关于井中三分量磁测数据处理的研究

黄华高

(安徽省地质矿产勘查局第一水文工程地质勘查院，安徽 蚌埠 233000)

空间矢量的确定往往需要通过测量其相互垂直的三个分量。井中三分量磁测则是通过测量相互垂直的两个水平分量和一个垂直分量来实现的。对得到的3个分量数据进行一定的数据处理，绘制ΔH′-ΔZ-ΔT曲线图，ΔH-ΔT矢量图等图件，同时结合已有的地质资料，特别是已有的钻孔资料，可以推断磁性地质体的空间状态(产状、延伸情况等)可为矿区的“攻深找盲”布置钻孔提供依据。

井中三分量磁测不仅可以发现远离钻井的强磁性铁矿床,也可以用来发现与磁黄铁矿物、磁铁矿物有共生关系的有色金属、贵金属和稀有金属等磁性较弱的矿床,可望成为矿山深部找矿的一种有效手段[1]。

井中磁测是钻孔中磁法勘探的一种方法，它是以研究岩、矿体的磁性为物理基础的[2]。不同磁性的岩、矿体会产生不同形态和强度的磁异常，井中三分量磁测就是测定磁性岩、矿体在它周围所产生的磁场强度的异常。井中三分量磁测的解释主要以成矿地质规律为先验条件[3]，利用实测各分量特征值、矢量形态特征来进行解释。井中三分量磁测数据处理过程如下。

1 收集相关资料

(1)钻孔倾斜方位角φ，由陀螺测斜仪实测得到。

(2)剖面方位角A，由钻探设计和测得给出。

(3)5个基本参数：钻孔的顶角δ(包括δx，δy)，磁场的水平分量Hx、Hy和垂直分量Hz，由三分量磁力仪在井中测得。

(4)工区地磁场正常场垂直分量值Z0和水平分量值H0，可由地球主磁场模型数据或当地实测数据给出。

井中三分量磁测资料分直孔和斜孔两种情况。过去，要当钻孔的倾斜度达到5°以上时，才能保证井下仪器中磁测元件的定向精度。现在的高精度磁三分量测井仪从0.5°开始就能进行定向处理。直孔的测量数据，信息量少，处理比较简单。斜孔比直孔能得到的信息更多，处理更为复杂。

2 成果图件的绘制

斜孔情况下不仅能算出垂直磁异常分量ΔZ和水平磁异常分量ΔH，还能算出ΔH在纵(横)剖面中的投影模值ΔH∥(ΔH⊥),而磁异常总矢量在纵(横)剖面中的投影ΔT∥(ΔT⊥)是由ΔH∥(ΔH⊥)和ΔZ合成。常用有ΔZ曲线图、ΔH′曲线图、ΔT曲线图、ΔH、ΔT∥、ΔT⊥矢量图(图1)。

图1 井中磁测曲线图

(1)ΔZ曲线图：纵坐标为深度(向下为正)，ΔZ为横坐标(向右为正)，以正常场垂直分量Z0为0线，把各深度点上测量计算的ΔZ值连成曲线(图1(a))。

(2)ΔH矢量图：纵坐标为深度(向下为正)，在各测量深度点上用ΔH为模值和ΔH方向角ψ作的矢量。向上为磁北方向，顺时针转过ψ角度(图1(b))。

(3)ΔT总磁异常矢量模差值曲线图：纵坐标为深度(向下为正)，ΔT总磁异常矢量模差值为横坐标，把各深度点上测量计算的ΔT总磁异常矢量模差值连成曲线(图1(c))。

(4)ΔH′曲线图：纵坐标为深度(向下为正)，ΔH′为横坐标(向右为正)，正常水平分量H0为0线，把各深度点上测量计算的ΔH′值连成曲线(图1(d))。

(5)ΔT、ΔT∥、ΔT⊥矢量图：纵坐标为深度(向下为正)，在各测量深度点上用ΔH、ΔH∥、ΔH⊥为水平分量，用ΔZ为垂直分量作合成矢量，向右、向下为正(图1(e)、图1(f))。

3 实例应用研究

图2是安徽某矿区13XZK05孔测井成果图。从图2可以看出，区段42～62 m，ΔH′、ΔZ、ΔT曲线图异常明显，有旁侧异常，该异常总体呈现单峰异常状态，井底无异常。根据异常形态推测在钻孔北侧有一强磁性体，根据对旁侧异常解析计算，推断该磁性体位于钻孔北侧，距离钻孔约28 m，距离地表约42 m。与钻孔地质岩芯编入资料对比后，测井预测与岩芯编入地质资料相吻合，说明井中三分量磁测测井在旁侧异常的预判上效果良好。

结合磁化率测井(图3)对比发现，磁化率曲线异常区段与三分量磁测曲线异常区段基本相吻合，印证了三分量磁测异常区段的可靠性，可为进一步钻孔设计提供可靠保障。

图2 安徽某矿区13XZK05孔磁测井ΔH′、ΔZ、ΔT曲线图

图3 安徽某矿区13XZK05孔连续磁化率测井图

通过上面实例表明，可井中三分量磁测在磁性矿区的勘查上，效果良好。

4 体会与认识

(1)井中磁测受到钻孔数量的限制，一个钻孔只相当地面一条测线。由于钻孔数量少，得到的空间磁异常信息有限。

(2)由于只能沿钻孔方向测量，井中磁测得到的信息可能是钻孔周围任何方向上的地质体引起的，判断地质体的方位需要的分量测量精度。分量测量精度的最大影响因素是仪器定位精度。这不仅取决于三分量测井仪器本身，还要受到钻孔方位准确性影响。钻孔方位测量要借助陀螺测斜仪完成，所以分量测量的精度还会受到陀螺测斜精度的影响。

(3)井中磁测有时会因钻孔穿过地质体而测到地质体内部的场强，这和地面磁测只会得到地质体外部的磁场情况是完全不一样的。地面磁测是在空气中进行，井中磁测是在介质中进行，测量结果要受到围岩介质的影响，而且是围岩介质的内部场，这就使得资料解释变得复杂。

(4)由于受井下仪器外形尺寸限制，井中磁测采用的磁场传感器精度还不够高。又因为磁场分量测量要受到采用的定向方法等精度影响，总的观测精度也不高。目前比地面磁测低一个数量级。影响井下磁测精度的因素还有井温，钻孔孔径等。

(5)由于地质体是有限体积，钻孔和地质体的相对位置不同，井中磁测可以测到正向磁化和反向磁化两种情况，测量信息更加丰富，也更加复杂。

5 结论

(1)通过对安徽某矿区13XZK05孔进行三分量测井，于42～62 m发现异常，有效发现旁侧矿体。

(2)井中三分量磁测由于测量更靠近磁性地质体，对于分析已知矿体磁性特征和探寻盲矿更具有优势。

(3)由于三分量测井精度的影响，在解译异常时应结合地质等情况综合分析，才能更好地指导找矿工作。