安装于潜器中磁力仪磁干扰的陆上校正方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及磁力勘探技术领域，特别是一种安装于潜器中磁力仪磁干扰的陆上校 正方法。
【背景技术】
[0002] 由于矿物质通常具有磁性，在地球磁场作用下矿区往往呈现地磁异常现象，陆上 磁法探矿是一种应用广泛的地球物理勘探方法，如航磁测量、地面磁测。由于陆上矿产资 源日益枯竭，海洋存在着丰富的矿产资源，尤其国际海域矿产资源成为当今世界各国关注 的焦点，我国对此也高度重视，已成功申请获得太平洋7. 5万平方公里的多金属结核矿区、 3000平方公里富钴结壳矿区和西南印度洋1万平方公里的多金属硫化物矿区，成为世界上 首个同时拥有三种资源矿区，并享有专属勘探权和优先商业开采权的国家。海洋磁法勘探 也成为深海探矿一种常用的技术手段之一，目前，海洋磁法勘探主要采用拖曳式作业方式， 包括海面拖曳作业和近海底拖体拖曳作业两种方式。海面拖曳作业即将磁力仪拖于船后方 3倍以上船长度距离并下沉于海面以下数米，由母船拖曳磁力仪沿设计测线进行调查，该方 法具有作业方便的优点，但由于大洋矿区水深达数千米，采用海面拖曳式作业难以得到海 底高精度、高分辨率的地磁数据，尤其对呈现丘状小区块分布的热液硫化物矿，采用磁力仪 海面拖曳式作业难以满足其要求；近海底拖体拖曳作业方式将磁力仪安装在无磁拖体上进 行近海底拖曳作业，该方法可以得到海底高精度地磁探测数据，但存在拖体姿态不稳，航行 难以控制，实际调查航迹偏离设计测线距离大，作业不便，效率低下等问题。为了得到高精 度海底地磁数据以及提高作业效率和调查质量，美国、德国等国率先采用将磁通门三分量 磁力仪安装于自主潜器中，自主潜器潜入数千米的深海，在离海底数十米至数百米高度按 设计使命进行自主探测，获到高精度、高分辨率的近底地磁数据，并解决了拖曳式磁测作业 存在的不足；潜器磁力仪成为获取深海海底高精度、高分辨率地磁数据最有效的技术手段， 已应用于热液硫化物等资源调查。我国也迫切需要这种技术手段应用于国际海域矿区资源 详查中。
[0003] 由于潜器中的下潜压铁、上浮压铁、电池仓、电子仓、电机等磁性物质会对潜器磁 力仪造成严重的干扰，对于潜器磁力仪探测数据能否对各种干扰进行有效校正，得到可靠、 可应用的探测数据是科学家们在潜器下海前就非常关心的技术问题。由于普通实验室或潜 器研制车间存在磁干扰物质，不宜作为潜器磁力仪磁干扰校正的测试场所，同时因潜器重 量重、体积大很难在磁力计量中心进行相应的校正工作。因此需要一种简便可行的潜器磁 力仪磁干扰校正方法，对潜器的各种干扰进行有效校正，使得潜器下海前就能得知其磁测 数据是否具有应用价值、潜器磁力仪能否适于近海底磁测调查。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术存在的不足，提出一种潜器磁力仪的磁干扰校正方法，解决潜器下 海前对安装潜器中磁力仪受到磁干扰能否得到有效校正，磁测数据是否可靠、潜器磁力仪 能否适于近海底进行磁法勘测的技术问题。
[0005] 本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
[0006] -种安装于潜器中磁力仪的磁干扰校正方法，首先在野外探寻一块地形平整、磁 场平稳的校正测试区，测区内布设测线，选定一条离测区中心点距离大于潜器长度二分之 一的最近一条的测线作为比对测线；选用一磁铁作为磁源；高精度陆地磁力仪测量磁源置 于比对测线上各测点的磁场值；旋转潜器一周测得各方位磁干扰校正数据；将潜器置于四 个不同方位，潜器磁力仪测量磁源置于比对测线上各测点的磁场数据；利用潜器旋转一周 测得磁干扰校正数据对不同方位磁测数据进行校正得到四个方位校正后的磁测数据，最后 与陆地磁力仪测量的数据进行比较，验证本发明校正效果。测试过程中高精度陆地磁力仪 探头高度与潜器磁力仪探头高度相同，同时备有一台以上同型号高精度陆地磁力仪用于地 磁日变观测。
[0007] 具体步骤如下：
[0008] S1.布设测区测线及测点，其中测区内的坡度小于10° ;
[0009] S2.高精度磁力仪勘测测区的要求测区Tgra梯度小于2nT/m，T为地磁场 值；
[0010] S3.高精度磁力仪探头置于测区中心测量磁源在比对测线各测点的磁场值Tb_， Tb_为测区基准地磁场值；
[0011] S4.圆周旋转潜器一周，测量潜器在无磁源时各方位的磁场值，潜器感应磁场随潜 器方位变化的拟合函数公式为：
[0012] Tw=a^os(hdg-D+a2) +a3cos(2hdg-2D+a4) +a5；
[0013] 所述的Tw为感应磁场，Traw为磁场实测原始值，hdg为潜器方位角，D地磁场磁偏 角，a2、a3、a4、已5为拟合参数；
[0014] S5.旋转潜器置于四个不同方位，在磁源置于比对测线各测点时，测量潜器各方位 的磁场值TMW;
[0015] S6.对磁源在比对测线各测点时潜器四个不同方位的磁场值Traw进行校正，得到 校正后的磁测地磁场数据Tgra，校正公式为：
[0016] Tgeo =Traw-Tw+a5_Tauv，
[0017] 将Tgra与TbaJi行比较，可以得到准确的数值；
[0018] 所述的TgM为地磁场值，T_为磁场实测原始值，Tw为感应磁场，auv为潜器，Tauv为 潜器本体磁场值，a5为拟合参数。
[0019] 作为优选，上述安装于潜器中磁力仪的磁干扰校正方法中测量磁场值的磁力仪分 别位于测试场地的中心点，磁力仪探测高度相同。
[0020] 作为优选，上述安装于潜器中磁力仪的磁干扰校正方法中磁场梯度小于InT/m。
[0021] 作为优选，上述安装于潜器中磁力仪的磁干扰校正方法中比对测线为离测区中心 点距离大于潜器长度二分之一的最近一条的测线。
[0022] 作为优选，上述安装于潜器中磁力仪的磁干扰校正方法中比对测线上各测点校正 后地磁场值Tgf；。与基准地磁场值Tbasf；差小于50nT。
[0023] 在整个技术的实施过程中，也可以理解为：
[0024] 测试场地勘探及测线布设：在野外选择地形平整空旷、周围无电线等干扰源，地磁 场平稳、梯度变化小于一定数值，且潜器能运达的场地，从中选择边长为潜器长度5倍以上 的正方形区域作为测试区；以测试区的中心点作为原点，过原点水平测线及其平行线为X 测线，过原点垂向测线及其平行线为Y测线，以2米测线间距测区布满X测线和Y测线，近 测区中心点可设1米间距加密测线，测区内水平测线与垂直测线交点为测点；
[0025] 测区背景场勘测：用高精度陆地磁力仪对测区内各测点进行地磁场勘测，对测量 数据经地磁日变改正后，得到测区地磁背景场数据，要求用于磁干扰校正测区地磁场梯度 小于2nT/m;
[0026] 高精度陆地磁力仪测量磁源置于比对测线上各测点的磁场值；将高精度陆地磁力 仪置于测区中心，选用一磁源如强磁铁作为磁异常源，选定一条离测区中心点距离大于潜 器长度二分之一的最近一条的测线作为比对测线，移动磁源置于比对测线上各测点，高精 度陆地磁力仪记录磁源在比对测线上各测点的磁场值，移动及放置过程中保持磁源方向不 变；
[0027] 潜器圆周旋转一周获取磁干扰校正数据：将潜器置入测区，并使磁力仪探头位于 测区原点上方，卸除下潜压铁，转动电机，使潜器工作于最接近海上实际应用状态，以测区 原点为圆心，缓慢转动潜器圆周运动一周，潜器控制计算机记录旋转过程中的潜器方位及 潜器磁力仪测得的磁场数据；
[0028] 潜器分别处于四个不同方位测量磁源置于比对测线上各测点的磁场值：转动潜器 分别处于360度均匀分布的四个不同方位时，潜器控制计算机记录不同方位时磁源置于比 对测线上各测点潜器磁力仪测得的的磁场数据；
[0029] 潜器磁力仪校正公式及校正拟合参数：潜器磁力仪磁干扰校正包括潜器运动处不 同方位时的磁感应场校正和潜器的固定场校正，因潜器近底作业时具有很好的稳定性，探 测过程中，横摇与纵摇变化很小，因此在考虑潜器不同姿态的磁感应影响时，可以认为垂向 的磁通量不变，只受水平方向的磁通量变化影响，磁感应场随潜器航向变化的拟合函数公 式：
[0030] Τω =a^os(hdg-D+a2) +a3cos(2hdg-3D+a4) +a5 (1)
[0031] 式中Τω为磁感应场，hdg为方位角，a1、&2、33、34、3 5、为拟合参数，通过潜器旋转一 周获取各方位的磁测数据，按（1)式拟合得到各拟合参数值；
[0032] 潜器固有场校正：要得到准确地磁值Tgra，对测量原始数据需要在消除不同方位的 磁感应场基础上，还需消除潜器固有磁矩的影响，见式（2):
[0033] Tgeo=Traw-T"+a5-Tauv (2)
[0034] 式中，TgM为地磁场值，I\aw为潜器磁力仪测得原始值，a5由潜器作圆周旋转时测量 数据进行拟合得到，感应磁场由式（1)计算得到，Tauv值可用高精度磁力仪测量同一位置 潜器存在时与潜器不在时的磁场值，其差值即为Tauv的固有磁场值。
[0035] 对潜器处于四个不同方位时，磁源置于比对测线上各测点的磁测数据进行磁干扰 校正及结果验证：利用潜器圆周旋转数据得到公式（1)各拟合参数值，结合磁干扰校正公 式（1)和公式（2)对处于不同方位的磁测数据进行校正，校正后得到四个方位的磁异常探 测数据，并与高精度陆地磁力仪对磁源置于比对测线上