Método de trabajo de levantamiento magnético
El trabajo de levantamiento magnético generalmente incluye las siguientes cuatro etapas: etapa de diseño, etapa de construcción, etapa de recopilación de datos y etapa de medición magnética de rocas. Desde mediados de la década de 1980, el trabajo de reconocimiento magnético de mi país ha utilizado instrumentos de reconocimiento magnético de alta precisión para estudios geomagnéticos, aeromagnéticos y magnéticos marinos, con una resolución del instrumento que alcanza o menos de 0,1 nT.
6.2.2.1 Diseño del trabajo
(1) Disposición de la red de medición
Al seleccionar el área de medición, el objetivo de investigación y el rango de distribución de la roca circundante, geología y características geofísicas, así como la profundidad de detección requerida, etc. Por lo tanto, el área del área de medición debe exceder de 1 a 2 veces el tamaño del objetivo en estudio y garantizar que la sección de observación entre en posiciones estructurales adyacentes o entre en el campo magnético "normal".
El espaciado entre líneas de la red de levantamiento magnético del censo no debe ser mayor que la longitud del objeto de detección mínimo, y el espaciado entre puntos debe garantizar que al menos tres puntos de medición puedan reflejar anomalías mínimas significativas. Para una investigación detallada o un trabajo de estudio magnético exploratorio, debe haber 5 líneas de estudio que pasen por las principales anomalías magnéticas o los cuerpos geológicos a estudiar. El espaciado entre puntos debe ser suficiente para reflejar los detalles de las características de la anomalía y ser lo más denso posible. La línea de estudio debe ser perpendicular a la tendencia general en el área de estudio o a la dirección de los principales objetos de detección. Si es necesario, se pueden disponer líneas de levantamiento en diferentes direcciones en la misma área de levantamiento.
(2) Determinación de la precisión del levantamiento magnético
A. Error cuadrático medio y error relativo promedio del levantamiento magnético
El trabajo del levantamiento magnético se expresa en términos de media error cuadrático El tamaño del error accidental refleja la calidad de la señal de medición magnética. Se desconoce el verdadero valor de las anomalías en los estudios magnéticos de campo y sólo se pueden lograr observaciones repetidas con la misma precisión. Por lo tanto, el error cuadrático medio para medir la calidad de los estudios magnéticos a menudo se calcula utilizando la siguiente fórmula de cálculo:
Geofísica ambiental y de ingeniería
En la fórmula: N es el número de puntos de control; K es el número de observaciones repetidas Bij es el valor de observación de K veces con igual precisión en diferentes momentos en el i; -ésimo punto de control; BiBi es el promedio de K observaciones repetidas.
B. Determinación de la precisión de la medición magnética
En el trabajo de medición magnética se utilizan diferentes tipos de magnetómetros, y la precisión de la medición magnética alcanzable también es diferente. En la actualidad, los magnetómetros electrónicos de alta precisión (protones, bomba óptica) se utilizan ampliamente en mi país. Según la situación real, la precisión de la medición magnética se puede dividir en los siguientes cuatro niveles:
Ⅰ Precisión extra alta: error cuadrático medio ≤ 2nT
Ⅱ. error cuadrático ≤ 5nT;
Ⅲ Precisión media: error cuadrático medio 6~15nT;
Ⅳ.
¿Qué tipo de precisión del estudio magnético se debe adoptar? Primero, debemos considerar la tarea geológica del estudio magnético y la intensidad mínima significativa de la anomalía magnética del objeto de detección (B bajo). De la teoría del error se puede ver que las anomalías mayores que 3 veces el error cuadrático medio son creíbles. Generalmente se determina que la precisión de la medición magnética es mínima (1/5 ~ 1/6) B; La precisión del estudio magnético se puede mejorar adecuadamente sin afectar la tarea principal de completar el acuerdo de estudio magnético.
C. Garantía de precisión de la medición magnética
Después de determinar la precisión de la medición magnética, para lograr la precisión especificada, es necesario asignar los errores de factores independientes en cada enlace. Si se utilizan varios instrumentos en la misma área de trabajo, se deben realizar comprobaciones de coherencia de los instrumentos. Suponga que el error cuadrático medio del instrumento es m1, el error cuadrático medio establecido por el punto base y la red de puntos base es m2; el error cuadrático medio de la observación de anomalías magnéticas es m3; la interferencia es m4; el error cuadrático medio del cálculo de intercalación es El error es m5 y otros factores son m6. Según la teoría del error, el cuadrado del error cuadrático medio de la precisión total de la observación es igual a la suma de los cuadrados de los errores cuadráticos medios de cada factor independiente. Por lo tanto, para garantizar la precisión de la medición magnética, se debe cumplir la siguiente fórmula, a saber:
Geofísica ambiental y de ingeniería
Después de determinar la precisión de cada enlace, el trabajo correspondiente Se pueden determinar los métodos de cada enlace e indicadores técnicos para garantizar el logro de una precisión total.
6.2.2.2 Construcción del campo
(1) Establecimiento de puntos base y redes de puntos base
Para mejorar la precisión de la observación, controle el desplazamiento del punto cero del instrumento y otros factores durante el proceso de observación Tiene un impacto en el instrumento y convierte los resultados de la observación a un nivel unificado Es necesario establecer un punto base en el trabajo de levantamiento magnético. Los puntos base se dividen en puntos base totales, puntos base principales y puntos subbase. El punto base general y el punto base principal sirven principalmente como punto de partida para observar el campo magnético.
Cuando el área de estudio es grande y se deben dividir varias áreas de división de trabajo para el trabajo, se debe establecer un punto de base general. Los puntos de base principales de varias áreas de división forman una red de puntos de base. rendimiento del instrumento durante el cambio de observación de la línea de levantamiento. Según el tamaño del área de trabajo y el método de corrección de los resultados de la observación, se determina si es necesario establecer un punto base y formar una red de puntos base.
Existen requisitos estrictos para la selección de varios puntos base. Después de formar la red de puntos base o la red de puntos de derivación, se deben seleccionar instrumentos de alta precisión para realizar pruebas conjuntas. La medición conjunta requiere observaciones cerradas durante un corto período de tiempo por la mañana o por la noche, cuando el rango de variación diaria es pequeño y la diferencia de temperatura es pequeña. Si hay muchos puntos base (o puntos sub-base), se pueden dividir en varios bucles cerrados con bordes comunes para la medición conjunta, se pueden usar varios instrumentos para una observación de ida y vuelta, o se puede usar un instrumento para múltiples rondas; -observaciones de viaje. El error cuadrático medio y la distribución del error se calculan a partir de los resultados de la prueba conjunta, y se requiere que el error cuadrático medio de la prueba conjunta sea inferior a la mitad del error cuadrático medio.
(2) Pruebas de instrumentos
Las pruebas de instrumentos incluyen principalmente:
1) Medición del nivel de ruido (prueba estática);
2) Medición del error de observación (prueba dinámica);
3) Medición de la consistencia del instrumento;
4) Medición del error del sistema del instrumento.
(3) Selección de la altura de observación
La altura de observación del trabajo de reconocimiento magnético en el área de estudio debe mantenerse constante. Al seleccionar la altura de observación, considere eliminar o minimizar la influencia de la magnetización desigual en la superficie del cuerpo geológico (siempre que no sea objeto de estudio).
La selección de la altura de observación debe cumplir los siguientes requisitos: ① Determinar mediante experimentos en el área mejor investigada. La altura de prueba es de 0 a 6 m. ② Mientras la distancia de observación permanece sin cambios (es decir, 1 ~ 2 m), realice la prueba en el objeto en estudio. ③ Para observaciones a diferentes alturas en el perfil, el espaciado entre puntos debe ser más denso de lo habitual. ④ Las observaciones a diferentes alturas en el punto de medición deben realizarse en la misma posición y la altura de observación del instrumento debe cambiarse en consecuencia para realizar observaciones a diferentes alturas. ⑤ Todas las observaciones deben corregirse por cambios diurnos en el campo geomagnético. ⑥ En cada punto de medición, las observaciones a diferentes alturas deben mantener la misma orientación, lo que puede minimizar los errores de orientación y orientación en esta dirección.
(4) Observación de la variación diurna
En levantamientos magnéticos de alta precisión, si no se configura una red de puntos base para la corrección híbrida, se debe configurar una estación de observación de la variación diurna para eliminar la distorsión del campo geomagnético. Variaciones diurnas y perturbaciones de corto período. La estación de observación diurna debe ubicarse en un lugar con pequeñas diferencias de temperatura en el campo normal (o campo estable), sin interferencias magnéticas externas y con una base estable. Las observaciones deben realizarse antes de que se ponga en funcionamiento el primer instrumento y después de que se complete el último instrumento. El instrumento de observación diurna registra una lectura cada 20 a 30 segundos. El alcance efectivo de la estación variable diaria está relacionado con la precisión del estudio magnético cuando se mide con precisión media y baja, generalmente está dentro del radio de 50 a 100 km, y la diferencia en el campo cambiante se considera pequeña cuando se mide. con alta precisión, generalmente conviene instalar una estación con un radio de 25 km.
(5) Observación del campo magnético de la línea de reconocimiento
Realizar la medición del campo magnético de acuerdo con los requisitos técnicos de los métodos de trabajo de campo especificados en el documento de diseño del trabajo de reconocimiento magnético. Se utilizan diferentes métodos de observación de campo para diferentes precisiones de medición magnética, diferentes instrumentos de observación y diferentes métodos de corrección. La observación del estudio magnético de cada día comienza desde el punto base y termina en el punto base. Cuando se utiliza un magnetómetro de protones de alta precisión para la observación, se debe utilizar un instrumento similar para realizar observaciones de variación diurna a fin de corregir la variación diurna de los registros de observación de campo. Durante las observaciones de campo, los operadores y los portadores de sondas de instrumentos no deben llevar objetos magnéticos. Preste atención a los registros de geología, topografía y objetos de interferencia para que puedan utilizarse al analizar anomalías. Si se encuentran anomalías obvias, se debe prestar atención a la densidad razonable de las líneas y puntos de medición para rastrear las anomalías y determinar con precisión la forma anormal.
(6) Inspección de calidad
El propósito de la inspección de calidad es comprender si la calidad de los datos anormales obtenidos en el campo cumple con los requisitos de diseño. Este es un vínculo importante que se implementa durante toda la fase de trabajo de campo. La inspección y evaluación de la calidad del estudio magnético se basa principalmente en la inspección del campo estacionario. La inspección y observación se debe realizar durante todo el proceso de construcción del campo, en diferentes momentos, en el mismo punto y a la misma altura de sonda.
Los requisitos básicos para la inspección de calidad son tener un volumen de inspección estricto, el número de puntos de control en campos estables debe ser mayor que 3 del número total de puntos de prueba y el número absoluto no debe ser menor que 30 puntos y el número de puntos de verificación en campos anormales debe ser 5 del número total de puntos de prueba.
El primero utiliza una evaluación de error cuadrático medio y el segundo utiliza una evaluación de error relativo promedio, que puede representarse mediante el perfil de comparación de inspección de campo anormal.
6.2.2.3 Clasificación de datos
(1) Clasificación de los resultados de la observación
La clasificación y el cálculo de los resultados de la observación del campo magnético están estrechamente relacionados con los instrumentos y el funcionamiento. métodos seleccionados en la relación. El valor observado en un determinado punto de medición es la superposición de campos magnéticos causados por varios factores, y el propósito de la medición magnética es extraer la anomalía magnética (ΔTa) del objeto en estudio, por lo que los campos magnéticos causados por otros factores son corregidos. campos.
A. Corrección de la variación diurna
El valor de corrección de la variación diurna se obtiene de la curva de observación de la variación diurna. El valor de la variación diurna correspondiente a una determinada hora se obtiene de la curva de variación diurna observada. El signo opuesto es el valor de corrección diaria en ese momento.
B. Corrección de gradiente normal
Al realizar trabajos de levantamiento magnético de alta precisión en áreas grandes, se debe utilizar el modelo IGRF del Campo de Referencia Geomagnética Internacional para proporcionar coeficientes de Gauss y un La computadora se puede utilizar para calcular el campo geomagnético T0 del nodo de 1 km × 1 km. Luego, dibuja su mapa de contorno con un espaciado de 1nT. Utilice esta figura para realizar la corrección de gradiente normal. El método consiste en utilizar la isolínea que pasa por el punto base total como línea cero. Cada isolínea hacia el norte se reducirá en 1 nT y cada isolínea hacia el sur se incrementará en 1 nT. etcétera.
C. Corrección de altura
Bajo la aproximación de primer orden, el gradiente del campo magnético a lo largo de la dirección vertical es y el radio de la Tierra es R=6371000m. Cuando T0=50000nT, el gradiente vertical del campo geomagnético es -0,024nT/m. Cuando la diferencia de altura es de 30 m, el cambio vertical del campo geomagnético puede alcanzar -0,72 nT, y la diferencia de altura se corrige en aproximadamente 1 nT por cada 42 m. Si es 42 m más alto que el punto base total, se sumará 1 nT y. viceversa, se reducirá en 1nT.
Cuando los requisitos de precisión no son altos, puede utilizar el mapa geomagnético nacional para conocer el gradiente horizontal del campo magnético en el área de trabajo (que se determina dividiendo la diferencia del campo magnético entre dos contornos adyacentes por la distancia norte-sur entre los dos contornos).
D. Corrección del punto base
En el trabajo de levantamiento magnético de área grande donde se configura la red de puntos base, los resultados del levantamiento magnético a partir de cada punto base deben unificarse en anormales. valores relativos al punto base total. Este trabajo se llama corrección del punto base. Si el campo magnético en el punto base de una determinada área de trabajo es 150 nT más alto que el punto base total, entonces los valores anormales en el área de trabajo se reducen relativamente en 150 nT, por lo que el valor de corrección del punto base en el área de trabajo debería ser 150nT.
(2) Cálculo de anomalías magnéticas
Geofísica Ambiental y de Ingeniería
En la fórmula: Tc es la lectura del punto de observación T0 es el campo magnético; el valor del punto base; ΔTR es el valor de corrección de la variación diurna; ΔTT es el valor de corrección del gradiente horizontal; ΔTG es el valor de corrección de altura;
(3) Dibujo de dibujos de levantamiento magnético
Los dibujos de levantamiento magnético incluyen dibujos básicos, dibujos de conversión de datos y dibujos de interpretación. Aquí presentamos los dibujos básicos.
En el trabajo de levantamiento magnético, hay tres mapas básicos que reflejan las características de las anomalías magnéticas en el área de levantamiento, a saber, el perfil de anomalía magnética, el plano del perfil de anomalía magnética y el mapa de contorno del plano de anomalía magnética.
A. Perfil de anomalía magnética
Para reflejar los cambios anormales en un determinado perfil (línea de medición), a veces es necesario dibujar un perfil. El método de dibujo consiste en utilizar la posición del punto de medición en la línea del perfil como abscisa y el valor de la anomalía magnética como ordenada. De acuerdo con una determinada escala vertical y horizontal, los puntos de datos de cada punto de medición se trazan en el mapa. y finalmente conectado punto por punto con segmentos de línea recta. El valor anormal representado por cada milímetro en el eje vertical no puede ser menor que la precisión de la medición magnética (error cuadrático medio de la medición magnética). La escala de ordenadas de la sección debe tomarse como un número entero si es posible. Cuando la amplitud anormal es demasiado grande, la escala vertical se puede reducir apropiadamente por razones estéticas.
B. Vista en planta del perfil de anomalía magnética
Trace los mapas de anomalías del perfil de cada línea de levantamiento juntos de acuerdo con el tamaño de la distancia de la línea para obtener la vista en planta del perfil. Al dibujar un plano de sección, en aras de la belleza general, los valores atípicos representados por las ordenadas deben ser apropiados.
C. Mapa de contorno del plano de anomalía magnética
Para describir las características del cambio de plano anormal, a menudo se dibujan mapas de contorno del plano de anomalía. Esto es para distribuir la red de medición en el dibujo de acuerdo con la escala especificada por los requisitos de diseño. El espacio entre contornos es generalmente de 2 a 3 veces la precisión anormal y debe redondearse a un número entero tanto como sea posible.
Existen muchos métodos de interpolación para dibujar contornos y diferentes métodos tienen diferentes efectos. Por lo tanto, se puede utilizar el método de interpolación que cumpla con los requisitos de precisión para dibujar contornos.
6.2.2.4 Método de medición magnética/escala magnética
De acuerdo con las diferentes posiciones de colocación de la muestra en relación con el sistema magnético, se puede dividir en posiciones gaussianas y segundas para la medición magnética. . El primero es adecuado para medir muestras fuertemente magnéticas y generalmente puede medir una intensidad de magnetización superior a 1500×10-3A/m. El segundo se utiliza para medir muestras débilmente magnéticas y puede medir una magnetización de (400~). 500)×10-3A/m. La medición gaussiana de la segunda posición se puede dividir en dos métodos debido a la diferencia en la colocación de la muestra: el método de medición de la segunda posición de la escala magnética y el método de medición de la tercera posición de la escala magnética.
Al medir muestras orientadas, primero coloque la muestra en una caja de muestras cúbica, y los dos centros de la muestra y la caja deben ser consistentes. R es la distancia entre el centro del sistema magnético y el centro de la caja. La dirección norte magnética de la muestra es la dirección positiva del eje x, el eje y apunta hacia el este como dirección positiva, el plano horizontal de la muestra es paralelo al plano xoy y la muestra de arriba a abajo es la dirección positiva del eje z. Después de fijar la muestra en la caja, se puede medir y finalmente calcular el volumen V de la muestra.
(1) Método de medición de la segunda posición
La segunda posición gaussiana consiste en colocar el centro de la muestra en la línea de extensión del eje de rotación del sistema magnético (es decir, norte o sur). En este momento, el sistema magnético El centro está ubicado en la línea perpendicular media de un dipolo vertical entre ejes magnetizado por la componente vertical Z0 del campo magnético terrestre. Suponga que la lectura del instrumento cuando no se coloca ninguna muestra es n0. Cuando se mide en el eje x, el eje y y el eje z respectivamente, las lecturas directa e inversa son n1 y n2, n3 y n4, n5 y n6 respectivamente. , entonces se puede calcular mediante la Ecuación (6.13) Susceptibilidad magnética aparente promedio κ' (unidad: SI), magnetización residual Mr (unidad: A/m) y ángulo de acimut φ.
Geofísica Ambiental y de Ingeniería
En la fórmula: R es la distancia entre el centro de la muestra y el centro del sistema magnético; ε es el valor de la rejilla del instrumento; es el volumen de la muestra; Z0 es el campo geomagnético normal.
(2) Método de medición de la tercera posición
El principio del método de medición de la tercera posición de la escala magnética es exactamente el mismo que el del método de medición de la segunda posición gaussiana. El sistema magnético debe girarse en un ángulo de acimut, de modo que el polo N apunte al sur. Debido al efecto de la componente horizontal H0 del campo geomagnético, se mejora la sensibilidad del instrumento, por lo que puede medir algunas muestras de rocas débilmente magnéticas.
Para la segunda y tercera posiciones del método de escala magnética, la lectura de la muestra debe cumplir las siguientes condiciones, a saber,
Geofísica ambiental y de ingeniería
La primera posición del método de la escala magnética El método de medición consiste en colocar el centro de la muestra directamente debajo del centro del sistema magnético.