地球物理课件2第7章磁法勘探

地球第二 第六章重力勘探第八电法勘 第七章磁法勘探磁学基本知岩矿石的地球磁场及其古地磁场37.1磁法[磁法勘探定义]磁法勘探是利用地壳内各种岩(矿)石间磁性差异所引起的磁场变化(称为磁异常)来寻找有用矿产和查明与重力勘探、放射性勘探、以及某些电法勘探方法一样，它与重力勘探、放射性勘探、以及某些电法勘探方法一样，它7.1磁法兰为梁，磁石为门，怀刃者止之”；“夹道累磁石，贼负铁铠者，不得 我们古代关于磁铁性质的知识传入欧洲后，欧洲才开始对地球磁场的研 7.1磁法司 指南7.1磁法 1870年，瑞典人泰朗(Thaleo)和铁贝尔(Tiberg)制造了万能磁力仪后，磁1915年德国 idt)制成刃口式磁秤，大大提高了磁测精度 7.1磁法 20世纪80年始，我国加强了与烃类有关测磁测工作，积极开展大比例在若干煤田上开展地面磁测工作圈定了煤层的火烧7.1磁法除了矿产资源勘探和开发外，海洋磁测和古地磁测量还使大陆漂移说得到 ，发展了海底扩张和板块构造学说， 7.1磁法重重力、磁法勘探的异同磁法勘探和重力勘探在理论基础和工作方法上有许多相似之 壳厚度变化引起的重力异常最大，达-5600 g.u，若正常重力以五。强磁性体产生的磁异常高达10-4T，若正常地磁场强度按(2)(2)(3)密度体只有一个质量中心，而磁性体则有两个磁性中心置于不同的纬度区磁学基本磁场与磁磁场强度及其磁化强度与磁磁场与磁磁极：磁体中两个磁性最强的部位，指北的一级称为指北级或正磁极，用N表示；指南的一级称为指南级或负磁极，7.2.1磁场与磁7.2.1磁场与磁磁荷：假定，在磁体N着正磁荷，在S极磁场与磁。，磁场与磁[磁库仑定律][磁库仑定律]真空中，两个点磁极之间的磁力大小与它们

rf m1Qm20 r 0

Qm1Qm2为两个磁极的磁荷量,为真空中的磁导率磁场 HH

-SI制单位：特斯拉2学基本2）B a BB a磁化与磁场与磁场关系：M=kH；单位K为磁化率，表征物体被磁化难易程磁化体周围第七章磁法勘探磁学基本知岩矿石的地球磁场及其古地磁场岩矿石的物质的磁岩石的剩余岩矿1质的磁性-外场方向与外磁场相反，κ具有很小的负值；岩矿1质的磁性-外场作顺磁性物质与抗磁性物质的磁外磁场作用下，物质磁性（磁化强度）的变化曲岩矿1质的磁性-外磁场作 -

O-

E铁磁性物质的磁滞OB、OE为剩D外磁场作用下，物质磁性（磁化强度）的变化岩矿物质的磁性居里点。 又度较°，点 。岩矿感应磁化强度（Mi岩、矿石被现代地磁场磁化后获得的磁化强度。方向与地磁场方向一致天然剩余磁化强度（Mr剩余磁化强度与现代地磁场无关，其方向与岩矿石形成时的地磁场方向总磁化强度Μ Μi则ΜMrκ（磁化率Mr（剩余磁化强度M（总磁化强度岩矿岩矿各种岩石的磁性矿物岩矿火成沉积岩磁岩矿2）火成沉积岩磁沉积岩沉积岩：κ及都很小，磁性很弱，通常认为它是无磁性。沉岩磁化率主要取决于铁磁类副矿物的含量与火成火成岩：①具有明显的天然剩余磁性。②由酸性→中性→基岩矿岩矿分散 胶结岩矿岩矿石磁性的影响因3)深度增大，地温升高，压力增大，磁性减弱。应岩石剩余磁化强度与压力关系明显，当压力为100MPa时，剩磁可减小25%岩矿岩石的剩余磁岩矿4石的剩1剩余岩矿岩石的剩1剩余岩矿、4石的剩2屑剩、的矿物颗粒，在的矿物颗粒，在成岩(等)过程中，由于地压实、岩矿4石的剩2屑剩强度比热剩磁小磁性颗粒一般来自火成岩在一定的磁场作用下,温度条件下在一定的磁场作用下,温度条件下4石的剩3学剩化学剩磁的特点：化学剩磁的特点：①在弱磁场中,剩磁强度正比于外磁场强度;②化学剩磁有较高的稳定性;③在相同的磁场中,化学剩磁只有热剩磁的几十分之一,但大于碎屑剩磁.岩矿岩石的剩4滞剩岩石生成之后岩石生成之后,长期处于地磁场的作用之下,随着时间的推移,其中原来定向排列的磁畴逐渐驰豫到作用磁场的方向,粘滞剩磁的特点：粘滞剩磁的特点：粘滞剩磁的强度与时间的对数成正比随温度升高粘滞剩磁增大44—5变化等温剩磁的特点：最大特点是不稳定,其大小方向随外磁7.3在常温没有加热的情况下,岩石受外部磁场的作用(如闪电作用),获得的剩余磁性称为等温剩磁岩矿各类岩石剩余磁性的成因沉积岩熔岩从高于点以上的温度降至点以下时，受地磁场作用，磁性矿物的磁畴排列到地磁场的方向，获得较强的磁性。随着温度降低磁畴能量降低，不足以使磁畴体积变化和使磁畴转向，从而保留下来剩余磁性，即岩矿各类岩石剩余磁性的成

沉积岩、火成岩、变质沉积岩的剩余磁性是由沉积岩的剩余磁性是由沉积作用和成岩作用两个过程形7.3岩矿5类岩石剩余磁性的成因沉积岩变质岩的剩磁变质岩的剩磁与原岩有关，由火成岩生成的正变质岩可具有热剩磁，由沉积岩形成的副变质岩可具有碎屑剩磁第七章磁法勘探磁学基本知岩矿石的地球磁场及其古地磁场7.4地球•可以把•可以把稳定磁场和变化磁场分解于地球内、外的两部分Ts=Tsi+Tse，δT=δTi+ 来源于固体地球内部的:T=Ts+ 地球1.地磁场的构成TsiTsi=T0+Tm+T0:中心偶极子磁场（总磁场强度80%~90%，可做一级近似Tm非偶极子磁场（大陆磁场/世界磁异常地球1.地磁场的构成TT0:中心偶极子磁 Tm:非偶极子磁地球1.地磁场的构成地球Tsi=Tsi=T0+Tm+ T

aaa

地球1.TT T'T''

T=Ts+Ts=Tsi+Tsi=T0+Tm+T0:T0:Tm地球1.地磁场的构成偶极子磁

稳定的磁（内源场变化的磁

长期变化的磁短期变化的磁(外源场

基本磁静日变扰动变地球1.地球磁场问题一直是一个没有解决的吸引着长于理性思维，寻根问底的数地球磁场：令科学家地球1. 提出时名主要思理论缺永磁体学内部电流学19001929场的约10-31933球磁场的大约10-1939应学球磁场不符1947生地球19471950由此产生地球磁1954尔电流，由此产生地1956由的强烈磁活动通过带电粒子的风到达地球后，会地球 →电流的磁场使弱磁场增强→外地核物质与磁场相互作用，使弱磁场不断加强→摩地球地球[地磁场][地磁场]地球几个分量（X轴地理北；Y轴地理东；Z轴垂直向X—X分量；Y—Y分量Z—垂直磁场强度,方向向下为正；向上为地球2.D—为磁偏角，为X轴与H间的夹角（地磁北和地北方向夹角），东偏定义为正，西偏定义为负。地球2.地磁要素：地磁要素：T、Z、H、I、D、X、Y各量均为固有固有物理量：T、H、Z、 地球2. HTcos ZTsinIHtan XHcos YHsin 描述地磁场特征需要已知三个独立要素，如X、Y、Z或H、DI或T、D、I，其他要素均可通过上式求地球地球3.地球3.地球3.水平分量H等值线图，1980年代，单位水平分量H：赤道附近最大，到两极随纬度增大，逐地球3.磁倾角I：两极最大，接近90°；赤道最小地球3.地球3.地球3.非偶极子磁场(Tm)垂直强度分布图，1980年代，单位地球7.4地球地磁场每5000~50000

长长

后）

7.4地球4长期变化：世纪变短期变7.4地球4.7.4地球4.7.4地球

夏秋7.4地球4.7.4地球古地磁学的7.5古地古地磁学的概古地磁学的研究古地磁学在地学中的应7.5古地??WhatandWhy?地学应用海 带与海底扩7.5古地1.古地磁学的概[古地磁学]研究史前地质地球磁场变化与强度的一门科学，7.5古地1.古地磁学的概剩余磁性

7.5古地1.古地磁学的概古地1.古地磁学的概热剩磁(TRM)：炽热熔岩，其温度都在磁性矿物 点(50—700°C)以上，从 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thermoremanent古地古地磁学的概沉积剩磁岩石碎屑携带原已具有剩余磁性的矿物颗粒，在成岩(包括沉积、压实、等过程中，由于地磁场的作用，使矿物颗粒的剩余磁性按着当时的地磁场方向取向并被固定下来的剩磁depositionalremanent古地古地磁学的概古地磁学的研究古地磁学在地学中的应古地古地磁学的研究基稳定的原生剩余磁化强度Remanent 古地2.古地磁学的研究基古地磁场是由地心轴向偶极子产生，因此推算出来的古地磁地心轴向偶极子假说：在一级近似下，地磁场对时间的平均古地2.古地磁学的研究基古地古地磁学的概古地磁学的研究古地磁学在地学中的应古地磁与大陆漂古地磁与海底扩应用古地磁研究应用古地磁进行古地古地磁学在地学中的应古地磁与大陆漂移（Continental20世纪50年代初,英国地球物理学家在古地磁研究中定量证明了（海底扩张学说）大陆在地质年代中发生过漂移,使大 古地古地磁学在地学中的应古地磁与大陆漂移（Continental 古磁场 古地古地磁与大陆漂移（Continental 古磁场 古地英国学者特等（M.S.Blackettetal,1952）发现为30°，远小于测点目前的磁倾角65°。古地英国地球物理学家朗康（S.K.Runcon,1956）把岩石剩余磁性得出的各个古地古地磁与海底扩张(Seafloor海底扩张说的提出 海底扩张包括两种形 洋底扩展移动至洋缘的新返回到地幔中去，洋底并不推动相邻大陆向两侧漂开，大陆拟掩于洋底俯古地古地磁与海底扩张(Seafloor造理 。地幔对流Manle e：软流中的幔物由于量密度减小，体积膨胀，产生上升热流，上升的地幔物质遇到地壳底部向四周分流，随着温度下降，地幔物质密度增大，又沉降到地幔中，这。古地古地磁与海底扩张(SeafloorAnoceanicteofthelithosphereisaddedtobyupwellingasthenosphereataspreadingridge(left)andconsumedatasubductionzone(right),causingstratovolcanoesattheconvergentboundarywiththecontinentalte.古地古地磁与海底扩张(SeafloorWholemantle古地古地磁与海底扩张(SeafloorSpreadingatamid-ocean古地古地磁与海底扩张(Seafloor造理 。古地古地瓦因－1963年，英国青年学者瓦因和马修斯（VineandMatthews,1963）提出，海底磁异常条带是地球磁场不断倒转的背景下海底不断新古地海洋磁异常条带的特 正负异常相间，异常带宽20－30km,长几百km,异常幅度为 古地按照这个假说，瓦因和1963年提出了地幔物质对流和海古地应用古地磁研究区域地质构通过测定现代处于构造不同部位的岩