地球物理勘查電子教案1

1、地球物理勘查Geophysical Exploration 第一講課程主要內(nèi)容第一章 緒論第二章 磁法勘探第三章 重力勘探第四章 電法勘探第五章 地震勘探第一章 緒論緒論主要內(nèi)容一 什么是地球物理勘探二 地球物理勘探的基本特點(diǎn)三 地球物理勘探方法的分類四 地球物理勘探的應(yīng)用領(lǐng)域第一章 緒論一、什么是地球物理勘探什么是地球物理勘探？ 地球物理勘探簡(jiǎn)稱為“物探”，是用物理的方法（觀察和研究各種地球物理場(chǎng)的變化）來解決地質(zhì)問題的一種勘查方法。它是根據(jù)地下巖層在物理性質(zhì)上的差異并借助一定的裝置和專門的物探儀器，測(cè)量物理場(chǎng)的空間與時(shí)間分布狀況，并通過分析和研究物理場(chǎng)的變化規(guī)律，結(jié)合相關(guān)地質(zhì)資料推斷出地下

2、一定深度范圍內(nèi)地質(zhì)體的分布規(guī)律及物理屬性，為地質(zhì)勘探、工程勘察、環(huán)境調(diào)查及地下資源分布規(guī)律的研究提供依據(jù)。此外，地球物理探測(cè)技術(shù)還可用于工程施工質(zhì)量的檢測(cè)和監(jiān)測(cè)。第一章 緒論二 地球物理勘探方法的基本特點(diǎn)（1）地球物理勘探是一種間接的勘探方法； 用鉆機(jī)或其它的機(jī)械手段從地下取出巖樣來認(rèn)識(shí)地質(zhì)構(gòu)造是直接的勘探方法（或稱為侵入方法，invasive method)。 物探無須從地下取出巖樣，而是通過使用專門的儀器裝備在地面（或鉆孔中）觀察由地下介質(zhì)引起的某種物理場(chǎng)的分布狀態(tài)，收集和記錄某些物理信息隨空間或時(shí)間的變化，并對(duì)這些信息的分布特征作出解釋和推斷，從而揭示地球內(nèi)部介質(zhì)物理狀態(tài)的空間變化和分布

3、規(guī)律，以此來了解礦產(chǎn)資源的分布及賦存狀態(tài)、查明地質(zhì)構(gòu)造；在工程勘察與檢測(cè)方面不會(huì)對(duì)勘探對(duì)象造成破壞。第一章 緒論(2)物探工作具有效率高、成本低的特點(diǎn)； 以往的物探工作為礦產(chǎn)資源的調(diào)查、水文地質(zhì)及工程地質(zhì)工作提供了大量的、獲得實(shí)踐檢驗(yàn)的重要資料；尤其是在覆蓋地區(qū)對(duì)研究地質(zhì)構(gòu)造、指導(dǎo)勘探、成井等方面發(fā)揮了重要作用，加快了勘探速度，降低了施工成本，提高了水文地質(zhì)鉆孔的成井率。 在工程勘察方面正確采用物探的方法，不僅可以減少鉆探工作量，而且還能提高勘探精度。 二 地球物理勘探方法的基本特點(diǎn)第一章 緒論（3）物探工作相對(duì)而言能從整體上了解隱伏的勘探目標(biāo)的全貌，避免鉆孔勘探一孔之見的弱點(diǎn)； 物探工作能提

4、供勘探區(qū)域內(nèi)二維、甚至三維的地下巖溶分布狀態(tài)，克服鉆孔一孔之見的具限性。跨孔聲波、電磁波透視法能了解兩孔之間的巖體的完整性，能從整體上評(píng)價(jià)巖體的完整性與基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。 二 地球物理勘探方法的基本特點(diǎn)第一章 緒論（4）物探工作有其自身的局限性，物探方法的應(yīng)用具有條件性； 物探方法的應(yīng)用總是受到一定的地質(zhì)及地球物理?xiàng)l件的限制。物探工作能否有效地解決地質(zhì)問題，首先決定于探測(cè)對(duì)象與圍巖之間是否存在物理性質(zhì)上的差異以及使物理場(chǎng)分布狀態(tài)及強(qiáng)度發(fā)生足夠的變化的體積；即要求探測(cè)對(duì)象要有一定的規(guī)模、且埋深不太大，以產(chǎn)生現(xiàn)代儀器可以發(fā)現(xiàn)和圈定的地球物理異常；其次，物探工作的效果還受地形條件的影響、勘探場(chǎng)地的局限、

5、地表覆蓋層的性質(zhì)及厚度、以及勘探現(xiàn)場(chǎng)的噪聲與地質(zhì)環(huán)境中的一些干擾體的影響； 二 地球物理勘探方法的基本特點(diǎn)第一章 緒論（5）物探資料的反演解釋具有多解性，其解釋結(jié)果具有一定的概略性和近似性；多解性：因?yàn)橥晃锢憩F(xiàn)象（或者說同一性質(zhì)的物理場(chǎng)的分布）可以由多種不同的因素引起。例如，在電法勘探中，視電阻率的變化可以由被測(cè)目標(biāo)體電阻率值的變化引起，也可由其體積變化或埋藏深度變化引起；對(duì)其它物探資料異常的反演解釋也是如此。這反映了物探資料解釋具有多解性。要克服物探資料解釋的多解性，就必須將其與鉆井資料或地質(zhì)資料相結(jié)合進(jìn)行推斷解釋，必須掌握一定的地層巖礦石的物性參數(shù)。 二 地球物理勘探方法的基本特點(diǎn)第一章

6、 緒論近似性及概略性？影響物探資料解釋精度的主要原因有：物探儀器自身的觀測(cè)精度總是有一定的限度， 其觀測(cè)數(shù)據(jù)必然帶有一定的誤差；由于受觀測(cè)系統(tǒng)的影響和限制，觀測(cè)數(shù)據(jù)的 空間有限；3. 環(huán)境因素的干擾影響使觀測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確；4. 實(shí)際地質(zhì)條件的復(fù)雜性以及地質(zhì)體的物理性質(zhì)和形狀、產(chǎn)狀要素的多變性的影響；5. 正演與反演的數(shù)學(xué)物理方法的水平有限。二 地球物理勘探方法的基本特點(diǎn)第一章 緒論1.按工作原理可分為:重力勘探(gravimeter method)、磁力勘探(magnetic method)、電(磁)法勘探(electric or electromagnetic method)、地震勘探(sei

7、smic method)、放射性勘探(radioactivity method)等；2.按工作場(chǎng)所可分為：航空物探、地面物探、海洋物探及井中物探； 三 地球物理勘探方法的分類第一章 緒論3.按勘探對(duì)象的埋藏深度可分為:深部物探、中深部物探、以及近地表物探；4.按用途可分為：金屬、非金屬物探、石油及天然氣物探、煤田物探、以及水文、工程、環(huán)境物探。 不存在一種對(duì)所有地質(zhì)問題都有效的地球物理方法，各種不同的地球物理方法與技術(shù)有一定的互補(bǔ)性；可以綜合運(yùn)用多種地球物理方法解決復(fù)雜的地質(zhì)問題。 三 地球物理勘探方法的分類第一章 緒論1、基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查2、固體礦產(chǎn)勘查3、石油天然氣勘查4、地下水資源勘查5、海

8、洋礦產(chǎn)資源勘查6、地?zé)豳Y源勘查 四 地球物理勘探的應(yīng)用領(lǐng)域第一章 緒論 第一節(jié) 磁法勘探的理論基礎(chǔ) 第二節(jié) 磁力儀及磁測(cè)工作方法 第三節(jié) 磁法勘探的應(yīng)用 第二章 磁法勘探第二章 磁法什么是磁法勘探？它是以地殼中各種巖、礦石間的磁性差異為物質(zhì)基礎(chǔ)的，由于巖、礦石間的磁性差異將引起正常地磁場(chǎng)的變化（即磁異常），通過觀測(cè)和研究磁異常來尋找有用礦產(chǎn)或查明地下地質(zhì)構(gòu)造的一種地球物理方法。分類 分類：地面磁測(cè)、航空磁測(cè)、海洋磁測(cè)、井中磁測(cè)第二章 磁法磁法勘探與重力勘探間的幾點(diǎn)差別就異常的幅值而言，磁法異常比重力異常大得多；重力異常反映的地質(zhì)因素較多，而磁異常反映的地質(zhì)因素較單一；地質(zhì)體的磁異常特征比相應(yīng)的

9、重力異常復(fù)雜第二章 磁法磁法勘探的應(yīng)用1、直接尋找具有磁性的金屬礦體，如磁鐵礦、磁黃鐵礦等；2、間接尋找無磁性的金屬礦與非金屬礦體，如鉛鋅礦、銅礦、石棉礦等；3、地質(zhì)填圖，如圈定磁性的巖體、斷裂等；4、研究大地構(gòu)造、了解結(jié)晶基底的起伏等；5、在古地質(zhì)學(xué)方面的應(yīng)用等；第二章 磁法第一節(jié) 磁法勘探的理論基礎(chǔ)第二章 磁法 第一節(jié) 磁法勘探的理論基礎(chǔ)一、有關(guān)的磁學(xué)知識(shí)（一）磁場(chǎng)1、磁力磁性：磁鐵能吸引鐵、鈷、鎳等物質(zhì)的特性，稱為磁性磁性體：具有磁性的物體；磁極：磁體中兩個(gè)磁性最強(qiáng)的部位，指北的一極稱為指北極或正磁極，用N表示，指南的一極稱為指南極或負(fù)磁極，用S表示;磁力：兩個(gè)磁體的磁極之間的相互作用力

10、；磁荷：正磁荷集中在磁體的N極（+） 負(fù)磁荷集中在磁體的S極（）第二章 磁法兩個(gè)點(diǎn)磁極間的相互作用力為rFF2、磁場(chǎng) 磁力作用的物質(zhì)空間稱為磁場(chǎng)磁場(chǎng)強(qiáng)度（H） 單位磁荷在磁場(chǎng)中所受的力，稱為該點(diǎn)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，用H表示，即：r方向?yàn)閱挝徽藕稍趫?chǎng)中受力的方向第二章 磁法磁場(chǎng)強(qiáng)度的單位 在SI（國(guó)際單位制）制中： 用 T（特斯拉），而在磁法勘探中取較小單位納特（nT）為實(shí)用單位，即： 在CGSM單位制中： 用 （伽傌）為磁場(chǎng)強(qiáng)度的單位；兩種單位制之間的關(guān)系為： 1 =1nT磁力線由磁體的正極出發(fā)終止于負(fù)極的封閉曲線。第二章 磁法（二）磁化在外磁場(chǎng)作用下，沒有磁性的物體獲得磁性，稱為磁化 1、磁偶極子

11、 相距很近的兩個(gè)等量異性磁極，作為一個(gè)整體稱為磁偶極子。 稱為磁偶極矩，方向由負(fù)磁極指向正磁極。-l2、磁化的本質(zhì) 在外磁場(chǎng)作用下，物體中原子磁矩（m）趨外磁場(chǎng)方向定向排列的結(jié)果。第二章 磁法3、磁化強(qiáng)度（M）或磁極化強(qiáng)度（J） 表示物體被磁化的程度。 磁化強(qiáng)度（M） 單位體積的總磁矩 磁極化強(qiáng)度（J） 單位體積的總磁偶極矩 在SI單位制中 與m、J與M之間的關(guān)系： 第二章 磁法4、 面磁荷密度（ ）與M的關(guān)系 當(dāng)物體磁化后，若磁體內(nèi)各處的磁化強(qiáng)度大小相等，方向相同，則稱該磁體為均勻磁化體。 均勻磁化體內(nèi)無磁荷分布，僅在其表面有磁荷分布。H+M由右圖可見，若把小圓柱體看成磁偶極子，則有： =

12、l = s l另外由 J 的定義得： =JV =Js lsin = J s lcos = J cos = J =oMnn第二章 磁法5、磁化強(qiáng)度（M）與外磁場(chǎng)（H）的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)物體無限大時(shí)，則 M=H M的方向與H的方向一致。磁化率，表示物質(zhì)被磁化的難易程度。6、M與的單位M在SI單位制中：A/m在CGSM制中：CGSM關(guān)系為：1A/m=10 CGSM -3在SI單位制中：SI()在CGSM制中：CGSN()關(guān)系為：第二章 磁法二、地球的磁場(chǎng) 存在地球周圍的具有磁力作用的空間，稱為地磁場(chǎng) 地磁場(chǎng)的構(gòu)成地磁場(chǎng)（B） 穩(wěn)定的磁場(chǎng)（內(nèi)源場(chǎng)）偶極子磁場(chǎng)（BsN）非偶極子場(chǎng)（Bm）磁異常（Ba）

13、基本磁場(chǎng)（B0）變化的磁場(chǎng)B（外源場(chǎng)）長(zhǎng)期變化的磁場(chǎng)短期變化的磁場(chǎng)靜日變化擾動(dòng)變化其中：第二章 磁法 基本磁場(chǎng) 磁北在三個(gè)坐標(biāo)軸上的分量分別為：北向分量東向分量垂直分量上述各分量的方向與相應(yīng)坐標(biāo)軸的方向一致為正，反之為負(fù)。水平分量（方向指向磁北）I磁傾角。矢量B下傾，I為正；矢量B上傾，I為負(fù)。1、地磁要素D磁偏角。矢量H東偏，D為正；矢量H西偏，D為負(fù)。yzNIxO（地理東）（地理北）D第二章 磁法由圖可見各分量間的關(guān)系為： X=Hcos(D) Y=Hsin(D) tgD=Y/X Z=Bsin(I) H= Bcos(I) tgI=Z/H H=X+Y B=X+Y+Z地磁絕對(duì)測(cè)量中，通常測(cè)定 I

14、、D、H 三要素的絕對(duì)值；磁法勘探則是測(cè)定Z 或B 的相對(duì)值。 上述的B、X、Y、Z、H、I、D各量都是表示地磁場(chǎng)大小和方向的物理量，稱為地磁要素。第二章 磁法2、地磁圖及地磁要素分布的基本特征 地磁圖 為了研究地磁要素在地表的分布特征，在世界各地建立了許多固定的測(cè)點(diǎn)（地磁臺(tái)）及野外觀測(cè)點(diǎn)，在這些點(diǎn)上測(cè)定地磁要素的絕對(duì)值，將地磁絕對(duì)測(cè)量的成果繪制成地磁要素的等值線圖，這種圖稱為地磁圖。 通常按要素分別繪制如下地磁圖：第二章 磁法總磁場(chǎng)強(qiáng)度（B）等值線圖等值線與緯度線近乎平行，其值在磁赤道約30000-40000nT,向兩極增大，在兩極約為60000-70000nT。 第二章 磁法垂直強(qiáng)度（Z）

15、等值線圖與緯度線大致平行，在磁赤道Z=0，向兩極絕對(duì)值增大，其值約為磁赤道水平強(qiáng)度的兩倍，磁赤道以北Z0,以南Z0。 第二章 磁法水平強(qiáng)度（H）等值線圖沿緯度線排列，在磁赤道附近最大，向兩極減小趨于零。全球各點(diǎn)除兩磁極區(qū)外都指向北。 第二章 磁法等傾（I）線圖特征 與緯度大致平行，零傾線在地理赤道附近，稱為磁赤道，它不是一條直線，磁赤道向北傾角為正，向南為負(fù)。 第二章 磁法等偏（D）線圖等偏線特征 從一點(diǎn)出發(fā)匯聚于另一點(diǎn)的曲線簇,明顯地匯聚于南北兩磁極區(qū),兩條零偏線將全球分為正負(fù)兩個(gè)部分。 第二章 磁法(2) 地磁場(chǎng)的基本特征地球有兩個(gè)磁極 地磁場(chǎng)與一個(gè)均勻磁化的球體（或位于地球中心的一個(gè)磁偶

16、極子）的磁場(chǎng)很類似。一個(gè)在地理北極附近，稱為磁北極，為S極性（I=90 ）一個(gè)在地理南極附近，稱為磁南極，為N極性（I= -90 ） 磁軸與地理的軸不重合，交角為11.5。 地磁場(chǎng)是一個(gè)弱磁場(chǎng)（平均強(qiáng)度為50000 nT），且是基本穩(wěn)定的磁場(chǎng)。 11.5SN第二章 磁法3、非偶極子磁場(chǎng)（大陸磁場(chǎng)或世界磁異常）第二章 磁法 由圖可見：全球非偶極子磁場(chǎng)圍繞著幾個(gè)正、負(fù)中心分布，分布的范圍很大（延伸可達(dá)數(shù)千公里）。 大陸異常的原因目前還沒有明確的答案，但大多數(shù)學(xué)者認(rèn)為起源于深部原因，如地幔和地核界面的局部物質(zhì)對(duì)流運(yùn)動(dòng)所形成的渦旋電流產(chǎn)生的。第二章 磁法周期長(zhǎng)（周期為年、幾十年或更長(zhǎng)），變化緩慢；地球

17、磁場(chǎng)的西向漂移（如大陸磁場(chǎng)中心、磁傾角等的西向漂移）。1、長(zhǎng)期變化的磁場(chǎng) 變化的磁場(chǎng)基本磁場(chǎng)隨時(shí)間的緩慢變化，稱為地磁場(chǎng)的長(zhǎng)期變化。特點(diǎn)：疊加在基本磁場(chǎng)上的變化場(chǎng)，是指隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)，從它們的特征和成因來說，總體可以分為兩大部分： 地球磁矩的衰減變化。 由于長(zhǎng)期變化的周期長(zhǎng)，幅值小，故在磁法勘探中可不考慮長(zhǎng)期變化的磁場(chǎng)。第二章 磁法2、短期變化的磁場(chǎng)是指主要起源于固體地球外部的各種電流體系產(chǎn)生的磁場(chǎng)。平靜變化（日變化）連續(xù)出現(xiàn)的，比較有規(guī)律且有一定周期的變化。特點(diǎn)： 以24小時(shí)為周期的變化；按其變化特征可分為兩類：第二章 磁法 擾動(dòng)變化偶然發(fā)生的、短暫而復(fù)雜的變化。 強(qiáng)度大的磁擾動(dòng)變化，稱為

18、“磁暴”。特點(diǎn)：變化劇烈（強(qiáng)度可達(dá)幾百-上千 nT ）、無規(guī)律， 持續(xù)時(shí)間為幾小時(shí)-幾天。同一磁緯度的不同地點(diǎn)，日變化變化形態(tài)及幅度相同。同一地點(diǎn)、不同日期，則日變化變化不相同；白天變化大，夜間變化??；夏季變化大，冬季變化?。坏诙?磁法 磁異常（Ba)消除了各種短期變化的磁場(chǎng)后，實(shí)測(cè)地磁場(chǎng)與基本磁場(chǎng)之差值，稱為磁異常。即： 場(chǎng)源：地殼中被地磁場(chǎng)磁化了的巖石、巖體、礦體或地質(zhì)構(gòu)造。區(qū)域異常局部異常場(chǎng)源：范圍較大的深部磁性巖、礦體及地質(zhì)構(gòu)造；特征：異常分布范圍較大、幅值小、變化平緩； 場(chǎng)源：范圍較小的淺部磁性巖、礦體及地質(zhì)構(gòu)造； 特征：異常分布范圍小、強(qiáng)度大、變化陡；異常第二章 磁法 磁法所觀測(cè)

19、的磁異常按觀測(cè)要素的不同，磁異常有不同的名稱，即： 垂直磁異常（測(cè)定垂直分量的相對(duì)變化）： 總磁場(chǎng)強(qiáng)度異常（測(cè)定總磁場(chǎng)強(qiáng)度的相對(duì)變化）：第二章 磁法三、巖（礦）石的磁性 巖（礦）石磁性的構(gòu)成感應(yīng)磁化強(qiáng)度 巖、礦石被現(xiàn)代地磁場(chǎng)磁化后，所獲得的磁化強(qiáng)度。其方向與地磁場(chǎng)方向一致。天然剩余磁化強(qiáng)度（ ） 巖、礦石形成時(shí)，被當(dāng)時(shí)地磁場(chǎng)磁化后保留下來的磁化強(qiáng)度。 剩余磁化強(qiáng)度與現(xiàn)代地磁場(chǎng)無關(guān)，其方向與巖、礦石形成時(shí)的地磁場(chǎng)方向一致。 總磁化強(qiáng)度第二章 磁法而 則 由于地磁場(chǎng)在地球上各地是一個(gè)定值（已知值），故在磁法勘探中，研究巖、礦石磁性的主要內(nèi)容是（磁化率）、 （剩余磁化強(qiáng)度）、 （總磁化強(qiáng)度）。 礦物

20、的磁性1、反磁性礦物 （磁化率）很小，一般為 SI（ ） 常見礦物有：巖鹽、石膏、方解石、石英、大理石、石墨、金剛石及長(zhǎng)石-第二章 磁法2、順磁性礦物 SI（ ） 常見礦物有：黑云母、角閃石、輝石、蛇紋石、及石榴子石等。-3、鐵磁性礦物 及Mr 都很大； 常見礦物有：磁鐵礦、鈦磁鐵礦、磁赤鐵礦、磁黃鐵礦等。 巖石的磁性主要由這一類礦物來決定。第二章 磁法 巖（礦）石磁性的一般特征1、火成巖磁性變質(zhì)巖磁性沉積巖磁性2、火成巖 由酸性中性基性超基性，磁性由弱強(qiáng)。同一成分的火成巖其磁性不同，噴出巖磁性侵入巖磁性；不同時(shí)代的同一成分火成巖其磁性不同，年代新的磁性年代老的磁性；同一成分巖體的不同巖相帶磁

21、性不同，由邊緣相過渡相中心相，磁性由強(qiáng)弱；具有明顯的天然剩余磁性。第二章 磁法3、變質(zhì)巖 正變質(zhì)巖磁性負(fù)變質(zhì)巖磁性；層狀結(jié)構(gòu)的變質(zhì)巖，往往具有磁的各向異性，即順著層面方向的磁化率大于垂直層面方向的磁化率。4、沉積巖及Mr 都很小，磁性很弱，通常認(rèn)為它是無磁性的巖石。5、非金屬礦磁性很弱可視為無磁性的。6、金屬礦 除前述的磁鐵礦、鈦磁鐵礦、磁黃鐵礦、方黃銅礦及磁赤鐵礦具有強(qiáng)磁性外，其它絕大多數(shù)金屬礦亦可看成是無磁性的。第二章 磁法 巖、礦石的天然剩余磁化強(qiáng)度 一般來講：巖、礦石的Mr與它們的 有關(guān)， 大的巖、礦石，其Mr 亦強(qiáng)。 故火成巖的Mr 一般都較大，不少情況下， MrMi ； 沉積巖的M

22、r 很小，且MrMi 。 影響巖、礦石磁性的因素1、鐵磁性礦物含量 含量越高，巖石磁性越強(qiáng)，但二者并不呈簡(jiǎn)單的線性關(guān)系。2、鐵磁性礦物顆粒大小及結(jié)構(gòu) 當(dāng)鐵磁性礦物含量一定時(shí)，顆粒越大，磁性越強(qiáng)；第二章 磁法 當(dāng)磁性礦物顆粒大小、含量都相同時(shí)，顆粒相互呈膠結(jié)狀者比顆粒呈分散狀者磁性強(qiáng)。3、 巖、礦石形狀對(duì)磁性的影響分散狀膠結(jié)狀上式只適用于巖、礦體無限大的情況。當(dāng)磁性體為有限體時(shí)，被地磁場(chǎng)磁化后，在磁體內(nèi)部要產(chǎn)生一個(gè)與外磁場(chǎng)相反的磁場(chǎng)（稱為消磁場(chǎng)或退磁場(chǎng)），則要產(chǎn)生消磁（或退磁）作用，而使磁性體的磁化強(qiáng)度減小，亦即使巖、礦體的磁性減小。見下圖。第二章 磁法MiBeBo4、其它因素的影響 應(yīng)力作用使

23、巖石沿應(yīng)力方向磁性減小，如斷裂、破碎帶上磁性減弱； 變質(zhì)、蝕變作用，往往使巖石磁性增強(qiáng)。第二章 磁法 研究巖石磁性的意義1、研究巖石的磁性，對(duì)正確解釋磁測(cè)資料是必不可少的2、在火山巖地區(qū)，研究巖石的磁性，對(duì)于正確判斷異常的地質(zhì)原因有重要的意義8000第二章 磁法3、有助于解決地質(zhì)構(gòu)造問題第二章 磁法第二節(jié) 磁力儀及磁測(cè)工作方法第二章 磁法超導(dǎo)磁力儀一、磁力儀用來測(cè)定磁場(chǎng)變化的裝置（或工具），稱為磁力儀（一）機(jī)械式磁力儀 懸絲式磁力儀、刃口式磁力儀 （二）電子式磁力儀質(zhì)子磁力儀（質(zhì)子旋進(jìn)磁力儀）光泵磁力儀第二章 磁法物質(zhì)的原子是由帶正電的原子核和繞核旋轉(zhuǎn)的帶負(fù)電的電子組成。原子核內(nèi)又有不帶電的中

24、子和帶正電的質(zhì)子。氫的原子核中只有一個(gè)質(zhì)子。煤油、酒精、水等富合氫的物質(zhì)，其分子中的電子的自旋磁矩成對(duì)抵消，其軌道磁矩也因分子間的相互牽制而被“封固”，除氫核以外的原子核的自旋磁矩也都互相抵消，唯有氫核即質(zhì)子還存在自旋磁矩。質(zhì)子磁力儀（質(zhì)子旋進(jìn)磁力儀）的工作原理（1） 質(zhì)子旋進(jìn) H=0BHHBHB第二章 磁法去掉外磁場(chǎng)后，質(zhì)子磁矩（ p ）就會(huì)在原有的自旋慣性力矩和地磁場(chǎng)力矩的共同作用下，將繞地磁場(chǎng)B的方向作旋進(jìn)運(yùn)動(dòng)拉莫爾旋進(jìn)，這種現(xiàn)象稱為“質(zhì)子旋進(jìn)”。ppHB第二章 磁法 測(cè)量原理 理論物理研究證明，氫質(zhì)子旋進(jìn)的角頻率與地磁場(chǎng)B的關(guān)系為： 質(zhì)子磁旋比，為一常數(shù)，即：又 = 2 ff 質(zhì)子旋進(jìn)

25、的頻率，則有： 由此可見，只要能準(zhǔn)確測(cè)量出質(zhì)子旋進(jìn)的頻率f，再乘以常數(shù)23.4874就是地磁場(chǎng)B的值。第二章 磁法1特斯拉（T）109納特（nT） nT常用單位機(jī)械式磁力儀：精度5nT，刃口式，懸絲式，相對(duì)測(cè)量?jī)x器質(zhì)子磁力儀：精度0.1nT，T23.4874f(nT)，f拉摩爾旋進(jìn)頻率，絕對(duì)測(cè)量?jī)x器磁通門磁力儀：精度1020nT，高磁導(dǎo)率坡莫合金，利用電磁感應(yīng)信號(hào)來測(cè)Za，相對(duì)測(cè)量?jī)x器光泵磁力儀：精度0.01nT，T0.035684f，f躍遷頻率，絕對(duì)測(cè)量?jī)x器超導(dǎo)磁力儀：精度10-6nT，能測(cè)出10-3nT梯度儀航空、海洋、衛(wèi)星磁力磁法勘探儀器第二章 磁法 該儀器為用來測(cè)量垂直分量相對(duì)值的機(jī)械

26、式儀器，磁系是一根圓柱形磁棒，懸吊在恒彈性扁平金屬絲中央,利用地磁場(chǎng)的垂直強(qiáng)度力、重力、及懸絲扭力三個(gè)力矩的平衡來測(cè)量磁場(chǎng) 。 該儀器觀測(cè)精度5nT。 測(cè)程1800033000nT。第二章 磁法 該儀器是專門為地質(zhì)人員野外踏勘，發(fā)現(xiàn)磁異常用的，儀器非常輕便簡(jiǎn)單，物探工作中也可以用來作中低精度的磁測(cè)。觀測(cè)精度為25nT，測(cè)程范圍為 20000 250000nT。 第二章 磁法 用來標(biāo)定機(jī)械式磁力儀格值的儀器。它利用赫姆茲線圈在線圈中央產(chǎn)生均勻磁場(chǎng),把待標(biāo)定的磁力儀放在線圈中央,人工改變磁場(chǎng)大小來測(cè)定磁力儀格值。 第二章 磁法該儀器是一種帶微機(jī)處理的高分辨率質(zhì)子磁力儀。以0.1nT的分辨率進(jìn)行總場(chǎng)

27、和垂直梯度測(cè)量。儀器由主機(jī)，探頭及電池盒組成。 第二章 磁法儀器名稱： 數(shù)字旋轉(zhuǎn)磁力儀系統(tǒng) 型 號(hào)：DSM2 產(chǎn) 地：美國(guó) 單 價(jià)：56萬人民幣 應(yīng)用領(lǐng)域：研究古地理、古氣候；分析沉積環(huán)境以預(yù)測(cè)礦產(chǎn) 第二章 磁法儀器名稱： ENVI質(zhì)子磁力儀 型 號(hào)：ENVI 產(chǎn) 地：加拿大先達(dá)利（SCINTREX）公司 單 價(jià)：6萬人民幣 應(yīng)用領(lǐng)域：區(qū)域重磁勘探、考古、軍事埋設(shè)物探測(cè)、環(huán)境磁場(chǎng)檢測(cè)第二章 磁法中國(guó)地質(zhì)大學(xué)在騰格里沙漠用MP4質(zhì)子磁力儀進(jìn)行高精度磁測(cè)第二章 磁法二、磁測(cè)工作方法磁測(cè)工作根據(jù)對(duì)磁異常研究的詳細(xì)程度，可將磁測(cè)分為普查和詳查。探測(cè)結(jié)晶基底的起伏及內(nèi)部構(gòu)造，研究蓋層沉積構(gòu)造的形態(tài)，追索

28、大斷裂帶等（1）在小比例尺地質(zhì)填圖中（2）在中、大比例尺地質(zhì)填圖中確定巖層接觸帶、圈定巖體、構(gòu)造破碎帶、斷層和巖脈等。 普查第二章 磁法地質(zhì)工作階段比例尺線距點(diǎn)距測(cè)量方法區(qū)域填圖1:1 000 00010 000航空磁測(cè)和海洋磁測(cè)1:500 0005 0001:200 0002 0002001 0001:100 0001 0001005001:50 00050050250航空、海洋和地面磁測(cè)1:25 00025025100找礦1:10 0001001050地面磁測(cè)1:5 00050520勘探1:2 000204101:1 00010251:500512第二章 磁法 詳查詳查通常選在成礦有利地段

29、被發(fā)現(xiàn)的異?；虼致酝茰y(cè)為礦體引起的異常上進(jìn)行的磁測(cè)。磁測(cè)的任務(wù)是：通過研究磁異常形態(tài)特征來尋找和評(píng)價(jià)礦產(chǎn)，配合礦區(qū)勘探工作。第二章 磁法低精度 均方誤差 15nT 高精度 均方誤差 5nT中精度 均方誤差 615nT特高精度 均方誤差 2nT磁測(cè)精度如何根據(jù)地質(zhì)任務(wù)確定磁測(cè)精度 采用何種磁測(cè)精度，首先要考慮磁測(cè)的地質(zhì)任務(wù)，探測(cè)對(duì)象的最小有意義的磁異常強(qiáng)度（Bmax低）。根據(jù)誤差理論知道，大于三倍均方誤差的異常是可信的。而根據(jù)物探圖件要求，能正確刻劃某地質(zhì)體異常形態(tài)至少要有兩條非零等值線，等值線的間距得小于三倍均方誤差。因此，通常確定磁測(cè)精度為： m（1/5-1/6）Bmax低在考慮上述原則的同

30、時(shí)，在不影響完成磁測(cè)約定的主要任務(wù)下，照顧到將來磁測(cè)資料的綜合利用可適當(dāng)提高磁測(cè)精度。 第二章 磁法在強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)，磁異常按下式計(jì)算：在弱磁場(chǎng)區(qū)，磁異常按下式計(jì)算： 磁法勘探資料整理與圖示：1、資料整理：求得各測(cè)點(diǎn)相對(duì)于基點(diǎn)的磁場(chǎng)差值第二章 磁法消除地磁場(chǎng)靜日變化對(duì)觀測(cè)結(jié)果的影響稱為日變改正(嚴(yán)格地說,變化磁場(chǎng)中包含了靜日變化,長(zhǎng)期變化,還有擾動(dòng)變化,其幅值一般為0.015nT,有時(shí)可達(dá)1020nT）。必須對(duì)地磁場(chǎng)的這種短周期變化進(jìn)行改正。日變改正的做法是設(shè)立日變站，如用質(zhì)子磁力儀自動(dòng)記錄，設(shè)置記錄地磁場(chǎng)變化的讀數(shù)時(shí)間間隔為520S 。MP4和Envi Mag質(zhì)子磁力儀可以不用外加微機(jī)進(jìn)行自動(dòng)日變

31、校正。 第二章 磁法2、磁異常的圖示 磁異常等值線平面圖、磁異常剖面平面圖和磁異常剖面圖 (1).磁異常剖面圖(a) 把一條剖面的結(jié)果作成剖面圖, 還可加地質(zhì)斷面及推斷解釋結(jié)果。 (2).磁異常剖面平面圖(b)把全部剖面以平面圖的方式 繪制在一起,并用紅色表示正異常,蘭色表示負(fù)異常。 第二章 磁法第三節(jié) 磁法勘探的應(yīng)用第三節(jié) 磁法勘探的應(yīng)用1、在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用2、在斷裂分析中的應(yīng)用3、在油氣普查中的應(yīng)用4、在磁鐵礦床上的應(yīng)用5、在非金屬礦床上的應(yīng)用6、在全球構(gòu)造研究中的應(yīng)用7、在考古中的應(yīng)用第二章 磁法一、在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中的應(yīng)用 在區(qū)域地質(zhì)調(diào)查中，磁測(cè)主要用于劃分大地構(gòu)造單元，圈定巖體和

32、斷裂。第二章 磁法 松遼盆地某深斷裂 在磁場(chǎng)上為北東向線性延伸升高異常帶,強(qiáng)度大而寬度不大,并為不同磁場(chǎng)區(qū)的分界線。線性升高異常是中生火成巖侵入體及部分噴出巖的反映，該斷裂是內(nèi)蒙興安地槽褶 皺系和吉黑淮地臺(tái)的分界線。第二章 磁法二、在斷裂分析中的應(yīng)用 磁測(cè)資料用來確定斷裂是一種十分有效的方法，在斷裂或破碎帶中，常常伴有巖漿活動(dòng)或磁性礦物的集中，這樣就出現(xiàn)了磁場(chǎng)的線升高異常帶，梯度帶，異常走向的突變帶等，歸納起來有如下幾類特征： 第二章 磁法右圖是郯城-廬江深大斷裂磁場(chǎng)圖 1957年由航空磁測(cè)首先發(fā)現(xiàn)的，斷裂帶長(zhǎng)約800公里，寬30-50公里，它在航磁圖上以升高正異常帶的形式出現(xiàn)。圖上巨大的線性

33、異常帶，它是大量中新生代的侵入巖、前震旦系結(jié)晶基巖及各類火山巖的反映。斷裂帶的兩側(cè)磁場(chǎng)性質(zhì)截然不同，西側(cè)為寬緩而變化升高異常區(qū)；東側(cè)是平靜的負(fù)磁場(chǎng)區(qū)，顯然它對(duì)應(yīng)著兩個(gè)基底性質(zhì)不同的構(gòu)造單元。線性的正異常帶或羽狀排列的線性異常帶 第二章 磁法截然區(qū)別兩側(cè)不同性質(zhì)、不同磁場(chǎng)特征的分界線 松遼盆地某大斷裂，走向近南北，斷裂的東側(cè)為寬緩的升高異常，西側(cè)為變化正負(fù)異常。這種截然不同的磁場(chǎng)，反映著兩種不同的基底性質(zhì)，斷裂東側(cè)為具磁性的變質(zhì)基巖，西側(cè)為弱磁性基巖。第二章 磁法劇烈變化的正負(fù)異常帶 大興安嶺東部發(fā)育的一條南北向斷裂帶,是由一系列平行的成雁行排列的次級(jí)斷裂所組成的一個(gè)相當(dāng)寬的帶,在磁場(chǎng)圖上顯示為一系列正負(fù)異常劇烈頻繁交替的線性延伸異常帶。 據(jù)鉆井資料，它是一條中侏羅系中基性的火山巖帶，并作為松遼盆地的西部邊界。第二章 磁法三、在油氣普查中的應(yīng)用 在油氣普查中，磁測(cè)是通過探測(cè)結(jié)晶基底的起伏來查明儲(chǔ)油氣構(gòu)造的。第二章 磁法第二章 磁法區(qū)為凹陷區(qū)，基底深度最大，覆蓋層最厚，有兩個(gè)較大的長(zhǎng)垣成為儲(chǔ)油氣最好的封閉構(gòu)造，是找油最有希望的地區(qū)。第二章 磁法四、在磁鐵礦床上的應(yīng)用第二章 磁法安徽某鐵礦 安徽某鐵礦磁異常是1：10萬航磁發(fā)現(xiàn)。第四系地層覆蓋。工區(qū)西南出露有寒武、震旦、前震旦系巖層，巖性為砂頁巖、灰?guī)r、石英巖、片麻巖。地層平緩呈單斜，走向北西