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nr 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TiuT 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。