功，是目前国内外使用最广的一类重力仪。它以零点漂移小，精度高、重量轻和操作方便而著称。②高
南沙中部海域北康?曾母盆地重磁异常特征及解释 林 珍 (海洋矿产地质调查所,广东广州 510760) 摘要:通过对南沙中部海域北康、曾母盆地重、磁资料的定量计算、定性解释,认为空间重力异常主要受浅部地质因素影响,空间重力异常的高低间接地反映了海底地形起伏变化、新生代沉积层厚度大小、沉积岩密度变化以及基底的坳、隆等特征;磁力异常资料通过预后处理及反演计算,推测北康、曾母盆地新生代火成岩以中酸性—中基性岩为主,磁性基底与声波基底基本一致,可划分为2处坳陷及3处隆起;北康、曾母盆地位于减薄的大陆壳上,莫霍面深度约21～26km 。重、磁资料综合解释结果为沉积盖层构造分区、基底断裂推断及火成岩岩性识别提供依据。关键词:重力异常;磁力异常;磁性基底;北康、曾母盆地 中图分类号:P631 文献标识码:A 文章编号:1000-8918(2003)04-0263-06 北康盆地(文中所解释资料以北康盆地为主、部分曾母盆地北部区域)位于南沙中部海域大陆坡上,面积约6.2×104km 2,水深100～2000m ,是南沙中部海域大型的新生代沉积盆地之一。自20世纪60年代起各外国石油公司已在该盆地开展了大量的勘探工作,目前只有一口油气钻探井详细资料未知。北康盆地的调查在1996年之前偏重于大区域调查和基础研究,对油气的勘查研究程度相对较低。1996～1998年,广州海洋地质局重点围绕北康盆地开展了1∶25万比例尺、8km ×16km 测网的区域普查工作,提交了北康盆地首份综合调查报告———《南沙中部海域北康盆地综合地球物理区域普查报告》;2000年,南沙“95-4科学考查”选择在北康盆地及曾母盆地北部区域开展了4km ×8km 、局部2km ×4km 测网的油气面积普查工作,进一步评价了该区域的油气远景,优选构造,为实现南沙海域油气勘探的突破做准备。重、磁资料的解释工作主要针对盆地内火成岩的分布和性质不明、深部断裂特征和构造形态不清的问题而展开,根据重磁异常特征、重磁资料的处理结果并与地震资料相结合,对该区岩体性质、分布及深部和基底断裂体系有了新的认识,有助于对盆地的形成和构造演化史的研究,并为北康盆地与曾母盆地的划界提供依据。 1 重力场特征及分区 1.1 重力场特征 重力场总的特征是:空间重力异常以正值为主,一般幅值为(0～20)×10-5m/s 2,极大值为62× 10-5m/s 2,极小值为-24×10-5m/s 2,异常走向以N E 或NN E 向为主,个别异常走向为NW 向。布格重力异常均为正值,一般幅值为(35～135)×10-5m/s 2,极大值为135×10-5m/s 2,极小值为35×10-5m/s 2,总体走向为NW 向。 空间重力异常、布格重力异常均与海底地形起伏变化有关,地形高部位(如海山、海丘等)对应空间重力高,地形低部位(如海沟、海槽等)对应空间重力低。布格重力异常由于布格改正不完善造成异常走势与等深线走势非常相似,由南至北,水深由140m 渐变到2200m ,布格重力异常值则由25×10-5m/s 2递增至135×10-5m/s 2。1.2 重力异常分区 根据空间重力场形态,由西至东可划分为:西部重力异常正值区(Ⅰ区)、中部重力异常平缓低值区(Ⅱ区)、东部重力异常变化高值区(Ⅲ区)(图1)。 西部重力异常正值区(Ⅰ区)位于工区西部的曾母盆地北部,控制面积约18900km 2。该区背景为宽缓的重力高带,重力异常值均为正值,一般幅值为(0～15)×10-5m/s 2,总体走向呈NN E 向。Ⅰ区与Ⅱ区的分区界线为北康盆地与曾母盆地的划界提供依据。 中部重力异常平缓低值区(Ⅱ区)控制面积约13600km 2,重力异常变化平缓,以负值为主,一般幅值为(0～10)×10-5m/s 2,主体走向为NNW 向。区内共有7个重力低(G 3～G 8、G 11);2个重力高(G 9、G 10),其中G 3～G 7共同构成一条NW 向的重力低带。 收稿日期:2002-05-10 第27卷第4期物 探 与 化 探 Vol.27,No.4 2003年8月 GEOPHYSICAL &GEOCHEMICAL EXPLORA TION Aug.,2003
重磁资料采集与处理实习 一、实习目的 （1）通过本次实习，加深对理论知识的认识和理解。 （2）熟悉Grapher和sufer以及matlab软件的使用，会进行基本的操作和数据处理。 二、实习内容 （1）重磁数据的光滑、拟合、插值和网格化 1、利用Grapher软件实现磁异常曲线的光滑、拟合与去噪 上图红线代表线性光滑后的结果，可见磁异常在局部呈锯齿状，很可能地下分布有基性的喷出岩；蓝线代表10阶多项式拟合后的结果，可以反映区域场的变化情况。
将原始曲线改为散点图，可看出光滑后的效果。 2、利用Surfer软件实现磁异常数据的网格化与显示 测区内测点分布图如下：
打开sufer，点击Grid中出现Data，然后选中目标文件进行网格化，将网格化的文件在sufer中显示如下：
（2）组合长方体重力异常计算与分析
1、计算出多个长方体的重力异常，并将结果导出为GRD格式Model 1： X1 = -100; %长方体X方向起点坐标 X2 = 100; %长方体X方向终点坐标 Y1 = -100; %长方体Y方向起点坐标 Y2 = 100; %长方体Y方向终点坐标 Z1 = 10; %长方体Z方向起点坐标 Z2 = 55; %长方体Z方向终点坐标 经过matlab运行后导出mod_1.grd Model 2： X1 = 120; %长方体X方向起点坐标 X2 = 180; %长方体X方向终点坐标 Y1 = 120; %长方体Y方向起点坐标 Y2 = 180; %长方体Y方向终点坐标 Z1 = 1; %长方体Z方向起点坐标 Z2 = 20; %长方体Z方向终点坐标
应用地球物理—重磁电 读书报告 姓名：*** 学号：*************** 攻读专业：固体地球物理学 课程成绩：
前言 重力勘探是测量与围岩有密度差异的地质体在其周围引起的重力异常﹐以确定这些地质体存在的空间位置﹑大小和形状，从而对工作地区的地质构造和矿产分布情况作出判断的一种地球物理勘探方法。磁法勘探是通过观测和分析由岩石、矿石（或其他探测对象）磁性差异所引起的磁异常，进而研究地质构造和矿产资源（或其他探测对象）的分布规律的一种地球物理勘探方法。二者有广泛的应用，如研究地壳深部构造；研究区域地质构造，划分成矿远景区；掩盖区的地质填图，包括圈定断裂﹑断块构造﹑侵入体等；广泛用于普查与勘探可燃性矿床(石油﹑天然气﹑煤)；查明区域构造，确定基底起伏，发现盐丘﹑背斜等局部构造；普查与勘探金属矿床(铁﹑铬﹑铜﹑多金属及其他)，主要用于查明与成矿有关的构造和岩体，进行间接找矿；也常用于寻找大的﹑近地表的高密度矿体，并计算矿体的储量；工程地质调查；如探测岩溶，追索断裂破碎带等。 随著电子技术的发展和微处理机的广泛应用，测量磁场3个分量及其梯度的高精度航空磁力仪已经制成。加上高精度的导航和数据处理，绘图和资料解释推断的自动化，今后航空磁法勘探将代替部分地面磁法勘探，并在工作过程中自动作出解释，绘出磁性体空间分布图。利用这些图件，再结合其他资料，能可靠地对工作地区的地质构造作出推断，供找矿﹑找地下水﹑工程建设和地震预报等方面应用。我国在改革开放以后，随着科学技术的飞速发展，在重磁勘探领域取得了令人瞩目的成就，在测量精度方面大大提高。 由于重磁法勘探应用广泛，成本不高，因此在勘探领域一般是其他勘探方法之前的首选方法。由于地球区域复杂，通常要对所采集的数据进行各种处理，以去除各种无关影响，提取所要的结果。同时根据处理结果对其进行解释，其中解释又分为定性解释与定量解释。 在本次课程中，重力和磁法方面，我们主要学习了重磁方法的基本理论知识，重磁异常的反演方法以及重磁资料的地质解释和在勘探中的应用等。本文结合应用地球物理—重磁电这门课程的学习内容，主要介绍了重磁数据处理基本原理与方法,并结合自己的研究方向，做了几个简单的正演模型，结合所学知识对正演模型进行了初步的解释，为在实际中的应用提供参考。
复习题 1、简述重力勘探和磁力勘探的基本原理、前提条件及可以解决哪类地质问题。 重力勘探：以地壳中岩矿石的密度差异为基础，研究地下物质密度分布不均匀引起的重力变化(称为重力异常)，可以了解和推断地球的结构，勘探与开发矿产资源，进行灾害的预测与防治，以及解决一些力所能及的地质问题。 磁法勘探：以地壳中岩矿石的磁性异常为基础，通过观察研究天然地磁场和人工场的变化规律和差异，查明地质构造和寻找矿产的一种方法。 2重力场和重力位的组成、场和位的关系，重力勘探中重力是如何定义的。 重力场=引力场+离心力场重力位=引力位+离心力位 位、场之间的关系是：重力位和引力位与重力场强度和引力场强度的关系是梯度关系（一阶导数） 重力：地球质量对物体产生的引力与物体随着地球自转而引起的惯性离心力的合力。 3、地球外部任何一点受到单位地球内部质量的引力及其重力表达式。 4、什么是重力勘探的正问题和反问题？ 1)知道了体密度或面密度时，可以根据泊松方程和拉普拉斯方程确定场的位(或者场强度)----正演问题(2)知道了场的位及其梯度时，可以根据泊松方程确定场中某点体质量密度或面质量密度----反演问题 5、一般的重力测量值都要进行哪些改正才能用于解释，什么叫自由空气校正，什么叫布格校正 ①重力差值的组成因素：维度改正、地形改正，中间层改正，自由空间改正、布格改正及布格重力异常。 ②经过中间层改正后，测点相对基点而言仍处在高度为h的位置上，对这个高度影响还要予以消除 ③由于中间层改正和高度改正表达式中均与h有关，往往把这两项改正合并称为布格改正。 6、什么是正常重力和重力异常，重力异常有哪几种及如何定义？ 正常重力：用正常场地地球模型代替实际地球，假定地球内部的质量是均匀层状
应用地球物理-重磁勘探试卷（B）230103-4班 一、名词解释（15分，每小题3分） 1.正常重力场 2.磁法勘探 3.地心偶极子 4.居里面 5.剩余磁 化强度 二、作图题（25分，每小题5分） 1.画出剩余密度ρ>0，向右无限延伸，倾角为135?的台阶及其?g 和V xz剖面图。 2.在地磁倾角I0=90?的地区，有一个走向为磁东方向的、无剩磁的、弱磁性的无限长水平圆柱体（κ>0），画出水平圆柱体和Z a的剖面图。 3.画出正断层及其?g的剖面图。 4．在地磁倾角I0=30?的地区，有一个无剩磁的弱磁性的无限延深的板状体（κ>0），其走向为磁南北方向，画出板状体及?T剖面图。 5.画出β=-45?时水平圆柱体的H ax-Z a参量图形。 三、计算题（24分，每小题8分） 1. 已知地球的平均半径为6370.8km，利用赫尔默特正常重力公式g?=9780300(1+0.005302sin2?-0.000007sin22?)g.u.,计算纬度?=45?的正常重力值及其沿南北变化1km的正常重力的变化量（即水平变化率）。 2.在广阔平坦地区的地下有一个半径为10m、中心深度为15m的充满水的洞穴，围岩的密度为2.3 g/cm3，用一台观测精度为±1.0g.u.的重力仪能否确定这个洞穴？ 3.某一磁异常的H ax-Z a参量图形为等轴状的心形线，其Za max=640nT，在比地面高150米的上空测得Za max=90nT，计算地质体的埋深。 四、简答题（36分，每小题6分） 1.决定岩石密度的主要因素有哪些？ 2.说明自由空间重力异常的地质地球物理含义。 3.地球表面上任一点的地磁场由哪几部分组成？ 4.说明地磁要素及其各要素间的相互关系。
重磁数据处理、反演软件使用手册
目录 第一章概述 (1) 第二章初识ModelVision界面 (1) 一、菜单项简介 (1) 二、工具栏简介 (2) 第三章建立一个工程 (2) 第一步 (2) 第二步 (3) 第三步 (4) 第四步 (5) 第四章数据的导入和显示 (6) 一、数据导入 (6) 二、数据显示 (11) 第五章一维数据处理 (20) 一、化极 (21) 二、解析延拓 (22) 三、导数换算 (23) 四、解析信号 (24) 第六章二维数据处理 (26) 一、空间域二维褶积滤波 (26) 二、频率域滤波 (26) 第七章初级反演 (30) 一、选择反演剖面 (30) 二、建立模型 (31) 三、迭代反演 (33)
第一章概述 ModelVisionPro8.0 是澳大利亚EncomTechnology Pty Ltd公司开发的专业重磁软件。适用于矿产资源勘查、油气勘探、环境地球物理等行业，主要解决各行业中重磁数据的处理、正反演模型的建立和重磁解释中碰到的各类问题。主要功能：*数据处理（化极、延拓、求导、分量变换及各种滤波）；*反演：模型建立、交互式二维、三维反演；*数据一维（剖面）、二维（等值线、影像和平剖图）和三维（立体模型、反演结果）可视化分析；*各种图件制作、输出。此外，针对重磁勘探特点，还配备了一些实用的特色模块：*基于IGRF的地磁三要素快速查询；*基于Euler公式的AUTOMAG磁性源体三维反演；*FFT频率域和时间域滤波工具。 第二章初识ModelVision界面 ModelVision操作与微软Windows操作类似，其主界面如图2－1，是不是和其它基于widows操作系统开发的软件类似啊？是的，它也由菜单、工具条、显示窗口组成，细心的你可能发现还多了一个“speed”窗口，这个浮动窗口实际是一个将常用功能选项集合到一起的一个控制面板，这些功能在菜单项里头也能找到，放到一起的作用就是能快速找到这些功能项，如果你用过Photoshop，MapGIS 等软件，对这个快速工具箱就不会陌生了。 图2-1ModelVision主界面 一、菜单项简介 ModelVision主要菜单条如图2-2所示。 图2-2ModelVision的菜单 file菜单项主要负责工程的建立、文件的导入，Edit菜单项主要功能是进行拷贝、复制等，View 菜单主要复制显示数据（包括三维、剖面、平面等各种方式的图像显示），Layout菜单项是进行排版制图用的，Model菜单项进行重磁正反演各项功能，Filter菜单项主要负责重磁数据的滤波及各种处理，Utility菜单项是其它一些实用功能的集合，Tool菜单用来控制浮动工具箱（如speed（加速）、Inversion （反演）等），Widow是配置窗口的显示方式，类似word软件widow的功能，Help是帮助菜单，用以提供实时帮助，在使用过程中，如碰到不清楚的菜单、窗口，记得按F1键，系统将弹出对应的帮助文档，当然是E文了，不过装上金山词霸后，相信你能看懂的。
《重磁勘探复习提纲》 第一章地球的重力场与磁场 1、重力场强度的单位有哪些，它们之间的转换关系如 何？ 2、重力场的变化包括哪些？变化特点是什么？什么是固 体潮？ 3、地球重力位、引力位、重力等位面、大地水准面的定 义。 4、地球重力场正常场的定义与特点？ 5、引力位的拉普拉斯方程、泊松方程及引力场高斯通量 定理的数学表达式。 6、重力异常的定义与物理意义。 7、地磁要素的构成及地磁图的特点。 8、地球磁偶极子磁位的表达式？表达式各参数的物理意 义及单位是什么？ 9、地球磁场的构成，地球磁场的正常场及磁异常的定义。 10、地磁场的垂直分量、水平分量、总场的梯度表达式。 11、地磁场的变化包括哪些内容，什么是地磁日变化，什 么是地磁脉动，什么是磁暴？ 12、地磁坐标与地理坐标的定义。
第二章岩矿石密度与磁性 1、三大岩石密度与磁性特点？ 2、影响岩矿石密度与磁性的因素分别是什么？ 3、物质的磁性可分为哪几类？温度对其影响如何？ 4、表征岩矿石磁性的物理量有哪些？其中关系如何？ 5、岩矿石的感应磁化强度、剩余磁化强度的定义？ 6、岩矿石包括哪些剩磁，热剩磁有何特点？ 7、影响岩矿石磁性的主要因素有哪些？ 第三章重磁测量仪器 1、简述绝对重力仪的自由落体和上抛法测量原理？ 2、石英弹簧重力仪在水平零位置时灵敏度的表达式，根 据公式如何调节仪器灵敏度？ 3、石英弹簧重力仪器的结构由哪几部分构成？ 4、拉科斯特金属弹簧重力仪的灵敏度公式表达式是什 么？ 5、简述质子磁力的测量原理。 6、简述光泵磁力仪的工作原理。 第四章重磁野外测量 1、简述重磁勘探的测量比例尺是如何确定的？ 2、磁测不同精度是如何定义的，衡量重磁测量质量的方 差公式有哪些？ 3、重磁测量的方式有哪些？
重磁异常分离：Nuady非线性滤波的研究 Gravity and magnetic anomaly separation : study of the Nuady nonlinear filtering
目录 绪论 (1) 第一章研究背景 (3) 第二章方法原理 (5) 第一节Nuady非线性滤波法 (5) 第二节插值切割法 (6) 第三章理论模型 (8) 第一节参数设置 (8) 第二节matlab编程成图解释分析对比 (9) 第三节理论模型的误差分析表格 (20) 第四节理论模型结论 (23) 第四章实际资料处理 (23) 第一节资料获取工区概况 (23) 第二节 matlab编程成图解释分析对比 (24) 结论和建议 (31) 参考文献 (32) 致 (34)
绪论 近些年，随着我国经济的飞速发展，矿产资源的短缺的问题已成为限制国民经济持续快速发展的重大问题。所以，资源勘探成了重中之重，地球物理勘探方法有了用武之地。资源勘探中，重磁勘探是最重要勘探方法之一，重磁测量及其数据解释方法具有广阔的前景。尤其是在寻找磁铁矿及其共生磁性矿藏的工作里，重磁勘探有着不可代替的作用。重磁勘探具有仪器轻便、采集数据快、经济等特点，可以在地面、海洋、空中以及卫星上获取有用的观测数据。对于沙漠、森林等环境非常恶劣的地域，资源勘探仍然存在很多盲区，重磁航测的发展对这些盲区有非常重要的意义。这些都充分彰显重磁方法在地球物理勘探里的先导和直接寻找资源的主导作用。 重磁勘探中，数据资料处理是最重要的环节之一，同时也是重磁资料解释的前提。在生产过程中证实:实际的勘探工作里采集到的重磁资料，通常是由于各种不同的因素产生的叠加异常，其包含了许多有用的宝贵信息，是不同的规模和埋藏深度的地质体的综合反馈。若是能从采集到的重磁数据中将不同地质体产生的各种异常分离出来，就可以分别研究它的地质意义。该怎样将重磁数据中的有用的异常很好的提取出来是现在重磁勘探中需要解决的主要问题，所以一直受到国外的众多学者的重视。一般我们可以将叠加异常看成为区域异常与局部异常的叠加组成，将从重磁数据中分离出的有用异常的问题，转变为区域异常与局部异常的分离。这种分离是多种处理方法的最基本的，准确的分离区域异常与局部异常，可以为重磁数据的反演解释打下坚实基础，可以让资料解释有较好的地质效果。 在最开始的时候, 人们把区域场视为恒定的场, 采取徒手圆滑的技术, 再后来渐变为数字处理的方法, 例如移动平均法等。50 年代开始有了数字滤波概念而且用于异常分离。再后来后来还有人对异常分离滤波的误差性质做了比较深入探讨, 还提出提高最佳线性滤波的技术等, 为了克服摺积滤波对波带较宽位场波谱的不适应性, 同时也提出用非线性滤波方法对叠加场进行的异常分离, 这种方法仅仅限于航磁剖面数据的处理。
第一节软件功能 一、软件简介 1. 方法原理简介 剖面位场正演拟合是采用二度半多边形截面棱柱体重磁正反演公式[]计算磁性体模型正演理论曲线，然后与实测异常曲线进行对比，使理论曲线拟合实测曲线。同时采用奇异值分解与阻尼最小二乘法相结合的方法，得到收敛速度快而且稳定的计算结果，此方法适合于任意起伏地形条件。 2. 功能简介 剖面位场可视化正演拟合软件是在WINDOWS下开发的具有友好界面的高精度重磁剖面解释软件。所选模型为水平有限长的棱柱体，截面为任意多边形，其任意组合可以逼近任意形态的地质体。使用者可以根据实际测量的数据情况，进行圆滑、滤波预处理及化极、延拓等位场转换处理。根据磁场的曲线形态，可在计算机屏幕上直观地建立模型，动态地修改模型，且能同时看到其重磁场与实测场的拟合情况。另外还可以快速直观地反演模型的物性。该程序系统功能强，操作简便，使用者可以把精力集中于要解决的目标问题上，因而极大地提高了异常的反演效率和解释效果。 二、主窗口功能介绍 图4.1.1主窗口
如图4.1.1主窗口由上到下由四部分组成，即菜单项、工具条、工作区、状态条。 图4.1.2 菜单条 1、菜单条 1.1 文件 文件菜单项可以新建模型，对数据文件和模型文件进行装入、保存以及打印等操作。 1.2 查看 查看菜单项的功能有 a.查看部分模型的曲线；b.模型的合理性检查；c.工具条和状态条的显示/隐藏设置；d.数据区和模型区信息显示。 1.3 编辑修改 编辑修改菜单项可以对模型进行剖分，对窗口进行更新。 1.4 设置 设置菜单项用来对正反演系统进行设置，其设置项包括a.选择要反演的重磁场类型；b.设置原始数据曲线、计算数据曲线、数据区、模型区以及所选部分模型的颜色；c.选择模型移动方式；d.设置地磁场参数以及剖面方位角；e.设置模型角点加/不加标志；f.设置角点的有效范围。 1.5 预处理 预处理菜单项可以选择性地对原始数据进行三点圆滑、非线性滤波、位场上延、化极以及调整剖面水平等处理。 1.6 反演 反演菜单项可以通过调整物性约束范围，选择模型进行最优化物性反演。 1.7 格式转换 格式转换菜单项可以对以下四种格式的数据进行转换。a.DOC版数据格式； b.线数据格式； c.HC-90D格式； d.数据库格式。 1.8 输出 输出菜单项可以以文件的形式输出预处理结果和剖面拟合结果。 1.9 帮助
《重磁数据处理与解释》课程教学大纲 课程编号：0801523097 课程名称：重磁数据处理与解释 课程英文名称： 总学时：44 学分：2.5 开课单位：地球物理系 授课对象：勘查技术与工程、固体地球物理专业本科生 前置课程：高等数学、积分变换、计算方法、数学物理方法、计算机科学与技术基础、地质学原理、构造地质学。 一、教学目的与要求 《重磁数据处理与解释》课程是勘查技术与工程（应用地球物理方向）专业的深入提高课，是该专业重磁方向本科生的必修课。其它方向学生的选修课。本教学大纲适用于勘查技术与工程专业的本科教学。 通过本课程教学，使学生掌握重磁异常处理的方法、原理及处理过程。通过实际资料上机处理，学会处理程序的调试使用及成图，并能结合处理图件对异常进行综合解释。 通过本课程的学习，使学生初步学会如何运用所学的专业理论分析解决实际问题的能力，为进一步深入学习掌握位场处理的新方法、新技术打下基础。 二、教学内容 第一章重磁数据处理概述 §1 处理转换的目的及作用 §2 处理转换的主要内容 第二章重磁异常的预处理 §1 缺少物理点数据的插值 §2 数据的网格化 §3 异常的园滑 第三章位场空间转换的基本理论 §1 位场拉氏方程第一边值问题及其解
§2 位场拉氏方程第二边值问题及其解 第四章频率域异常的正反演 §1 异常频谱换算的基本理论（基础知识） 一．研究异常频谱的目的和意义 二．异常的富氏变换对 三．富氏变换的性质 §2 简单规则形体重磁场频谱及其特点 一．频率域的泊松公式 二．球体重磁场的频谱 三．直立矩形棱柱体重磁场的频谱 四．重磁异常频谱的特点 §3 利用平均径向对数能谱求场源深度 一．求深度的表达式 二．深度改正的计算 第五章频率域滤波原理及常规异常处理的频率响应§1 滤波原理 §2 几种异常变换的频率响应 一．解析延拓 二．求导 三．区域场与局部场的分离 1．汉宁窗滤波 2．匹配滤波 四．化磁极 五．磁源重力异常 六．视磁化的计算 §3 频谱分析的方法步骤 第六章重磁异常处理解释的其它方法介绍 §1 界面位场异常的快速正反演 §2 欧拉法确定场源位置和深度 §3 利用磁异常矩谱及导数谱计算磁性介质下介面 §4 归一化总梯度的计算方法及应用 第七章实际资料的处理转换及解释
打开软件 和其它软件一样，ModelVision以工程（project）形式来管理和组织各类数据、模型、文档等模块，我们往往会将一个工区的重磁、地质等数据放到一个程中来进行处理分析，本章将介绍如何建立你的第一个ModelVision工程。 1、在file下点击new－>project，点击”project”后，弹出界面,在相应位置输入对应的内容，如工程路径、工程名、描述等。 2、设置工区磁场要素，（重力不需要） 3、随时保存你的工作成果在使用ModelVision时，要养成随时保存工程的好习惯，在保存工程的过程中，ModelVision跟咱国人的思路不一样，他通过保 存”session”方式来保存某一阶段中的所有工作内容（数据、图等），点击”file”－>save保存。 数据的导入和显示 1、数据导入 数据导入主要有四种：（线（profiles、网格（Grid）、钻孔（DrillholeData）、点（Pointdata） 第一步，将磁测数据在Excel中打开（ModelVision中数据组织格式必需包括Line（线号），X（X坐标）、Y（Y坐标）和Mag（磁异常）。 这一步的关键是改写第一行（表头），是其包含Line、x、y、mag（磁异常）。
第二步，将数据保存为CSV格式。 第三步，在modelvision文件菜单下依次选improt—>profiles—>GeneralASCII。点击”Import”即可。点击之后，弹出导入数据设置导入线号的窗口（选择要输入的线号（Line）和要输入的道（Channels）。点击“SelectAll”（选择全部线）按钮，点击Channels（道），点击SelectAll（选择全部道）按钮，将选择把所有列导入到ModelVision中。点击”OK”按钮，至此CSV文件导入完毕。 2、数据显示 数据输入以后，为了解重（磁）场分布情况，就需要进行各种方式的图形来显示，ModelVision中图形可以以多种方式显示，创建各类图形的菜单都在”View”。 剖面平面图制作（stackedprofile）点击”StackedProfile”菜单，弹出界面，在图中左边窗口选择要做剖平图的数据列，当然，通常选择磁异常mag。点 击”OK”，平剖图的轮廓就显示出来了。 网格数据产生（插值），Utility下面的GridChannelＤata，点击该菜单弹出界面。按提示设置好参数，点击”OK”即形成一个叫”mag”的网格数据了。 等值线和影像图制作，等值线和影像图都是以网格数据为基础，其制作步骤基本一致，等值线制作：点击View—>Map—>contour菜单，弹出界面，将插值生成的网格mag选中。点击”OK”即完成等值线图的绘制。 数据处理
《重磁勘探》知识点 1. 什么叫重力勘探？什么叫磁力勘探？ 重力勘探是以岩、矿石密度差异为物质基础，由于密度差异会使地球的正常重力场发生局部变化（即产生重力异常），观测和研究重力异常，就能达到解决地质问题的目的。 磁法勘探：通过观测和分析因岩矿石的磁性差异引起的磁异常，以便研究地质构造及其分布和寻找矿产能源 2. 引起重力变化的原因有哪些？地球重力的分布规律？什么叫做固体潮？ 2gu gu gu g.u gu 9.8m/s 9.78???????????????????????????? 潮汐变化：太阳、月亮等天体引起变化为3非潮汐变化：地球形状和地下物质运动等引起的非周期变化不超过1地球形状、地形：可引起约6万变化地球自转：有3.4万变化空间上地下物质密度分布不均匀：到达几千人类历史活动遗迹和建筑物时间上全球重力平均值为地球表面上赤道为，两极为9.832.从赤道到两极变化为0.05????地球固体潮：在日月引力作用下，地球固体表面也会像海水一样产生周期性涨落。 3. 什么叫正常重力值，其随空间的分布规律是什么？ 在假设地球是一个密度成层分布的光滑椭球体，在同一层内密度是均匀的、各层的界面也都是共焦旋转椭球面的情况下，根据地球的引力参数，地球长半径、扁率、自转角速度等计算出的重力位以及重力值称为正常重力位，此时的重力场称为正常重力场，表示正常重力场的数学解析式称为正常重力公式。确定重力位的方法：拉普拉斯方法、斯托克斯方法。 正常重力值的性质：1、只与计算点的维度有关，沿经度方向上没有变化； 2、在赤道处最小，而在两极处数值最大，相差约5万gu 3、沿纬度方向的变化率与纬度有关，在纬度45度处的变化率最大 4. 什么叫重力异常？重力异常的实质是什么？ 5. 什么叫大地水准面？地球的基本形状？