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地球磁场

T = To + Tm + Ta +δT
正常场和磁异常
按研究地磁场的目的不同,可将地磁场分为正常地磁 场(正常场)和磁异常(异常场)两部分。 通常情况下,正常场和异常场是相对的概念,这和重力勘 探中的基准场和重力异常的概念是类似的。 正常场可认为是磁异常(即所要研究的磁场)的背景场或 基准场。
正常场和磁异常
磁暴 磁暴是一种强烈的磁扰动。从赤道到极区均可观察到磁暴
现象;而且几乎是全球同时发生。发生时对磁场水平分量的强 度影响特别显著,对垂直分量影响相对小些。因此,通常研究 磁暴的形态和特征是通过水平分量强度变化来进行的。
地磁脉动 地磁脉动是一种地磁场的微扰变化,它具有准周期结构的
特点。一般周期介于n×10-1~n×102s,频率范围从毫赫到数 赫;振幅的变化范围为n×10-3~n×10nT(在强扰动期间也可 达数百纳特)。
变化磁场 地球内部场源引起的缓慢长期变化和地球外 部场源引起的短期变化
地磁场的短期变化
太阳日变化是以一个太阳日24h为 周期,称为地磁日变。它的变化是 依赖于地方太阳时。其基本特点是: 各个地磁要素的周日变化是逐日不 停地在进行,其中振幅易变、相位 几乎不变。白天(6--18)时磁场变 化较大,夜间较平静。夏季的变化 幅度最大,冬季的幅度最小,春秋 季节居中。日变的平均幅度为n— n×10nT。
Tsi =T0+Tm+Ta
T0为中心偶极子磁场,Tm为非偶极子磁场(也称为大陆磁场
或世界异常,基本磁场), Ta 为地壳磁场。
T = T 0+ T m + T sc+ T 'a+ T ''a+ δ T
基本磁场占地磁场的99%以上,是构成地磁场主体的稳定磁场。 其强度在近地表时较强,远离地表时则逐渐减弱。 变化磁场占地磁场的很小部分(<1%)。这种磁场主要是 由太阳辐射、太阳带电粒子流、太阳的黑子活动等因素所 引起的。因此,它常包含有日变化、年变化及太阳黑子活 动引起的磁暴(即较剧烈的变化)等成分。
Declination Inclination
D 地磁要素及其分布
T、Z、H、I、D、
I
X、Y
T、Z、H、I
固有物理量
D、X、Y
相对物理量
Z
H=TcosI Z=TsinI X=HcosD Y=HsinD
Z(下)
X2+Y2=H2 X2+Y2+)
T
地 磁 倾 角
三、正常场与磁异常
在实际工作中,正常磁场T0一 般是指地磁图上所表示的磁场,而 磁异常Ta又可分为区域异常和局 部异常。前者是由分布范围较大、 埋藏较深地质因素引起,后者是由 分布范围较小、局部构造或埋藏较 浅的磁性体所引起。
磁异常Ta一般都是正负相伴出现。
磁场的单位
在无限长直导线中通以10安培直流 电(1CGSM单位电流)时,在距此导 线2厘米处的磁场强度称为1奥斯特。
二、地磁要素
地面上任意点地磁场总强度矢量T(即磁感应总 强度矢量)通常可用直角坐标来描述。设以观测点 为其坐标原点,X、Y、Z三个轴的正向分别指向地 理北、东和垂直向下。
则该点的T矢量在直角坐标系 内三个轴上的投影分量分别为北向 分量(X)、东向分量(Y)和垂直分量 (Z);T在XOY,水平面内投影称为 水平分量(H),其指向为磁北方向; T和水平面之间的夹角称为T的倾斜 角(I),当T下倾时I为正,反之为负; 通过该点H方向的铅直平面为磁子午 面,它与地理子午面的夹角称为磁 偏角,以D表示;磁北自地理北向东 偏D为正,西偏则为负。
地球磁场 岩矿石的磁性
地球的磁场
地磁场是一个弱磁场,在地面上的平均强度约为50000nT。
在地面上观测所得到的地磁场T是各种不同成分的磁场之
总和。它们的场源分布有的在地球内部,有的在地面之 上的大气层中。 按不同成分的磁场来源和变化规律不同,可将地磁场分 为两部分。
一是主要来源于固体地球内部的稳定磁场Ts, 二是主要起因于固体地球外部的变化磁场δT。 则地磁场T可以表示为
1oe(奥斯特)=1×10-4Wb•m-2=1×104T(特斯拉)
1×10-4T(特斯拉)=1G(高斯)
1高斯=10 -4特斯拉(T),1伽马=10-9特斯 拉=1纳特斯拉(nT),简称纳特。
T 为地球磁场。 Ts 为地球内部的稳定磁场。 To 为中心偶极子磁场,即均匀磁化地球的磁场。 Tm 为大陆磁场或世界异常。
其中(To + Tm)又称为地球基本磁场。 Ta 为异常场或磁异常,它是地壳内的岩石矿物及地质体 在基本磁场磁化作用下所产生的磁场。 δT 为变化磁场,主要是外源变化磁场。 则 Ts = To + Tm + Ta
扰动变化
叠加在平静变化上,持续时间可 由1s到几天,强度由1nT到103nT。 强度大时即为磁暴。
地磁场的微脉动
准周期结构的特点,一般周期n×10-1 秒到n×102秒,强度n×10-3nT到 n×10 nT。
磁异常(magnetic anomaly)是地球 浅部具有磁性的矿物和岩石所引起的局部 磁场,它也叠加在基本磁场之上。一个地 区或地点的磁异常可以通过将实测地磁场 进行变化磁场的校正之后,再减去基本磁 场的正常值而求得。
如在弱磁性或非磁性地层中要圈定强磁性岩 体或矿体,通常将前者引起的磁场作为正常 背景场,而后者产生的磁场为磁异常;
如果在磁性岩层中圈定非磁性地层,这时可 把磁性岩层的磁场作为正常场,而非磁性地 层中的磁场相对变化为磁异常。
地面上任一点的磁场T :地球中心 偶极子所引起的磁场Tn;大陆磁场 Tm; 随时间变化的磁场δT;因地质 原因所引起的磁异常Ta
TTs T
一、地球磁场的构成
可以把稳定磁场和变化磁场分解为起源 于地球内、外的两部分,故有
TsTTsiTi Tsc Tc
Tsi是起因于地球内部的稳定磁场(占稳定磁场总量的99%以上) ,Tsc是起源于地球外部的稳定磁场(占稳定磁场总量的1%以
下),δTc是变化磁场的外源场(约占变化磁场总量的2/3), δTi为内源场(约占其总量的1/3)。 δTi实际上也是由于外部电流感应而引起的。 一般情况下,变化场为稳定场的万分之几到千分之几,偶尔可 达到百分之几。
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