0 引言

为配合贵州省新一轮地质找矿工作，加快重点成矿带矿产资源的调查步伐，发挥直升机航空磁测在地质找矿中的技术优势，2014至2015年在黔东地区开展了高精度直升机航磁调查.和以往航磁资料比较，此次获取的航磁资料精度更高、磁场信息更丰富.但是，黔东地处我国西南弱磁场区，区内出露的岩体、地层磁化率均不大，以往地球物理资料和本次测量结果也表明黔东地区磁场较弱，尽管此次直升机航磁测量平均飞行高度只有90m，但磁异常振幅大多为几至十几nT，仅在测区北端梵净山和南端雷公山地区可达300~400 nT.通常弱磁场区的磁场水平调整难度较大，而且这些地区干扰异常明显，目前的磁场水平调整方法没有专门针对弱磁场区(刘增群，1992；骆遥等，2012；彭璐，2012).对于区内高压线干扰异常的处理，以往一般采用绘图时设置截止高度的方法达到压制高压线干扰异常带来的影响，但当区内存在较多高压线等干扰异常时仍会严重干扰解释人员的判断和思考.本文以黔东地区航磁数据水平调整为例，利用弱磁场区水平调整这一简单易行的处理方法，对该区航磁水平进行调整，包括高压线干扰异常的处理，是弱磁场区航磁数据室内处理有意义的尝试.通过本次研究，提出了弱磁场区水平调整方法的基本原理和计算公式，总结了航磁水平误差的多种表现形式，在对弱磁场区磁场水平调整的同时，对区内干扰异常进行了处理，弥补了传统磁场水平调整方法在弱磁场区应用的不足，改善了磁场水平调整效果，对后续航磁数据转换处理及地质解释具有重要意义.

1 黔东地区弱磁场成因

测区地处贵州东部，位于扬子地台东缘与江南褶皱系西缘的过渡带上.断裂构造以北东向为主，其次为北北东向、北西向，以及近东西向.地层从第四系至蓟县系各时代地层均有出露，其中蓟县系、青白口系、震旦系、志留系以海相碎屑沉积为主，寒武系、奥陶系、二叠系、三叠系则是海相碳酸盐岩占优势，侏罗系为内陆盆地河湖相沉积组合，白垩系为山间盆地沉积，第四系为内陆山地多成因松散堆积.区内岩浆岩主要分布在测区北部梵净山地区, 其他地区岩体出露少，规模很小，仅有小岩体直接产出于北东或近东西向的断裂破碎带中.

根据实测物性资料统计分析结果，区内沉积岩除寒武系页岩的磁化率变化范围为(2~321)×10^-5SI，少数地区具有中弱磁性外，泥页岩、粉砂岩、砂岩、砾岩等岩石的磁化率变化范围在(0~30)×10^-5SI，灰岩、大理岩等岩石磁化率更低，均值通常在5×10^-5SI以下，呈无磁或极弱磁性.变质岩磁化率统计结果为：除个别地区具中弱磁性，大部分岩石磁化率在(10~40)×10^-5SI，如板岩平均磁化率为15×10^-5SI，变余砂岩的平均磁化率为21×10^-5SI，与沉积岩的磁化率相差不大.区内出露的岩浆岩仅辉绿斑岩有较强磁性，磁化率(704~2205)×10^-5SI，未测得其他强磁性岩浆岩，出露的煌斑岩、钾镁煌斑岩等小规模岩体磁化率(4~124)×10^-5SI，均呈弱磁或微弱磁性.

由上述可知，测区大面积分布沉积岩、变质岩，而沉积岩通常呈无磁性或微弱磁性, 变质岩除少数地区含磁性矿物外，通常也呈无磁性或中弱磁性.区内岩浆岩仅在测区北部梵净山地区的部分岩体实测具有中强磁性，小规模的煌斑岩、钾镁煌斑岩呈弱磁或微弱磁性，均不会形成明显的磁异常.所以，无磁或弱磁的物性基础(图 1)决定了黔东地区磁场水平偏低.

2 航磁水平误差表现形式

在航磁测量中，因为测量仪器导致的系统误差、飞行高度变化、正常场改正、日变改正、飞机补偿、导航定位等等原因，会造成不同架次、不同测线或局部区域存在磁场条带或畸变现象(胥值礼等，2010)，这种现象在信噪比低的弱磁场区更加明显.在黔东航磁测区，磁场水平误差主要包括以下几种表现形式：

(1) 架次磁场水平误差.如图 2a中北西向带状区域A与两侧磁场比较，呈明显的降低磁场，为若干架次多条测线磁场水平整体偏低，主要原因是个别架次飞行高度差异，但也不排除是仪器状态或者正常场、磁日变改正误差等引起.

(2) 单测线磁场水平误差.如下图 2b中区域B所在的北西向明显降低的窄条带磁场，是单条测线仪器状态或飞行高度与旁侧测线飞行高度差异引起的单条测线磁场水平误差.

(3) 锯齿状磁场水平误差.如图 2c，在升高正磁场的东南部明显可见锯齿状波动异常，一般是航磁测量过程中不同测线的飞行方向不同导致飞行高度差异而产生.

(4) 短波长磁场水平误差.它们波长较短，在黔东弱磁场区多见，应用切割线水平调整方法效果不明显.此类磁场水平误差形成的主要原因和上述锯齿状航磁水平误差类似，其波长较短.

3 航磁水平调整

黔东地区原始磁场强度弱、短波长异常多、条带明显、磁场整体趋势不清晰，还有高压线等干扰异常(如图 3a)，给地质解释带来极大困难.为更好地利用航磁测量数据，须对数据进行磁场水平调整.磁场水平调整应根据测量布置、精度要求，所使用的航空磁力仪系统和专用软件等选择合适的方法，确定相应的参数(中华人民共和国国土资源部，2010).根据经验和该地区磁场特征，本文使用切割线法和噪声分析微调平两种常用的磁场水平调整方法外，还使用了弱磁场区的水平调整方法.

3.1 传统磁场水平调整方法

(1) 切割线法.该方法一般以最小二乘法原理为基础，使测线和切割线交点的差值平方和最小，以达到水平调整的目的.因为黔东航磁测区分为2014、2015两个年度进行测量，每年度测区分别进行切割线飞行，故首先需对切割线进行水平调整，使两个年度的切割线磁场水平一致；其次，计算测线与切割线交点坐标和磁场差值，并去除磁场差值较大的交点，使其不参与调平计算；再次，应用最小二乘法原理进行计算，使所有交叉点上的差值平方和最小.由于本区磁场较弱，切割线调平后仅恢复了区域磁场的宏观面貌，消除了宽度大、幅值高的磁场条带，而对大量强度弱、波长短的窄磁场条带处理效果有限(见图 3b).

(2) 噪声分析方法微调平.切割线法磁场水平调整后，仍存在残留磁场水平误差，还需进行微调平.目前比较常用的微调平方法为噪声分析方法微调，采用频率域与空间域组合滤波，在无控制线条件下使地质信息与噪声分离(王乃东，2007；骆遥等，2012).该方法对沿测线方向的弱、窄条带处理效果较好，经过弱磁场水平调整方法处理后(图 3c)，再使用微调平方法基本消除了更短波长磁场水平误差，同时基本保留地质原因引起的磁场信息(图 3d).

3.2 弱磁场区水平调整方法

在弱磁场区，对于利用切割线法水平调整后的大量沿测线方向的弱磁场条带，直接使用微调平方法处理不能取得理想的效果.因此，在切割线法之后、微调平之前，本文使用了针对弱磁场区的水平调整方法，取得了较好的效果.

弱磁场区水平调整方法基本原理如下：根据磁场空间变化趋势，在测线不同位置设置磁场水平调整量，依据点数或者距离将调整量分配至测线的每个数据点，完成整条测线的磁场水平调整.如图 4，假设测线共有n个数据点，分别为p₁……p_l……p_i……p_j……p_m……p_n，(l、i、j、m、n∈N)，由于只需调整局部测线段磁场水平(如图中p_l~p_m之间测线段磁场水平待调整)，则令p_l、p_m位置处的调整量e_l、e_m为零，综合考虑磁场变化趋势和邻线磁场水平，令p_i、p_j数据点的调平量分别为e_i、e_j，则

p₁~p_l之间数据的调整量为

(1)

p_l~p_i之间数据的调整量为

(2)

p_i~p_j之间数据的调整量为

(3)

p_j~p_m之间数据的调整量为

(4)

p_m~p_n之间数据的调整量为

(5)

该方法能解决前述各类磁场水平误差问题，尤其对于切割线法磁场水平调整后仍存在的锯齿状、短波长磁场水平误差，能发挥重要作用.经过该方法处理，原切割线法磁场水平调整后(见图 3b)仍不甚清晰的磁场面貌得到了很好地改善(图 3c).

3.3 高压线干扰磁场水平调整

本区干扰异常主要为直流高压输电线(于长春等，2011)引起，其特征为线性展布、波长较短、正负伴生，相对于地质体引起的磁场，其强度大，磁场面貌较乱、规律性不强.因为该区磁场水平整体较弱导致高压线等干扰异常突出，尤其绘制剖面平面图时，干扰异常严重影响了图件的可读性，不利于后续数据的转换处理和地质解释.因此，对高压线磁场进行水平调整十分必要.但是，在确定高压线干扰异常时要十分谨慎，只对高压线干扰异常特征十分明显或实地踏勘确认为高压线干扰引起的磁场进行调整.高压线干扰磁场水平调整使用上述弱磁场区水平调整方法，先根据高压线磁场特征确定干扰异常范围，而后根据磁场趋势及周边异常曲线形态进行线性插值、磁场重构，使重构磁场强度、形态与周边磁场合理过渡(图 3e).经过磁场水平调整，从残差图(图 3f)看出，沿测线方向的线性磁场水平误差以及高压线引起的干扰磁场都得到了较好地处理.

4 总结 4.1

在弱磁场区短波长的磁场水平误差突显，仅使用传统的切割线法、微调平等方法处理效果不理想，磁场水平调整难度大，而本文介绍的弱磁场区水平调整方法，根据磁场空间变化趋势实现磁场水平调整，方法简单实用，效果较好.但是，该方法一定程度上受人为主观因素影响，需要数据处理人员具备一定的数据处理经验和航空物探解释基础.

4.2

随着国民经济发展，高压直流输电越来越普遍，高压线引起的干扰异常对航磁测量造成了困扰，尤其在弱磁场区高压线干扰影响了航空物探数据的解读.利用弱磁场水平调整方法进行处理后，高压线引起的干扰异常虽然仍“有迹可寻”，但已明显减弱或基本消除，使磁场面貌更加清晰，是后续数据处理很好的准备工作，也有利于地质解释人员对航磁资料作出合理地解释.

致谢 感谢两位审稿专家和编辑部老师对本文的修改提出宝贵意见.