陈莉磁法报告 2.docx
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陈莉磁法报告 2.docx
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陈莉磁法报告2
磁法勘探实习报告
学院名称地球物理学院
专业名称勘查技术与工程
学生姓名
学生学号
指导教师
实习地点
实习成绩
2015.10.08--2015.10.22
目录
第1章前言1
1.1实习时间、地点1
1.2实习目的、要求1
第2章磁法勘探野外施工技术设计4
2.1实习的地质任务及要求4
2.2磁测工作技术设计4
2.3磁测工作质量保障措施5
第3章磁法勘探数据采集及质量评价9
3.1仪器性能标定9
3.2测线测量13
3.3系统质量检查13
第4章磁测资料处理、解释14
4.1磁测资料处理方法相关原理14
4.2典型剖面解释15
4.3磁异常的获取17
4.4磁性参数测定20
第5章实习认识与学习体会24
第1章前言
1.1实习时间、地点
2015年9月12日至16日,我组于成都理工大学距国家重点实验室北东方向约1000米处的人工小树林进行磁法勘探实习,该测区位于东经北纬海拔高度为。
该测区轮廓完整,含控制区和调查区,含少量已知区和验证地段,表面附有第四系土层,地表有大量灌木,测区周围有大量居民楼和民用电线,对磁测有一定影响,下面无磁化物质,对物探测量无太大影响。
测区交通便利、路况较好。
图1-1实习地点概图
1.2实习目的、要求
1、实习目的
磁法勘探本身是实践性很强的学科,通过课堂学习,我们已初步掌握了其基本理论,但学习磁测工作方法技术及仪器操作尚需通过实习来完成,本次实习主要为达到以下目的:
(1)巩固加深对课堂理论知识的认识和理解。
(2)初步进行野外工作方法技术的基本训练,理解和熟悉磁法野外工作的全过程,
掌握磁异常资料的采集、整理及解释的基本技能;
(3)了解磁测工作设计书的编写方法;
(4)掌握生产报告的编写方法;
(5)培养学生实事求是的科学态度和严肃认真、不怕困难、艰苦朴素的工作作风。
2、实习要求
细节决定成败,工作中应注意几点:
(1)工作设计书必须慎重制定及严格执行
物探工作的设计书是施工的依据、完成任务的基础。
根据任务性质的不同及参加单位的多少,可按项目编写,也可在总设计书的指导下,分别编写本单位的工作设计。
在编写设计书之前,要尽可能地收集有关资料并进行分析,结合工作任务及实地踏勘等,慎重进行设计书的编写。
在完成工作设计之后,必须由下达任务的上级单位审查批准,正式下文后,才能在工作中实施。
因此,物探设计书是施工的“法规”,应合理设计,严格执行。
(2)磁测精度的选择
磁测精度是工作设计书需要确定的一项重要指标。
因为磁测精度的选择与地质任务、磁测仪器的选择、工作效率及效果的好坏都有密切的联系,故要合理的确定。
所以应根据工作任务和探测对象中最小有意义的磁异常精度来确定磁测精度。
(3)实践、认识及提高
物探工作是一项调查研究性很强的工作,是不断实践、认识,不断提高的过程。
最终地质解释的结论是否符合客观实际要从工作进行之初就开始注意,要认真分析,筛选、积累资料,经钻探验证后,尚需补充磁性测定等工作,进行再认识、再分析,深化认识,使本次工作尽可能达到理论与实际相一致。
(4)教学实习对工作设计的要求
教学实习要求学生熟悉磁法工作的全过程,但实习时间限制了每一个人通晓全过程的深度,比如工区地质概况等只能由教师向学生介绍,而不能由学生自己收集、分析和提取自己认为有用的资料。
工作设计就更应如此,很难有时间做一个符合规范要求的设计。
所以要求大家都以技术负责人的标准要求自己,根据工作任务,参照教程和有关规范,以及指导教师的有关介绍和实习的实际情况等,分组讨论,共同制定各项技术措施,进行自我监督、通过教学实习来培养和提高自己独立工作能力。
3、实习工作量
本次实习主要工作量包括以下方面:
(1)磁测工作技术设计:
选择测区、比例尺、测网、精测剖面布置;
(2)野外磁测工作:
磁力仪噪声水平测试,磁力仪一致性测试,磁力仪系统差测试,磁力仪探头一致性测试,定点工作,基点(日变站)的选择,日变观测,测点观测,标本测试,质量检查与评价;
(3)资料检查与图件编制等。
4、完成情况
第一阶段:
了解了实习的安排内容;学习磁性参数测量原理;学习了PMG2型磁力仪的组装与操作;学习了磁力仪一致性精度和噪声水平的计算方法,和相关公式的推导认识;进行了仪器性能检测;进行了测线测量的野外操作,进行了磁性参数测量的野外操作;系统学习了实习报告的编写。
第二阶段期间,进行了测线测量,检测高压线和地下埋藏物对磁测的影响;进行了磁性体磁场测量的野外操作,研究磁异常的存在规律;学习了磁测数据处理方法,学习软件的成图等流程,并学习成果分析;完成了报告的编写。
第2章磁法勘探野外施工技术设计
2.1实习的地质任务及要求
磁法勘探工作和其它物探方法一样,通常可分为以下几个阶段:
即在接受任务后进行有关资料的收集和分析、实地踏勘和编写工作设计阶段;野外施工、数据采集阶段;数据处理、资料解释解释阶段和编写成果报告阶段。
本次作为认识实习,地质任务较简单,通过本次实习,应基本掌握以下内容:
1、测区、测网和工作比例尺的选择、测网的敷设方法;
2、磁测精度的确定及保证精度的措施;
3、磁测野外工作的基本过程:
(1)仪器性能的检查及调节;
(2)仪器一致性的检查;
(3)基点的选择方法;
(4)基、测点磁场观测方法;
(5)磁性标本物性测试方法;
4、磁测资料的整理与处理过程;
(1)磁测资料各项改正:
包括日变改正、纬度改正、经度改正、高度改正等内容;
(2)磁测资料的转换处理:
包括能够利用软件或程序编制进行磁测资料的滤波、延拓、求导等资料处理;
5、磁测资料的解释及成果报告编写。
2.2磁测工作技术设计
1、比例尺、测网设计
本次磁法实习属于小区域详查,选取的测区范围探测伦廓完整,周围有一定面积的正常场背景。
由于磁测比例尺的确定原则为:
测线距应不大于成图比例尺,并保证有一条测线通过最小有意义探测目标体的上方。
而测点距应保证测线上至少有3个连续测点能在既定工作精度上反映异常,当测区内信噪比较低时,可将有效异常范围内的连续测点数增加到5—7个。
在详查工作中,点线距必须保证观测结果能清晰地反映异常细节,以满足数据处理和推断解释的需要。
根据磁测工作的具体任务,为达到实习目的,故本组选取的比例尺为1:
500,且根据最小异常的原则,测线距不大于比例尺1厘米的长度,保证最小意义的异常有测线经过。
因此,测网设计如图,网格为80*80m,横线代表测线,测线方位为东西向,共17条测线,选择0号线为检查线,0号测线北边依次为2、4、6、8、10、12、14、16等偶数号测线,南边为1、3、5、7、9、11、13、15、17等奇数号测线,测点号从0——40,测线间距为5m,竖线与测线的交点即为测点,每条测线共41个测点,测点间距为2m。
2、基站选址
根据基点选址原则:
(1)位于正常场内
(2)磁场的水平梯度和垂直梯度小,在半径2米及高差0.5米范围内磁场变化不超过设计总均方差值的1/2。
(3)附近无磁性干扰和人文干扰,远离建筑物和工业设施;
(4)所在地点能长被占用,甚至有利于长期保存
(5)对于日变站还要求靠近驻地,使用方便
具体做法是:
选定一点及其四方位2m远处各一点,逐点测量,然后在这五点上抬高或降低仪器探头高度,重复观测,只要观测的极值之差符合要求,即可在中心点打下标志桩,选定为基点。
根据工区的大小及磁测效率、精度的需要,磁测基点有总、主、分基点之分,对于机械式磁力仪需进行基点联测,而对于质子磁力仪,由于其测定是总场绝度值,只要在联测的各点上重复观测,去掉日变后,即可求出各基点之间的联系。
2.3磁测工作质量保障措施
1、仪器介绍
磁力仪仅是观测磁场变化的仪器,种类很多。
但总的说来,可分为机械式磁力仪和电子式磁力仪两大类。
本次实习采用了新型的质子旋进磁力仪,主要的仪器还有皮尺,氢原子核的质子是一种带有正电荷的粒子,其本身在不停地自旋,具有一定的磁性。
质子旋进(拉莫尔旋进):
质子(含氢液体、蒸馏水、酒精、煤油、苯等)在无磁场干扰时,质子磁矩任意指向。
当垂直地磁场方向加一人工强磁场(其强度为地磁场50-100倍),质子磁矩沿强磁场方向定向排列(极化),而当切断外加强磁场,质子磁矩将绕地磁场方向做旋进运动,其旋进运动频率与外磁场有关,从而可根据旋进频率测定外地磁场。
在外磁场的作用下自旋质子将按一定方向排列,称为核子顺磁性。
但其磁性甚微,只是在一些磁化率很低的逆磁性物质中才能反映出来,如某些碳氢氧化合物液体(水、酒精、甘油等)。
在这些样品中质子受某强磁场激发而具有—定方向排列,去掉外磁场,则质子在地磁场作用下将以同—相位绕地磁场T旋进,其旋进频率f与地磁场T有以下关系:
T=23.4872f,单位为伽马。
当测定出频率f以后即可计算出总磁场强度T的数值。
利用这种原理制成的仪器称为质子旋进式磁力仪,或称核子旋进式磁力仪。
质子旋进磁力仪稳定性好。
温度影响小、没有零点掉格、精度高,可观测弱磁异常工作时不必准确定向,适于在运动状态下观测。
但这类仪器的使用要受到磁场梯度范围的限制。
质子磁力仪器的传感器采用单探头测量装臵,将标本靠近探头,则仪器读数为标本产生的磁场,为保证精度,应用另外一台仪器进行日变观测,将每次读数进行日变改正后进行标本参数计算。
2、磁力仪的认识
仪器系统如图所示,其中包括仪器主机、探头、探杆、充电器、电缆和背架。
奇异键盘的认识:
本仪器界面键盘共有19个,为了易于操作,其中两个最常用的键分别安置在仪器面板的右侧和左侧,即开始/停止“START/STOP”键和记录键“RECORD”,有些键还有三重功能,各种功能体现在不同工作进程有关。
①为了使仪器能用于不同目的测量,在工作之前首先同时按下“SETUP”和“ON”两个键。
使仪器进入特征菜单选择显示,选择按下“1”、“2”、“3”键,完成测量状态选择,目前ENVI系统只能测量总磁场和磁场梯度,所以只有选择“1”。
②按出现磁力仪工作状态特征菜单提示,选择“1”-“6”键的其中的一个键,1-3键为基本状态,4-6键为高级状态。
③面以高级状态的菜单显示中出现的各种参数、功能加以提示说明:
当屏幕出现菜单后,屏幕上MAG表示将要进行的磁测类型,如果按动“START”键,可开始测量。
操作者在测量前可通过“NEXT”键改变光标的位置,将要测量的测线号、测点号、点线号的增量等按改变提示输入。
在测量开始前,还要进行某些必要的信息输入:
(a)仪器功能设置,按“SETUP”键便出现仪器功能设置显示按提示进行操作:
AUTOST。
INC(自动点增量),LINKREC/START(联接、记录和测量)该功能在选择“NO”时失效,选择“YES”时发挥作用,省略手动按“START”,但在逐点观测时不用,仅用于两次以上点的重复测量,CYCLEREPEAT(重复读数)确定在Duration参数项确定的时间内,CYCLEDELAY(延迟),ERASEMEMORY(清除内存),HEATER(加热器)在外界温度低于-15o时,给系统加热。
(b)磁测功能设置,MODE(测量方式)可通过“+”或“-”来完成,DUR(测量持续时间)也可通过“+”或“-”来实现。
TUNEFIELD(调谐场)输入所在测区的正常场值。
AUTOTUNE(自动调谐)利用“YES”“NO”来控制,BASECORRECT为进行日变观测效正,TIECORRECT(重复点效正),REMOTE(遥控),CYCLETIME(日变读数间隔),CHARTSCALE(绘图比例尺),TIEMODE(连结状态),AUTORECORD(自动记录)在日变观测时须使该功能处于“YES”。
④以上各项参数选择好后,按“ESCAPE”返回测量菜单,按“START/”可开始测量。
3、精度设计
磁测精度的选择和确定取决于最小有意义的探测目标所能引起的磁异常强度。
通常确定磁测精度(m)为最小有意义的探测目标体所能引起的磁异常强度的1/5—1/6。
磁测总精度是测点观测误差(含操作及点位误差、仪器噪声均方误差、仪器一致性误差以及日变改正无差)、正常场与高度等各项改正误差的总和,尽量避免将测点布置于灌木较密的地方。
数据的整理可根据精度要求,做纬度、经度、高度改正的某一项或几项,最后精确算到0.1nT。
磁测工作精度分为1--3级。
各级精度的划分为:
1)一级精度重复观测的均方误差(M):
≤±1.0nT;
2)二级精度重复观测的均方误差(M):
±1.0—2.0nT;
3)三级精度重复观测的均方误差(M):
±2.0—5.0nT;
在考虑磁测资料的综合利用时,可适当提高磁测精度。
由于本次实习是我们首次进行野外磁法实习,因此我组选择的工作精度是:
三级精度,这样能减少许多工作中不必要的麻烦,保证实习工作的顺利进行。
4、干扰排除法
为排除干扰,应注意以下几点:
1、一般要求
1)操作人员身上一定要清除掉一切铁磁性物质,观测时罗盘应远离仪器5米以上,要远离汽车30米以上,其它人员也要与仪器保持距离;
2)每个闭合单元的观测要求要起始与基点(校正点),结束于基点(校正点)。
对基点时,仪器探头要位于标志桩的正上方,并保持高度一致;
3)要注意地质现象。
当两点场值变化较大时,要考虑加点(线)测量;
4)遇到强磁性干扰时(铁路、高压线等),须合理移动点位,并记录在案;
5)要注意仪器安全,防止碰撞;当仪器受震后,要返回前几个测点重复观测或返回基点重测,以测定仪器性能是否变化。
2、测量要求
测量时探头轴向要指南北,不要晃动、转动;每天对早晚校正点的场值,经日变校正后,两值之差若超过误差限(高精度为5nT,特高精度为2nT),则全天工作量应报废,并查明导致报废的原因。
3、日变观测
日变观测应选在避风雨、避阳光、温度变化小的磁场平稳处,选用性能好的仪器,读数间隔可根据工作任务、磁测精度和观测仪器选定。
日变观测要在其它仪器工作之前开始观测,而在所有仪器对完晚基点(校正点)后才能结束工作。
第3章磁法勘探数据采集及质量评价
3.1仪器性能标定
为了提高检测结果的可靠度,在工作之前及完成任务之后都需要进行磁力仪性能的校验,主要指仪器一致性及噪声水平的校验,并将校验结果作为原始资料上交。
1、仪器一致性的测定方法
在工区内外场变化有十余nT的地方,选择50~100个点,各台仪器依次闭合观测三次以上,按(4.4-8)式计算出一致性均方差。
要求其小于或等于二分之一的总均方差。
(式3-1)
式中:
n为测点数;
m为多台仪器观测测点总数(n×k);
k为仪器数;
为i点j号仪器观测值与该点k台仪器观测平均值之差;
为仪器一致性均方差,要求
;
为工区测量的总精度标准。
2、仪器噪声水平的标定方法
在工区内选一磁场平稳、不受人文干扰影响的地方,将待标定的仪器相距20米放置。
采用日变观测方法同步(误差小于1s)观测,将地磁场日变化作为外场变化,读取100个左右的观测值进行计算。
计算公式为:
(式3-2)
式中:
为某台仪器第i时刻的观测值与其起始观测值之差;
为所有仪器第i时刻的观测值与其起始观测值之差的平均值;
n为观测总点数。
3、系统差
系统差是一个常差,是仪器的性能不同而引起的,并非某台仪器质量不好,在工作中可选定一台仪器为标准来进行校正,当仪器较多时,可以平均值作为标准进行校正
(式3-3)
式中:
为i个仪器观测值;
为该点台仪器观测平均值。
4、波动差
波动差是一无规律的变差,反映仪器噪声大小。
在排除了人为的读数误差外,若超出规定要求,就需要重新检修再次调节仪器了。
以各台仪器与标准之间的均方误差衡量。
根据采集所得数据及以上公式,可绘制仪器一致性检查、水平噪声检查结果如下:
图3.1-1仪器水平噪声检查结果显示图
噪声水平正常范围应该是1-2nT,但由于实习区内可能存在较强干扰,噪声水平均处于偏高状态,总的来说,测量结果不算太理想。
图3.1-2仪器一致性检查结果显示图
根据上述所得数据和下列精度计算公式则可计算得具体精度。
在等精度观测条件下,单次观测的均方差计算公式为:
当各点的观测次数是两次时
(式3-4)
当各点的观测次数多于两次时
(式3-5)
式中:
n——参加误差计算的点数(检查点数);
m——总观测次数,等于各测点全部观测次数之和;
——第i点的原始观测值与检查观测值之差;
——第i点上某次观测值(包括参与计算平均值的所有数)与该点各次观测值的平均值之差。
在等精度观测的条件下,相对误差η计算公式为
(式3-6)
(式3-7)
式中:
η为平均为相对误差;
为第点的相对误差;
n为参加计算的点数;
、
为两次观测值。
(3-4)式常用于平稳场质量检查后均方差计算;(3-5)式常用于仪器一致性检查后均方差计算,(3-6)式常用于剖面检查后的平均相对误差的计算。
将采集所得数据代入上述公式计算结果为25.96nT,判断仪器性能一致性精度偏低。
3.2测线测量
本次测量,我选择了第6号测线,其磁异常剖面成图如下:
图3.2-16号测线磁异常剖面图
1、由剖面曲线可看出,该条测线上有三处磁异常变化较明显,约为0-10m、20-30m、40-45m范围内,磁场变化明显增大,本测量区域内磁异常曲线变化较杂乱,可能是由周围磁源干扰或地下介质引起,人为干扰也可能造成这种现象。
3.3系统质量检查
3.3-1检查数据表
检查点号
测线号
0
2
4
6
8
10
12
14
14
第一次
50352
50471
50351
50325
50385
50348
50422
50391
第二次
50352
50498
50338
50337
50384
50410
50425
50399
30
第一次
50207
50323
50303
50302
50333
50433
50412
50454
第二次
50215
50322
50294
50311
50339
50473
50411
50471
44
第一次
50309
50327
50317
50286
50316
50358
50366
50429
第二次
50325
50341
50319
50291
50325
50423
50369
50437
根据式3-1、3-2等,m为磁测均方差,N为所有检查点的总数,和分别为第i个检查点上的第一次和第二次观测值观测:
N=8×3=24。
计算所得磁测均方差m=15.79
计算结果误差偏大,原因很有可能是由于操作人员操作不当造成。
第4章磁测资料处理、解释
4.1磁测资料处理方法相关原理
1、日变改正
将原始观测中地磁日变化的影响去掉,就称之为日变改正。
由当日日变观测值绘制日变曲线,日变改正值从日变曲线上查得,即在日变曲线上量的某时刻相对早基点实践的日变值并取反号,即为该时刻的日变改正值;
2、正常梯度改正
当测区面积大而且工作精度较高时,就必须做正常梯度改正(主要是指纬度改正)。
纬度改正值可在全国地磁图上求算出工作地区的磁场水平梯度;也可利用公式求出各地区的正常梯度值,还可以通过南北相对长剖面磁场变化趋势来求出正常纬度变化(R=6371公里为地球平均半径)。
进行正常梯度改正时,一般一总基点为标准,根据各点到总基点的距离与纬度变化值的乘积求出。
在我国范围内,在总基点以北的测点改正值为负,反之为正。
3、基点改正
在设立基点网的情况下,应将以各基点位起算点的磁测结果统一为相对总基点的异常值,这就算基点改正。
若某工区基点值比总基点高208nT,那么相对总基点来说,该区异常值都相对减少了208nT,因此,该工区的基点改正值为+208nT。
4、数据的整理计算
对于使用质子磁力仪来完成高精度或特高精度的磁测任务,日变改正由仪器自带软件进行。
数据的整理可根据精度要求,做纬度、经度、高度改正的某一项或几项,最后精确算到0.1nT。
纬度改正同上,经度改正主要视工区范围及所处地磁场的变化来定,当地磁场(从全国地磁图上了解)沿东西方向变化较大时,可从地磁图上根据相邻两等值线的距离及强度来求算出经度改正值,而高度改正由公式R求出。
在我国大陆,高度改正值在0.021nT/m~0.028nT/m之间。
高于基点高度改正为正,反之为负。
5、磁异常图件的绘制
实习时主要绘制剖面图和平面等值线图。
作图的比例尺要等于或小于工作比例尺。
作图时要注意图的整体安排及美观。
图外要素应如下安排:
图名写在框上方中间;责任表、图例安排在框右下方;线条比例尺安排在图下方框外或左下方。
4.2典型剖面解释(切线。
。
)
根据往返测量曲线的比较,检测高压线和周围磁性体对测量的影响:
(1)从0点开始,沿50米长的测线,每两米一个间隔,测量26个点;
(2)增高一倍探杆,往回测26个点。
(3)导入数据,利用grapher软件成剖面图。
图4.2-1艺术大楼旁小树林测区磁异常(single)
图4.2-2艺术大楼旁小树林测区磁异常(日变站)
根据single模式的往返曲线成图,测点偏后的往返曲线重合性较好,说明大测点区域受干扰源,如高压线、混凝土的影响较小,而前中半部分曲线有较明显的突变点,重合性不好,说明小测点区域受高压线的影响较大。
4.3磁异常的获取
总场标量磁异常
图4.3-1青年友谊林测区磁异常分布
在青年友谊林测区,大约在测线2和测线3之间,位于测点25至30之间出现一处明显磁异常,磁异常值高达250nT左右。
根据磁场分布情况,因为周围分布主要为小树林,测网中并无明显裸露异常,我推测造成这种情况的原因可能是由地下水管经过,或者电线杆的存在造成的。
图4.3-2青年友谊林测区磁异常分布
由成图结果显示:
在青年友谊林测区,大约在测线2和测线3之间,位于测点25至30之间出现一处明显磁异常,磁异常值高达250nT左右。
根据磁场分布情况,因为周围分布主要为小树林,测网中并无明显裸露异常,我推测造成这种情况的原因可能是由地下水管经过,或者电线杆的存在造成的。
。
图4.3-3异常体实测磁场
图4.3-4测区背景场
图4.3-5测区磁异常分布
根据测区磁异常分布成图,可观测到测区中部,大约4号测线,第3个测点处存在一处明显磁异常,这与我们放置磁性体的位置相符合,说明测量情况很好,可以清楚地反映异常体的大小、形状、空间位置等。
4.4磁性参数测定
1、测试原理
(1)根据标本采集与物性测试方法:
1)在异常或矿化蚀变带,凡能采到新鲜岩石的地方,必须采集标本,每个采集点不应少于5块标本;
2)对典型剖面或其他勘探线上的钻孔岩芯要进行磁性测定工作;
3)主要类型岩矿石标本不少于30块,其他类不少于10块;
4)当岩矿石剩余强度较大时或有独立的负磁异常时,应采集定向标本;
5)通常测量磁化率与剩余磁化强度。
本组成员完成了标本物性测试,即对攀枝花某铁矿区岩性磁性标本进行了测试,利用质子磁力仪测定标本磁参数,其原理实质上
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