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利用Surfer软件进行海底磁性物质探测方法探讨

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龙强　于燕华　刘孝明

摘要：在当前的海洋调查中，磁勘测法广泛的应用于查找海底的磁性物质。趋势面分析法可以把磁力数据分解为整体趋势和局部异常两部分，从而把磁异常提取出来，通过磁异常分布来查找磁性物质。文章运用实例说明怎样利用Surfer软件分析磁异常，从而实现海底磁性物质的探测。

关键词：趋势面分析，磁异常，磁探测，surfer

引言

海底的地层由不同岩性的底层组成，不同的岩性，以及岩石中蕴藏的不同的矿床都具有不同的导磁率和磁化率，因而产生不同的磁场，以致在正常的磁场背景下，出现磁异常现象。海洋磁力测量主要采用海洋磁力仪探测海底磁场的分布特征，发现由构造或矿产引起的磁力异常 [1]。近年来，随着磁力仪的发展，磁法勘测也在海洋工程中得到了新的应用，如在光缆的路由调查、找寻海底磁性物质等[2]。任来平等已经探讨了海底管线的计算模型[3]。但由于磁力数据的复杂，目前的研究大多是在理想情况下进行的，还没有具体的方法来利用磁异常探测磁性物质。本文中则根据现在的理论在具体探测磁性物质的方法上进行一些尝试。

1 Surfer介绍

Surfer是在Windows和NT操作系统下最强大、最灵活的和较易使用的绘制等值线及三维立体图的软件包。自推出以来，已经在地质工作者取得了广泛的应用。

Surfer因为其强大的插值功能，已经使它成为用来处理XYZ数据首选的软件，能对离散的XYZ数据格网化，生成规则的格网数据。Surfer能迅速的将离散点的测量数据通过插值转换成连续的数据曲面，进一步简单、正确地把XYZ数据转化成丰富多彩的等值线图、粘贴图、影像图、地貌晕渲图、矢量地图、线框图和表面图等。Surfer除具有简单的数学运算、数据统计、平滑、滤波、微分、积分、傅立叶和谱分析等数据分析功能外，还具有趋势面分析、体积、面积计算、地形分析、剖面计算等三维空间分析功能。

2趋势面分析磁异常的模型

在趋势面分析法中，可以将地球磁场分为三部分：一是反应整体性变化的，即地球的正常磁场；二是反应区域性变化的，即地磁场的区域性异常；三是局部异常，由浅层的磁性物质产生。在实际应用中短時间内我们可以认为一和二两部分的变化是比较小的，磁异常主要是有于浅层的磁性物质产生的。因此要探测海底磁性物质就必须将磁力数据分为区域分量和局部分量两部分。

常用的趋势面式多项式趋势面，因为多项式能逼近任何连续函数，因此，用多项式作趋势面能较好的反映连续变化的分布趋势。地质学中趋势分析所采用的趋势面函数常常式整幂级多项式，常见形式是：

一般来说，多项式的次数越高，趋势面与实测数据偏差越小。但实践表明，变化较为缓和的资料配合较低次数的趋势面，可以较好地反映区域背景；而变化复杂、起伏较多的资料，配合多项式的阶次可以适当高一些。

3方法应用

下面以某处实测的海洋数据来进一步说明是怎样通过趋势面分析法来探测磁异常进而分析海底磁性物质的位置。

3.1实测数据的统计资料

从统计资料可以看出测区海底地形的起伏变化并不大，但磁场的跳变较大。从侧面说明了由于磁力数据的跳变较大，所以从单一测线进行研究很难找出其变化的规律，从面的角度去研究更容易确定出磁异常的区域。

3.2海底的三维立体图

根据实测数据，在Surfer中画出了测区海底地形的三维立体图。

3.3实测磁力数据的三维图

3.4去除趋势面后的磁异常的等值线图

从图中可以看出图中沿对角线方向有一条明显的磁异常带，由于浅层海域的磁性物质会引发磁异常，所以可以推断这一区域海底可能有磁性物质存在，由形状推断可能是一条海底管线。

4结语

本文以实测资料为例，探讨如何在Surfer中利用趋势面分析来确定磁异常，进而利用磁异常图来寻找海底的磁性物质，并给出了具体的方法。在使用Surfer处理磁力数据的过程中应注意，Surfer对数据进行插值时，边缘的误差会明显的较大，所以建议测区的面积最好比分析的海域的面积要大。由于磁力数据的跳变较大，海底环境的复杂，所以为了更加准确的确定海底磁性物质的位置，最好能在数据处理前得到测区的磁场背景资料，并结合其他观测手段得到的资料进行综合分析，从而快速且准确的来进行海底磁性物质的分析。

参考文献：

[1] 赵建虎现代海洋测绘[M] 下册武汉大学出版社 2008

[2] 裴彦良等磁法勘察在海洋工程中的应用海洋科学进展 2005

[3] 任来平等海底管线磁场计算模型海洋测绘 2007

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