第八节 磁法勘探的应用一 磁异常的深部特征1. 古地磁极的迁移2. 海底磁异常的大错动3. 海底磁异常和地磁年表的对比1. 古地磁极的迁移 F由于火成岩有很强的热剩磁，磁化方向与成岩时的地磁场方向有关，可以据此推测岩石形成时地磁场的方向和地磁极的位置。F类似的研究为大陆漂移学说提供了有力的证据。 古地磁极的迁移 2. 海底磁异常的大错动 F各大洋的海洋磁测资料表明：海底磁异常等值线的总体趋势为一系列密集的平行线，这些平行线有时很明显地显示出大规模的水平错动，错动的距离可达几百到上千公里。F这种平移现象说明地球上确有大规模的水平运动。3. 海底磁异常和地磁年表的对比 F洋脊附近海底磁异常的另一个特点是：正负异常呈条带状与洋脊走向平行，并呈现很好的对称性，异常的变化规律和宽度比例都可以和地磁年表进行对比，并且对应吻合。F这一现象为海底扩张学说提供了有力的证据。 横跨雷克雅纳斯海岭的磁异常 海底扩张的地磁学证据大洋中脊附近地磁场的对称性证明了海底扩张的存在；横向的错动证明了转换断层的存在。根据地磁年表的时间跨度与对应磁场条带的宽度，可以计算海底扩张移动的速度。二 在区域地质方面的应用不同比例尺的区域地质调查中，磁测资料能够和可能解决的地质问题与重力勘探类似，可概括为： 划分地质构造单元，确定深大断裂，研究能源和金属矿产的分布规律； 进行地质填图，如确定接触带，断裂带，破碎带，圈定侵入体，喷出岩，沉积岩和变质岩； 划分成矿带，确定成矿远景区，指出找矿方向； 大比例尺（如1:5万）的磁测测量还具有直接或间接找矿的作用。 地台区的磁异常特征是：异常宽阔，变化平缓，没有一定的方向性，异常数量少，梯度小，通常表现为较低的正负磁异常，幅值约为几百伽玛。地槽区的磁异常特征与地台区相反，表现为异常数量多，幅值大，梯度大，有明显的方向性。1 划分大地构造单元划分大地构造单元 2. 确定断裂构造 断裂的磁异常特征主要有： 线性异常带； 串珠状异常带； 异常轴线发生水平错动； 异常强度和宽度发生变化； 雁形排列的异常带； 不同特征磁场的截然分界等。断裂带上雁行排列的断裂带上雁行排列的 T T异常异常 郯城郯城庐江深大断裂中部庐江深大断裂中部 T T异常异常 断裂构造的磁异常标志异常梯级带、走向突变带断裂上的T异常图串珠状异常异常性质突变带3. 划分不同岩性区 利用磁测资料划分不同岩性区的前提是不同岩石的磁性参数不同，所产生的异常特征不同。虽然根据密度差别，利用重力资料也可以划分岩性，但不如磁测资料的效果好。岩石（地层）间磁性差异较大，磁场特征明显不同。火山喷发岩的磁场F火山岩磁异常共同的特点是异常呈跳跃变化，尖锐而且梯度大，相邻测线难以对比。狭窄的磁力高或低可能是火山喷出裂隙的反映；单个极强的峰值可能是火山口的反映。F另一个特点是异常强度随高度的增加而迅速衰减。火山侵入岩的磁场侵入岩异常峰值可能很大，但形态比较圆滑，相邻测线上的异常曲线可以对比。异常形态与埋深之间有明显的依赖关系，埋藏较浅时常表现为多个孤峰，埋藏较深时只显示异常不规则的背景。沉积岩的磁场沉积岩的磁场特征一般是异常值微弱，形态平缓、光滑、梯度小，沉积厚度较大时呈现为平静的负异常区。主要是由于沉积岩的磁化率小，而且磁性矿物在缓慢的沉积过程中分布较为均匀，无方向性。 某地沉积岩区的T异常变质岩的磁场异常强弱与变质母岩的磁性和变质类型有关。一般正变质岩的磁性较强，负变质岩的磁性则相对弱得多。4. 研究沉积盆地结晶基底的岩性和起伏 F在基底比较平缓且埋深不太大的情况下，基底内部的结构和岩性是决定磁异常的主要因素，根据磁测资料可以解释基底褶皱构造的走向，基底构造的某些特点，甚至组成基底的岩石类型。1.呈条带状分布，延伸很远，垂直走向方向上正负异常相互交替的称为带状异常。这种异常多为基底在横向上的岩性变化所致，如褶皱、变质层、层状侵入体等岩性分界面类型。2.没有明显走向，平面形态呈椭圆形、环形或多角形的异常称为等轴状异常。这种异常的地质原因多为侵入体、喷出岩等局部地质因素。磁异常解释过程中，一些正负相伴的异常应作为整体来考虑。另外，无论是磁法还是重力，单独解释基底岩性都有多解性，综合利用密度和磁性资料可以提高解释的可信度。与划分大地构造单元的原理相同，磁法研究盆地基底起伏依靠的是异常的形态。在沉积盆地内，沉积岩的磁性一般很弱，除侵入岩体外，磁测资料主要反映了基底的磁性。在基底隆起区，磁异常一般范围小、幅值高、梯度大、正负极性变化多；在基底凹陷区，磁异常的特征是范围大、幅值小、梯度小、正负极性交替少。 沉积盆地磁性基底的航磁异常特征磁异常的幅值大小并不对应于基底的深浅，而是异常的宽缓形态与深度对应。凹陷区的磁异常宽缓，隆起区的磁异常小且多变。沉积盆地基底的磁异常剖面三 在油气田勘查中的应用 同重力一样，利用磁测资料可以研究区域地质构造、圈定沉积盆地范围、划分次级构造单元、指出含油气远景区，有时还可以研究沉积构造甚至油气藏。 1. 研究区域地质构造，预测油气远景区 2. 研究沉积盖层内部构造 3. 油气藏上的磁场特征及其成因 1. 研究区域地质构造，预测油气远景区 A:为松辽平原航磁异常图的一部分，区内变质杂岩基底具有较强的磁性，沉积盖层磁性微弱。B:解释的磁性体深度，反映了结晶基底的深度变化和构造特点，C:测区的构造纲要，划分凹陷区、凸起区和斜坡区等构造分区，为油气勘探指明了有利区带。 构造分区根据磁异常的特点可将测区划分为六个区。区在图幅中部，异常是强度较大的正异常，形态北宽南窄、平缓、光滑。解释基底最深达7km，沉积盖层最厚，是油气远景区。区在图幅的南、东两侧，异常强度不大但梯度大，曲线跳动剧烈。解释基底埋深小于1km，沉积盖层薄，找油意义不大。构造分区区在图幅中西部，基本为负磁场区，异常跳动剧烈，解释基底深度小于1km，沉积盖层薄。区在图幅中东部，I、II区之间，由到磁场减弱，宽度变大，梯度减小，反映盖层增厚，基底变深，解释为23km。区和区在图幅西部，异常变化明显，解释磁性体埋深为12km。2. 研究沉积盖层内部构造 绝大多数的油气藏都在沉积盖层中，多数沉积盖层构造与基底构造、断裂活动、及火成岩活动有关，因此通过研究结晶基岩可以间接寻找沉积岩构造。主要的情况有：盖层构造与基底高点具有继承关系；根据断层的存在及其性质可以推断与其相关的构造；沉积盆地后期的岩浆侵入可以在盖层中造成正构造形态，此时，沉积盖层构造的核部是火成岩体。在条件有利的地区也可以用重磁资料直接研究沉积构造，二者之间有直接的联系。对于重力需要以下条件： 结晶基底埋藏较深且结构构造简单； 沉积盖层构造幅度大； 无显著的区域干扰背景； 观测精度要高，测点密度也要相应增加。磁法也有类似的要求。这样沉积盖层内部构造产生的异常才比较明显，并且被可靠地观测到，另外由于重磁异常均为迭加异常，解释前还应配以适当的处理以进一步突出目标异常。油气构造在航磁异常上的反映局部正异常（34 nT）叠加在强度约100 nT 的区域异常的高峰值背景带内。由磁场特征判断，储油构造分布在大型隆起的顶部。3. 油气藏上的磁场特征及其成因 近年来，国内外大量的高精度磁测结果表明：在已知油气藏上方普遍存在高频弱小磁异常，异常幅度从12nT到10200nT，波长为几百米到4000m不等，异常幅度随高度增加而迅速衰减。为解释异常的成因，提出了油气藏上方表层磁铁矿物富集的地球化学模型。基本思想是：油气藏泄漏的烃及伴生的硫化氢类化合物在油气藏上方形成化学还原环境，使高价铁还原成可渗、易流动的低价铁，其化学反应式为：油气藏上的磁异常成因在铁还原时，烃类则氧化，从而降低环境的还原作用，在某些部位（可能靠近古潜水面），混合的低价与高价铁氧化成磁铁矿（Fe3O4）并沉积下来，形成高频弱磁异常。该烃类富集体上方岩性变化的“筒状通道”也可搬运非磁性矿物，如赤铁矿，最后变成带磁性的磁铁矿和磁黄铁矿。这一过程俗称为“烟囱效应”。 “烟囱效应”模型大庆油田范围内的弱磁异常1982年大庆油田做了高精度航磁测量，采用多种方法提取微弱磁异常，在大庆油田宽2025km，长达70km的主体磁异常范围内集中分布有大量波长一般为0.51.0km，强度多在23nT或45nT的高频弱磁异常，异常范围的边界与大庆长垣构造上的油气田边界相吻合。这些高频弱磁异常与沉积盖层中局部构造产生的异常存在明显的差别，强度和范围都要小23倍，高频弱磁异常的源在地表附近，与油田设施引起的干扰也有明显的差别。 大庆油田范围及弱磁异常图四 在金属和非金属矿勘查中的应用 例1、河北某地磁异常分析这个异常是1970年进行1：5000磁测时发现的，在航磁图上仅出现在一条测线上，异常较明显。在以往做的1：25000的磁测图上，表现为一片明显负异常背景上的一个正10nT的点异常。物探人员抓住了这一相对比较高的点异常，进行1：5000的磁测，发现了这个最大值约350nT的低缓异常。某地磁铁矿体上的航磁异常两个应用实例 1、异常特点 以磁异常图可以看出，该异常为正负伴随出现的似等轴状异常。其极大值为350nT，极小值为-170nT；异常形态规则，北边变化陡而南边变化缓。仔细分析磁异常平面图，发现有不太明显的北东南西走向，不完全是一个等轴状异常。但可以看出磁性体走向不大，延深也不大，且有一定的埋深，可近似地看作斜磁化球体的异常。 （一）磁异常区地质条件的分析2、磁性体深处位置的确定 从区域地质资料知道，此处灰岩厚度在340米左右，用球体的反演公式进行定量计算，看其是否位于成矿有利地段。 以切线法经验公式： 求得 因R为球体中心埋深，故可以认为磁性体时处于成矿有利地段。 3、磁异常的空间分布特点 上面的分析和计算只是说明，引起异常的磁性体不论其平面位置还是空间位置都处于成矿的有利地段。如果是矿，就可能具有体积小磁性强的特点。为此利用三度体向下延拓公式进行计算。当向下延拓300米时，异常最大值由地表的350nT突增到16590nT（如图），同时异常梯度变陡，明显地反映了体积小、磁性强的磁铁矿的异常特点。 根据以上分析，可以认为异常是由磁铁矿体引起的。4、正演计算 为了进一步肯定推断结果的正确性，利用斜磁化球体的 表达式进行计算。当选取球体总磁矩 时，取 ，算出的 理论曲线与实测曲线基本符合。根据打钻结果，异常为磁铁矿所引起，矿体呈多层状密集排列，并非球状矿体。由此可见，与埋深相比沿走向和深处延伸不大的密集排列的矿体，近似地看作球形矿体进行推断解释是可以的。（二）钻探结果例2、山东济宁磁异常分析长长15km, 宽宽8km, 面面积约积约150km2 。正。正磁异常区由南、北磁异常区由南、北2 个异常叠加组成个异常叠加组成,南南部的磁异常峰值为部的磁异常峰值为2900nT , 北部的磁北部的磁异常峰值为异常峰值为3800nT 。正异常区北侧伴。正异常区北侧伴生有斜磁化引起的生有斜磁化引起的负磁异常负磁异常, 磁异常的磁异常的正负幅值的比值相正负幅值的比值相对较小对较小, 正负异常间正负异常间水平梯度相对较缓。水平梯度相对较缓。 异常的高值与低值不仅与磁性体的磁性大小有关，还与其埋藏深度、磁性体的大小、形状、产状等因素有关。下页表中给出了不同形体在不同磁化强度、不同埋深时，在地质体中心上方磁异常的数值。这一结果表明，体积大、磁性弱、埋藏浅的岩体可以引起较强的异常，而体积小、磁性强、埋藏深的矿体可引起较弱的异常。因此，不能简单地根据异常地高值和低值来区分矿与非矿异常。磁异常解释中应注意的几个问题（一）高值异常与低值异常 例如华北某地，以前认为2000nT以上的异常为矿异常。后来在1000nT以上的异常也打到了矿，因而认为1000nT以上也可能是矿异常。近几年来，有的极大值仅为350nT的异常，钻探证明也是矿异常。 在解释磁异常时必须注意矿体可能的产状及其埋藏深度等，否则会得出错误的结论。如河北某地曾遇到两个异常，一个异常强度较大，范围也大，另一个异常强度较小，范围也较小。但是勘探结果说明：大异常对应的矿体储量只有几十万吨，而小异常对应的矿体储量达几千万吨。这是因为前一个矿体以水平薄板状体产出，虽然平面上分布范围较大，但厚度仅两米，所以体积就小；后一个矿体以近于直立的椭球体产出，最大厚度达135米，向下延伸400多米，虽然在地面投影范围小，但体积却很大。（二）大异常与小异常 对于同一数量的矿石，当矿体呈球体时，矿石分布最为集中对于同一数量的矿石，当矿体呈球体时，矿石分布最为集中；当矿体呈水平圆柱体时，矿石分布集中程度稍差；当矿体呈水平薄板体时矿石分布最不集中。一般来说，矿石分布越集中，磁异常的范围越小。如矿石储量为一定，当矿体呈球体状时，磁异常范围最小；呈水平薄板状时，磁异常的范围最大。 由上所述，异常大小和矿体大小的关系是比较复杂的异常大小和矿体大小的关系是比较复杂的。因此，在分析异常大小到推测矿体的大小时，必须把各种因素全面分析考虑，不能为表面现象所迷惑，而应作深入细致的具体分析。1964年在东北某地进行找镍会战。磁测目标是圈定超基性岩体，发现了许多异常。当时首先对大异常布置了工程检查，但一无所获。剩下一个面积为0.15平方公里的小异常未验证。会战后，物探队本着对所有异常都作出交代的想法，对该异常进行了验证，结果找到了镍矿。 经常遇到这种情况，在正异常范围内打钻见矿，在负异常范围内打钻也见矿，在正负异常之间打钻也见矿，这是什么原因呢？ 由讨论可知：正异常和负异常常属同一个整体。只有在特定条件下，才可能出现无明显正异常的负异常。因此，在分析异常是应注意正负异常的关系。 我国境内一般都是斜磁化的情况，一个磁性体产生的异常，总是包括正负两部分，有时因周围磁性体磁场的叠加或负异常很弱，负值会变得不很明显。（三）正异常与负异常 该异常1957年就发现了，当时认为500nT等值线向东南局部延伸，是系统误差造成的“假异常”，因而没有引起注意。后来又进行一次检查，由于工作不细致，误认为是表层磁铁矿零乱分布所引起的。1968年，认识到这个异常恰好处于某侵入体西南半环形的接触带上，是成矿十分有利的部位，500nT等值线的延伸是由于异常未追完的缘故。异常减弱与矿体埋深增加有关。 经过进一步工作，圈出了如图（2）所示的异常，发现工作了多年的这个异常只是整体异常的一个部分。勘探证实了这一新的判断，使该区的铁矿储量成倍的增加。（四）局部异常与整体异常 磁异常形态的规则与否，和许多因素有关，如磁性的均匀与否、磁性体本身的规则与不规则、磁性体表面的平整与起伏、磁性体的埋深、磁测比例尺的大小、磁测精度等等；在一定条件下上述因素都会影响异常的规则程度。因此，在实际工作中不应把异常规则与不规则绝对化，而应注意具体情况具体分析。（五）规则异常与不规则异常不同观测精度对磁异常形态规则与否有着一定的影响。下图表示了不同精度的磁测结果：在低精度磁测时异常等值线显的不规则，在高精度磁测时等值线显得规则。 因此，磁异常形态规则与否，在一定条件下是可以转化的。在推断解释时必须根据具体情况具体分析，进行深入的分析研究。