MAMSS—1 低空高精度航磁系统在印度尼西亚海滨区应用效果

闫伟 单仑 张楠

摘要：为了圈定钒钛磁铁砂矿的空间分布，为下一步开采提供依据，MAMSS-1 航磁系统在印尼海滨区进行了 1：2.5 万比例尺的低空航磁测量。根据切割线与测线交叉点磁场值，计算本次测量总精度为±3.9nT。航磁数据表明，这套航磁系统除了可在陆地完成野外生产测量外，还可以在大面积的水域上进行磁法测量，大大扩展了高精度磁测的野外作业范围。

Abstract： In order to delineate the spatial distribution of vanadium-titanium magnetite placer and provide a basis for further mining， MAMSS-1 aeromagnetic system has carried out low-altitude aeromagnetic survey at a scale of 1：25，000 in the marina area of Indonesia. According to the magnetic field value of the intersection point between the tie line and the survey line， the total accuracy of this survey is calculated to be ±3.9nT. Aeromagnetic data show that this aeromagnetic system can not only complete field production survey on land， but also carry out magnetic survey on a large area of water， greatly expanding the field operation range of high precision magnetic survey.

關键词：MAMSS-1 航磁系统；高精度磁测；海滨区；化极垂向一阶导数

Key words： MAMSS-1 aeromagnetic system；high-precision magnetic survey；seashore area；vertical derivative first derivative

中图分类号：P631.2 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）03-0139-03

0 引言

测区归属印度尼西亚西爪哇省省会万隆市打横县管辖，位于首都雅加达东南约210km的印度洋北岸西爪哇省滨海区和的海滨地带，所要测量的区域基本位于海滨区（图1）。测区总面积为260km2，测线总长度为1144km，通过本次工作，本文主要介绍动力滑翔机航磁系统优势及在滨海区的测量成果。

1 区内地质概况

测区处于欧亚大陆与冈瓦纳大陆结合部位北侧的欧亚大陆陆缘火山岩带，向南凸出的多岛洋弧形部位， 也是印度洋与太平洋分界交接部位，南大陆印度板块与太平洋板块交接部位。复杂的地质构造背景和多岛洋的构造格局，铸就了测区内发育中、新生代岩浆岩和滨、浅海的沉积等特征，也是形成测区东西向大面积分段展布的滨海砂矿和海滨砂矿的地质前提。

测区的主体构造为近东西向。以发育第四系滨海沉积的粉砂—细沙（岩）、钒钛磁铁砂矿和近垂直海岸线的洪、冲积砂砾层为主，其北部发育白垩纪及第三纪玄武岩、辉绿岩、辉长岩、闪长岩、花岗闪长岩等岩浆岩。测区基性岩浆岩向南突出，从陆地向滨海、海滨延伸，基性岩浆岩经过几百万年的风化剥蚀及海浪的冲刷淘洗，使钒钛磁铁矿砂富集，是本区形成特大型钒钛磁铁矿床的重要原因。

2 区内地球物理特征

依据前人工作成果及在航磁测量工作过程中，对测区岩（矿）标本的磁性测量，发现滨海钒钛磁铁砂矿磁化率分布基本服从对数正态分布（图2），计算统计磁化率常见值为24000×4π×10-6 SI，磁化率辉长岩磁化率为2400 ×4π×10-6 SI，凝灰岩磁化率：1000 ×4π×10-6 SI。磁参数测量结果表明本区钒钛磁铁砂矿与其它岩石间的磁性有着很大的差异，这就为本区圈定钒钛磁铁砂矿提供了地球物理依据。

根据国际地磁参考场（IGRF 2000），计算得出：地磁总场强度为45500nT；地磁倾角为-35°；地磁偏角0.5°。

3 MAMSS-1航磁系统组成

MAMSS-1航磁系统是由轻便体育运动动力三角翼滑翔机、氦光泵磁测系统、GPS卫星导航系统、三分量磁补偿系统、高精度激光测距系统、全数字化采集系统及地面氦光泵磁力仪7部分组成（图3），地面日变站与空中磁力仪必须达到秒级时间同步。

4 航磁数据质量

MAMSS-1航磁系统所用的飞行器为动力三角翼滑翔机，该飞行器具有飞行速度仅为80km/h，飞行高度低的特性，加上氦光泵磁力仪采集方法为连续测量，采样频率为10Hz，所以本次工作的实际点距为2.3m， 经统计本测区共44万个采样点；本次工作所使用的磁力仪为氦光泵磁力仪，精度为±0.01nT，经统计全测区航空磁力仪的动态噪音为0.012 nT，属于一级数据；依据航磁规范，通过调平前切割线与测线交叉点磁场值计算均方误差为±3.9nT，满足高精度磁测±5nT要求；经统计算全区的平均飞行高度为80m，平均偏航距 11m，按照航磁规范对2.5万比例尺飞行要求，本次测量无论是飞行高度还是偏航距都完全满足规范要求。

5 MAMSS-1航磁系统在印度尼西亚西爪哇省斯乌兰海滨区的应用效果

测区处在南半球中低纬度的地磁环境中，磁异常与磁性体之间的关系较高磁纬度复杂，这就增加了对测区异常的认识难度，从而影响我们圈定钒钛磁铁砂矿空间展布的结果，为了提高我们对测区内磁异常的认识能力，我们建立了规则的理论模型在测区磁环境下的正演结果。

5.1 测区内水平薄板理论△T异常的基本特征

测区内的钒钛磁铁砂矿可近似视为水平薄板，考虑到区内海滨钒钛磁铁砂矿体的形态、规模、产状、磁化率、所处的地磁环境和矿体的退磁效应，设计出了理论模型（图4）以模拟区内的海滨钒钛磁铁砂矿体， 并计算该模型在飞行高度处水平面上的△T异常剖面曲线。

理论曲线表明，区内水平板状体在南半球中低磁纬度的地磁环境中呈现南负北正、近于对称的异常特征，在成对的正、负异常极值点之间，平缓的负值磁异常从南至北逐渐过渡到正值。磁性体的南边界位于S-N向剖面负极值点的连线（可简称为“负极线”）附近；其北边界位于S-N向剖面正极值点的连线（可简称为“正极线”）附近，板状磁性体的主体部分位于“负极线”与“正极线”之间，并且以低缓负值区域为主， 这不同于北半球磁异常特征。

5.2 海滨钒钛磁铁砂矿航磁△T异常的基本特征

对测线进行各项改正及调平后，通过软件网格化生成了△T 平面等值线图（图 5），从平面等值线图可以看出如下特征：

①横贯区内海滨地带的 NWW-SEE 走向异常带呈典型的南负北正、负强正弱的伴生异常的特征，且正、负异常间存在宽缓的低值异常过渡带。全区最强的异常正极值=200nT，最强大负极值=-400nT，大部分异常处于-200nT～100nT 之间，负异常的分布范围略大于正异常的分布范围。

②沿测区北缘跨海滨与滨海地段上，同样分布着具有上述特征的 NWW-SEE 走向的异常带，但因测区北界所限，导致该异常带延伸断续和异常特征不完整。

③在测区南缘的西段发现了两处沿NWW-SEE向排列的南负北正伴生异常，因测区南界所限，未能采集到完整的异常数据。但或许可以推测在测区的南界以南的水域处还存在第三条NWW-SEE走向的南负北正伴生异常带。（图5）

5.3 钒钛磁铁砂矿水平投影几何信息的提取

滨海砂矿的沉积环境由于海滨地带海床坡度很缓，所以矿体可以近似地看作是由水平薄板状体，航磁△T异常形态特征具有图4磁异常特点。众所周知，人们常常在地磁高纬区成功地利用磁异常的化极垂向一阶导数的零等值线来来圈定水平薄板状异常体水平边界。利用化极垂向一阶导数圈定水平薄板水平边界的理论模型计算，从图中可以看出垂向一阶导数零等值线能很好的圈定模型水平边界，所以对本测区的航磁数据进行化极垂向一阶导数是追索砂矿水平边界一种有效的方法。

进行化极垂向一阶导数处理之前，往往需要对原始数据进行滤波处理，因为求导后会放大噪音从而掩盖有用信息，影响零等值线的圈定。MAMSS-1航磁系统搭载了高精度氦光泵磁力仪，且测量时磁力仪具有一定的离地高度，这在一定程度上削弱地表磁源的干扰，因而在进行化极垂向一阶导数处理之前，并未對测区△T航磁数据进行滤波处理。图6是化极垂向一阶导数平面影像图，图中“黑色粗线”即为零等值线， 从图中依据零等值线就能快速的圈定钒钛磁铁矿的水平边界。

5.4 钒钛磁铁砂矿垂直断面几何信息的提取

上一节提到通过化极垂向一阶导数圈定了钒钛磁铁砂矿的水平边界，而砂矿体的垂向厚度可通过剖面2.5D 模拟反演来大致确定，因为海滨型砂矿产状及形态较为简单，可以近似看出水平薄板，在这一模型的基础上，通过 2.5D 模拟反演来大致确定矿体厚度是非常有效的一种方法。

由于篇幅的限制，不能列举反演的所有剖面，但是所有反演的结果可以归纳为以下几点：

①磁性体的垂直拟断面近似纺锤状，略向南倾，倾角小于 1°，其主矿段位于异常的最大值点与最小值点之间的宽缓低值处。

②矿体的最大厚度约 30m，位于最小值点以北 300m 处，其主矿段的平均厚约 8～15m。

③矿体的主矿段在海平面下的顶板深约 12m。

5.5 钒钛磁铁砂矿资源量估算

前面提到过利用化极一阶导数圈定了钒钛磁铁砂矿水平投影面积，利用 2.D 模拟反演确定了矿体的垂向厚度，这样就可以计算出矿体的体积，测定统计出矿体的比重及品位，最终即可估算出钒钛磁铁砂矿资源储量。

6 结论

航磁结果表明，本项目所采用的 MAMSS-1 航磁系统具有适应性强、飞行高度低、数据量大、高效和高精度的特点，可用于中大比例尺的磁测工作，其方法技术除了可在陆上空中完成野外生产测量外，还可以在沼泽地、森林、湖泊、海滨等地面无法开展磁测工作的地带中进行生产测量。本次航磁测量工作平均偏航距为 11m，平均飞行高低 80m，平均点距 2.2m，总精度为±3.9nT，上述指标均达到或优于规范要求。为本区提供了可靠的第一手磁法资料。

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