磁法勘探的基本原理及应用

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一、磁场理论的一般介绍
• H、B、M之间关系 M=KH；B= μH；
内容 SI CGSM 换算 关系 B T（nT） G；γ 1G=10-4T 1γ=1nT H(M) A/M Oe 1Oe=1/4π× 103 A/m μ0 4π×10-7 H/m 无量纲 K 无量纲 无量纲 1CGSM=4πSI
三、磁法勘探的一般介绍
• 概念：利用岩石和矿物磁性差异进行找矿 或解决其他地质问题的方法。 • 高精度磁测：精度高于5nT • 适用范围：帮助寻找满足磁测前提的矿床、 地层、构造、蚀变岩等。 • 区调中配合填图、圈定靶区等 • 矿区及外围弱磁查证、寻找深部隐伏矿体 • 油气、煤田、管网、考古、打捞等
二、地磁场及岩石磁性
• • • • • 影响岩石磁性的因素： 铁磁性矿物含量越高，磁性越强 铁磁性矿物颗粒越大，磁性越强 铁磁性矿物胶结越紧密，磁性越强 压力、温度影响复杂
二、地磁场及岩石磁性
• 三大岩类磁性的一般特征： • 1、沉积岩：磁性较弱 • 2、火成岩：随基性增强而增强；喷发岩磁 化率变化大；热剩磁明显 • 3、变质岩：与原岩及生成条件有关
两侧异常特征明显 不同的分界线
(3)异常的错动
它们往往是平推断裂的反映，原来是一整体重磁异常，由于断 裂的作用，造成了异常的错动，异常轴错位。
异常轴线明显错动 的部位
(4)异常等值线的规则性扭曲
指在等值线趋势背景上的同向局部扰动，和等值线基本保持平 行的同向扭曲
等值线扭曲部位
(5)异常宽度突变带
沉积岩：
磁场微弱、平静、单调 常作为正常场
部分砂页岩或含磁铁矿的大理岩显示 磁性
五、异常特征的识别
不同地质体上的异常特征
火山岩： 基性→酸性 强→弱
起伏大、跳跃频繁、正负交替
五、异常特征的识别
不同地质体上的异常特征
变质岩：
取决于原岩磁性 含铁石英岩呈明显条带异常
五、异常特征的识别
不同地质体上的异常特征
构造： (1)线性梯度带； (2)异常特征的分界线； (3)异常的错动； (4)等值线的规则性扭曲； (5)异常宽度突变带； (6)串珠状异常。
（1）线性梯度带
这是有一定走向台阶和接触带异常的主要异常特征。表现为等 值线平行密集排列，狭长成带，呈线性延续或断续呈线性延伸 的梯度带。它反映了地下密度和磁性在水平方向的剧变。 一般等值线愈密，反映的构造变动愈剧烈
二、地磁场及岩石磁性
• 剩磁种类： • 1、热剩磁：岩浆冷却成岩时获得的磁性； 磁性最强 • 2、沉积剩磁：沉积成岩过程中，磁性矿物 定向排列获得的磁性 • 3、化学剩磁：因化学作用，使矿物颗粒增 大或产生新的矿物时获得的磁性
二、地磁场及岩石磁性
三、磁法勘探的一般介绍
• 利用岩矿石的不同磁性产生的不同磁场， 进行找矿或解决其他地质目的的勘探方法。 • 高精度磁测：误差小于等于5nT • 应用：矿床、地层、构造、填图 油气、煤田 环境、水文、工程地质 管线、考古、水上打捞
一、磁场理论的一般介绍
• 磁场：磁力作用的物质空间 • 磁力线：正极出发终止于负极的封闭曲线 • 磁场强度：单位磁荷在磁场中受到的力 用H表示，单位A/m
F0 1 Qm H 2 Qm 40 r
一、磁场理论的一般介绍
• 磁感应强度：恒定电流I的无限长直导线， 距离导线为a的各点的磁场。 • B=μH, SI制单位T （特斯拉），常用nT， CGSM制单位γ（伽马） • 1γ=1nT • 磁感应强度B即是测定的地磁场总强度T • μ 为磁导率
图1.1线性重力高 与重力低过渡带
(2)异常特征的分界线
规模较大的区域性断裂往往是不同构造单元的分界线，不同的构造 单元，在深部、基底和盖层的组成和结构，火成岩的活动以及地质 构造特征等方面也会有不同程度差异，这种差异也会反映到重磁异 常上来，造成断裂两侧重磁异常特征的明显差异。这种差异在磁力 异常平面等值线图上反映更为突出。
上延与下延对比
• 延拓工作要适度： 上延弱化异常；下延放大异常 上延与下延不可逆 下延可能出现假异常
插值切割法 分 离 区 域 场 与 局 部 场
实测数据
区域场
局部场
• 插值切割法可分离区域场和局部场 • 局部场的识别取决于切割半径 • 切割半径通常区局部场的平均半径
切割 半径
切割半径为1倍点距
一、磁场理论的一般介绍
• 磁化：在磁场作用下，没有磁性的物体获 得磁性的现象 • 磁化本质：物体内电子环流的定向排列 • 磁化强度：表征物体被磁化程度强弱的物 理量；单位体积内的磁矩M=m/V • 与磁场关系：M=kH；单位A/m • K为磁化率，表征物体被磁化难易程度 1 • 单位 1( SI ) (CGSM )
单独异常 模型反演 结果与实 际矿体对 比
埋深相差 50米
矿体正演曲线 与实测曲线对比
次异常 值偏高 主异常处 无显示
埋深 200米
矿体正演曲线 与实测曲线对比
次异常 值偏高 主异常处 无显示
埋深 100米
2条矿体模型 反演结果
引起异常的主 要矿体
钻探未 发现
ZK0-1
ZK1-1
ZK3-1
808
804
ZK3-2
ZK0-1
固定矿 体产状 参数 曲线拟合 获得磁化参数
改变磁化 参数，拟 合曲线
推测其他 矿体产状
已有实测曲线 和钻探资料
808线首次 反演
明显存在剩 余异常
2条薄矿 体模式
808线 再反演
曲线末端 难以拟合
矿体加厚
808线 最终反 演结果
物探808线 地质3号线
剖面反演对比
五、异常特征的识别
深源异常与浅源异常
异常幅值波动特征：
锯齿状、强度高、梯度大→浅层 圆滑、强度低、梯度小→深层
浅源异常
深源异常
深源异常
五、异常特征的识别
深源异常与浅源异常
与地形关系：
异常高低与地形起伏基本一致→浅层 基本与地形无关→深层
与地形相关的 浅源异常
五、异常特征的识别
不同地质体上的异常特征
四、数据处理的方法
• 意义：1、向上延拓→ 压制浅层（干扰）， 突出深层（趋势） 2、水平导数→ 突出方向构造信息 3、垂直导数→突出浅层场源信息 4、化磁极→消磁斜磁化影响，简化 磁场形态
平 面 向 上 延 拓
剖 面 向 上 延 拓
向上延拓对比
20米 10米 0米
向下延拓对比
0米
-10米 -20米
高程改正→ △T
日变站选择弱磁性沉积岩区；
正常场利用国际地磁参考场
四、数据处理的方法
• 2、异常的处理与转换：
空间转换
分量转换
导数转换 不同磁化方向转化
四、数据处理的方法
• 目的：1、复杂→简化（曲面→平面；叠加 →孤立） 2、满足解释方法（某一分量→另一 分量；磁场值→频谱值） 3、突出某一方面的特点（上延→压 制浅部、突出深部；匹配滤波→可 突出深或浅的某个方面）
异常宽度的突变，表现为等值线在某一部位急剧收敛，反映了 两侧有垂向升降运动。
封闭等值线突 然变宽、变窄 的部位
(6)串珠状异常
一系列重磁异常有规律地间断线性 排列常称为串珠状异常，岩浆沿断 裂侵入和火山岩的充填往往形成了 串珠状火成岩带，造成了串珠状的 重磁异常，这在磁异常中更为常见。 对于重磁异常来说，主要断裂标志 重要性次序是不一的。 在重力异常中，重力梯度带、异常 特征分界线、显得更为重要； 而对磁力异常来讲，按重要性次序 应是异常特征分界线、磁力梯度带、 线性异常带、串珠状异常等等。
二、地磁场及岩石磁性
二、地磁场及岩石磁性
• 抗磁性：电子成对出现，自旋磁矩相互抵 消；磁化率为低的负值；磁性弱常忽略 • 顺磁性：有孤立电子存在，自旋磁矩不抵 消；磁化率为低的正值 • 铁磁性：内部有自发磁化区域，外磁场较 弱时即可获得饱和磁化；磁化率为很大的 正值
二、地磁场及岩石磁性
二、地磁场及岩石磁性
“干断裂”上的航 磁异常图
综合处理后的异常特征
综合处理
原始数据
构造划分实例
六、解释的方法
1、地质、物探资料对比方法
将各种地质、物探资料综合起来，进行详细的对比和研 究，按由已知到未知的原则，总结已知地质条件下的物 探异常的特征和规律，然后利用这些特征和规律，结合 解释地区的具体情况，对磁异常进行解释推断。 对比方法是区域调查和普、详查找矿工作中磁测资料解 释的基本方法。
串珠状异常的两侧或者轴部 所在的位置
沿断裂有磁性岩脉（岩体）充填，这时沿断裂方向会有高值带 状异常（或线型异常带）分布。若沿断裂方向因岩浆活动不均 匀，可能产生断续的串珠状异常。有些断裂破碎带范围较大， 构造应力比较复杂，既有垂直变化也有水平变化和扭转现象。
断裂带上的航磁 异常
另一种情况是，磁性岩石断裂无岩浆活动伴随，当其断裂破裂 现象显著时，因磁性变化会出现低值或负的异常带，这就是所 谓的“干断裂”异常
薄板（脉）模型： 直立、厚10米、延伸200米
埋深100 埋深200
埋深300
埋深500
埋深800
薄板（脉）模型： 直立、厚10米、延伸500米
埋深100
埋深200 埋深300
埋深500
埋深800
薄板（脉）模型： 直立、厚5米、延伸500米
埋深100
埋深200 埋深300
埋深500
埋深800
薄板（脉）模型： 直立、厚5米、延伸200米
三、磁法勘探的一般介绍
• 仪器：质子旋进磁力仪 • 原理：磁场中的通电线圈断电后测得频率 正比于外磁场 T＝23.4872f • 优点：精度高、稳定性好、温度影响小、 自动化程度高
CZM-3
GSM-19T