磁力勘探物理基礎(chǔ)課件

應(yīng)用地球物理原理

第二講磁法勘探

一、磁力勘探物理基礎(chǔ)

邵行來新疆維吾爾自治區(qū)國家三0五項目辦公室Email:shaox,

shaoxinglaMob:2010年3月磁力勘探物理基礎(chǔ)回顧-地球物理學概念地球物理學是應(yīng)用物理學的理論、方法和技術(shù)來研究地球，認識其組成、結(jié)構(gòu)及發(fā)展的客觀規(guī)律。內(nèi)容：聲、光、熱、電、力基礎(chǔ)：根據(jù)巖礦石物性特征（重磁電等）對地球進行探測原理：根據(jù)異常(場）特征推斷場源特征對象：地球及周圍分類：1應(yīng)用地球物理學，2理論地球物理學；3固體地球物理學；4空間物理學；5大氣物理學磁力勘探物理基礎(chǔ)地球物理學概念是地球科學的重要方法，是地球科學包括的六大基礎(chǔ)自然科學（數(shù)、理、化、天、地、生）之一。地球物理是地球科學中唯一能直接提供地球內(nèi)部信息和資料的學科。它的最顯著特點是：穿透性、多解性正演和反演磁力勘探物理基礎(chǔ)地球物理學概念固體地球物理：通過觀測地球周圍及地球表面和內(nèi)部物理場的空間和時間分布規(guī)律，研究地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和物質(zhì)狀態(tài)的一系列方法技術(shù)。分2類：普通地球物理和勘探地球物理研究大尺度現(xiàn)象和一般性原理的稱之為普通地球物理；而利用由此發(fā)展出來的方法查明有用礦床和油氣資源的,稱為勘探地球物。磁力勘探物理基礎(chǔ)地球物理學概念按組成地球巖礦石的物性特征，固體地球物理探測主要的有6種：1、密度-重力(Dg)2、磁性-磁法(DZ,DT)3、電性-電法（r,h,e,f,F)4、地熱5、放射性（a、b、g）衰變6、地震(P,S,M)按場源性質(zhì)來分，2種：主動（人工）場源和被動（自然）場源磁力勘探物理基礎(chǔ)起源及發(fā)展狀況基本原理巖礦石的磁性010203主要內(nèi)容地球的磁場04磁力勘探物理基礎(chǔ)磁法是最傳統(tǒng)、最廣泛、最經(jīng)濟、最準確的物探方法。磁法是最傳統(tǒng)、最廣泛、最經(jīng)濟、最準確的物探方法。磁力勘探物理基礎(chǔ)

最傳統(tǒng)最古老的物探方法，一直沿用至今，并發(fā)展很快，所以也是最成熟的：磁法勘探是物探方法中最古老的一種。17世紀中葉瑞典人利用磁羅盤直接找磁鐵礦。1879年塔倫(R.Thaln)制造了簡單的磁力儀﹐磁法才正式用于生產(chǎn)。1915年﹐施密特(A.Schmidt)發(fā)明了石英刃口磁力儀﹐磁法開始大規(guī)模用于找礦﹐以及在小面積上研究地質(zhì)構(gòu)造。第二次世界大戰(zhàn)后﹐航空磁法推廣使用﹐人們可以快速而經(jīng)濟地測出大面積的磁場分布。磁法開始用于研究大地構(gòu)造﹐及解決地質(zhì)填圖中的一些問題。中國于1936年在攀枝花﹑易門﹑水城等地開始了試驗性的磁法勘探﹐1950年后才大規(guī)模開展起來。磁力勘探物理基礎(chǔ)空間上：航空、地面、海洋、井中（地下）應(yīng)用領(lǐng)域：星體、地球、人體勘查：可用于地質(zhì)調(diào)查的各個階段。從1：百萬的航磁到1：1000的詳查；它的作用不再是尋找強磁性的物質(zhì)，而可以劃分沉積巖﹑噴出巖﹑基性巖﹑超基性巖及變質(zhì)巖的分布范圍﹔可以研究沉積巖下面的基底構(gòu)造﹔查明各種控制成礦的構(gòu)造﹐如深大斷裂和火山口等；可用于尋找或預(yù)測石油﹑天然氣﹑煤﹑銅﹑鋁﹑鎳和其他金屬﹑金剛石等。此外﹐磁法勘探還可用于研究深部地質(zhì)構(gòu)造和解決其他地質(zhì)問題﹐以及應(yīng)用于考古學等方面。應(yīng)用最廣泛：磁力勘探物理基礎(chǔ)

應(yīng)用最廣泛目前已經(jīng)完成的25萬平方千米。08年12月由國土資源部與新疆維吾爾自治區(qū)人民政府主辦的公益性地質(zhì)調(diào)查

“358”項目[國土資發(fā)（2008）172號]總體方案于09年6月開始實施。主要是對新疆近年以1：5萬為主的地質(zhì)調(diào)查項目進行開發(fā)。磁力勘探物理基礎(chǔ)三）磁法剖面測量預(yù)算標準單位：元/km比例尺點距

(m)地形等級ⅠⅡⅢⅣⅤ1:1000040389416476616983（五）激電中梯（短導(dǎo)線）剖面測量預(yù)算標準單位：元/kmAB距

（m）點距

（m）地形等級ⅠⅡⅢⅣⅤ1200～160040110812241470168726212006年國土資源地質(zhì)勘查預(yù)算標準激電是磁法的2.5~2.8倍磁法每組2人每天10KM：激電中梯每組6人每天2KM所以工作效率是電法的30倍！最快速最經(jīng)濟磁力勘探物理基礎(chǔ)最準確,最統(tǒng)一同一個點不同時間不同人不同儀器測得結(jié)果是一樣的。這一點目前來說只有磁法可以做到，特別是現(xiàn)階段的磁法使用的基本是質(zhì)子儀器，觀測的都是總場T，各種改正也是同一標準，所以不同單位不是時間做得的結(jié)果可能連成一片。磁力勘探物理基礎(chǔ)01原因：（1）最充分的物性前提（2）最堅實的理論基礎(chǔ)（3）最先進的儀器設(shè)備和計算方法磁力勘探物理基礎(chǔ)基本原理起源及發(fā)展狀況巖礦石的磁性010203磁法勘探的主要內(nèi)容地球的磁場04磁力勘探物理基礎(chǔ)基本原理【中文詞條】磁法勘探【外文詞條】magneticprospecting測量地磁異常以確定含磁性礦物的地質(zhì)體及其他探測對象存在的空間位置和幾何形狀﹐從而對工作地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造﹑有用礦產(chǎn)分布及其他情況作出推斷。磁性巖體及礦體產(chǎn)生的磁場疊加在地球磁場之上﹐引起地磁場的畸變。這種畸變一般稱為地磁異常。磁力勘探物理基礎(chǔ)基本原理磁力勘探物理基礎(chǔ)巖礦石的磁性起源及發(fā)展狀況基本原理010203磁法勘探地球的磁場04磁力勘探物理基礎(chǔ)巖礦石磁性，充分的物性前提地球上所有物質(zhì)都有磁性：地球上所有物質(zhì)都有磁性，但磁性的強弱和性質(zhì)各有不同，物質(zhì)的磁性不但是普遍存在的，而且是多種多樣的，并因此得到廣泛的研究和應(yīng)用。近自我們的身體和周邊的物質(zhì)，遠至各種星體和星際中的物質(zhì)，微觀世界的原子、原子核和基本粒子，宏觀世界的各種材料，都具有這樣或那樣的磁性。磁力勘探物理基礎(chǔ)巖礦石磁性，充分的物性前提地球上所有物質(zhì)都有磁性：創(chuàng)造發(fā)明、科學研究、日常生活等每時每刻都離不開磁性，我們生活在一個磁性的世界!也是一個奇妙的世界！MAGIC----MAGNETISM磁力勘探物理基礎(chǔ)巖礦石磁性，充分的物性前提磁力勘探物理基礎(chǔ)定義和概念(DefinitionandConception)磁性：什么是磁性？簡單說來，磁性是物質(zhì)放在不均勻的磁場中會受到磁力的作用。磁性的強弱在相同的不均勻磁場中，由單位質(zhì)量的物質(zhì)所受到的磁，在實際中表現(xiàn)為：能吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的性質(zhì)稱為磁性?！胺肿与娏鳌庇^點和“磁荷”觀點磁力勘探物理基礎(chǔ)“分子電流”和“磁荷”磁力勘探物理基礎(chǔ)概念和定義磁場的理論是建立在“磁荷”的基礎(chǔ)上，“磁荷”是成對出現(xiàn)的，沒有單個磁荷!

NSNSNSNSNSNSNS磁力勘探物理基礎(chǔ)定義和概念(DefinitionandConception)為什么“磁鐵”斷成兩節(jié)后，但卻變成了兩節(jié)磁鐵，都有“南北兩極”？這里面到底藏著什么秘密？其實，這個道理很簡單！這其實和“橡皮筋”斷成“兩段”，就變成兩根“橡皮筋”，兩端都有“彈性”的道理是一樣的。那到底是什么“道理”呢？那就是，因為“橡皮筋”的“彈性”是由“分子”間的“引力”和“斥力”的結(jié)果，只要“橡皮”的“成分”不變的話，“它”的“彈性”也是不會變的。也就是說“磁鐵”斷成兩節(jié)后，但卻變成了兩節(jié)磁鐵，都有“南北兩極”，也是因為產(chǎn)生“磁性”的“物質(zhì)成分”還存在，那么也就自然會產(chǎn)生“南北兩極”的“磁性”來！就像“鐵片”斷成了兩塊，那還不也是“鐵片”嗎？●出自“全集然文明X檔案”磁力勘探物理基礎(chǔ)定義和概念(DefinitionandConception)磁性的分類：一般說來，物質(zhì)的磁性可以分為三類：抗磁性、順磁性、鐵磁性（反鐵磁性和亞鐵磁性）三大類。地球本身就是一個巨大的磁極。抗磁性：與外加場相反，值很小，與溫度無關(guān)順磁性：與外加場相同，數(shù)值很小，與溫度關(guān)系：κ＝C/T鐵磁性：包括鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性磁力勘探物理基礎(chǔ)定義和概念(DefinitionandConception)抗磁性、順磁性磁力勘探物理基礎(chǔ)定義和概念(DefinitionandConception)鐵磁性：在弱磁場作用下就能達到飽和磁化，磁化率比前兩者大很多（1）磁化強度與磁場呈非線性關(guān)系,磁滯現(xiàn)象（2）磁化率與溫度關(guān)系：居里-魏斯定律

K＝C/(T-Tc),居里溫度（3）基本磁矩為電子自旋磁矩，軌道磁矩基本無作用磁力勘探物理基礎(chǔ)定義和概念(DefinitionandConception)鐵磁性的磁滯現(xiàn)象(非線性）矯玩磁力（Hc)磁力勘探物理基礎(chǔ)定義和概念(DefinitionandConception)鐵磁性，反鐵磁性和亞鐵磁性（鐵淦氧性-鐵的氧化物和硫化物）磁力勘探物理基礎(chǔ)定義和概念(DefinitionandConception)表征磁性的強弱的物理量磁化強度M和磁化率κ：在相同的不均勻磁場中，由單位質(zhì)量的物質(zhì)所受到的磁力方向和強度，來確定物質(zhì)磁性的強弱。M＝κHκ-磁化率，表征物體受磁化的難易程度，無量綱，在SI制中標為SI（κ），在CGSM制中用CGSM（κ），關(guān)系1CGSM＝4π1SI（κ）M-磁化強度，安/米，A/m，在CGSM制中，表示為CGSM（M），關(guān)系1CGSM（M)＝103A/M磁力勘探物理基礎(chǔ)概念和定義感應(yīng)磁化強度Mi和剩余磁化強度MrMi受現(xiàn)代地磁場作用而具有的磁化強度,Mr受古地磁場作用，成巖后漫長地質(zhì)年代保留下來的磁化強度。M＝Mi+MrMi=κ(T/μ0）T-地磁場總強度，μ0真空中的磁導(dǎo)率在磁法勘探中表征巖石磁性的物理量：K、Mr、M磁力勘探物理基礎(chǔ)概念和定義巖石的剩余磁性1、熱剩磁（TRM）2、碎屑剩余磁性（DRM）3、化學剩余磁性（CRM）4、粘滯剩余磁性（VRM）（次生）5、等溫剩余磁性（IRM）（次生）磁力勘探物理基礎(chǔ)概念和定義熱剩磁（TRM）在恒定磁場作用下巖石從居里點以溫度逐漸冷卻到居里點以下溫度時受磁化所獲得的磁性（1）強度大，大致正比于外磁場，并與外磁場方向一致（2）大小的穩(wěn)定（3）服從疊加定律（特里埃第一定律）（4）熱退磁也服從疊加定律，是古地磁研究的重要手段磁力勘探物理基礎(chǔ)概念和定義熱剩磁（TRM）（3）服從疊加定律（特里埃第一定律）（4）熱退磁也服從疊加定律，是古地磁研究的重要手段磁力勘探物理基礎(chǔ)概念和定義消磁作用與視磁化率k'磁性體在磁化狀態(tài)下，其內(nèi)部產(chǎn)生一個磁場He，方向與外部場H0方向相反，稱為消磁場（退磁場）H＝H0+He對于均勻磁化磁性體He=-NMN為退磁系數(shù)，是與磁性體形狀有關(guān)的張量He=-N(Mi+Mr)Mi=kT=k(H0+He)K=K'/(1-Nk')K’-視磁化率磁力勘探物理基礎(chǔ)概念和定義巖礦石磁性分類抗磁性(diamagnetism)：磁性很弱，目前在勘查中視為無磁順磁性(paramagnetism)：比抗磁性大2個數(shù)量級，屬于弱磁性鐵磁性(ferromagnetism)：不僅有較的磁化率還有較強的剩余磁性。磁力勘探物理基礎(chǔ)在造巖礦物中﹐只有磁鐵礦﹑鈦磁鐵礦﹑磁黃鐵礦和磁赤鐵礦等少數(shù)礦物具有強磁性(見巖石物理性質(zhì))。因此﹐巖石及礦石的磁性強弱﹐主要決定于上述礦物的含量及分布情況。根據(jù)測定﹐沉積巖的磁化率比巖漿巖和變質(zhì)巖的磁化率低幾個數(shù)量級。在巖漿巖中﹐基性及超基性巖的磁性最強﹐酸性巖是弱磁性或無磁性的。變質(zhì)巖的磁性決定于原巖的成分及變質(zhì)過程中的化學變化。如果原巖是花崗巖及泥巖等﹐則變質(zhì)后的巖石一般無磁性﹔如果原巖是基性噴出巖或侵入巖等﹐則變質(zhì)后的巖石一般具有中等磁性。充分的物性前提磁力勘探物理基礎(chǔ)巖礦石的磁性地球的磁場起源及發(fā)展狀況基本原理010203磁法勘探04磁力勘探物理基礎(chǔ)地球的磁場磁場：在磁極周圍的空間中真正存在的不是磁力線，而是一種場，我們稱之為磁場。磁性物質(zhì)的相互吸引等就是通過磁場進行的。我們知道，物質(zhì)之間存在萬有引力，它是一種引力場。磁場與之類似，是一種布滿磁極周圍空間的場。磁場的強弱可以用假想的磁力線數(shù)量來表示，磁力線密的地方磁場強，磁力線疏的地方磁場弱。單位截面上穿過的磁力線數(shù)目稱為磁通量密度。磁力勘探物理基礎(chǔ)穩(wěn)定磁場與磁偶極子地球的磁場磁力勘探物理基礎(chǔ)穩(wěn)定磁場與磁偶極子地球的磁場(TheEarth’sMagneticField)是一個穩(wěn)定的來自于地球內(nèi)部的磁場地球等效于一個巨大的磁極(MagneticPole)運動的電荷產(chǎn)生磁場1地球的磁場磁力勘探物理基礎(chǔ)穩(wěn)定磁場與磁偶極子“磁偶極子的場”

×H＝0,.B＝0B＝μH＝μ0（1+κ）H＝μ0H+μ0MH-磁場強度(奧斯特）B-磁感應(yīng)強度（特斯拉，高斯），nTμ-磁導(dǎo)率μ0-