磁性测量课件

磁性测量张卫国环境磁学Environmental

Magnetism将磁学方法应用于环境问题的研究环境磁学的诞生Roy

ThompsonFrank

Oldfield北爱尔兰Lough

Neagh年代问题，20世纪70年代，Roy

Thomposon的博士论文工作Thompson,

R.

and

Oldfield,

F.,

1986

"EnvironmentalMagnetism".

Allen

&

Unwin:

London

227pp.研究介质沉积物/泥沙土壤岩石大气悬浮颗粒物生物研究问题来源？污染？古环境变化。。。磁性测量做什么？-成分分析有机成分无机成分元素矿物光学磁学….强磁性矿物弱磁性矿物来源分析泥沙/沉积物沉积物地球化学过程磁学仪器做什么？分析沉积物/泥沙/土壤中的磁性矿物类型含量颗粒大小泥沙示踪地球化学磁性矿物环境磁学与矿物学/地球化学环境磁学/矿物学矿物地球化学元素重矿物轻矿物磁性测量特点RapidSimpleCost-effectiveNon-destructive重要实验室

Institute

for

Rock

Magnetism

(MinneapoliSAU):

/index.htmlhttp://www.geo.uu.nl/~forth/

Scripps

Institution

of

Oceanography

(LaJolla,

USA)

Lisa

Tauxe’s

website/

中科院地质与地理所古地磁实验室

相关期刊Earth

and

Planetary

Science

LettersGeophysical

Research

LettersJournal

of

Geophysical

ResearchGeophysical

Journal

of

InternationalPhysics

of

the

Earth

and

Planetary

Interiors中国科学科学通报地球物理学报地球物理进展磁现象早在两千多年前汉（公元前206－公元220年），中国人发现一种长条的石头能指南北，他们管这种石头叫做磁石。把磁石打磨凿雕成一个勺形，磁石的南极（S极)磨成长柄，放在青铜制成的光滑如镜的底盘上，再铸上方向性的刻纹。这个磁勺在底盘上停止转动时，勺柄指的方向就是正南，勺口指的方向就是正北，这就是我国祖先发明的世界上最早的指示方向的仪器，叫做司南。最早解答“指南针为何能够指南”问题的是英国科学家吉尔伯特。“磁石之指南……莫可原其理！”沈括，(1031—1095年)吉尔伯特（1544～1603）是英国著名的医生、物理学家。担任英国女王伊丽莎白一世的御医。他用观察、实验方法科学地研究了磁与电的现象，写成名著《论磁》，于1600年在伦敦出版。奥斯特（Hans

Christian

Oersted；1777～1851）丹麦物理学家。1794年考入哥本哈根大学，1799年获博士学位。1806年起任哥本哈根大学教授。1820年4月发现了电流对磁针的作用，即电流的磁效应。同年发表《关于磁针上电冲突作用的实验》，由此开辟了物理学的新领域──电磁学。1934年以“奥斯特”命名CGS单位制中的磁场强度单位“我不喜欢那种没有实验的枯燥的讲课，所有的科学研究都是从实验开始的”。安培，法国物理学家，最主要的成就是1820～1827年对电磁作用的研究电流的国际单位安培即以其姓氏命名。提出分子电流假说磁现象起源于电荷的运动。

原子的总磁矩应是按照原子结构和量子力学规律将原子中各个电子的轨道磁矩和自旋磁矩相加起来的合磁矩

总的来说，组成宏观物质的原子有两类：一类原子中的电子数为偶数，即电子成

对地存在于原子中。这些成对电子的自

旋磁矩和轨道磁矩方向相反而互相抵消，使原子中的电子总磁矩为零，整个原子

就好像没有磁矩一样，习惯上称他们为

非磁原子。

另一类原子中的电子数为奇数，或者虽为偶数但其磁矩由于一些特殊原因而没有完全抵消使原子中电子的总磁矩（有时叫净磁矩，剩余磁矩）不为零，带有电子剩余磁矩的原子称作磁性原子。基本磁学量I:电流；r：据导线距离；单位：A/mI磁场强度Hr基本磁学量磁矩mI:电流；A：面积；单位：Am2Irm基本磁学量磁化强度M单位体积内磁矩矢量和，单位：A/m基本磁学量磁化强度单位质量内磁矩矢量和，单位：Am2/kg基本磁学量质量磁化率（体积)磁化率单位：无量纲单位：m3/kg为密度五种磁性质铁磁性、亚铁磁性、反铁磁性、顺磁性、抗磁性五种磁性质抗磁性：原子磁矩为零顺磁性：原子间无交换作用，磁矩杂乱排列，净磁矩为零主要的环境磁学参数磁化率magnetic

susceptibility,也叫：低场磁化率low

field磁化率仪AGICO

MFK1-FB•

=∑aiii种组分的磁化率为

i，它的百分含量为ai通常样品的磁化率由绝对含量很低的亚铁磁性矿物所主导。主要的环境磁学参数频率磁化率frequency

dependence

of

magneticsusceptibility,fdlf

-lffd%=(fd=(hf

)/

100lf

-

hf）对SP颗粒敏感非滞后剩磁ARM，Anhysteretic

Remanent

MagnetizationARM）非滞后剩磁磁化率（ARM=

ARM/H对SD颗粒最敏感MolspinDtech-2000交变退磁仪Agico

JR6旋转磁力仪ARM/---粒度指标King

et

al.,

1982磁滞回线Magnetic

HysteresisMsMrsBcrBcMMVFTBMMVFTBMMVFTB主要功能：磁滞回线等温剩磁热磁曲线主要技术指标：温度：－180～＋700

C，磁场：0～1.2

T，灵敏度大于10-6

emu，最大样品量不超过0.5

ga) 逆磁性。b)顺磁性。c)超顺磁d)单畴颗粒。e)赤铁矿。f)假单畴颗粒。高矫顽力，低矫顽力矿物不同磁组分混合物的磁滞行为。a)磁铁矿和赤铁矿组合。SD/SP磁铁矿组合之一（数据来自Tauxe

et

al.,1996）。SD/SP磁铁矿组合之二。Day

Plot高场磁化率hf闭合直线段的斜率亚铁磁性矿物磁化率ferri=-

hf等温剩磁IRM，Isothermal

Ramnent

Magnetization饱和等温剩磁SIRM，Saturation

Isothermal

Ramnent

Magnetization剩磁矫顽力BcrRemanence

Coercivit等温剩磁IRM，Isothermal

Ramnent

Magnetization脉冲磁化仪旋转磁力仪SIRM与

SIRM不受抗磁性、顺磁性和超顺磁颗粒影响SIRM/

比值ARM/SIRM---粒度指标软剩磁Soft

IRMIRM20mT

或者(SIRM－IRM－20mT)/2硬剩磁Hard

IRM

（HIRM）(SIRM

IRM－300mT)/2不完整反铁磁性矿物（赤铁矿或针铁矿）的含量S比值S-300

亚铁磁性矿物与不完整反铁磁性矿物的相对比例（SIRM-IRM-300

mT）/（2

SIRM）

100S-100（SIRM-IRM-100

m