各種巖礦石的磁性.ppt

1、第一章 地球的磁場,地球的磁場,由地心軸向偶極子場m產(chǎn)生的磁力線方向分布圖。 和分別是緯度和余緯。I是在地表特定點處的磁傾角。,磁偶極矩（magnetic dipole moment）： 歷史上，人們最早認為天然磁體（或人造磁鐵） 是由無數(shù)小的磁偶極子組成，每一個小的磁偶極 子由相距很近的等量正、負磁荷構(gòu)成。于是定義 了“磁偶極矩”，它也是矢量，方向由負磁荷指向 正磁荷。人們認識到磁荷并不存在，物質(zhì)的磁性 乃是由分子電流定向排列而產(chǎn)生，于是用閉合元 電流I重新定義這個量，使等效“磁偶極矩的概 念保存下來。 載流回路中的磁場在一個載流回路中，磁偶 極矩是電流乘于回路面積： u=I*a；其中，u為

2、磁偶極矩，I 為電流，a 為面積。面積的方向則為右手定則所決定的方向。,1.地磁場的解析表達式,兩極磁場強度等于赤道磁場強度的2倍， 以上計算所得結(jié)果與地磁圖所示大致符合。,設某地垂直強度 z=46200伽馬, H=29900伽馬, 地球半徑為6437Km,則：,2、地磁場的構(gòu)成和磁異常,積測量時,必須消除地理坐標及高度的影響. 緯度改正 高度改正,第二章 巖礦石的磁性 磁化強度和磁化率 均勻無限磁介質(zhì)，受到外部磁場H的作用產(chǎn)生磁感應強度。衡量物質(zhì)被磁化的強度，以磁化強度M表示。 M=H ：物質(zhì)的磁化率，它表示物質(zhì)受磁化的難易程度，是一個無量綱的物理量。,由物理學可知，磁化強度的定義是單位 體

3、積的磁矩。即,礦物顆粒在外磁場中磁化后，可以看成一根等效的磁棒。磁棒的磁矩為：M=Q磁L 式中Q磁磁棒的磁極強度，安米； L磁棒的長度，米。 磁化強度的概念反映物體被磁化的程度。磁化強度在數(shù)值上是礦物顆粒單位體積內(nèi)的磁矩。用J表示，即J= M/V 式中J礦物顆粒的磁化強度，安/米； M 礦物顆粒的磁矩，安平方米； V礦物顆粒的體積，立方米。,磁化強度是矢量，磁化強度愈大，表明礦粒 被外磁場磁化的程度愈大。 把磁化的礦物顆粒看成一根等效的磁棒。 其磁化強度可以表示為： J = M/V =Q磁L/（SL） =Q磁/S =Q0 式中 S礦物顆粒的等效面積，平方米； L礦物顆粒的等效長度，米； Q0單

4、位面積上的磁極強度（磁極面密度）， 安/米。 即礦物顆粒的磁化強度與它等效的磁棒單位 面積上的磁極強度或磁極面密度相等。,物質(zhì)磁化后磁荷分布及表示,設面磁荷密度為， 面積abcd的磁荷密度為 n與abcd的磁荷密度 的關系顯然： n= /cos,J=整個體積內(nèi)磁荷/整個體積 J= n =Jcos J與磁荷面斜交時，磁性體面磁荷密度等于J在該面外法線方向的投影,抗磁性 順磁性 鐵磁性 所有的物質(zhì)可按其磁化率的不同劃分為三大類，即抗磁性、順磁性和鐵磁性。 抗磁性：它的磁化率很小，為(-1-2)10-8CGSM。有些常見的礦物是抗磁性的，如巖鹽、石油、方解石等。(可看成無磁性物質(zhì)) 順磁性：其磁化率

5、在0 500 10-8CGSM；有些礦物如黑云母、輝石、褐鐵礦等是順磁性的。 鐵磁性：它的磁化率有幾千至幾百萬個CGSM。在自然界中；只有鐵、鎳、鉆和它們的化合物、合金以及鉻、錳合金屬于鐵磁性的。,抗磁性與順磁性物質(zhì)的磁化,各類巖石磁性的一般規(guī)律 巖石中鐵磁性礦物的有無、含量的多少、顆粒的大小及其分布情況，與巖石的磁性直接有關。 一般而言，火成巖磁性最強，沉積巖磁性最弱，變質(zhì)巖則介于二者之間，其磁性取決于原巖的磁性。,表中單位為10-6CGSM,沉積巖的磁性 沉積巖的磁性取決于它是否含有鐵磁性礦物，若含有隨母巖侵蝕而來的磁性顆粒，它將顯示磁性，所含鐵磁性礦物越多其磁性就越強。有的沉積巖幾乎不含

6、任何鐵磁性物質(zhì)（如灰?guī)r）基本上是非磁性的。 沉積巖的剩余磁性均很小，其量值在10-7 10-4CGSM之間，一般為10-6CGSM。 一般把沉積巖看作是無磁性的。,火成巖的磁性 火成巖一般都不同程度的含有鐵磁性礦物，大多顯示磁性特征?；鸪蓭r由酸性到基性，二氧化硅含量漸減，而鐵磁性礦物含量漸增，其磁性表現(xiàn)出逐漸增強的趨勢。 同一成分的火成巖其磁性變化較大； 不同時代的同一種火成巖往往具有不同的磁性； 同一巖體的不同巖相帶，往往也表現(xiàn)出不同的磁性。,變質(zhì)巖的磁性 變質(zhì)巖的磁性一般與其變質(zhì)前巖石的磁性有關。但也應注意巖石受高溫和高壓作用產(chǎn)生物理化學變化使礦物成分發(fā)生變化而引起的磁性變化。 在具有層狀

7、結(jié)構(gòu)的變質(zhì)巖中，其磁性一般隨方向不同而異，表現(xiàn)有磁的各向異性，沿片理方向上的磁化率要比垂直片理方向上的要大。,巖石的剩余磁性 巖石的剩余磁性也是因其含有鐵磁性礦物顆粒造成的。由于造成剩余磁性的磁化歷史不同，因而剩磁的類型和特點也不相同。 熱剩磁 （TRM thermoremanent magnetism） 即在外磁場作用下，巖漿巖自居里點以上的溫度逐漸冷卻到居里點以下時獲得的磁性。 熱剩余磁性不僅很強，而且特別穩(wěn)定。 火成巖的剩余磁性主要是屬于熱剩磁，比較穩(wěn)定。,沉積剩磁（碎屑剩磁） （DRM depositional remanent magnetism） 在形成沉積巖的緩慢過程中，微細的磁

8、性巖石顆粒按當時地磁場的方向呈定向排列，這種顆粒的排列經(jīng)沉積、壓實、脫水后，長期保存在沉積巖中所顯示出的磁性。沉積巖沒有經(jīng)歷居里點高溫。 沉積巖的剩余磁性是隨顆粒的母巖磁性或在沉積過程中因化學變化而形成的，一般比較穩(wěn)定。,等溫剩磁（IRM isothermal remanent magnetism） 在未加熱的情況下，在外磁場作用下而獲得的剩余磁性。 如閃電能使地面小范圍的巖石產(chǎn)生剩余磁性，這種剩余磁性是不穩(wěn)定的，它的大小和方向隨著施加外磁場的大小和方向發(fā)生變化。,化學剩磁（CRM chemical remanent magnetism） 在居里點以下的某一溫度條件下，因化學作用結(jié)果，使得磁性

9、顆粒直徑增大，或由原來礦物變?yōu)樾碌牡V物，在此過程中，受當時地磁場作用獲得的剩余磁性。 沉積巖和變質(zhì)巖剩余磁性的形成常與這種過程有關。 化學剩磁比較穩(wěn)定。,粘滯剩磁（VRM viscous remanent magnetism） 磁性礦物在外磁場長期作用下，且隨著時間的延續(xù)，愈來愈多的磁疇按所作用磁場的方向排列，使其剩余磁性增強，并獲得與外磁場方向相同的剩磁。 這種剩余磁性隨獲得的時間愈長而愈穩(wěn)定，因此粘滯剩磁是很穩(wěn)定的。,各類巖石剩余磁性的成因,1.火成巖 熱剩磁 2.沉積巖 碎屑剩磁與化學剩磁 3.變質(zhì)巖 熱剩磁、碎屑剩磁與化學剩磁,3. 影響巖礦石磁性的因素,內(nèi)在因素：磁性礦物成分、含量、顆粒大小、結(jié)構(gòu)等 外在因素： 磁化場、 溫度、應力等 巖石磁性與磁性礦物 含量的關系一般而言， 鐵磁性礦物含量越多， 磁性就越強。,磁鐵礦含量與磁化率的關系,標本磁化率不但受磁鐵礦 體積百分含量的影響，而 且與磁鐵礦的顆粒度有關。 粗粒者磁化率較大，分布 于回歸曲線 X=0.2y+26.1 Y=2.8x-17.7 的上部，細粒者分布于回 歸曲線的下部。不等粒者 中等，分布于兩者之間。,1.粗粒礦石 2.不等粒礦石 3.細粒礦石 不同粒度礦石的磁化率與磁鐵礦體積百分含量關系曲線,10-6cm,磁化率與顆粒大小的關系曲線,巖石磁化率與機械應力的關系曲線