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(xiàng)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(xué)概念地球物理學(xué)是應(yīng)用物理學(xué)的理論、方法和技術(shù)來研究地球，認(rèn)識(shí)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(duì)地球進(jìn)行探測(cè)原理：根據(jù)異常(場(chǎng)）特征推斷場(chǎng)源特征對(duì)象：地球及周圍分類：1應(yīng)用地球物理學(xué)，2理論地球物理學(xué)；3固體地球物理學(xué)；4空間物理學(xué)；5大氣物理學(xué)磁力勘探物理基礎(chǔ)地球物理學(xué)概念是地球科學(xué)的重要方法，是地球科學(xué)包括的六大基礎(chǔ)自然科學(xué)（數(shù)、理、化、天、地、生）之一。地球物理是地球科學(xué)中唯一能直接提供地球內(nèi)部信息和資料的學(xué)科。它的最顯著特點(diǎn)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(xué)概念固體地球物理：通過觀測(cè)地球周圍及地球表面和內(nèi)部物理場(chǎng)的空間和時(shí)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(xué)概念按組成地球巖礦石的物性特征，固體地球物理探測(cè)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?zé)?、放射性（a、b、g）衰變6、地震(P,S,M)按場(chǎng)源性質(zhì)來分，2種：主動(dòng)（人工）場(chǎng)源和被動(dòng)（自然）場(chǎng)源磁力勘探物理基礎(chǔ)起源及發(fā)展?fàn)顩r基本原理巖礦石的磁性010203主要內(nèi)容地球的磁場(chǎng)04磁力勘探物理基礎(chǔ)磁法是最傳統(tǒng)、最廣泛、最經(jīng)濟(jì)、最準(zhǔn)確的物探方法。磁法是最傳統(tǒng)、最廣泛、最經(jīng)濟(jì)、最準(zhǔn)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(jì)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(jiǎn)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(jì)地測(cè)出大面積的磁場(chǎng)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(yàn)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(gè)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(qiáng)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(cè)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(xué)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(xiàng)目[國土資發(fā)（2008）172號(hào)]總體方案于09年6月開始實(shí)施。主要是對(duì)新疆近年以1：5萬為主的地質(zhì)調(diào)查項(xiàng)目進(jìn)行開發(fā)。磁力勘探物理基礎(chǔ)三）磁法剖面測(cè)量預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)單位：元/km比例尺點(diǎn)距

(m)地形等級(jí)ⅠⅡⅢⅣⅤ1:1000040389416476616983（五）激電中梯（短導(dǎo)線）剖面測(cè)量預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)單位：元/kmAB距

（m）點(diǎn)距

（m）地形等級(jí)ⅠⅡⅢⅣⅤ1200～160040110812241470168726212006年國土資源地質(zhì)勘查預(yù)算標(biāo)準(zhǔn)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(jì)磁力勘探物理基礎(chǔ)最準(zhǔn)確,最統(tǒng)一同一個(gè)點(diǎn)不同時(shí)間不同人不同儀器測(cè)得結(jié)果是一樣的。這一點(diǎn)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(cè)的都是總場(chǎng)T，各種改正也是同一標(biāo)準(zhǔn)，所以不同單位不是時(shí)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(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)（3）最先進(jìn)的儀器設(shè)備和計(jì)算方法磁力勘探物理基礎(chǔ)基本原理起源及發(fā)展?fàn)顩r巖礦石的磁性010203磁法勘探的主要內(nèi)容地球的磁場(chǎng)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(cè)量地磁異常以確定含磁性礦物的地質(zhì)體及其他探測(cè)對(duì)象存在的空間位置和幾何形狀﹐從而對(duì)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(chǎng)疊加在地球磁場(chǎng)之上﹐引起地磁場(chǎng)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?fàn)顩r基本原理010203磁法勘探地球的磁場(chǎng)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(qiáng)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(yuǎn)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(xué)研究、日常生活等每時(shí)每刻都離不開磁性，我們生活在一個(gè)磁性的世界!也是一個(gè)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(jiǎn)單說來，磁性是物質(zhì)放在不均勻的磁場(chǎng)中會(huì)受到磁力的作用。磁性的強(qiáng)弱在相同的不均勻磁場(chǎng)中，由單位質(zhì)量的物質(zhì)所受到的磁，在實(shí)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(diǎn)和“磁荷”觀點(diǎn)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(chǎng)的理論是建立在“磁荷”的基礎(chǔ)上，“磁荷”是成對(duì)出現(xiàn)的，沒有單個(gè)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(shí)，這個(gè)道理很簡(jiǎn)單！這其實(shí)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?yàn)椤跋鹌そ睢钡摹皬椥浴笔怯伞胺肿印遍g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(huì)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?yàn)楫a(chǎn)生“磁性”的“物質(zhì)成分”還存在，那么也就自然會(huì)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(gè)巨大的磁極?？勾判裕号c外加場(chǎng)相反，值很小，與溫度無關(guān)順磁性：與外加場(chǎng)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(chǎng)作用下就能達(dá)到飽和磁化，磁化率比前兩者大很多（1）磁化強(qiáng)度與磁場(chǎng)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(qiáng)弱的物理量磁化強(qiáng)度M和磁化率κ：在相同的不均勻磁場(chǎng)中，由單位質(zhì)量的物質(zhì)所受到的磁力方向和強(qiáng)度，來確定物質(zhì)磁性的強(qiáng)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(biāo)為SI（κ），在CGSM制中用CGSM（κ），關(guān)系1CGSM＝4π1SI（κ）M-磁化強(qiáng)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(qiáng)度Mi和剩余磁化強(qiáng)度MrMi受現(xiàn)代地磁場(chǎng)作用而具有的磁化強(qiáng)度,Mr受古地磁場(chǎng)作用，成巖后漫長(zhǎng)地質(zhì)年代保留下來的磁化強(qiáng)度。M＝Mi+MrMi=κ(T/μ0）T-地磁場(chǎng)總強(qiáng)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(xué)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(chǎng)作用下巖石從居里點(diǎn)以溫度逐漸冷卻到居里點(diǎn)以下溫度時(shí)受磁化所獲得的磁性（1）強(qiáng)度大，大致正比于外磁場(chǎng)，并與外磁場(chǎng)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(gè)磁場(chǎng)He，方向與外部場(chǎng)H0方向相反，稱為消磁場(chǎng)（退磁場(chǎng)）H＝H0+He對(duì)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(gè)數(shù)量級(jí)，屬于弱磁性鐵磁性(ferromagnetism)：不僅有較的磁化率還有較強(qiáng)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(qiáng)磁性(見巖石物理性質(zhì))。因此﹐巖石及礦石的磁性強(qiáng)弱﹐主要決定于上述礦物的含量及分布情況。根據(jù)測(cè)定﹐沉積巖的磁化率比巖漿巖和變質(zhì)巖的磁化率低幾個(gè)數(shù)量級(jí)。在巖漿巖中﹐基性及超基性巖的磁性最強(qiáng)﹐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(xué)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(chǎng)起源及發(fā)展?fàn)顩r基本原理010203磁法勘探04磁力勘探物理基礎(chǔ)地球的磁場(chǎng)磁場(chǎng)：在磁極周圍的空間中真正存在的不是磁力線，而是一種場(chǎng)，我們稱之為磁場(chǎng)。磁性物質(zhì)的相互吸引等就是通過磁場(chǎng)進(jìn)行的。我們知道，物質(zhì)之間存在萬有引力，它是一種引力場(chǎng)。磁場(chǎng)與之類似，是一種布滿磁極周圍空間的場(chǎng)。磁場(chǎng)的強(qiáng)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(chǎng)強(qiáng)，磁力線疏的地方磁場(chǎng)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(chǎng)與磁偶極子地球的磁場(chǎng)磁力勘探物理基礎(chǔ)穩(wěn)定磁場(chǎng)與磁偶極子地球的磁場(chǎng)(TheEarth’sMagneticField)是一個(gè)穩(wěn)定的來自于地球內(nèi)部的磁場(chǎng)地球等效于一個(gè)巨大的磁極(MagneticPole)運(yùn)動(dòng)的電荷產(chǎn)生磁場(chǎng)1地球的磁場(chǎng)磁力勘探物理基礎(chǔ)穩(wěn)定磁場(chǎng)與磁偶極子“磁偶極子的場(chǎng)”

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