第二节 磁力仪、工作方法和成果图示
第二章(2)磁法勘探(岩矿石磁性、磁力仪与磁法勘探野外工作方法)
90 80 70 60 50 40 30 20 10
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210
κ（磁化率） Mr （剩余磁化强度） M （总磁化强度）。
• 岩石的剩余磁性
• 自然界中岩石在成岩时期的地磁场作用下所 获得的剩余磁性，称为天然剩余磁性，通常 用NRM (Natural Remanent Magnetism)表 示，它是古地磁学的研究对象。
• 不同类别的岩石获得的天然剩余磁性的类型 是截然不同的。
（二）矿物的磁性
1、反磁性矿物 κ（磁化率）很小，一般为10-5 SI（ κ）
常见矿物有：岩盐、石膏、方解石、石英、大理石、 石墨、金刚石及长石
2、顺磁性矿物 κ< 10-3 SI（ κ）
常见矿物有：黑云母、角闪石、辉石、蛇纹石、 及石榴子石等。
3、铁磁性矿物 κ及Mr 都很大；
常见矿物有：磁铁矿、钛磁铁矿、磁赤铁矿、磁黄 铁矿等。
■ 磁法勘探资料整理与图示：
1、资料整理：求得各测点相对于基点的磁场差值
在强磁场区，磁异常按下式计算：
B B观 －B基点
在弱磁场区，磁异常按下式计算：
B B观 － B基点 B日变 B高程 B纬度
2、磁异常的图示 基本图件与重力勘探一样
• 天然剩余磁性的类型有: 热剩余磁性，化学 剩余磁性，沉积剩余磁性和粘滞剩余磁性。
• 1、热剩磁TRM (Thermal RM)
• 火成岩的剩余磁化方式主要是热剩磁。
• 所谓热剩磁就是炽热熔岩，其温度都在 磁性矿物居里点 (500一7000C)以上，从 地下喷出地面后在地磁场中冷却至常温 的过程中，磁性矿物因受到当地、当时 地磁场的作用，而平行于地磁场的方向 被磁化，其结果获得很强的剩磁，这种 剩磁称为热剩磁。
2-磁法勘探仪器和测量技术
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
机械式磁力仪简介 2) 刃口式垂直磁力仪
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
3）磁钢片N和S极两端长度对称于刃口，为使重心 偏向于S极，在S极一端装一重荷－－纬度螺丝， 调节它可使磁系磁轴保持在i小于等于正负1.5度的 位置，由于纬度在不同地区，地磁场Z变化较大， 需调节此重荷以保持磁系水平，使磁系在不同纬度 地区可以进行工作，故称之为纬度螺丝。 4）由于刃口磁称不用悬丝悬挂，无扭力矩的作用 ，在磁场变化读数超格时，使用辅助磁铁的磁场来 抵消一部分外磁场的作用，以此扩大测程。 因此，它在脚架上部装有安置辅助磁铁的设备。
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法 1、悬丝式垂直磁力仪及其工作原理
ZM cos i mgd cos( i) 2 i ZM cos i mgd cos cos i mgd sin sin i 2 i mgd cos mgd sin 2 i Z tgi M M M cos i
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法
二、机械式磁力仪
机械式磁力仪是一种应用最早的磁测仪器.最初仅是一
种由矿山罗盘改造而成的灵敏度很低的仪器.
1915年,阿道夫.施密特的刃口式磁力仪出现后,机械 式磁力仪才广泛应用于磁法勘探工作.
这类仪器都是相对测量仪器,其直接反映磁场变化的部
分称为磁系. 它的主要部分由一块精密的永久磁铁做成 ,利用力矩平衡原理来观测磁场,对磁场的测量类似于称 的原理,又名磁称.
第二讲 磁法勘探仪器和测量方法 1、悬丝式垂直磁力仪及其工作原理
磁系所受的三力矩的作用: 磁力矩: F lmc Z cos i ZM cos i, M mcl 磁棒的磁矩, 磁棒度 l
重力矩: M g mgd cos( i),
磁力仪仪器简介
注意：要把探头容器的轴线始终保持水平、取东西方向 ；在极地或磁倾角
较大的地方使用时 Polar Regions 指示的方向应朝上，在赤道地区及磁倾角 较小的地区使用时 Equatorial Regions 指示的方向应朝上，上述两个区域外 的其他区域，应旋转探头，选择好倾角，以获得最大信号
3 连接好测杆，探头夹与测杆连接
探头夹 测杆
探头锁紧 螺母
如图所示将探头插入探头夹中，并调节 探头锁紧螺母锁紧探头，完成安装。
仪器操作
1.按”开机”键将开启仪器，进入主菜单版面
2.在主菜单下，按 ↑ 、 ↓ 光标键选择 菜单功能，再按下确 认键。进入工作 参数设置菜单，仪器显示如右图。
3.工作模式 进入时置黑的模式表示当前模式，按退出键返回上层 菜单，按数字键 1 、 2 选择仪器工作模式。
6.磁场估计值：
7. 测点参数
8.显示曲线
进入本功能，仪器显示如下图
按 → 、 ← 光标键选择需要修改的 项，按下确认键修改，按退出键返回 上层菜单。也可以按数字键 1 、 2 快捷进入。
数据搜索完毕后，绘制曲线图形如下：
9.数据删除
在主菜单下按清除键进入清除菜单，如下图所示：
通过按数字键选择功能。 删除测线：输入您需要删除的测线所在的网号、线号确认便 可删除测线。此删除只是对存储器作了个删除标记。测线所 占用的空间并没释放，目的时增加存储器寿命。需要释放空 间请用“清除存储器” 功能。 清除存储器：彻底清除全部内存，释放存储器所有空间。
4.测线参数
进入本功能仪器显示当前的测 网号、测线号、测线方向、测 线模式、测点间距，如右图：
按 → 、 ← 光标键选择需要修改的项，按下确认键修 改，按退出键返回上层菜单。也可以按数字键 1 、 2 、 3 、 4 、 5 快捷进入。
磁力仪操作技术
一、系统构成 二、系统连接 三、数据采集 四、数据分析 五、故障排除
四、数据分析
磁力仪探测数据处理使用HYPACK软件进行，在对采集信号进行科学分析的基础上排除 假点的干扰，结合现场标记点和记录对所有磁场强度变化显著点进行重新标记和编号， 确定其位置坐标，量取磁场强度变化值和变化范围，记录在磁力仪探测成果记录表中。
方式采用尾部拖曳。探测小目标物，原有配重不够，需要增加配重，一般选择铅块。
应根据当地海况，做实验确定需要加载的数量，配重加载的原则是逐步加载，逐渐增
多，保证仪器安全，不触底。
测量船
浮漂
水面
拖缆，65米
长度以保证磁力仪 不触底为准
配重
配重
磁力仪 保证距海底的安全距离
海底
三、数据采集
1、布设测线 测线间距是根据磁力仪技术指标中的磁力 仪G882对常见目标的典型探测范围来确定，粗 测测线布设原则最大是探测范围的2倍值，以保 证测量的全覆盖，方向先东西后南北；加密测 量测线间距最大是探测范围值。例如在水深20 米的海域，探测100kg铁块，测线布设最大间距 为15米，精测布设8米。仪器入水消除潮位后至 少5米，即据泥面在15米以内。或者在实测前使 用相同物体或替代目标在陆地进行磁信号特征 的测试，选取合适的探测距离。
5、测量实施 点击开始测量，进入测量界面选择数据显示面板，将mag Depeth：[2]调出来，它就
是实时显示的磁力仪入水深度，点击mag面板的 ，检查Scale和Bias是否是我们已经改好 的Scale=0.034163，Bias=-3.38。根据你所探测需求，经过多次试验，确定需要加载的 配重。配重加载原则是：逐步加载，逐渐增多，保证仪器安全。
第四栏选择显示磁力仪的高、低数 据通道或同时显示两个通道的数值。
磁力仪与磁测工作方法
磁力仪与磁测工作方法磁力仪是一种用于测量磁场强度和方向的仪器。
它主要由磁感应强度计、方位角测量仪和刻度盘等部分组成。
磁感应强度计是测量磁感应强度用的主要装置，它由一个悬线式磁针和一块刻有磁场强度标度的圆盘组成。
方位角测量仪则用于测量磁场的方向。
刻度盘上通常刻有标度，用于测量磁针的偏角。
磁力仪的工作方法一般分为以下几个步骤：1.悬挂：将磁力仪悬挂在待测点上方，保证磁力仪的平衡。
2.方向校正：使用方位角测量仪调整磁力仪的方向，使其指向地磁场的方向。
3. 磁场强度测量：当磁力仪指针指向北极时，记录刻度盘上的读数，这个读数就代表了磁场的强度。
磁力仪的刻度盘一般以高斯(Gauss)单位刻度，也可以使用特斯拉(Tesla)或安培/米(A/m)等其他单位。
4.刻度校准：磁力仪的刻度盘上通常不只一个标度，因为不同地区的地磁场强度可能会有所不同。
为了准确测量磁场的强度，需要进行刻度校准。
校准的方法是在已知磁场强度的地方进行对比测量，然后调整刻度盘上的刻度，使其与已知磁场强度对应。
磁力仪可以用于多种应用中，例如地质勘探、物理实验、地磁测量等。
在地质勘探中，可以利用磁力仪测量地下的磁场变化，来研究地壳的构造和地下矿产的分布。
在物理实验中，磁力仪可以用来研究磁场的性质和相互作用。
在地磁测量中，磁力仪可以用于测量地磁场的强度和方向，来研究地球磁场的变化和地磁活动的规律。
总之，磁力仪是一种用于测量磁场强度和方向的仪器。
它可以通过悬线式磁针和刻度盘等装置来测量磁场的强度和方向。
磁力仪的工作方法主要包括悬挂、方向校正、磁场强度测量和刻度校准等步骤。
它可以广泛应用于地质勘探、物理实验和地磁测量等领域。
磁法勘探-磁力仪、磁法勘探的工作方法
第七章 磁力仪、磁法勘探的工作方法§7.1 磁测仪器一、概述磁力仪仅是观测磁场变化的仪器，种类很多。
但总的说来，可分为机械式磁力仪和电子式磁力仪两大类。
磁异常 0T T T a-=通常测量： 垂直磁异常：0Z Z Z a-= 水平磁异常：0H H H a-=总强度磁异常 0T T T -=∆我校：G-856质子旋进式磁力仪———— 测量T ∆、垂直水平梯度精度 0.1nT二、机械式磁力仪机械式磁力仪又称为磁秤，按照构造特征的差异，仪器可分为悬丝式和刃口式两类，而每一类又可分为测量磁场水平分量变化值的水平磁秤和测量磁场垂直分量变化值的垂直磁秤。
悬丝式垂直磁力仪的内部结构：平衡方程：(1)式中Z ——地磁场垂直分量m ——磁棒的磁矩P ——磁系受的重力θ——磁棒的偏转角τ——悬丝的扭力系数)(12S S Z -=∆ε三电子式磁力仪电子式磁力仪包括磁通门磁力仪、质子磁力仪、光泵磁力仪和超导磁力仪四种。
既可用于地磁场的相对测量，又可用于地磁场的绝对测量。
质子磁力仪的工作原理：物质的原子是由带正电的原于核和绕核旋转的带负电的电子组成，而原子核内又有不带电的中子和带正电的质子，氢的原子核中只有一个质子。
煤油、酒精、水等富含氢的物质，其分子中的电子的自旋磁距成对抵消。
其轨道磁矩也因分子间的相互牵制而被“封固”，除氢核以外的原子核的自旋磁矩也都互相抵消，唯有氢核即质子还存在自旋磁矩。
无外磁场存在时，这些质子的磁矩方向是杂乱的。
质子旋进的角频率ω与地磁场总强度成正比。
T p ⋅=γω 式中11810)0000075.06751987.2(--⋅⨯±=s T p γ——质子磁旋比(质子磁旋距与自旋角动量之比)nT九十年代以来，加拿大、美国和澳大利亚等国相继研制出了一些新产品。
1993年，加拿大Scintrex 公司推出了新型ENVI —MAG 质子磁力仪。
这是一种轻便型仪器(野外作业总重量5.5kg)，主要用于环境工程等问题的勘查。
3.磁法仪器
CZM-3质子磁力仪工作原理简介
• 野外仪器系统由质子旋进式磁力仪和微处 理机两部分组成。除主机外，也有探头和 电源。并带有微处理 能自动收录。最后将收录的数据回室内与 室内计算机连接作最后处理。
质子磁力仪工作原理简介
• 1 测量原理 • 该磁力仪是利用煤油、水或酒精等含氢原子中的 质子自旋的磁矩，经人工磁场HO磁化后，沿HO 方向排列而产生磁矩mP，在人工磁场切断后，其 磁矩的方向由人工场方向逐渐趋向地磁场方向， 在这个过程中，它是以围绕T旋进中趋向T方向的， 这种旋进称拉莫尔旋进，其旋进频率与地磁场强 度成正比。其表达式：T=23.4874ƒ，由此可知， 我们只要测得其旋进频率（ƒ）就可测得T,因此磁 力仪就是一个频率测定器。
点击[3] 进入数据查询页面后，可查看当日 所有数据。 • 查询完毕回到系统菜单后， 点击[4]，就进入“等待发送”页面，此时系 统已完成发送数据的准备,等待室内计算机 指令。室内计算机有CZM-3数据处理程序。 当磁力仪与计算机的连接专用电缆接好后， 计算机发出接收的指令，野外数据就进入 计算机进行处理。
2.频率测量
• 接收讯号的探头是装满煤油的罐状无磁性玻璃 钢瓶，并绕上一组人工磁场激励和接收频率讯 号的共用线圈。工作时，先产生一个人工磁场 H0（H0＞＞T）,工作时,H0方向垂直于地磁场。 切断后，质子磁矩在拉莫尔旋进中切割讯号线 圈，由此产生感应电动势。感应电动势是在 mP旋进一周时，其方向因与线圈圆截面每转 90°而呈垂直(后斜交)→平行→反向→又平行 →回原方向变化，电动势相应由极大→零→负 极大→零→极大（回原点）的变化，周而复始， 形成图2－13中所示的振幅不断减小的正弦波 图形。
磁力仪、工作方法和成果图示
一 、常用磁力仪名称 分为机械式磁力仪和电子式磁力仪两大类。 在国内，机械式磁力仪主要有: 悬丝式垂直磁力仪、水平磁力仪。 电子类仪器中有磁通门饱和式磁力仪、质子旋进 式磁力仪、光泵式磁力仪，超导式磁力仪， 但应用普遍的是地面质子旋进式磁力仪。 由于电子仪器性能上的优势，有逐步取代机械式 磁力仪的趋势。
磁场测量实验中磁力计的使用方法
磁场测量实验中磁力计的使用方法磁场测量实验中，磁力计是一种常用的工具，用于测量磁场的强度和方向。
它通过感知磁场中的磁力来提供数据，帮助我们了解磁场的特性和变化。
本文将介绍磁力计的使用方法，以及在实验中的注意事项。
一、磁力计的基本原理磁力计的基本原理是利用磁场对磁性物质产生的力来测量磁场的强度。
常见的磁力计有霍尔效应磁力计和电磁式磁力计。
霍尔效应磁力计通过测量磁场中的霍尔效应，即霍尔电压的变化来计算磁场的强度。
它适用于测量弱磁场，具有较高的灵敏度和精度。
电磁式磁力计则是利用感应电流和磁场之间的相互作用来测量磁场的强度。
通过测量引起电流变化的电压，可以计算出磁场的强度。
它适用于较强磁场的测量。
二、磁力计的使用步骤1. 准备工作在进行磁场测量实验之前，需要准备好磁力计以及其他辅助设备。
确保磁力计的电源充足，并将其与测量设备连接好。
2. 校准磁力计在进行实际的磁场测量之前，需要对磁力计进行校准。
校准的目的是消除测量误差，保证测量结果的准确性。
校准过程中，可以使用标准磁场源来产生已知的磁场，然后根据磁力计的输出值进行校准。
3. 安装磁力计将磁力计安装到需要测量的位置。
确保它与磁场的方向相对应，并且紧密地固定在测量点上，以避免任何干扰因素对测量结果的影响。
4. 开始测量打开磁力计的电源，将其连接到测量设备，并启动设备。
根据设备的指示，逐步进行磁场测量。
根据实验需求，可以在不同位置或时间进行多次测量，以获取更全面的数据。
5. 记录和分析数据在测量过程中，及时记录磁力计的输出值。
可以使用数据记录设备，或手动记录到实验笔记中。
完成测量后，将数据导入计算机，并进行进一步的数据分析和处理。
三、磁力计使用注意事项1. 避免磁场的干扰在使用磁力计时，需要注意避免其他磁场对测量结果的影响。
将磁力计远离其他磁性物体和磁场源，并确保实验环境中没有其他干扰因素。
2. 磁力计的保养与维护定期检查磁力计的状态和性能。
保持其清洁，并防止灰尘和其他杂质进入仪器内部。
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500
250 100
50～250
25～100 10～50
航空、海洋和 地面磁测
1:5 000
1:2 000 1:1 000 1:500
50
20 10 5
5～20
4～10 2～ 5 1～ 2 地面磁测
勘探
3、磁测精度确定
磁测精度
特高精度
均方误差 ≤2nT 均方误差 ≤5nT 均方误差 6～15nT
高精度 中精度
仪器名称： ENVI质子磁力仪 型 号：ENVI 产 地：加拿大先达利（SCINTREX） 公司 单 价：6万人民币 应用领域：区域重磁勘探、考古、军 事埋设物探测、环境磁场检测
SeaSPY海洋磁力仪
特点： 1.OVERHAUSER功能 2.高效，只消耗标准质子探头 所需功率的很小一部分。 3.高度的绝对精度，不存在航 向误差。 4.与铯探头相当的灵敏度，在1 到2个数量级之间更优于标 准的质子探头。 5.可由地震枪牵引。 6.可转换模式，更易于快速替 换组件和维修。
通常情况下可按下表处理：
地质工作阶段
比例尺 1:1 000 000 1:500 000
线距 10 000 5 000 2 000 1 000
点距
测量方法
区域填图
1:200 000 1:100 000
200～1 000 100～500
航空磁测和海 洋磁测
1:50 000
1:25 000 找矿 1:10 000
低精度 均方误差 ＞15nT 如何根据地质任务确定磁测精度 采用何种磁测精度，首先要考虑磁测的地质任务，探测对 象的最小有意义的磁异常强度（Bmax低）。根据误差理论知 道，大于三倍均方误差(m)的异常是可信的。而根据物探 图件要求，能正确刻划某地质体异常形态至少要有两条非 零等值线，等值线的间距得小于三倍均方误差。因此，通 常确定磁测精度为： m＜（1/5-1/6）Bmax低 在考虑上述原则的同时，在不影响完成磁测约定的主要任务 下，照顾到将来磁测资料的综合利用可适当提高磁测精度。
测程±18000~±33000nT。
用来标定机械式磁力仪 格值的仪器。它利用赫姆兹 线圈在线圈中央产生均匀磁 场,把待标定的磁力仪放在线 圈中央,人工改变磁场大小来 测定磁力仪格值。
该仪器是专门为地质人员野 外踏勘，发现磁异常用的，仪器 非常轻便简单，物探工作中也可 以用来作中低精度的磁测。观测 精度为25nT，测程范围为 ±20000 ～ ±250000nT。
磁 法 勘 探 仪 器
பைடு நூலகம்
超导磁力仪：精度10-6nT，能测出10-3nT
说明： 相对测量：指无须知道地磁场绝对值，仅测量磁异常 相对于其所处位置正常场的差值，这个差值就是我们 要知道的异常值。 1特斯拉（T）＝109纳特（nT） nT常用单位
三、常见磁力仪简介
该仪器为用来测量垂直分 量相对值的机械式仪器，磁系 是一根圆柱形磁棒，悬吊在恒 弹性扁平金属丝中央,利用地磁 场的垂直强度力、重力、及悬 丝扭力三个力矩的平衡来测量 磁场 。 该仪器观测精度±5nT。
（一）机械式磁力仪： 悬丝式磁力仪、水平磁力仪 质子磁力仪（质子旋进磁力仪） 光泵磁力仪 （二）电子式磁力仪 超导磁力仪 磁通门饱和式磁力仪
二、几种常见磁力仪及其精度
机械式磁力仪：精度5nT，刃口式，悬丝式，相对测量仪器 质子磁力仪：精度0.1nT，T＝23.4874f(nT)，f－拉摩尔旋进频率，绝 对测量仪器 磁通门磁力仪：精度10～20nT，高磁导率坡莫合金，利用电磁感应信 号来测Za，相对测量仪器 光泵磁力仪：精度0.01nT，T＝0.035684f，f－跃迁频率，绝对测量仪 器
TAM-2基于在太空方面具有长久的成功经历的TAM-1设计。
四、磁法勘探的野外工作方法
磁测有地面磁测、航空磁测、海洋磁测、井中磁测等，针对地面磁测主 要有以下几个工作阶段：设计阶段、野外施工阶段、资料整理阶段、成 果图示阶段和报告编写阶段。
（一）野外磁测的基本要点 1、地球物理前提分析
即：目标体与测区岩石有明显的磁性差异，目标体与围岩和其他局部地质 体异常可以区分。
2、测网的选择
测网：测线平行、间距相等，测点间距相等。 普查时：保证线距能有1～２条测线通过有工业意义的最小矿体异常，在通过 异常的测线上能有2～3个测点，目的是保证不漏掉最小有工业价值的矿体。 详查时：测线垂直异常走向，线距保证有3～５条过异常，测线上５～8个点 过异常，同时注意加点，以找到极值或转折点。
4、测量质量的评定 对测量结果的实际精度，常用均方误差（m） 来衡量。计算均方误差的方法是在测区中选择 代表性的线段、测点进行第二次独立观测检查， 若检查点有n个，每个点的第一次观测值为Zi′， 第二次观测值为Zi″，其差值δ i =Zi′—Zi″ （i=1,2· · · · n），则：
5、地面磁测工作方法概述 ——Za分量野外观测
该仪器是我国80年代中期产 品，主要供地面磁测、日变站、
地震预报中地磁台站使用。其灵
敏度为0.1nT。
该仪器是一种带微机 处理的高分辨率质子 磁力仪。以0.1nT的 分辨率进行总场和垂 直梯度测量。仪器由 主机，探头及电池盒 组成。
仪器名称： 数字旋转磁力仪系统 型 号：DSM－2 产 地：美国 单 价：56万人民币 应用领域：研究古地理、古气候； 分析沉积环境以预测矿产
7. 高灵敏度时高采样率从0.25sec.到 10sec. 8. 可升级，并可随时添加梯度数据。 9. 集中的数字化电子部件紧靠传感器，使得外部噪音最小。 10. 坚实的联接装置 11. 牵引线结实轻便 12. 坚实的纤维外壳 13. 可达6000m 深度
TAM-1卫星磁力仪
TAM-2卫星磁力仪
TAM-1系列三轴卫星磁力仪满足太空飞行器的宽量程探测和控制应用。 TAM-1在太空应用方面具有长久的成功经历。70年代后大量应用于民用 和军事卫星上。
6、悬丝式磁力仪Δ Z资料室内计算
五、地面磁测成果的图示
磁异常平面等值线图、磁异常剖面平面图和磁异常剖面图
1、磁异常剖面图：把一
条剖面的结果作成剖面图, 还可加地质断面及推断解释 结果。
2、磁异常剖面平面图：把全 部剖面以平面图的方式 绘制在 一起,并用红色表示正异常,兰 色表示负异常。
3、平面等值线图 编制方法是将全部测点 及其场值展绘在图上， 然后根据异常勾绘等 值线图。 注意：要考虑实际精度 确定等值线场值间距； 要结合剖面平面图综 合分析异常大致形态、 特征、异常轴，再勾 绘等值线不能单纯考 虑观测场值。
第二节 磁力仪、工作方法和成果图示
学习目标及课时分配
• 知识目标 1、了解各种磁法勘探仪器及其它们的工作原理。 2、正确认知磁法勘探的工作方法。 3、掌握各种地面磁测成果的图示方法。 • 技能目标 1、熟悉磁法勘探的野外工作流程。 • 课时分配 共计2课时。
一、磁力仪
用来测定磁场变化的装置（或工具），称为磁力仪
思考与练习
1、目前磁法勘探中最常用的磁法勘探仪器有 哪两类？ 2、磁法勘探的精度控制如何实施？ 3、磁法勘探成果图示的类型有哪些？