航空磁测数据常用转换处理方法

田 亮，李亚南

（中国冶金地质总局地球物理勘查院，河北 保定 071051）

航空物探测量所得到的数据是地下所有地质体的综合反映，△T 原始数据是由各种不同空间位置、不同形态的磁性地质体磁场信息综合叠加反映的结果。为了更好提取有用的磁场信息，提高磁异常解释地质效果，根据研究区域航磁异常和地质特点及地质解释的需要，使用地球物理专业软件，做平面数据处理，已达到解决不同的地质问题的效果。常用的航磁△T 测量原始数据处理方法有原观测面化极、上延、剩余异常提取、垂向和水平方向一阶导数、解析信号等几种位场转换处理[1]。下面以北半球中纬度某区域为例进行阐述。

1 航磁△T化极处理

本区处于北半球中高纬度地区，由于倾斜磁化的影响，可能造成磁异常正值范围不是正好对应磁性地质体的正上方，而是相对于磁性地质体位置向南产生一定的偏移，这给磁性地质体的地面位置、形态及范围的确定均带来一定影响。为了消除倾斜磁化对异常造成的影响，将实测的斜磁化△T 化到垂直磁化的垂直分量磁异常，简称化极，这样磁异常与场源的空间位置关系更为直观，有利于准确的确定异常场源的位置[2]，提高异常源的定位精度。

研究区内地磁参考场采用2017 年10 月1 日、东经118°45′00″北纬30°40′00″、海拔高度500m 计算的正常地磁要素（IGRF）：

地磁场倾角I0=46.7°；

地磁偏角D0=-5.3°；

地磁正常场强度T0=49093.82nT。

从项目组野外标本物性测量结果看，区内岩石磁性多数以感磁为主，剩磁普遍较小。经化极处理后，将研究区航磁△T 化极磁场数据与原始△T 测量磁场数据对比，可以看出，全区磁场形态发生显著变化，由于消除了斜磁化的影响，化极图上正磁异常强度明显增加而面积变大，正异常中心位置都不同程度的向北偏移，大部分异常的形态和分布范围与出露的地质体，边界和走向更加吻合[3]，尤其中酸性侵入岩体较为明显。另外，经过化极处理后，可以消除部分正负伴生异常中的负异常。

2 航磁△T化极上延处理

磁场向上延拓是将原观测面看成平面，将原观测面看上的实测磁场值换算到实测面之上的另一个平面上的磁场值。根据上延的相关理论，增加不同上延的高度，磁性体引起的异常幅度是按照距离的幂次方衰减，其中体积小、埋深浅的磁高频异常成份衰减最快，然而磁性地质体引起的体积大、埋藏深的低频异常成份衰减的较慢。由此可见，我们采用化极后上延的方法，可以达到压制磁性地质体引起的小规模、浅部异常的叠加影响，从而更加突出深部的、大规模的地质体引起的异常。

我们所做的上延处理，都是在先经过化极处理后转换的，一般会根据具体情况选择不同高度的上延处理，此次研究区选取了0.5km、1km、2km 和5km 四个不同高度的观测面，由此编制的上延磁场图可以清晰的反映出各类磁性地质体在不同观测面的磁场变化规律，定性的反映了磁性地质体的体积大小及延深等特征。同一磁性地质体在不同上延高度磁场图中的磁场变化规律，是地质解释的重要依据。

通过上延磁场数据与原观测面△T 磁场数据对比，不难看出，上延处理后的航磁数据明显消除了浅层局部异常的干扰，更加突出了不同深度的区域场信息。向上延拓0.5km 的磁场数据，地表高频异常受到相当程度的压制，深源及有一定延深的地质体更加突出；向上延拓1km、2km 磁场数据上，磁场形态整体变化不大，规模小且有一定延深的磁性体异常衰减很快，能够反映出区域磁场的特征[4]；向上延拓5km 后，与上延1km、2km 磁场数据比变化不大，区域磁场特征反映更为明显。因此，利用上延数据可以更好的判断磁性地质体的规模、延深，圈定火成岩体等，同时为划分不同级次的断裂构造提供了依据。

3 航磁△T剩余异常处理

航磁剩余异常提取使用空间域非线性曲率滤波法，其基本原理是通过空间域非线性滤波算法获得剖面位场的趋势异常，再将原始磁场减去趋势异常得到异常，即所求的剩余异常。研究区处理使用滤波异常半宽度3km，对剩余异常进行提取。从航磁△T 剩余异常图件上可发现，明显的消除了背景场的影响，局部异常的形态更加完整清晰，突出了湮没在背景磁场中的弱小异常。另外，可配合其它航磁数据处理方法，可有效的应用于定局部异常范围、划分磁性岩体的边界、划分断裂等工作。

4 △T数据求垂向和水平一阶导数

航磁△T 数据求垂向一阶导数，首先与向上延拓处理方法一样，也要先进行化极处理[5]，然后求磁场沿垂向一次变化率的数据。垂向一阶导数的数据转换处理方法，实际上相当于对数据进行了一次高通滤波，这种处理方法的意义与向上延拓正好相反，它有压制低频成份、突出高频成份的作用，其主要目的是压制大规模、深层区域背景场，更加凸显出小规模、浅层的局部异常。

从处理结果来看，局部异常圈闭明显增多，一些异常与出露岩体、火山岩边界更加吻合，淹没在区域磁场中的局部异常得到明显的反映。因此，在成果解释中，根据这一特点，在圈定局部异常范围、划分磁性体的边界、划分次级断裂等工作中[6]，亦可以采用此方法，达到更好解释地质问题的目的。

水平一阶导数的数据处理方法，同样是在化极的基础上进行的，实际就是求磁场沿某水平方向一阶变化率的数据转换处理。它侧重于浅层近地表地质体的磁效应而压制深层区域背景场的影响。

从处理结果来看，不同方向的水平一阶导数对于垂直于该方向的构造线走向具有很好的识别效果因此，在磁场解释中，根据这一特点，在划分磁性体的浅部边界、划分次级断裂等有充分的应用。

5 解析信号处理

解析信号处理又称为总梯度模处理。由于磁性体的磁化强度方向受剩磁、退磁的影响，磁性体存在多个不同的有效磁化强度方向，然而我们采用了同一参数进行化极，就会出现化极后，个别磁性体仍然不是垂直磁化或者原本为垂直磁化经过化极后反而变成斜磁化，这在实际工作中造成化极的结果往往不十分理想。国内外学者已从理论上证明二度体的总梯度模不受磁化方向的影响，对于三度体而言受磁化方向影响最小。具有一定水平尺度的磁性体，极大值与磁性体浅部边界有较好边界有较好的对应关系，具有较强的分辨叠加异常的能力，且不受正常场选择不准的影响和具有较强的水平分辨能力。

总梯度模计算公式：

对于解析信号的处理方法，更适合于识别单一边界地质体的边缘位置；对于多边界地质体，当地质体埋深较浅时，位场解析信号振幅适合于识别地质体的边缘位置，但当其埋深较大时，位场解析信号振幅不适合于识别地质体的边缘位置，但适合于识别地质体的“中心位置”[7]。也就是说，磁性体的中心总在总梯度模的高值范围内。所以，用化极后梯度模可以大致圈定磁性岩体边界。

6 反距离加权插值处理

反距离加权插值法，是指距离倒数乘方格网化方法是一个加权平均插值法，可以进行确切的或者圆滑的方式插值。方次参数控制着权系数如何随着离开一个格网结点距离的增加而下降。对于一个较大的方次，较近的数据点被给定一个较高的权重份额，对于一个较小的方次，权重比较均匀地分配给各数据点。它的基本原理是设平面上分布一系列离散点，已知其位置坐标和属性值，P（x，y）为任一网格点，根据周围离散点的属性值，通过距离加权插值求P 点属性值。

研究区内有多条高压线，直流输电线路产生的最大超2500nT 的干扰异常以及局部约1Hz 工频磁场干扰异常。由于不同高压线电压的差异以及高压线与磁探头距离的远近不同，高压线所产生的航磁异常大小也不同，通常高压线造成了航磁ΔT异常突变，所产生的航磁异常在±100nT 之间，部分异常值在±500nT 之间，个别极值±2500nT，异常形态明显，呈现出尖峰干扰，走向与高压线走向一致。在航磁ΔT 转换处理中，对测区明显由高压线引起的高频干扰异常，进行了剔除并采用反距离加权法进行插值（见下图）。

7 结论

航磁△T 测量数据反映的是不同深度、不同形态、不同规模磁性体的磁场信息，是在观测面的综合反映[8]。根据不同地质解释工作的需要，更好提取有用的磁场信息，通过利用不同的航磁数据转换处理方法，可以提高对航磁异常辨别能力，进而得到更多有用信息，为地质解释工作提供更科学、更有力的保证。