磁法勘探

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2.1.3.4 地磁场的空间变化（续）
表2-1 我国各地地磁要素
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2.1.3.5 地磁场随时间的变化
1.地磁场的组成 地球偶极子场 (T0) 和大陆磁场（ Tm ）组成了地球的基本 磁场。在数平方公里以内的磁场就称为局部磁场Ta ，它是磁 法勘探研究的主要对象。以上都是地球内的平静磁场。另一 种是来自球外的磁场 Te ，它包括外层空间如电离层或宇宙射 线等。
等偏（D）线图
特征：从一点出发汇聚于另一点的曲线簇，明显地汇聚于南 北两磁极区，两条零偏线将全球分为正负两个部分
等倾（I）线图
特征：与纬度大致平行，零倾线在地理赤道附近，称为磁赤 道，它不是一条直线，磁赤道向北倾角为正，向南为负
水平强度（H）等值线图
特征：沿纬度线排列，在磁赤道附近最大，向两极减小趋于 零，全球各点除两磁极区外都指向北
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2.1.1
磁场、磁场强度概念（续3）
3.磁偶极子的磁场 两个磁荷相等、符号相反，其距离2 Ｌ非常小的磁极，称为磁偶极子。
磁偶极子是最基本的磁单元 .
高斯第一位置：r＞＞Ｌ
LQm TA 0 r 3
(2-3)
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2.1.2
物质的磁化、磁化强度和磁化率、岩石的磁性
2.1.2.1 物质的磁化
磁场、磁场强度概念（续1）
１.磁库仑定律 磁库仑定律：两个点极间的斥力（或吸力）F与两 点极的磁量的乘积成正比，与两点极间距离的平方 成反比。
Qmi r Qm2
F
F
图2-1 点磁距的相互作用
F
即：
Qm1Qm 2 40 r 2
(2-1)
此处F是指在真空中的力。真空中的导磁率µ 0=
4π×10-7 亨/米。
2.1.4
磁异常
由于局部磁场是迭加在更大级次的磁场上的，为突出研 究局部磁场，必须要把它从总磁场中分离出来获得纯的局部 磁场。这种分离就是将总磁场强度T减去To、Tm、 T区，即Ta = T －（To+Tm+T区），我们称 To+Tm+T区是Ta的正常场，Ta
则称为异常场。
河北某地磁异常图
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2.2
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2.1.3.5 地磁场随时间的变化（续1）
2.地磁场的长期变化
基本地磁场随时间有缓慢的长期变化，且呈缓慢
的历经数百年为周期的有规律变化。
2.1.3.5 地磁场随时间的变化（续2）
3.地磁场的短期变化 来自外源磁场引起的短期变化 分两类：一类是连续的比较有规律 的有确定周期的变化，称为平静变 化； 一类是偶然性的突发急烈的短 暂变化，它与太空电离层有关，表 现为以一个太阳日为周期的变化， 称作日变。 另一类是磁扰和磁暴。磁场突 然性、不规则的变化称磁扰，它们 形态复杂，变化急烈。强度大的磁 扰称磁暴。
学。
2.1.3 地磁场、地磁要素、地磁图、地磁场随空间 及时间的变化
2.1.3.1 地磁场
它有两个磁极，其磁北极位 于地理北极附近，磁南极位于地 理南极附近，但不重合，地磁轴 与地球自转轴的夹角现在约为 11.5 度， 1980 年实测 的磁北极位 于北纬 78.2 度、西经 102.9 度（加 拿大北部），磁南极位于南纬 65.5 度，东经 139因
在地磁场中，岩浆岩在冷却后获得的剩磁称热剩磁； 沉积岩在沉积过程中，磁性矿物按当时地磁场方向排列而 获得的剩磁称沉积型剩磁；因化学作用的结果，是磁性矿 物颗粒增大或产生新的磁性矿物而获得的剩磁称为化学剩
磁。
剩磁反映了不同的古地磁环境，在解决地质问题方面
越来越受到重视，剩磁研究已发展成为一门学科—古地磁
七个地磁要素之间的关系式如下：
H T cos I Y H sin D
Z T sin I HtgI X 2 Y 2 H 2
X H cos D
（2-5） 2 2 2 2 X Y Z T
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2.1.3.3 地磁图
为表示地磁场的地理分布特征，可以根据地磁测量
的资料，将所得的各地磁要素值按测点的经纬度座标，
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2.1.2.3 岩矿石的磁性
岩矿石的磁性是产生磁异常的物理机制。
1.矿物的磁性
抗磁性 是负的。 顺磁性 物质原子壳层中含有非成对电子，自旋磁矩 不会抵消。在外磁场中，电子自旋磁矩趋向外磁场方向， 这种特性叫顺磁性。 抗磁性与顺磁性矿物磁化后磁化率极小，在磁法勘探 一般忽略不计。
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矿物原子内电子成对出现，自旋磁矩相互抵
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2.2.2
悬丝式垂直磁力仪基本工作原理（续4）
(四) 扭鼓
扭鼓是磁系每转一圈所引起磁系偏转量大小。即偏转一
圈的场值是一个常量，称扭鼓常数。 扭鼓使用：
顶底面的磁化强度M与面磁荷密度σ相等。
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2.1.2.2 磁化强度与磁化率（续）
4. 感应磁化强度与剩余磁化强度 原来无磁性的物质在 外磁场的作用下具有了磁性,它的磁化强度称为感应磁化强 度(Mi表示)。有些磁性物质具有的磁化强度与外磁场无关， 它是古地磁作用后保存下来的磁化强度，被称为剩余磁化强 度（Mr表示）。 磁性体的总磁化强度M=Mi+Mr，它是一个矢量。 5.磁化率是表征物质磁化难易程度的一个物理量，即在 一定磁场强度T的作用下，Mi的大小与k成正比关系，即 Mi=kT，k值大，M也相应增大。k无量刚，但在旧制中以 10-6 C.G.S.M（k）作最小单位，与SⅠ制的关系是1SⅠ（k） =1/4πC.G.S.M（k）。
消。在外磁场中，获得与外磁场方向相反的磁矩，磁化率
2.1.2.3 岩矿石的磁性（续1）
1.矿物的磁性
表2-2 几种常见矿物的磁化率
2.1.2.3 岩矿石的磁性（续2）
1.矿物的磁性 铁磁性 有极强的磁化率。如 铁、镍、钴、磁铁矿、赤磁铁矿、 磁黄铁矿等。 磁滞曲线 右图中，当外磁场H 增加或减小时，铁磁性物质的磁化 强度的变化曲线为A-B-C-D-E-F-A。 它表明铁磁性物质的磁化强度随磁 场变化呈不可逆性。 剩磁 当去掉外磁场作用时， 铁磁性物质所具有的磁性。
第2章 磁法勘探
第一节 理论基础
第二节 磁力仪、工作方法和成果图示
第三节 磁法勘探应用实例
2.1
2.1.1
理论基础
磁场、磁场强度概念
磁场： 凡是一根磁棒在其周围显示有磁力作用的空间，这个 空间，称之为磁场。 磁场强度： 磁场中某一点的磁场强度，就是在该点上设有一单位 正磁荷所受的力。
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2.1.1
凡是原来不具有磁性的物质，在外磁场作用下具有了
磁性，这种现象就叫磁化。
2.1.2.2 磁化强度与磁化率
1.磁距 表示磁性体整体体积磁性的一个物理量(磁距的方 向是由S极指向N极)。
2.磁化强度
定义为单位体积的磁矩，则有M= m/V，V为
物体体积。单位体积磁距的大小，反映物质的磁化程度。M 的单位：安/米（1安/米=10 –3 C.G.S.M）。 3. 面磁荷密度与磁化强度的关系 磁体单位面积的磁荷量 称为面磁荷密度(σ)。对于磁化均匀的圆柱体而言，垂直柱体
在地理图上把数据相同的点连成光滑的等值线，编成各 要素的等值线平面图。这种图称为地磁图。 1980年世 界地磁场 垂直分量 等值线平 面图 (单位为μT)
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2.1.3.3 地磁图（续）
1980 年世 界地 磁场 等偏 线平 面图 (单位为°) 垂直强度等值线基本与纬向平行，向南北梯度变化最大， 在赤道附近强度为零，向两极逐渐增强，到两极，强度增加到 6～7万nT。因为在两极地区，T=Z，故强度也相当。Z值在北半 球为正，南半球为负。水平强度等值线与纬线也大致平行。强 度在赤道附近达到最大，约3～4万nT，向两极逐渐减小，在两
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2.2.2
悬丝式垂直磁力仪基本工作原理（续2）
(二)光学观测系统
读数原理：光源经采光镜进入三棱镜，全反
射照亮棱镜底部的标线尺 ( 它与刻度尺同刻在一 块玻璃上) ，并位于主焦面上，标线尺成了物镜 的光源，光线经物镜折射后变成平行光向下到磁 系反光镜，又经磁系反光镜反射向上经物镜，又 向上到主焦面左方的刻度尺上成像，此时可看到 标线尺的图像在刻度尺上前后晃动，这是磁系刚 打开时反光镜晃动的反映，磁系静止后，标线尺
伸方向即为磁子午线，该点磁子午线与地
理子午线的平面夹角，称为磁偏角，以 D 表示，磁子午线偏向地理子午线之东， D
为正值，反之为负值。
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2.1.3.2 地磁要素（续）
水平分量H在X轴和Y轴上的分量，分别称为北向分量和 东向分量，分别以 X、Y表示。 T、 Z、 H、 I、 D、X、 Y各量 都是表示某点地磁场强度的大小和方向特征的物理量，称为 地磁要素。
个极点场值为零。强度方向除两极外，均向北。
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总磁场强度（B）等值线图
特征：等值线与纬度线近似平行，在磁赤道约30000～ 40000nT，向两极增大，在两极约为60000～70000nT
垂直强度（Z）等值线图
特征：与纬度线大致平行，在磁赤道Z=0，向两极绝对值增大， 约为磁赤道水平强度的两倍，磁赤道以北Z>0，以南Z<0
2.1.3.4 地磁场的空间变化
我国T、Z向北的变化率分别为： T ：26～27 nT/㎞， Z： 20～21nT/㎞，
H：向北变化是负值，-3～-4nT/㎞。 场强随高度的增加是不断衰减的： T= -20～-26 nT/㎞， Z= -20～-23 nT/㎞， H= -13 ～-15 nT/㎞。 以上的变化量，我们称为地磁场的正常水平梯度和正常垂 向梯度。
图2-10悬丝式垂直磁力仪磁系图
图2-12 磁力仪光系刻度尺读数方法示意图
2.2.2
悬丝式垂直磁力仪基本工作原理（续1）
(一)平衡系统
图2-10悬丝式垂直磁力仪磁系图
图2-12 磁力仪光系刻度尺读数方法示意图