第二章磁法勘探

F H=
Qm0
=410•Q r2m
r
方向为单位正磁荷在场中受力的方向
●
Qm
●+Qm0
磁感应强度B，根据毕奥—萨伐尔定律：恒定电流I 的无限长直导线周围，距离为a的各点上该电流产生 的磁场。
B 0 2I 4 a
B H
SI制单位特斯拉（T），1T＝1Wb/m2，通常用较小 的单位nT（纳特），1nT＝10-9T
y
（地理东）
B
I—磁倾角。矢量B下倾，I为正；矢量B上倾，I为负。
D—磁偏角。矢量H东偏，D为正；矢量H西偏，D为负。
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，称为地磁要素。
由图可见各分量间的关系为： X=H·cos(D) Y=H·sin(D) tgD=Y/X Z=B·sin(I) H= B·cos(I) tgI=Z/H H=X²+Y² B=X²+Y²+Z²
11.5°
S
N
3、非偶极子磁场（大陆磁场或世界磁异常）
BmB0BSN
由图可见：全球非偶极子磁场围绕着几个正、负中心 分布，分布的范围很大（延伸可达数千公里）。
大陆异常的原因目前还没有明确的答案，但大多数学 者认为起源于深部原因，如地幔和地核界面的局部物 质对流运动所形成的涡旋电流产生的。
（三）变化的磁场 叠加在基本磁场上的变化场，是指随时间变化的磁场， 从它们的特征和成因来说，总体分为两大部分：
κ
在SI单位制中：SI(κ) 在CGSM制中：CGSM(κ)
关系为：1围的具有磁力作用的空间，称为的磁场
（一）地磁场的构成
偶极子磁场（BsN） 稳定的磁场 （内源场） 非偶极子场（Bm）
基本磁场（B0）
地磁场
磁异常（Ba）
（B）
长期变化的磁场
变化的磁场
地磁绝对测量中，通常测定 I、D、H 三要素的绝对值
磁法勘探则是测定Z 或B 的相对值。
2、地磁图及地磁要素分布的基本特征
（1） 地磁图 为了研究地磁要素在地表的分布特征，在世界各地建 立了许多固定的测点（地磁台）及野外观测点，在这 些点上测定地磁要素的绝对值，将地磁绝对测量的成 果绘制成地磁要素的等值线图，这种图称为地磁图。
磁力：两个磁体的磁极之间的相互作用力；
两个点磁极间的相互作用力为： F =4 10 •Qm 1r•2Qm2•rr
Q r ● m 2
F
F
●
Q m1
磁场：磁力作用的物质空间称为磁场
磁力线：由磁体的正极出发终止于负极的封闭曲线
磁场强度（H）：单位磁荷在磁场中所受的力，称为 该点的磁场强度，用H表示，单位为A/m（安培/米）
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
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
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
通常按要素分别绘制如下地磁图：
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
δB（外源场）
静日变化 短期变化的磁场
扰动变化
B = B 0 + B a+ B 其中：B 0 = B S+ N B m
（二）基本磁场
x （地理北）
X
N H 磁北
B 1在、三Y X Z 地个———磁坐东垂北要标向直向素轴分分分上量量量的分量分别为：O
D
I
Y
上述各分量的方向与相应坐标轴 的方向一致为正，反之为负。 Z H —水平分量（方向指向磁北） z
（3）地磁场的基本特征 ①地球有两个磁极 一个在地理北极附近，称为磁北极（S极），I=90° 一个在地理南极附近，称为磁南极（N极），I= -90°
② 地磁场与一个均匀磁化的球体（或位于地球中心的 一个磁偶极子）的磁场很类似。
③ 磁轴与地理的轴不重合，交角为11.5°
④ 地磁场是一个弱磁场（平均强度为 50000 nT），且是基本稳定的磁场
在CGSM单位制中：用 γ（伽傌）为磁场强度的单 位；两种单位制之间的关系为： 1 γ =1nT
（二）磁化 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
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。
Pm Qml
l
Qm Pm
Qm
P m 称为磁偶极矩，方向由负磁极指向正磁极。
2、磁化的本质
J=0M
当物体磁化后，若磁体内各处的磁化强度大小相等， 方向相同，则称该磁体为均匀磁化体。 均匀磁化体内 无磁荷分布，仅在其表面有磁荷分布。
H
4、 面磁荷密度（m）与M的关系
由右图可见，若把小圆柱体看成磁 偶极子，则有：
∑ Pm= Q m l = m·△s ·l
另外由 J 的定义得：
∑ Pm=J·V =J·△s ·l·sinα = J· △s
在外磁场作用下，物体中原子磁矩（m）趋外磁场方 向定向排列的结果。
3、磁化强度（M）或磁极化强度（J） —表示物体被磁化的程度。
● 磁化强度（M） —单位体积的总磁矩
1 M= m
vv
● 磁极化强度（J） —单位体积的总磁偶极矩
1 P = vv Pm ● 在SI单位制中 Pm与m、J与M之间的关系： Pm=0m
·l·cosθ
m = J· cosθ = Jn =μoMn
+
M
+
+
5、磁化强度（M）与外磁场（H）的关系 实验表明，当物体无限大时，则 M=κH
M的方向与H的方向一致。 κ—磁化率，表示物质被磁化的难易程度。
6、M与κ的单位
在SI单位制中：A/m M
关系为：1A/m=10-3CGSM
在CGSM制中：CGSM
第二章磁法勘探
一、有关的磁学知识（复习）
（一）磁场（Magnetic Field）
磁性：磁铁能吸引铁、钴、镍等物质的特性，称 为磁性
磁性体：具有磁性的物体；
磁极：磁体中两个磁性最强的部位，指北的一极 称为指北极或正磁极，用N表示，指南的一极称为 指南极或负磁极，用S表示;
磁荷：正磁荷—集中在磁体的N极（+） 负磁荷—集中在磁体的S极（－）