Yangtze University
问题：外磁场从何而来？
7
• 磁法勘探 二 基本理论
地球磁场起源(仍是谜)
地磁发电机原理
1\铁镍地核是良导体;外 核是液体,存在对流;地 球在转动.
2\地球内部存在电流,由 于感应而产生磁场,磁场 又维系着电流的存在,结 果形成自激发电机.就像 鸡和蛋,不必追究谁在先.
磁异常强度→Ta
n
磁库仑定律
Ta
S
ds r3
r
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24
• 磁法勘探 四 磁异常
有关磁法的公式和物理概念综述
J T外 Jr 磁化强度
T外
地质体磁化率 地磁场（ 外磁场,T0）
J
T外
J
r
T外 Jr
地质体的感应磁化强度 地质体的剩余磁化强度
航空磁力计
海洋磁力计
G-858 磁力仪
便携式磁力计 (Geometrics)
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21
• 磁法勘探 四 磁异常
磁异常形成的机制－磁化（内部机制）
J磁化 T外, 磁化率
感应磁化强度
Jr
剩余磁化强度
J T J 外
r （总）磁化强度
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3 5 2h2 x2 y2 sin i 3hx cosi
定量公式
x2 y2 h2 2
(推导从略)
28
• 磁法勘探 四 磁异常
P(x,y,0)
测点
x
y
T
T总
T0
称为“总磁场异常 ”
当Ta很小时， T约为Ta在T0方向的投影 ,
T Ta cos 。
0, T
Ha
(对我国靠近赤道的区域)
900, T Za (对我国靠近北极的区域)
任意， T Za sin I Ha cosI cos A
• 磁法勘探 三 磁场测量
测量磁场的方法
1nT (纳特)
1
(伽马)
105 Oe(奥斯特)
102
4
(安培 /
米)
109
特斯拉
B的单位
仪器精度大幅度提高
0.001nT
0.01nT
0.1nT
1nT
1950 1960
1970
1980 1990
10nT
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20
• 磁法勘探 三 磁场测量
(A为测线方位角, I为地磁倾角)
Ha Za Ta
T0
T总
Z
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29
• 磁法勘探 四 磁异常
Ta
S
ds r 3
r
S
J n ds
r 3
r
S
T外 Jr r3
n
ds
r
Ta=? 测 点
r Ta
S
ds r 3
r
S
J n ds r 3
r
S
T外 Jr r 3
难 3、积分的反向操作
S
谜底
? 磁异常的反演问题 已知地面各测点处的Ta ,求S（ 磁性地质体空间分布） 和
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测点
y
31
• 磁法勘探 五 磁异常正\反演
磁异常的正问题－例子(地质体为球体)
P(x,y,z)
Ha
x
r Za
Ta
h
R i
J
等轴状的地质体
(背向斜、 岩株、 透镜体等)
北磁倾极位于加拿大北极岛 约750 N,1010W ；
南磁倾极位于南极洲
约670 S,1430 E 。
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S N
10
• 磁法勘探 二 基本理论
在地磁场作用下， 地层被磁化。 当地磁场不大时，
感应磁化强度J
感应
处于磁滞回线的线性部位，
为：
J感面密度
n
Jn 磁化强度J在地质体表面外 法线方向分量
Ta
S
ds r3
r
地质体表面外法线方向与J的交角
Ta
磁异常(强度)
地层磁导率(自由空间磁导率0 ) T总 T外 Ta 磁性体外任一点总磁场强度
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25
• 磁法勘探 四 磁异常
Za T总垂直 T0垂直：(z方向)垂直磁异常
• 磁法勘探 Yangtze
University
天文台或基站
27
四 磁异常
能测得到的是:
T总(总磁场)的幅值T总 ；
H总x (x方向水平总磁场);
H总y ( y方向水平总磁场)；
﹣
从地磁台站可得到的:
T0 (地磁场)的幅值T0 ；
H0x (x方向水平地磁场);
4
• 磁法勘探 二 基本理论
问题：该地层是如何产生磁场的？
1、感应磁性 例：实验室
2、剩余磁性 例：磁铁矿
H
金属矿体
火山岩体
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5
• 磁法勘探 二 基本理论
问题：该地层是如何产生磁场的？
1、在外磁场的作用下，地层被磁化， 产生感应磁性； 2、地层本身可能存在剩余磁性。
Ta
S
ds r 3
r
S
J n ds
r 3
r
S
T外 Jr r 3
n
ds
r
测点
y
P(x,y,0)
H ax
Za
x
Ha H ay
Ta Ta : 磁异常(总矢量)；
Za： 垂直磁异常；
H
：
a
水平磁异常(矢量)；
Z
H ax
\
H
：
ay
水平磁异常
Yangtze University
测点
y
26
• 磁法勘探 四 磁异常
磁法勘探通过在地 面或空中探测这种 磁异常的分布来研 究地下的磁性地质 体（地层／矿藏） 空间分布状况。
Yangtze University
14
• 磁法勘探 二 基本理论
磁法勘探通过在地面或空中探测这种磁异常的分布来研究地下的磁 性地质体（地层\矿藏）空间分布规律。
问题：1、用什么方法探测此磁场？
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进动
自旋
18
• 磁法勘探 三 磁场测量
测量磁场的方法
－质子旋进式磁力仪
质子
质子绕磁场方向旋进的角频率与磁场强度T成正比：
pT
为常数，
p
即质子回转比率。
T 待 测 的 磁 场 T(伽马) 23.4874 f(Hz)
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19
报告人 苏朱刘
长江大学
Copyright@ 2006
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2
• 磁法勘探 一 引言
物理性质
地球物理方法
速度
地震√
密度 磁性(磁导率/磁化强度)
重力√ 磁法
地壳
大地水准面上
p
海洋
H
真实的地球
电阻率/介电性
电法
极化率
激发极化
?
?
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3
• 磁法勘探 二 基本理论
Yangtze University
测点
y
J
J cos
0
32
• 磁法勘探 五 磁异常正\反演
磁异常的正问题－例子(地质体为球体)
P(x,y,z)
Ha
x
r Za
Ta
h
R
假定：
i
J
1、 球 体被均匀磁化(J处处相等) 2、 J在（xoz） 铅垂面内
3、 i为磁化倾角
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n
ds
r
n
易
ds
S
磁异常的正演问题
已知、
T外、
J
、S，
r
求地面各测点处的Ta
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30
• 磁法勘探 四 磁异常
Ta
S
ds r 3
r
S
J n ds
r 3
r
S
T外 Jr r3
n
ds
r
数据
测点
Ta 谜面
难 1、点→T在a并: 不完全知道(有 限测点;某一分量)， 2、σ有时也是未知的，
T
=T 地磁场
←N
局部区域(例长大)地磁场磁力线
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问题：剩余磁性从何而来？
11
• 磁法勘探 二 基本理论 80 Jr Jr 剩余磁化强度 70
60
Jr (CGSM)
50
40
30
20
10
0 0
H=51 (Oe)
0C
100 200 300 400 500 600 700
地磁场T0和磁异常 Ta迭加在一起构成总磁场 T总
P(x,y,0)
Ha Za Ta
H ax
T0
T总
Z
x
T0 : 地磁场；
Ta : 磁异常；
T总：
总磁场；
H a H总水平 H ： 0水平 水平磁异常矢量；
Hax H总x H0x：(x方向)水平磁异常;
Hay H总y H0 y：( y方向)水平磁异常；
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进动 自旋
质子
T 待测的磁场