地磁学_1

合集下载

第一章 地磁学概述

第一章 地磁学概述

公元17世纪,发现磁偏角、磁倾角随时间的变化,
提出地球磁场起源的假说(吉尔伯特)。 1702年编制了第一张全球地磁图(D);认识了 地磁场有缓慢的长期变化。 1799~1804年,发明并开始了磁场强度的测量。
3. 近代地磁学
1839~1957年,以德国高斯将球谐分
析理论用于地磁研究为标志。 公元19世纪,建立地磁学的基本理 论——高斯理论,用数学表达式描述地磁 场;制作测量强度的仪器。
Bell系统从纽芬兰到苏格兰的跨大西洋电
缆通信极度困难;加拿大多伦多停电。
1972.8.4 断。 大磁暴使Bell系统连接普兰诺、依 利诺斯、喀斯卡特和艾奥瓦的同轴电缆中
1982.12.26.太阳耀斑的高能质子到达45分钟后, 同步轨道“业务4号”卫星的可见光和红外 扫描辐射计失效,磁暴时完全失效。 1989.3.13-3.14加拿大魁北克全省停电9小时, 全球高频无线电通信完全中断,VHF通信 异 常 , 美 国 NASA 的 一 个 卫 星 道 下 降 了
天然气 ﹑煤﹑铜﹑铝﹑镍和其他金属﹑金刚石等。
3. 空间环境预测 太阳活动
磁暴
对通讯影响 对宇航、卫星发射及运转影响 对电网、输油管网的影响
1940.3.24
大磁暴使明尼安波利斯地区80%
的长话中断;新英格兰、纽约和魁北克等
地区供电一度中断。
1958.2.9-2.10 磁暴使北大西洋电报电缆中断
2.地震地磁观测的任务:
保证连续完整、准确可靠地记录各种地磁现
象,包括变化量极小、区域性极强的震磁信息。
3.地磁观测分类: * 按观测对象不同分类: 绝对观测和相对观测 地磁绝对观测:观测测点观测时刻地
磁要素的大小
地磁相对观测:观测测点地磁要素随 时间的变化

地磁学1

地磁学1

γ
1γ = 1nT
(二)磁化
在外磁场作用下,没有磁性的物体获得磁性, 在外磁场作用下,没有磁性的物体获得磁性,称为磁化。
1.磁偶极子 1.磁偶极子
相距很近的两个等量异性磁极, 相距很近的两个等量异性磁极,作为一个整体称为磁偶极子。
v
P m 称为磁偶极距,方向由负磁极指向正磁极。
2.磁化的本质 2.磁化的本质
两个点磁极间的相互作用力为: 两个点磁极间的相互作用力为:
Qm1 ⋅ Qm 2 r F= ⋅ ⋅ 2 4πµ 0 r r
p
p
1
磁场:磁力作用的物质空间称为磁场。 磁场:磁力作用的物质空间称为磁场。 磁力场:由磁体的正极出发终止于负极的封闭曲线。 磁力场:由磁体的正极出发终止于负极的封闭曲线。 磁场强度( 单位磁荷在磁场中所受的力, 磁场强度(H):单位磁荷在磁场中所受的力,称为该
二、地球的磁场
存在地球周围的具有磁力作用的空间,称为的磁场。 存在地球周围的具有磁力作用的空间,称为的磁场。 (一)地磁场的构成
~ ~ ~ B = B0 + Ba + δB ~ ~ ~ B0 = BSN + Bm 其中: 其中:
(二)基本磁场及特征
~ 在三个坐标轴上的分量分别为: B 在三个坐标轴上的分量分别为:
I ——磁倾角。矢量B下倾,I为正;矢量B上倾,I为负。 ——磁倾角。矢量B下倾, 为正;矢量B上倾, 为负。 磁倾角 D——磁偏角。矢量H东偏,D为正;矢量H西偏,D为负。 ——磁偏角 矢量H东偏, 为正;矢量H西偏, 为负。 磁偏角。
上述的B 上述的B、X、Y、Z、H、I、D各量都是表示地磁场大小和 方向的物理量, 方向的物理量,称为地磁要素。 由图可见各分量间的关系为: 由图可见各分量间的关系为:

地磁学教学课件

地磁学教学课件

在场源不变的 情况下,对于确定的点和 时刻,磁场的磁感应强度和磁位取定值; 在不同位置或不同时刻磁场的磁感应强 度和磁位取不同的值。
人们把不随时间变化,或变化非常缓慢 的磁场叫做静磁场或稳定磁场;
把不随空间位置变化的磁场叫做均匀磁 场。
2、磁感应强度 描述磁场的最基本的物理量是磁感应强
f qvB
式中,q为正电荷的带电量,v为电荷的 运动速度;f、v、B三者之间的方向关系, 遵守右手螺旋定则。
一个速度为v(v<<C,C为光速)的匀速 运动电荷q所激发的磁场可由下式确定:
B 0 qvr 4 r3
上式中r为电荷所在点至P点的距离(矢量).
与电场中的电力线类似,常采用磁感应线 (简 称磁力线)来形象地描绘磁场的空间分布。

§1 磁场的基础知识 一、磁场、磁感应强度与磁场强度
1、磁场 磁性:物质能够吸引铁的属性叫做磁性。
磁场:我们把存在着磁力作用的空间区域叫做 磁场。
场是一种看不见、摸不着的特殊的物质,但它 具有动量、能量和质量,其动量、能量和质量 都能够被检测出来。
对于场的物质性的认识,乃是物理学史上的一 块划时代的里程碑。
磁极之间的作用力(力与磁极强度乘积成 正比,与磁极间距离的平方成反比。用 公式表示其模值为:
f qm qm1
4 0r 2
而真空中点磁极的磁场强度F定义为: 单位正试验磁极在该点所受的力。其大小和方
向:
F f qm r
qm1 40r3
应该注意,磁场强度F与磁感应强度B这两个 物理量之间既有联系,又有差别。
地磁学
地球的电磁现象是重要的地球物理现象之一,它 可以反映上至太阳活动、行星际空间、磁层、电 离层,下至地壳、地慢、地核中发生的与电磁过 程有关的各种物理过程。

地磁学基础.

地磁学基础.
H = T cos I , X = H cos D,Y = H sin D
Z = T sin l = HtgI ,T 2 = H 2 + Z 2 = X 2 + Y 2 + Z 2
(1.1-14)
tgI
=
Z H
, tgD
=
Y X
3
图 1.1-1 地磁要素
二、地磁图和地磁场分布的基本特征
(一)地磁测量和地磁图
奥斯特。μ为绝对磁导率,其单位为亨利/米。在真空中,(1.1-13)中的μ为μ0即真空的磁 导率B为BB0。在SI制中μ0=4π×10-7亨利/米。应指出,在CGSM制中,由于真空(或空气) 中μ0=1,故B0与H相同,两者可以不加区分地应分。在SI制中,B0与H在数值与量纲上均不 相等,故两者不能混用。本书所指的磁场、磁异常场等,除了使岩石等物质磁化的原始场外,
磁化率, M 为磁化强度。因为一个标量的梯度的旋度为零,故 H 可用一标量函数的梯度来
表示。
设:
K H = −∇U (x, y, z)
(1.1-3)
式中 U 称为磁标势。由(1.1-1)及(1.1-2)式得: K
∇ ⋅ (−∇U + M ) = 0
(1.1-4)
用矢量分析K 公式 ΔU = ∇ ⋅ M
K
K
∑ ∇ ⋅ M r
=

⋅(M r
)

Mi
i=x,y,z
∂ ∂i
(1) r
式中:
∑ Mi
i=x,y,z
∂ ∂i
1 () r
=
Mx
∂ ∂x
1 () r
+
My
∂ ∂y
1 () r

《重力学与地磁学》地磁学部分

《重力学与地磁学》地磁学部分
大致沿地理纬度排列的曲线簇。南北磁极数值最大 (约(6~7) ×104nT),赤道附近数值为零
世界地磁场总强度等值线图
1.5.2 中国地磁图
等偏线
等倾线
水平分量
垂直分量
总强度图
1.5.3 非偶极磁场等值线图
非偶极子场 围绕几个中心分 布
强异常可达 地磁场平均强度 的30%~35%
弱异常只有 地磁场平均强度 的6%
2.1.2 地磁场强度的表示
H
U
(U
i
U
j
U
k)
x y z
X = - m0 ¶U r ¶j
Y = - m0 ¶U r cosj ¶l
Z
=
m0
¶U ¶r
2.1.3 国际地磁参考场(IGRF) 1. 高斯系数的获得
U
R
0
(
n1
R r
)
n1
n
(
m0
g
m n
cos m
hnm
sin
m)Pnm (cos )
BT BT0 BT
变化磁场比稳定磁场弱得多(最大的变化磁 场只占总地磁场的 2~4% ),因此,稳定磁场 是地磁场的主要部分
1.3 地磁要素
1. 直角坐标系: X、 Y、 Z
2. 柱坐标系:
观测点
o
x (地理北) X
D
H (地磁北)
I
y(东) Y
H、 Z、 D 3. 球坐标系:
BT、I、D
基本磁场(nT)
gnm
hnm
-29988
长期变化(nT/a)
gnm
hnm
22.4
11
-1957
5606

地磁学原理

地磁学原理

三、地磁场随时间变化
1.长期变化(内因为主)
变化规律:磁矩变小,磁极西向飘移
2. 2.短期变化
平 静 变 化 干 扰 变 化
太 阳 日 变 化 太 阴 日 变 化 年 变 化 磁 暴 不 规 则 变 化 湾 形 变 化 , 沟 形 变 化 短 周 期 变 化
中国地磁图中各地磁要素的分布特点: 中国地磁图中各地磁要素的分布特点: • 垂直强度 ,由南到北从-0.1×10-4T增加至 垂直强度Z,由南到北从 × 增加至 0.56×10-4T。 × 。 • 水平强度 ,由南到北从 ×10-4T减小至 水平强度H,由南到北从0.4× 减小至 0.2l×l0-4T。 × 。 磁倾角I,由南到北从-10 增加至+700。 磁倾角 ,由南到北从 0增加至 • 磁偏角 的零偏线约从新疆与西藏交界处向东 磁偏角D的零偏线约从新疆与西藏交界处向东 南方向延伸,穿过青海, 南方向延伸,穿过青海,并在兰州与成都之西 折向西南方向,再穿过四川、贵州与云南, 折向西南方向,再穿过四川、贵州与云南,然 后延伸至越南。零偏线以东, 由 后延伸至越南。零偏线以东,D由00变化至 110(西),零偏线以西,D由00变化至 0 (东)。 西 ,零偏线以西, 由 变化至5 东 。
(磁子午线) H
x
D 0 y I (正东) T
Z
T, I, D , Z, H(X,Y)
图1 地磁要素

世界地磁图基本上反映了来自地球核部场源的各地磁要素随地理分布的基 本特征。下图为1980年的地磁场水平强度 等值线图 单位为 年的地磁场水平强度H等值线图 单位为nT)。从图中可 本特征。下图为 年的地磁场水平强度 等值线图(单位为 。 以看出,水平分量等值线大致是沿纬度线排列的曲线族, 值由赤道向两极 以看出,水平分量等值线大致是沿纬度线排列的曲线族,H值由赤道向两极 逐渐减小至零。 逐渐减小至零。

物理地磁知识点总结归纳

物理地磁知识点总结归纳

物理地磁知识点总结归纳1. 地球磁场的基本特征地球磁场是指地球周围存在的一种特殊的磁场,它具有以下几个基本特征:(1) 磁场的三维分布不均匀,呈现出复杂的结构;(2) 在地球表面上,磁场的强度和方向均有明显的地域性差异,这种差异称为地磁畸变;(3) 在地球的内部,磁场的强弱和方向可能会发生变化,这种变化称为地磁异常。

2. 地球磁场的产生地球磁场的产生主要是由地球内部的磁性物质运动产生的。

地球内部的核物质在地球自转的作用下形成了涡流,这种涡流产生的磁场叫做地球自发磁场。

除此之外,地球的地壳中也存在一些磁性矿物,它们的磁性使得地壳中也存在磁场。

地球自发磁场和地壳磁场共同作用形成了地球总磁场。

3. 地球磁场的变化地球磁场存在着一些周期性的变化,其中最重要的是地球磁极的漂移和磁场强度的变化。

(1) 地球磁极的漂移是指地球磁场的地理北极和地理南极位置会随时间而发生变化。

这种漂移是非常缓慢的,大约每一两百万年才会发生一次翻转。

地球磁极的漂移对导航定位和航天探测等有重要影响。

(2) 地球磁场的强度也会随时间而变化,这种变化是不规则的,在一定时间内,地球磁场的强度可能会有显著的增弱或增强。

地球磁场的强度变化会对地球内部活动和生物生态系统产生一定影响。

4. 地球磁场的应用地球磁场具有重要的应用价值,主要可以体现在以下几个方面:(1) 导航定位:地球磁场可以作为地面、航空、航天导航定位的重要参考依据。

利用地球磁场的性质,可以确定地理方向和定位坐标。

(2) 矿产资源勘探:地球磁场对地壳中的磁性矿物产生显著的影响,利用地球磁场的变化可以寻找地下的磁性矿产资源。

(3) 环境监测:地球磁场的变化还可以用来监测大气活动、地壳活动,以及太阳和地球磁层相互作用的情况,对于环境监测和预警具有一定作用。

5. 地球磁场的研究方法地球磁场研究的方法主要包括实地观测和实验室研究两种。

(1) 实地观测:包括对地球磁场强度、方向、地磁异常和地磁畸变等进行实地观测,通常采用磁力计、地磁测量仪、磁性测量仪等设备进行观测。

第四章 地磁学1-3节

第四章 地磁学1-3节

最早长期变化现象较为系统的记录是磁倾角和磁偏角 的变化。图为400年来伦敦和巴黎磁倾角和磁偏角的 矢量图。可看出,二者在相当长的一段时间内(几十 年)表现为单调的增减变化。
各大陆不同时期的地磁偏角和古纬度
表中列出了伦 敦、巴黎和罗 马的磁偏角长 期变化的情况, 由表可看出极 大值到极小值 的时间间隔约 为 240 年 。 因 此磁偏角的长 期变化似有 500 年 左 右 的 周期。
由:B H H U
有:
k
U U U B 0 i j x y z
四、磁偶极子 磁偶极子:磁偶极子是由一对等 量异号的点磁荷组成的体系,点磁荷 之间的距离l远比到场点的距离r为小。
在距磁偶极子中心O点相当远的场点P的 磁势为:
磁偶子的磁偶极矩和磁距之间的关系为:
据地磁场的高斯球谐分析,稳 定磁场和变化磁场还可以分为起 源于地球内部和地球外部两部分。 内源场:起源于地球内部的稳 定磁场称为地磁场的内源场。 外源场:起源于地球外部的稳 定磁场称为地磁场的外源场。
外源变化磁场起源于地球 外部的各种电流体系。 这种外部变化的电流体系 的磁场还会在具有导电性质 的地球内部感应出一个内部 电流体系,这是产生内源变 化磁场的原因。
Q m1Q m 2 Fk 2 r
磁场强度H:试探磁荷在磁场中所受的力。
F 1 Qm H Q mo 4 0 r 2
点磁荷在空间产生 的磁场强度。
单位:A m1 或奥斯特(两单位之间的换算: 磁感应强度B: 1 Q
B 4 r
m 2
点磁荷在空间产生 的磁感应强度。
单位: 国际单位制SI中,特斯拉T 高斯单位制中,高斯Gs 两单位之间的换算:
V r er r e r sin e
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

01
绪论
与Geomagnetism有关的期刊
Pure (theory) geophysics:
1.Journal of Geophysical Research-series-7 journals
Atmospheres; Biogeosciences; Earth Surface; Oceans; Planets; Solid Earth; Space Physics.
水厂5线
以向斜控矿模式发现深部厚 大铁矿体,资源/储量达9.02 亿吨。
01
绪论
山西娄烦尖山铁矿
铁矿为“鞍山式”沉积 变质型铁矿床。
60勘探线
获铁矿资源/储量1.46亿 吨,平均品位TFe35.51 %。深部仍有矿大的可能。
01
绪论
内蒙古白云鄂博铁矿西矿
36勘探线
探明铁矿资源/储量7.48亿 吨,铁矿平均品位TFe33.15 %,探明铌矿(Nb2O3)5.01 万吨,平均品位0.079%, 找矿取得了重大进展。
01
绪论
与Geomagnetism有关的期刊
Pure (theory) geophysics:
2. Geophysical Research Letters 3. Reviews of Geophysics 4. Geochemistry, Geophysics, Geosystems-Online paper 5. Tectonophysics 6. Journal of Geodynamics 7. Earth and Planetary Science Letters 8. Physics of Earth and Planetary Interior 9. Geophysical Journal International
150 155 160 165
100
Albian
Kimmeridgian
105 110 113
Oxfordian Callovian
Middle Jurassic
中国黄土之父
——刘东升院士 (1917-2008)
Heller &Liu, Nature, 1982
01
绪论
洋底磁异常呈现出正负相间 的条带状分布,磁异常条带平 行于洋中脊且相对于洋中脊左 右对称。
Solid Earth (B-1899)-Geomagnetism, seismology, gravity, geoelectric, petrology, mineralogy, geochemistry, structure, tectonic, environmental science, etc.,
古气候与古环境
第四纪黄土-古土壤序列的磁化 率所代表的气候变化与深海沉
积物氧同位素结果有很好的对
比,表明中国粉联系。
对于东亚古季风演化、亚洲内 陆干旱化过程及其全球气候变
化的动力学联系等有重要作用。
01 Ma 绪论 ~22 黄土堆积:指示亚洲内陆荒漠的存在,表明青藏高原 部分地区在高度上足以阻挡印度洋水汽
OUTLINE
课程考核
平时出勤情况 30% 最后提交 课程读书报告 30% 闭卷考试 40%
01
绪论
01极光大爆发 绪论
冰岛 Kleifaratn湖, 绿色的北极 光如喷涌炸 裂一般笼罩 当地上空, 形状犹如电 影《魔戒》 中的“索伦 之眼”
Lance Parrish, Skiland, Alaska, 20 miles NE of Fairbanks Apr. 5, 2010
01
绪论
分辨力提升到 2′(约3.7km) , 高度为大地水准面以上4km。 德、 美、 俄、 澳等11个国家,23位科学家参与 EMAG2 的编 纂工作,搜集处理了全球海上和航空磁测数据,为新版世界磁异常 图提供基础资料。
/geomag/geomag.shtml
OUTLINE
课程安排
1
2 3 4
地磁场的高斯分析 地球基本磁场和变化磁场
地壳磁场和磁异常 岩石磁性和古地磁场 地磁测量和磁测仪器
5
OUTLINE
主要参考书与文献
教材和参考书
1- 地磁学简明教程(倪永生,地震出版社,1990) 2- 地磁学(扬诺夫斯基,地质出版社,1982) 2- The Earth’s Magnetism (Roberto Lanza, Antonio Meloni, SpringerVerlag, Berlin Heidelberg, 2006) 3- 磁法勘探 (刘天佑,地质出版社,2013) 4- 地磁场与磁力勘探(管志宁,地质出版社,2005)
01
绪论
海南石碌铁矿
2007年在向斜东部开 展危机矿山深部找矿, 取得重大突破。新增 333铁矿资源量2000万 吨,远景可达1亿吨
01
绪论
新疆富蕴蒙库铁矿
火山沉积变质型铁矿 钻探验证,在向斜核部形成 厚大矿体 通过勘查,该矿资源/储量达 2.08亿吨。 2007年对该矿床1号及其以东 矿体开展危机矿山接替资源勘 查, 在深部均见厚大矿体, 新增333铁矿资源量2092万吨, 深部找矿又取得较大进展。
N
太阳低年 S
N
太阳高年
S
S 太阳低年 N
01
绪论
Too Hot
地球是太阳系最具活力的星球 重要原因是地球有液态的外核 产生了一系列地球动力学过程
地球
水星
金星
Exterior too cold
火星 木星 土星
Too Cold
天王星 海王星
01
绪论
环境磁学:应用各种岩石磁学特性追踪样品中所含磁性矿物的起源、 变迁与环境演化的关系的一门磁学分支学科
C r Hauterivian e t a c Valanginian e o u s
Oligocene
P a l e o g e n e
Berriasian
L a t e J u r a s s i c
Tithonian
Eocene
45 50 55
E a r l y
C r e t a c e o u s
01
绪论
Fig. Global magnetic anomaly grid, EMAG2, which provided the base grid for the World Digital Magnetic Anomaly Map of the Commission of the World Geological Map. Its resolution is 2 arc minute and the altitude is 4 km above geoid.
N e o g e n e
Miocene
15 20 25 30 35 40
L a Maastrichtian t e C r e t a c e o u s
125 130 135 140 145
Campanian
80
Santonian Coniacian Turonian Cenomanian
85 90 95
射线极光 幕状极光
Gottingen, Apr. 7, 2010
01
绪论
墨西哥Chicxulub陨石冲击坑(被 ~1km厚的碳酸岩覆盖)磁异常(△T) (Pilkington & Hildebrand, 2000)
澳大利亚Yilgarn克拉通太古代岩墙群 (~2410Ma)磁异常(△T)(Milligan et al., 2005)
瓦因等人将海底磁异常条带的 排列与由陆上熔岩所作出的地 磁极性年表进行对比,发现二 者一一对应;正异常或负异常 条带的宽度正好正比于地磁极 性年表中正向段和反向段的长 度。
01
绪论
Zhu et al., EPSL, 1994
01
北 西
绪论 太阳磁场极性11年倒转一次 太阳高年磁轴在赤道面上,低年与自转轴平行
01
绪论
01
绪论
Q Pleistocene Pliocene
0 Ma 5 10
P a l e o g e n e
55 Ma
Paleocene
113 Ma 115
Aptian
E a r l y
60 65 70 75
120
Barremian
通过对比研究世 界各地火山熔岩、海 底和湖底沉积、黄土 沉积的剩余磁性,运 用同位素年龄测定技 术,得到了地磁极性 年表(GPTS),它是 地磁起源和地球演化 的重要依据。
地磁学
李媛媛 中国地质大学(武汉)地空学院
(liyuanyuan@)
OUTLINE
主要研究内容
地磁学:研究地磁场的时间变化、空间分布、起源及其规律的学科。固体地 球物理学的一个分支。 时间范围:已可追溯到太古代(约35亿年前)——现代 空间范围:从地核至磁层边界(磁层顶),磁层离地心最近的距离: 8~13 个地球半径 组成和变化规律及应用: 地球基本磁场(主磁场,内源场) 变化磁场(外源场)【变化磁场还与太阳活动有密切关系,有关日地关系的 研究是地磁学(空间物理学)的重要组成部分】 磁异常【地球物理勘探方法之一】 感应电磁场【高空电磁波引起的地球内部的感应电磁场,可探测地球内部的 电性构造】 生物、人类活动与地磁场的相互作用——生物地磁学 古代地磁场: 地磁场起源 、长期变化、极性倒转(形态、频率等)及应用(全球变化)
2013021920太阳黑 子
M. Bavaricum 能合成上千个磁小体
北京密云水库趋磁球菌随磁场游动
01
绪论
磁法勘探是最早使用的地球物理勘探方法,在金属矿 构造和油气藏区域构造勘探中占有重要的地位。
近年我国铁矿深部找矿获得新进展,磁法勘探方法发挥 了重要的作用。
相关文档
最新文档