| 作者：Gurov V.N., Mogilevsky V.E. |
本文表明，航空地球物理测量质量（仪器和技术）的提高直接取决于所得数据地质解释的质量、可靠性和完整性，首先是地球物理场频谱中高频分量的解释。简要介绍了数据的景观地质解释技术，并给出伽马场和磁场高频分量的解释实例及技术。结论认为，所述方法不仅能识别处于“干扰”水平的低反差异常，还能从所谓的“地质噪声”中获取额外的、十分重要的信息。
提高地球物理测量精度，在增加低反差目标反映于测量结果中的概率的同时，也会使记录到的低强度局部地球物理异常数量急剧增加。这些异常共同构成实测场的天然背景变化，即所谓“地质噪声”。相应地，任一已识别异常属于指定勘查目标的概率会显著降低。在许多情况下，异常和“噪声”参数的分布不仅在信号振幅方面重合，在自相关半径方面也重合（1）。这使得解释阶段无法充分分离有用异常与噪声，导致要么耗费大量资金采用其他方法（包括坑探和钻探）研究所有异常，要么大量漏失勘查目标。
无论如何，上述情况都会成为进一步提高测量质量的障碍。它对航空地球物理工作的成效影响尤为突出，因为此类工作通常覆盖较大面积，在这些区域内可能识别出数百乃至数千个实际上满足异常判据的实测场局部变化。此前已有文献（2）描述过类似情况，并将其视为不宜继续提高地球物理测量质量的一种条件。
我们已经开展和正在开展的研究（4）针对高精度方法测得的各类地球物理场背景变化的结构特征。研究表明，在大多数已研究情况下，提高航空地球物理测量质量是否合理，直接取决于地球物理场变化谱中相对低反差部分地质解释的质量和可靠性。这里的地质解释质量是指能否建立令人满意的解释模型，而可靠性是指能否在整个工作区充分实施该模型。
传统的数据地质解释方案通常对每个已识别、在度量上可靠的异常逐一进行解释。下文讨论的技术则可称为低反差背景场变化的景观地质解释，简称景观地质归算。（4）
所讨论技术基于两个基本命题。其一，在具体研究区域内，共同决定度量上可靠的背景场变化的景观地质因素数量有限。其二，利用有限的补充数据和知识，可以识别并模拟其中大多数因素。
航空伽马能谱数据的景观地质归算，是从观测场中定量扣除与区域已知景观地质特征或较易填图的特征有关的规律性分量。算法基于以下操作（4）：
- 根据先验景观地质特征，将区域划分为相对均一的地段；
- 确定每类景观地质地段的背景放射地球化学参数；
- 依据每类景观地质地段各自的背景参数，对伽马场谱分量的观测值进行归算。归算的输入数据为航空伽马能谱测量资料和研究区景观地质图。编制该图时，将地质图、景观成因类型图和植物群丛图的界线进行空间叠合。后两种图可通过对随测航空摄影资料或购得照片进行专门解译，方便地达到所需精度。对于所讨论的归算类型，上述三个因素（岩石类型、景观类型、植物群丛）几乎涵盖了背景场变化的全部成因。而地质杂岩体识别和地质界线划定可能存在的不准确性，则成为专门的研究和校正对象，可通过连续迭代实施景观地质归算程序加以处理。
在西雅库特和阿尔汉格尔斯克州具有金伯利岩远景的地区应用上述技术，首次识别出金伯利岩体形成的次生放射地球化学晕。随后将其形态和强度与原始数据比较，发现这些晕在原始数据中仅于反差最大的地段有所反映。
上述实例证实，在具体研究区域内，决定度量上可靠的背景场变化的景观地质因素数量有限，而且利用有限的补充数据和知识可以识别并模拟其中大多数因素。这也说明了低反差背景场变化的景观地质解释的有效性，该解释促成了一项新预测因素的确定。有趣的是，取得这些结果后，有必要将NaI晶体体积增至48和60升，以进一步提高航空伽马能谱测量质量。
在暗色岩分布区寻找金伯利岩体，是金刚石地质学的主要问题之一。这是由于金伯利岩与暗色岩在空间上经常伴生，后者磁化强度更高，而且岩管通常位于暗色岩之下。
不同机构在不同年份于暗色岩分布区开展的航空磁测表明，磁场局部分量的强度使得在这种背景下几乎不可能识别岩管引起的局部异常。研究还发现，岩管与暗色岩异常的自相关半径和水平梯度值的变化范围几乎没有差别。
我们对暗色岩岩床广泛分布区磁场高度分异原因的研究表明，控制这种变化的主要因素是岩床的断块结构，以及岩床底面绝对高程在相邻断块之间的突变。同时发现，分隔岩床断块的单个裂隙共同构成三组清晰的亚平行系统，对应于岩床的纵向、横向和斜向原生构造裂隙。最重要的是，在航空照片上可以十分清晰地观察到这些裂隙的表现（3）。
后一发现对于开发暗色岩分布区航空磁测数据的快速归算技术具有决定性意义。通过航空照片的专门解译，编制了岩床构造简图，并估算了各断块内的岩床厚度。开发了全新的计算机技术TRAPP（ТРАПП），用于地质模型磁场的三维（3 D）建模，按实际飞行高度计算实际航线上具体点位的场值。还开发了计算机技术NAGYTS（НАГЫЦ），用于在模型参数不明确的地段迭代求解。
有趣的是，对本文及其他比较曲线的分析提示，曲线之间的部分差异可能源于观测点在地面测线上的定位精度不足。这一情况以及其他因素要求大幅提高暗色岩分布区航空地球物理测量的质量。因此，在此案例中，高质量的数据地质解释同样提高了对测量质量的要求。
需要强调，在此案例中，文章开头针对低反差背景场变化的景观地质解释技术提出的两个基本命题也得到了验证。
对多个区域高精度航空磁测结果的处理表明，相应数字资料中始终存在一个包含极其丰富小异常的磁场频谱高频部分，构成磁场的“精细”结构。这些磁异常宽度为数百米，强度从零点几nT至数nT。传统上，记录场频谱的这一最高频部分被视为干扰而不予研究。
这一频谱部分的成因可暂分为三组。第一组显然与随机测量误差以及将剖面数据转换为规则网格时产生的畸变有关。这些因素引起的异常点的重要特征是随机性和空间上的不相关性。第二组因素通过地形、松散沉积物岩相组成的不均一性及人为因素的影响形成异常和异常点。此类异常在存在空间相关性时，往往具有相对较高的梯度值。场“精细”结构的第三部分由成因上直接或间接与低反差基岩介质中的局部不均一体有关的异常构成。在沉积盖层较厚的地台地区，这部分异常直接与沉积盖层岩石中的不均一体有关。埋深超过一千米时，强烈变形、强磁化的结晶基底岩石不影响磁场频谱的这一部分。
为识别和分析此类异常，开发了专用软件包MILLIGAN（МИЛЛИГАН，意为微局部线性地球物理异常）。其数据处理技术是在数字场模型中寻找不同走向的微局部线性异常，并编制这些异常的分布图和分布密度图。该工作阶段完全形式化，由计算机完成，无需大量人工投入。如有需要，任何高精度大比例尺磁测的数字数据均可按上述思路重新处理和分析。通常，每一千平方千米测区可识别出数百个微局部异常。
当基底埋深足够大时，可以通过磁场带通滤波按水平尺度将微局部异常分组，分别进行分析。该方法可将与近地表不均一体有关的异常单独分为一组，并利用其余异常编制盖层内不同深度的不均一带分布图，进行三维研究。
这里不详细讨论造成地台盖层中此类低反差不均一性的所有可能地质原因，仅简要考察利用所述技术识别盖层内构造破坏系统的特点。须注意，这些构造破坏通常反差极低，探测它们需要在地震勘探和钻探工作中投入大量资金。
识别地台盖层内断裂构造的技术基于以下主要认识：
- 断裂构造形成一种结构复杂的三维地质体，即断层的主动影响带，由不同级次的剪裂隙、张裂隙及其他裂隙共同构成；
- 裂隙相对于断层总体方向的方位主要取决于主应力矢量方向，以及岩石的力学性质、各向异性等，因此包含有关这些因素的信息；
- 裂隙带特殊的力学和物理化学条件，为盖层岩石岩石物理性质发生与这些带具有空间关联的变化创造了前提
- 单个裂隙的几何尺度小，相邻岩石体积的总磁化强度变化也小，因此航空磁测数据中的相应异常强度很弱。断裂构造的上述特征（线性构造密度增大、图案特征明显）为依据MILLIGAN软件包生成的线性构造图识别和研究断裂提供了条件。微异常密度较高的线状区域被视为沉积盖层的破裂带，其几何轴线被视为断层轴线。带内线性构造的典型图案有助于识别断裂并开展构造物理解释，根据各破裂要素相对于总体方向的优势方位对断层分类。对于走滑位移，可以估计相应破裂带的发育阶段。如果考虑岩石断块所有可能的相对位移，则应采用按主剪应力方向进行的分类。这可确定真实位移水平分量的方向，并可用于解决若干地球动力学问题。
所述技术可通过按破裂要素分布密度分类，评价断层带和沉积盖层岩石地段（断块）的相对储集性能。解释的最后阶段叠合不同方向的密度图，并在此过程中对所得区域构造格局进行非形式化的理解和概括。
所述技术已用于多个区域航空磁测数据的处理，均取得了重要地质成果。在莫斯科州谢尔普霍夫区开展研究、旨在识别地下水矿床区的构造时，所识别的盖层构造破坏得到了钻探证实。
显然，通过所述技术获得的地质信息，既是解决一般地质填图问题所需，也是寻找赋存于地台沉积层中矿产资源所需，这些资源包括地下水、油气、金刚石、沉积—渗滤成因矿石等。
MILLIGAN缩写中的“地球物理”一词意味着，原则上，此类处理不仅可用于磁测结果，也可用于航空伽马能谱测量结果、数字地形模型等。为获取断层流体活动的信息，MILLIGAN技术被用于分析航空伽马能谱测量数据，具体为经过大气氡校正后的铀道数据。结果发现，在若干情况下，相应构造格局具有良好相关性，即存在放射性射气逸出的断层。
第三个实例的数据再次表明，影响局部高频场分量分异的自然因素数量有限，并可依据先验知识较快地确定这些因素。在此实例中，先验知识是有关断裂构造地质结构特点的认识。
上述实例再次强调了文章开头的论断：提高航空地球物理测量质量的可能性，与地质解释质量和可靠性的提高直接相关。在一定程度上，这种关系的辩证性可与人们熟知的“炮弹威力—装甲厚度”关系相类比。这里重点关注利用低反差背景场变化的景观地质解释方法（景观地质归算），对地球物理场频谱的高频分量进行地质解释。这不仅能够“在干扰水平上识别有用异常”，还可从场的最高频部分本身（地质噪声）提取具有实际意义的地质信息。该方法的一个特点是将航空地球物理通常不使用的补充资料纳入技术流程，例如景观地质图、影像解译图等。然而，地球物理场自身的性质要求采取这一步骤，而这些信息的获取方式（遥感、快速方法）表明，在航空地球物理组合中加入非地球物理方法只会增加极低的额外成本。
参考文献
1. Nikitin A.A. 地球物理信息处理的理论基础. 莫斯科: Nedra, 1986, 281页.
2. Tarkhov A.G., Bondarenko V.M., Nikitin A.A. 勘探地球物理方法组合原理. 莫斯科: Nedra, 1977, 314页.
3. Tsyganov V.A., Mogilevsky V.E., Kulikov N.F. 在暗色岩分布区寻找金伯利岩体时航空磁测的能力. 载于《有效矿产地球物理方法开发的新进展》. TsNIGRI论文集，第222辑，莫斯科，1988，第92-97页.
4. Tsyganov V.A. 地质勘查系统的可靠性. 莫斯科: Nedra, 1994, 299页，附插图.