0 前 言

在国家高技术研究发展计划(863计划)“航空地球物理勘查技术系统”重大项目资助下，中国国土资源航空物探遥感中心(简称航遥中心)成功研制出具有完全自主知识产权的航磁全轴梯度勘查系统，使我国具备了开展第二阶段航磁测量(地球磁场的总磁场强度模量的空间变化率或梯度测量)飞行工作的能力(张昌达，2006).

航磁ΔT异常特征是深源体、浅源体和相邻磁性体叠加的综合反映，这些异常具有寻找各种矿床及解决其它地质问题的重要意义.因此，异常的选编工作是航磁测量结果最直接的表现，是航磁解释工作最重要的环节之一，异常选编工作往往要以航磁特征为基础，结合区域成矿地质条件进行统一筛选，即使利用航磁梯度数据进行地质解释，异常选编同样是重要环节，国外的航空物探公司虽然利用航磁全轴梯度测量系统在一些地区对金属矿、油气进行了详查，并获得较好的应用效果，但是并没有可供借鉴的异常选编的原则，因此该文的主要目的就是提出梯度异常的选编的原则.

在异常选编工作中，往往需要剔除掉区域背景场的干扰，从而寻找浅源异常的一些信息，因为较大的区域背景场往往是由一些火山岩、侵入岩所引起，当然也不排除大型矿床所引起的可能性，航磁总场是区域场和局部场的叠加，因此异常往往会因为某种方式会被忽略掉.如果在区域背景场反映不明显的区域进行局部异常圈定工作，再结合地质矿产资料，往往可以较迅速地确定异常的属性；但是在一些区域背景场反映很强的区域进行异常的圈定，往往会因为背景场较大而对异常的解释推断工作带来困扰，此时梯度数据就能达到压制背景场的作用(骆燕等，2007).

AGS-863航磁全轴梯度示范生产的目的虽然不是以异常的选编工作为主，但是通过对总场和梯度异常形态进行对比分析，发现梯度数据能够较好地突出局部场，在压制区域背景场所产生的强磁异常上具有优势，从而突出了浅部磁性体的信息，对于异常的圈定工作带来了很大的便利(郭华等，2013).

1 测区及其工作情况

1.1 地质情况概述

根据收集到的1:20万地质图，本区主要出露第四系冲积、湖积淤泥、砂砾岩，风成砂及冲积、坡积砂砾层；第三系棕红色砂质泥岩夹砾岩、砂岩、泥灰岩，见图 1.第三系和第四系的磁性都为弱磁性或无磁性.如果覆盖层下有强磁性体或磁性体存在，则利 用航磁或航磁梯度进行测量是能够清晰反映磁性地质体的方法和手段，这也就成为了首先考虑航磁或航磁梯度测量的首要条件，航遥中心研制成功的航磁全轴梯度测量系统，同时进行日变观测，这样不仅获得了航磁ΔT数据也能够获得航磁梯度数据.

图 1

Fig. 1

图 1 1:20地质图 Fig. 1 Geological map

由于我国目前尚无航磁全轴梯度测量的规范，飞行方案设计要求按“DZ/T 0142-94航空磁测技术规范”执行.所选区域内地形起伏不大，平均海拔1284 m左右.综合考虑测区内的地质构造走向，本次测区飞行航向150°～330°，测线间距500 m，沿地形起伏飞行.

1.3 数据处理 1.3.1 总场数据处理

航磁总场数据处理按照“DZ/T 0142-94航空磁测技术规范”进行.将数据进行各项校正，如IGRF校正、飞行海拔高度校正、日变校正，并进行调平处理.调平方法主要有切割线调平(Foster et al.，1970；Yarger et al.，1978；Green，1983)和微调平(Minty，1991；Ferraccioli et al.，1998).针对测线方向上的条带状干扰，不同学者提出了一系列调平或去条带方法(Green，1987；Pilkington and Roest， 1998；Mauring and Kihle， 2006；Huang，2008；Beiki et al.，2010；陈洁等，2012).

1.3.2 梯度数据处理

磁探头安置结构见图 2，飞机两翼各安装一个探头、尾部竖直安装两个探头.左、右，后上、后下四个探头分别可测得 TL、T_R、T_U、T_D四个地磁场总强度，单位为nT，通过四道磁力仪间地磁场总强度的差值近似计算梯度公式

图 2

Fig. 2

图 2 航磁全轴梯度测量装置示意图 Fig. 2 Measurement map of tri-axial aeromagnetic gradient system

横向梯度和纵向梯度数据因为飞行方向相反时会存在正负值变化，在此规定飞机航向在0°～90°或270°～360°时为测线或切割线的正方向，当沿反方向飞行时，实测梯度绝对值不变，正负号刚好相反.为此，需要对实测梯度方向进行归一化调整，并且需要对梯度数据进行调平处理(郭志宏，2004; 李海侠，2009)，沿测线反方向飞行时的方向归一化公式为

AGS-863航磁全轴梯度示范生产所获得的总场数据与单独进行航磁飞行测量所获得的总场数据是一致的，在很多情况下都受到了区域背景场的干扰，图 3就是测区内受到背景场干扰较强烈的一个区域，可以看出虽然图上也同样可以显示出异常的一些信息，但是受到区域背景场的影响，一些浅部异常的信息受背景场影响很容易就丢失一些可靠的异常信息(张凤旭等，2006).

图 3

Fig. 3

图 3 总场平剖图 Fig. 3 Measurement map of tri-axial aeromagnetic gradient system

如果单独利用总场进行异常选编，往往会受到区域背景场的干扰而影响主观的判断能力，也许可以利用总场转换出的梯度场进行辅助判断，但是由于利用转换得到的梯度场数据，本身就已经包含有各种噪声(侯俊胜和管志宁，1989；李海侠等，2010)，会使梯度数据带有一些虚假的信息，从而也会影响解释人员的主观判断能力，现给出实测的垂向梯度数据与转换的垂向梯度数据在异常反映方面的研究结果，图 4为利用总场转换得到的垂向梯度数据的平面等值线图，图 5为实测的垂向梯度数据平面等值线图，该区域是一处岩浆岩比较发育的地区，从实测的垂向梯度平面等值线图中可以看出在该处岩体的东南边缘处，梯度异常仍然能够强烈地反映出局部异常，而通过转换处理得出的垂向梯度平面等值线图中该位置处的异常反映并不是很明显.通过对比资料后得知，该处确曾有异常，主要为闪长岩引起.因此可以看出实测的垂向梯度数据相比于转换的垂向梯度数据更接近于真实的情况.

图 4

Fig. 4

图 4 转换后的垂向梯度 Fig. 4 The calculated z-axial gradient

图 5

Fig. 5

图 5 实测的垂向梯度 Fig. 5 The measured z-axial gradient

根据AGS-863航磁全轴梯度示范生产所获得的横向梯度、纵向梯度和垂向梯度数据绘制而成的横向梯度平面剖面图(见图 6)、纵向梯度平面剖面图(见图 7)、垂向梯度平面剖面图(见图 8)，它们是直接由仪器测量出来的梯度数据是对当时地质情况引起的梯度变化的直接反映，没有后期数据处理而带来的噪声，从梯度异常曲线上可以清晰地看出，该平面剖面图达到了压制区域背景场，突出局部异常信息的作用.

图 6

Fig. 6

图 6 横向水平梯度平剖图 Fig. 6 Profile map of x-axial gradient

图 7

Fig. 7

图 7 纵向水平梯度平剖图 Fig. 7 Profile map of y-axial gradient

图 8

Fig. 8

图 8 垂向梯度平剖图 Fig. 8 Profile map of z-axial gradient

从图 6的横向梯度平面剖面图和图 7的纵向梯度平面 剖面图可以看出，地质体异常的中心位置位于梯度异常曲线的零值线位置处，且地质体异常中心的两侧都分别对应着梯度异常曲线的最大值和最小值，从图 8的垂向梯度平面剖面图中可以看出，地质体异常的中心位置位与垂向梯度异常曲线的最大值位置处.

通过对梯度异常所反映的特征研究后得出梯度数据进行异常选编的原则：

(1)醒目突出的孤立异常.进行量化统计，梯度异常最小值定为水平梯度动态噪声水平(5 pT/m)的4~6倍，垂直梯度动态噪声水平(15 pT/m)的1~2倍；

(2)异常曲线形态较为规则的异常.水平梯度形态为一正一负，异常中心位于零值线位置处；垂向梯度为尖峰状，异常中心位于梯度异常的最大值位置处；

(3)位于成矿地质环境有利地区的异常，地球化学异常区，与找矿关系密切的构造成矿带上的异常；

(4)航磁梯度异常编号，其形式为蒙T-2011-×××，这里“蒙”表示内蒙古地区，“T”代表梯度异常，“2011”为航磁梯度测量时间，×××为编号的序号.

图 9

Fig. 9

图 9 航磁总场局部等值线平面图 Fig. 9 Contour map of aeromagnetic

图 10

Fig. 10

图 10 航磁横向水平梯度局部等值线平面图 Fig. 10 Contour map of x-axial gradient

为了验证梯度数据在异常选编工作中是否能真正起到压制区域背景场达到突出局部异常信息的作用，并验证如果单独利用梯度数据是否会存在异常漏编现象.单独使用航磁总场数据并结合可利用的地质矿产资料开展了异常选编工作(未使用梯度数据)，详见图 3航磁总场平剖图中的异常点，异常点的编号分别为：C2010-40、C2010-43、C2010-46、C2010-47、C2010-48、C2010-49、C2010-50、C2010-55、C2010-56、C2010-57，并将这些异常编号叠加到横向梯度、纵向梯度和垂向梯度平面剖面图中进行对比分析，发现在横向梯度数据中只有异常点除了C2010-43、C2010-47、C2010-57没有圈定在零值点处，其它异常编号都圈定在零值点处，所圈定的异常点除C2010-49的异常反映较小外，其他异常点都有较大的异常反映；在纵向梯度数据中所有的异常点都圈定在了零值点处，同样所圈定的异常点除C2010-49的异常反映较小外，其他异常点都有较大的异常反映；在垂向梯度数据中所有的异常点都圈定在了正异常的最大位置处，所圈定的异常点的异常垂向梯度明显.由此可知，单独利用梯度数据也能够将异常点的位置进行较精确地选编.同时根据梯度数据所显示的平面剖面图，总场数据并未能够将所有的异常进行选编，经过反复论证，将T2011-13(即蒙T-2011-13)选编为异常.

该异常中心位于该区域的东南部，位于蒙C-2010-56异常东部，是该异常的次级异常.该横向梯度异常正异常位于东北侧，最大值约为9×10^-2 nT/m，负异常位于西南侧，其最小值约为-11×10^-2 nT/m；纵向梯度正异常位于西北侧，最大值约为7×10^-2 nT/m，东南侧为负，最小值约为-13×10^-2 nT/m.由于横向梯度和纵向梯度最大值以及最小值处为异常体水平边界所在位置，据此可圈定异常体边界.从图上可测量得到该异常体水平方向长约0.8 km，宽约0.6 km.

在图 1地质图上，该异常区南部为第三系(N₂)，岩性为棕红色砂质泥岩夹砾岩、砂岩、泥灰岩；北部为第四系(Q₄)分布.由于大量的第四系和第三系覆盖，给异常性质的判断造成了一定困难，但邻区10~20 km处有大片超基性岩体出露，从航磁异常特征上看该异常位于超基性岩带边部，认为该异常是隐伏的超基性岩体引起.

根据航磁总场异常和横向水平梯度异常的对比分析，在航磁总场等值线平面图上蒙T-2011-13号异常为蒙C-2010-56号异常的次级异常，而在航磁横向水平梯度等值线平面图的反映则明显突出了该异常，航磁总场异常中心基本位于横向梯度零值线上.

3 结 论

在航磁梯度数据的基本处理、转换处理和正反演解释方面，研究的相对较少，因此对梯度数据的处理解释方面都还处于研究阶段，针对梯度异常的选择原则和标准并未见有理论研究，本文所给出的异常选编原则正好可作借鉴使用，同时针对实测的垂向梯度数据和转换的垂向梯度数据进行了对比分析研究，认为实测的垂向梯度数据在异常反映上信息更加丰富.

根据对所采集到的航磁全轴梯度数据开展了研究，认识到梯度数据相对于总场数据来说，不仅提供了更多、更丰富的异常信息，而且能够剔除掉区域背景场的干扰，从而寻找浅部异常的一些信息，这样为异常的选编工作带来了极大的便利，不仅能够方便的选编异常，而且不容易丢失次级异常及背景场中相对升高的负异常.同时本文也首次提出了航磁梯度异常的选编方法及原则，为今后梯度异常的选编工作提供了研究基础和依据.

致 谢 感谢审稿专家和编辑部老师对本文的指导和帮助.