高精度磁测在青海省都兰县起次日赶特地区铜镍矿预查区的应用

胡 强，刘玉莲，戴佳文，史 明，张定胜，吴生金

(1. 青海省核工业地质局，青海 西宁 810016； 2. 青海工程勘察院测试中心，青海 西宁 810016)

本调查遵循技术设计要求，1/1万高磁测点布设采用了传奇手持GPS，网度100 m×40 m，线距100 m，点距40 m，测线方位东北30(°)。测线号从100号以2为增量自西往东逐线递增至312号，测点号以4为增量自起点从南往北逐点递增至终点。GPS误差校正参数统一使用了地质项目组出队初在工区内测量三角点上(巴四买Ⅱ级)反复调试取得的参数。野外工作过程证明，该套GPS参数较为准确，与RTK剖面放样点位误差不到1 m[1-2]。

1 日变站选址及T0值求取

首先在驻地附近踏勘，选择了一处地形较好、使用方便、人文干扰少的靶区，然后用磁力仪进行不规则路线观测，选择了一小块磁场变化梯度最缓的地段，再以该地段为中心做“十字剖面”观测；由十字剖面图1可见，以6号点为中心，半径5 m范围内总场值变化不超过2 nT。由此可知，6号点处设立的日变站完全满足设计要求。日变站坐标为：X=17 277 788、Y=3 979 807、H=3 680 m，位于驻地东南约100 m。

确定出日变站位置后，接着用一台磁力仪在日变站做24 h昼夜连续日变观测。下图2为24 h昼夜连续日变观测曲线，图3为截取的2 h平均值变比小于2nT平稳数据段。通过计算该段基站数据的算术平均值，基本地磁场T0≈53 418.7 nT。

图1 日变站选址十字剖面

图2 24小时昼夜连续日变观测曲线

图3 计算T0值截取2 h平稳数据段曲线

2 磁力仪性能校验

本次地面高精度磁测采用了重庆BTSK研制的WCZ-1质子磁力仪，该磁力仪具有操作简单、携带轻便等优点。施工前对所有磁力仪进行了性能校验，施工后仅对参与了磁测工作的磁力仪进行了性能校验[3]。

2.1 磁力仪噪声水平测定

开工前(后)将磁力仪探头置于驻地东侧100 m处，探头间距离均保持了20 m以上。然后设置配对的每台主机读数间隔为5 s，使所有参与校验的磁力仪进行秒级同步日变观测，前(后)连续观测了136个基站数据。再按下式计算出了各台仪器的噪声均方根值S。

式中 △Xi——第i时的观测值Xi与起始观测值X0的差值；

n——总观测数，i=1,2,3,…,n。

本次测试结果见表1和表2。

表1 仪器噪声水平测定结果(工作前)

表2 仪器噪声水平测定结果(工作后)

备注：100418#仪器施工期间未投入使用，故未参与施工后一致性试验。

由上表1、2测定结果表可见，磁力仪施工前后仪器噪声水平都较低，磁测总误差分配时使用前后噪声水平的算术平均值0.35 nT作为仪器噪声水平误差分配项。

2.2 探头一致性

将仪器所配探头固定编号，然后用两台仪器作秒级同步日变观测。使100410号探头固定不变，以此为台站进行对比。用080818号主机分别轮换其余探头,每个探头读数30次以上。分别求出各台主机与台站之间的差值，并计算出各差值数组的算术平均值，通过比较该平均值，判断出了探头之间的一致性，探头一致性测试结果见下表3、4。

表3 探头一致性测定结果(工作前)

表4 探头一致性测定结果(工作后)

由上可见，除探头080816号以外，其余探头均可配对使用，本次磁测工作中磁力仪之间没有随意调换探头。

2.3 主机一致性

固定探头100410号，用不同主机轮换做日变观测，每台主机读数30次左右，将整个测量段的日变曲线用二维绘图软件Grapher绘出，测试结果曲线见图4和图5。

图4 工作前主机一致性测试结果

图5 工作后主机一致性测试结果

由前面两图可见，磁力仪主机曲线间衔接较好，中间基本没有脱节现象，说明了磁力仪主机一致性符合设计要求。

2.4 磁力仪之间一致性

选择了一块具有磁场变化梯度较大的地区，按10～20 m点距，开工前标记了61个测点，开工后标记了32个测点。固定100410号做日变观测，其余仪器在标记筷处依次进行了行走观测，然后按下式计算出了磁力仪之间一致性总均方误差。

式中Vj——某次观测值(包括参与计算平均值的所有数值)与改点各次观测平均数之差；

n——检查点数，i=1,2,……n；

m——总观测次数，等于各检查点上全部观测次数之和。

根据上方公式计算得知，工作前磁力仪之间一致性总均方误差ε=1.67 nT，工作后磁力仪之间一致性总均方误差ε=1.77 nT，以小于三分之二的野外观测均方误差(3.76 nT)2.51 nT衡量，可知工作前后磁力仪之间一致性总均方误差均≤2.51 nT，因此本次工作磁力仪间的一致性符合设计要求。

3 磁测工作技术方法

3.1 磁测总精度误差分配

下表5为本次磁测工作各项误差实际分配表。

表5 磁测误差分配 nT

由上表可见，磁测总误差3.96 nT小于设计要求的5.0 nT，说明了本次磁测工作精度完全符合设计要求。

3.2 日变校正及仪器早晚基点校正

日变校正主要是为了消除短周期磁暴对磁测工作精度的影响，选用了性能最稳定的100410号磁力仪作为日变观测仪器。每个磁测工作日都进行了日变观测，并使日变观测早于早基点校正，晚于晚基点校正。由于日变读数间隔与日变改正精度有一定关系，为了尽量提高日改精度，1/10 000面积性磁测日变读数间隔均为20 s；1/5 000剖面性磁测日变读数间隔均为10 s；磁物性参数测定日变读数间隔均为5 s。采用12 V电瓶作为日变主机的电源，防止了日变观测过程中意外断电，日变探头线为50 m长专门探头线，消除了电瓶磁性对日变观测的干扰。

在日变站附近固定了一个仪器早晚基校正点，日常出工前、收工后在该点上对当天磁测使用的磁力仪进行早晚基点校正，每次校正记录了两次稳定的读数，并在当晚计算出经日变改正后的早晚基差值，对差值大于2 nT的仪器当天工作量按时间线性分配到了每个测点上，差值大于8.72 nT的仪器当天工作量全按报废处理。本次磁测工作中没有大于8.72 nT的早晚基点校正差值。

3.3 野外观测

本次磁测工作野外观测采用了总场值T标量观测方式。野外观测前，仪器操作人员进行了“去磁”处理，必须携带的磁性物如GPS、对讲机与正在观测的磁力仪保持了一定的安全距离。测点观测一般作单次读数，当发现畸变点或异常点时，进行了重复读数，确保了所有观测数据的可靠性[4-5]。在整个测区观测时都保持了探头高度一致(1.5 m)，并使探杆直立，探头水平，带标签一面朝正东方向放置。

4 质检评述

野外质量检查采用了“一同三不同”的原则，即同一点位、不同时间、不同仪器、不同人员。对正常场地段质量检查数据，用下式计算出的磁场观测均方误差评价衡量。

式中δi——第i点经各项改正的原始观测与检查观测之差；

n——检查点数，i=1，2，3，…，n;

ε——磁场观测均方误差。

对于磁异常地段质量检查数据，采用了平均相对误差来衡量精度,平均相对误差的计算公式为：

式中Ti1，Ti2——第i点的原始观测与检查观测。

本次1/1万面积性磁测质量检查点共586个，质检率为4.1%，达到了3%～5%的设计要求。其中，正常场地段检查点421个，异常地段检查点165个；正常场检查点相对均方误差为3.91 nT，小于磁测总误差3.96 nT；异常场检查点平均相对误差为9.01%，小于10%。1/5 000高精度磁测剖面质量检查线共4段，下表6为1/5 000高精度磁测剖面各段质量检查线检查结果。

表6 1/5 000高精度磁测剖面质量检查结果

由上表可知，本次1/5 000磁测剖面质量检查线总量为1.3 km，为完成的剖面总工作量的10%；总相对均方误差ε≈±3.34 nT，小于磁测总误差3.96 nT；平均相对误差η=0.88%，小于10%。综上所述，本次高精度磁测工作质量完全符合设计要求。

5 结 论

1)通过在预查区内开展1/10 000高精度磁测扫面，共圈出了8处ΔT异常(带)。其中C2、C6、C7、C8与已知超基性岩对应，反映了岩体的分布情况。C4异常带形态规则，在该异常带布置的2条激电剖面上出现较明显的激电异常，根据异常施工探槽，发现了品位较高的铅锌矿体。

2)除了C4异常外，在其它磁异常地段和地表见矿化线索的地段布置的13条1/5 000磁电综合剖面及5条高磁剖面，发现了多处磁、电异常或磁、电异常套合较好的综合异常，为槽探工程部署提供了有力证据。

3)在磁异常中心、磁、电剖面线上的地表露头及探槽内采集标本，测定了5种物性参数(磁化率、剩磁，幅频率，电阻率、极化率)，了解了不同岩性之间的物性差异，为解释异常及今后选用物探方法提供了依据。