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第二章 第五节 磁性体的磁场计算及其

(1)垂直磁化条件下的磁场
①平面特征
Za的平面等值线是以球心在地面的投影点为 圆心的一系列同心圆,极大值点在球心的正上方。 2R2>X2 时为正等值线;2R2<X2 时为负等值线; 2R2=XFra bibliotek 时为零等值线。
②主剖面特征
图形为轴对称曲线,Zamax与球体中心深度h的 三次方成反比,随深度的增加磁异常曲线变低变 缓;当Za=0时,x0 =±√2 h ,由此可根据x0 大致 计算球体的中心埋深。
y2 h2 )5/2
[(2 x 2
y2
h2 ) cosi cos
3xy cosi sin 3xhsin i]
H ay
4 (x2
0m
y2 h2 )5/2
[(2 y 2
x2
h2 ) cosi sin
3xy cosi cos 3yhsin i]
Za
4
(x2
0m
y2
h2 )5/2
3.板状体
磁性板状体主要指一些矿脉、岩脉及岩墙等 磁性地质体。
无限延深板状体的Za、Hax的曲线特征(对 称性、正负值的分布)与γ=β-iS的大小有关。直立 板状体的Zax为轴对称曲线,而Hax为点对称曲线; 倾斜板状体的Za、Hax皆为非对称曲线,Za的极 大值点和Hax的零值点向板状体的倾向一侧移动, 倾向一侧Za曲线较缓、幅值较大,而Hax幅值较 小。因此,在垂直磁化情况下由板状体的Za、 Hax曲线特征可判断板状体的倾向。
(一)磁测资料的预处理与预分析
对磁测资料进行予处理和予分析,是要使对 资料的解释建立在资料完整、可靠和便于解释的 基础上。因此,在解释前分析磁测精度的高低、 测网的稀密、系统误差的有无和大小、正常场选 择是否正确、图件的拼接是否正确、资料是否齐 全、是否有干扰(磁性表土、人工磁性堆积物等) 影响存在等,若有问题,就应改正或处理。此外, 还应注意分析磁性地质体的磁性特征(如磁性的 均匀性、方向性和大小)。
E=-3(sinicosI0sinA‘+cosisinδsinI0)h;
F=(2sinisinI0-cosicosδcosI0cosA-cosisinδcosI0cosA‘)h2。
均匀磁化球体虽然是一个简单模型,但它的 异常计算公式却很复杂。球体的磁场不仅与其位 置、体积、磁化强度的大小和方向有关系,而且 与计算剖面的方向和位置、计算点的坐标有关系。 对磁性体的磁场,既应注意其平面特征,也应注 意其剖面特征和空间特征。
性的接触带、超覆岩层等,研究它们的地表异常 时,都可当做台阶处理。它相当于沿走向无限延 伸的半无限大物质层。台阶可分为垂直台阶和倾 斜台阶。
直立台阶的Hax 、Za 与iS有关,当iS由0° 变 化到90°时,Za 曲线轴对称逐渐变为原点对称; 而Hax 由原点对称逐渐变为轴对称。
5.对称背斜
当垂直磁化时Za仍是轴对称曲线,斜磁化时, 则是不对称曲线。
1.由“已知”到“未知”
2.将异常进行分类
3.对异常进行详细的分析
(三)磁异常的定量解释
定量解释通常是在定性解释基础上进行的, 但其解释结果常可补充初步定性解释。
定量解释是以教科书中介绍的各种方法来计 算磁性地质体的几何参数(形状、倾向、走向) 以及磁性参数。其目的在于:根据磁性地质体的 几何参数和磁性参数的可能数值,结合地质规律, 进一步判定引起磁异常的地质原因;提供磁性地 层或基底的几何参数(主要是埋深、倾角和厚度) 在平面或沿剖面变化的概念,以便于推断地下的 地质构造;提供磁性地质体在地面的投影位置、 埋深和倾向,以便合理布置探矿工程。
地形起伏
( nT ) 400 200
0
( nT ) 400 200
0
Ms Ms
x
(a)
x
(c)
Ms Ms
( nT ) 400 200
0
( nT ) 800 400
0
A
x
Ms
Ms ( b )
x
B
PQ
(d)
二、磁异常的地质解释 一般按下述步骤进行: • 磁测资料的预处理与预分析; • 磁异常的定性解释; • 磁异常的定量解释; • 地质解释和地质图示。
为了便于解释,解释大面积磁异常的工作常
需对异常进行分区、分带,确定解释推断单元, 对复杂磁异常还要进行必要的转换和处理,如为 了显示深部构造特征,消除局部异常的影响,需 进行向上延拓;为了是异常走向更清晰,便于与 地质图对比,要将斜磁化换算到垂直磁化等。
(二)磁异常的定性解释
磁异常的定性解释包括两方面的内容:一是 初步解释引起磁场变化的地质原因,二是根据实 测磁异常特点,结合地质特征,运用正演理论所 确定的磁场特征与磁性体的对应规律,大体判定 磁性体的形状,分布范围和产状等。
第五节 磁性体的磁场计算及其分析
一、几种规则磁性体的磁异常 (一)概述
由于磁性体受磁化方向等因素影响的特殊性, 在给出模型的正演计算表达式之前,需要提出磁 性体计算中的相关假设条件,这些条件如下: 1.场源(研究对象)为单一规则的几何形体; 2.场源被均匀磁化; 3.观测面水平; 4.不考虑剩磁影响。
非垂直磁化情况下,其磁异常变化与板状体
的倾斜方向有关,顺层磁化(γ=β-iS=0°)时, Za为轴对称曲线,而Hax为点对称曲线;有效磁 化强度与板的层面垂直(γ=β-iS=90°)时,Za 为轴点称曲线,而Hax为轴对称曲线;斜磁化 (0°<γ<90°)时,Za和Hax皆为非对称曲线,
4.垂直台阶(二度体) 台阶是常见的地质模型,如断层以及不同岩
(四)地质解释和地质图示
地质结论是磁异常地质解释的成果,也是磁 法工作的最终成果。它是磁场所反映的全部地质 情况的简要小结,是由定性、定量解释与地质规 律的结合而做出的地质推论。它不一定与地质人 员的地质推论相同。
地质图示是磁法工作中地质成果的集中表现。 因此,磁法工作成果应尽可能以推断成果图的形 式表现出来。如推断地质剖面图、推断地质略图、 推断矿产予测略图等。这种图件不仅便于地质单 位使用,也便于根据验证结果和新的地质成果进 行再推断。
水平圆柱体的磁异常平面等值线图形应为一 系列相互平行的直线,这种长条带状异常是二度 体磁异常的基本特征。
它的剖面特征和球体类似,只是有更为明显 的Zamin。磁异常与磁化强度成正比,与圆柱体的 轴线深度的平方成反比,随深度增加,曲线变低, 变缓。
(c)
(d)
(e)
iS =0°、45°、90° 三种情况下△T 异常的平面分布图
15.00
10.00
5.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
50.00
(b)
50.00
45.00
40.00
N
35.00
30.00
25.00
20.00
15.00
10.00
5.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
40.00
45.00
50.00
(c)
(d)
(e)
(f)
球体磁异常平面等值线示意图
(a)垂直磁化Za 异常;(b)斜磁化Za 异常 (A‘=i=450);(c)斜磁化△T 异常(A‘=i=450); (d)、(e)、(f)分别为与(a)、(b)、(c)对 应得立体效果图
2.水平圆柱体
埋藏在一定深度上的横截面近于等轴状、沿 走向延伸较长的扁豆状体、长轴背斜、向斜,可 以将它们视为为无限长的水平圆柱体,它是典型 的二度体。
(二)规则磁性体场源之间的关系概要
1.磁性体与其磁场平面分布的对应关系
单个磁异常的平面等值线形状大体可分为三 种:长条形、等轴状、椭圆状,这往往是磁性体 水平展布情况的反应,磁异常轴的方向一般反映 地质体的走向。
2.磁性体与其磁场在剖面上的对应关系
Za曲线磁异常有三种基本形态:正异常两侧 无负异常;一侧有负异常;两侧有负异常。两侧 无负异常的一般可以判定为顺层磁化延深较深的 磁性体。一侧有负异常的属于不对称型,它决定 于磁性体倾角和磁化倾角的夹角γ(特征角)。两 侧有负异常的,是磁性体下延不深的反映。凡两 侧有负异常的对称异常,是垂直磁化引起的。如 有限延深板、水平板,也包括球、水平圆柱体。
(二)各类规则体的磁场公式及其磁异常
1.球体磁场
自然界中埋藏在一定深度下的近似等轴状的 地质体,如矿巢,矿囊、盐丘的穹窿构造等,它 们在地面上产生的磁异常可近似看做球体异常。 球体是一种常见的三度体模型。
P(x,y,0)
y
r
o A Ho x
o
To
Q(0,0,h)
i MH
z
M
H ax
4 (x2
0m
A=2cosicosδcosI0 cosA‘–cosisinδcosI0sinA–sinisinI0;
B=2cosisinδcosI0 sinA‘–cosicosδcosI0cosA‘–sinisinI0;
C=3(cosisinδcosI0 cosA‘+cosicosδcosI0sinA’);
D=-3(sinicosI0cosA‘+cosicosδsinI0)h;
(2)倾斜磁化条件下球体磁场
①平面特征
Za 等值线呈等轴状,负异常几乎将正异常包 围;极大值与极小值的连线(即异常的极轴)对 应磁化强度矢量M在地表平面上的投影方向;极 小值位于正异常的北侧,极大值位于坐标原点之 南侧。
②主剖面特征
垂直磁化(i=90°)的垂直磁异常Za(90°) 为轴对称曲线,垂直磁化的水平磁异常Hax(90°) 为点对称曲线;而水平磁化(i=0°)的Za(0 °) 为点对称曲线、Hax(0 °)为轴对称曲线。斜磁 化如Za(45 °)和Hax(45 °)为非对称曲线, Zamax点向磁化强度M的水平分量的反方向移动, 明显的Zamin 点在磁化强度的水平分量正方向一侧,
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