1、 磁法勘探是应用最早的地球物理方法，磁法勘探是应用最早的地球物理方法，1640年，瑞典人年，瑞典人首次尝试用罗盘寻找磁铁矿；首次尝试用罗盘寻找磁铁矿；1870年制造出了第一台万能磁力年制造出了第一台万能磁力仪，这也可以看做是应用地球物理学开始发展的一个重要标志。仪，这也可以看做是应用地球物理学开始发展的一个重要标志。 我国磁法工作是上世纪我国磁法工作是上世纪30年代在云南开始的，解放前十几年代在云南开始的，解放前十几年都停留在科学试验阶段，解放后有很大的发展，现今以跨入年都停留在科学试验阶段，解放后有很大的发展，现今以跨入世界先进行列。世界先进行列。1、定义、定义 通过观测和分析岩矿石的磁性异
2、常及磁场特征通过观测和分析岩矿石的磁性异常及磁场特征,来研究地来研究地质构造及其分布形态和寻找矿产的一种地球物理勘探方法。质构造及其分布形态和寻找矿产的一种地球物理勘探方法。2、分类、分类 就工作环境而言，可分为地面磁测、航空磁测、海洋磁就工作环境而言，可分为地面磁测、航空磁测、海洋磁测和井中磁测四类。测和井中磁测四类。 3、单位、单位 SI制：制： T（特斯拉）（特斯拉） 地球物理学：地球物理学：nT（纳特）（纳特） 1 nT=10-9 T4、磁法勘探和重力勘探的重要差别、磁法勘探和重力勘探的重要差别预备知识：预备知识： 岩、矿石的磁性岩、矿石的磁性一、物质的磁性一、物质的磁性 基于物质磁化
3、率基于物质磁化率x的差异，可以将它们分为逆磁质、顺磁质和的差异，可以将它们分为逆磁质、顺磁质和铁磁质三大类。铁磁质三大类。1、逆磁质、逆磁质 X0的物质称为顺磁质，在磁场作用下，这类物质会沿磁场方的物质称为顺磁质，在磁场作用下，这类物质会沿磁场方向磁化。向磁化。 这两类物质的磁化率皆为常量，在受到很小的地磁场磁化后，它们所显示这两类物质的磁化率皆为常量，在受到很小的地磁场磁化后，它们所显示的磁性也很微弱，在磁法勘探中将它们看成是无磁性的物质。的磁性也很微弱，在磁法勘探中将它们看成是无磁性的物质。3、铁磁质、铁磁质 在弱磁场作用下，铁磁性物质即可达到磁化饱和，其磁化在弱磁场作用下，铁磁性物质即可
4、达到磁化饱和，其磁化率率x0它与磁法勘探有着密切的联系。它与磁法勘探有着密切的联系。二、岩、矿石的磁性二、岩、矿石的磁性1、岩、矿石磁性的构成、岩、矿石磁性的构成 岩、矿石的磁性与矿物的磁性密切相关，岩、矿石大多含岩、矿石的磁性与矿物的磁性密切相关，岩、矿石大多含有磁性矿物，各类岩、矿石所含磁性矿物的种类和数量都不同，有磁性矿物，各类岩、矿石所含磁性矿物的种类和数量都不同，因此存在磁性的差异。因此存在磁性的差异。 研究表明，岩、矿石的磁化强度由两部分组成：一部分是研究表明，岩、矿石的磁化强度由两部分组成：一部分是被现代地磁场磁化后取得的，被现代地磁场磁化后取得的，称为感应磁化强度（简称感称为感
5、应磁化强度（简称感磁）磁） ，另一部分与现代地磁场无关，是岩、矿石形成前后，另一部分与现代地磁场无关，是岩、矿石形成前后，受当时地磁场磁化后保留下来的，受当时地磁场磁化后保留下来的，称为天然剩余磁化强度（简称为天然剩余磁化强度（简称剩磁）称剩磁）iMrM2、岩、矿石的剩余磁性、岩、矿石的剩余磁性 热剩余磁性热剩余磁性 碎屑剩余磁性碎屑剩余磁性 化学剩余磁性化学剩余磁性 黏滞剩余磁性黏滞剩余磁性 等温剩余磁性等温剩余磁性原生剩磁原生剩磁次生剩磁次生剩磁3、研究岩、矿石磁性的意义、研究岩、矿石磁性的意义（测量岩矿石的磁参数）（测量岩矿石的磁参数） 岩石的剩磁岩石的剩磁 对于正确解释磁测资料是必不可
6、缺少的，对于正确解释磁测资料是必不可缺少的，尤其是当剩磁较强，且与现今地磁场方向又不一致，在解释磁尤其是当剩磁较强，且与现今地磁场方向又不一致，在解释磁异常时若只考虑异常时若只考虑 ，则可能会导致错误结论，例如可能使，则可能会导致错误结论，例如可能使推断矿体的产状出现错误。在火山岩地区，研究岩石剩磁，对推断矿体的产状出现错误。在火山岩地区，研究岩石剩磁，对于区分矿与非矿的异常也有重要意义。于区分矿与非矿的异常也有重要意义。 古地磁研究是地磁学的一个重要方面。它是通过测定岩石古地磁研究是地磁学的一个重要方面。它是通过测定岩石或古代文物或古代文物(砖瓦、陶器和古冶炼炉等熔烧粘土制品砖瓦、陶器和古冶
7、炼炉等熔烧粘土制品)的原生剩的原生剩磁，来研究地质史期和人类文明史期的古地磁场方向、强度及磁，来研究地质史期和人类文明史期的古地磁场方向、强度及其演变规律。它已发展成为地学中重要的一门分支学科其演变规律。它已发展成为地学中重要的一门分支学科古古地磁学。地磁学。iMrM第一节第一节 地球的磁场地球的磁场 存在于地球周围的具有磁力作用的空间，称为地磁场。它存在于地球周围的具有磁力作用的空间，称为地磁场。它是由基本磁场、变化磁场和磁异常三部分组成。是由基本磁场、变化磁场和磁异常三部分组成。一、主磁场一、主磁场 偶极子是指相距很近的符号相反的一对偶极子是指相距很近的符号相反的一对“电荷电荷”或或“磁磁
8、荷荷”，地磁场可以近似地看作是偶极子场（约占主磁场的，地磁场可以近似地看作是偶极子场（约占主磁场的80%） 根据磁场起源，地磁场分为内源场和外源场。根据磁场起源，地磁场分为内源场和外源场。 起源于地球内部的磁场称为内源场，约占地球总磁场的起源于地球内部的磁场称为内源场，约占地球总磁场的95%。内源场主要来自地球的液态外核。外核是熔融的金属铁和镍，它们内源场主要来自地球的液态外核。外核是熔融的金属铁和镍，它们是电流的良导体，当地球旋转时，产生强大的电流，这些电流产生是电流的良导体，当地球旋转时，产生强大的电流，这些电流产生了地球磁场。地磁场总体像个沿地球旋转轴放置在地心的磁铁棒产了地球磁场。地磁
9、场总体像个沿地球旋转轴放置在地心的磁铁棒产生的磁场，它内源场的主要部分，也是地磁场的主要特征，占到总生的磁场，它内源场的主要部分，也是地磁场的主要特征，占到总地磁场的地磁场的80%85%，称为偶极子场。内源场还有五个大尺度的非，称为偶极子场。内源场还有五个大尺度的非偶极子场，称为磁异常，分别为南大西洋磁异常，欧亚大陆磁异常，偶极子场，称为磁异常，分别为南大西洋磁异常，欧亚大陆磁异常，北非磁异常，大洋洲磁异常和北美磁异常，主要来源于地壳岩石产北非磁异常，大洋洲磁异常和北美磁异常，主要来源于地壳岩石产生的磁场。生的磁场。 起源于地球外的磁场称为外源场，主要由太阳产生，它占了地起源于地球外的磁场称为
10、外源场，主要由太阳产生，它占了地球磁场的球磁场的5%。1、地磁要素、地磁要素X（地理北）（地理北）y（东）（东）z（下）（下） H（磁北）（磁北）X 北向分量北向分量Y 东向分量东向分量Z 垂直分量垂直分量H 水平分量（指向磁北），其延长水平分量（指向磁北），其延长线即是磁子午线线即是磁子午线D 磁偏角（磁偏角（H偏东时偏东时D为正）为正）I 磁倾角（下倾为正）磁倾角（下倾为正）以北半球为例以北半球为例X（地理北）（地理北）y（东）（东）z（下）（下） H（磁北）（磁北）X 、Y 、Z 、H 、D 、I和地磁场和地磁场强度强度T都是表示地磁场大小和方向都是表示地磁场大小和方向的物理量，合称为地
11、磁要素，它的物理量，合称为地磁要素，它们之间的关系如下：们之间的关系如下：2、地磁图、地磁图 地磁要素是随时空变化的，要了解其分布特征，必须把不同时地磁要素是随时空变化的，要了解其分布特征，必须把不同时刻所观测的数值都归算到某一特定的日期，国际上将此日期一般选刻所观测的数值都归算到某一特定的日期，国际上将此日期一般选在在1 1月月1 1日零点零分，这个步骤称之为通化。日零点零分，这个步骤称之为通化。 将经通化后的某一地磁要素值按各个测点的经纬度坐标标在地将经通化后的某一地磁要素值按各个测点的经纬度坐标标在地图上，再把数值相等的各点用光滑的曲线连结起来，编绘成某个地图上，再把数值相等的各点用光滑
12、的曲线连结起来，编绘成某个地磁要素的等值线图，便称为地磁图。磁要素的等值线图，便称为地磁图。 地磁图按要素地磁图按要素D D、I I、T T、H H、Z Z、X X及及Y Y可分别绘制出相应等值线图，可分别绘制出相应等值线图，按编图范围分类，有世界地磁图和局部地磁图两种；世界地磁图表按编图范围分类，有世界地磁图和局部地磁图两种；世界地磁图表示地磁场在全球范围内的分布，通常每五年编绘一次。我国地磁图示地磁场在全球范围内的分布，通常每五年编绘一次。我国地磁图每十年编绘一次每十年编绘一次 根据各地的地磁要素随时间变化的观测资料，还根据各地的地磁要素随时间变化的观测资料，还可求出相应要素在各地的可求出
13、相应要素在各地的年变化平均值年变化平均值，称为，称为地磁要地磁要素的年变率素的年变率。同样可以编制出相应年代的要素年变率。同样可以编制出相应年代的要素年变率等值线图。这类图件一般可以适用五年，与地磁图合等值线图。这类图件一般可以适用五年，与地磁图合用可以求得五年中某一年的地磁要素值。由于地磁场用可以求得五年中某一年的地磁要素值。由于地磁场存在长期变化，因此，在使用地磁图时必须注意出版存在长期变化，因此，在使用地磁图时必须注意出版的年代，及相应年代要素的年变率地磁图。的年代，及相应年代要素的年变率地磁图。ZX（地理北）（地理北）y（东）（东）z（下）（下） H（磁北）（磁北）H 地磁要素是按一定
14、的规律分布在地表的：地磁要素是按一定的规律分布在地表的：（1）等）等Z线、等线、等H线（等线（等I线）都大致平行于地理纬线线）都大致平行于地理纬线（2）在赤道附近（磁赤道上），垂直分量）在赤道附近（磁赤道上），垂直分量Z和磁倾角和磁倾角I为零，水平为零，水平分量分量H最大，地下介质在这里被最大，地下介质在这里被“水平磁化水平磁化”。随着纬度的增大，。随着纬度的增大，Z和和I的绝对值也增大，而的绝对值也增大，而H逐渐减小。逐渐减小。（3）在北半球）在北半球T向下，磁倾角向下，磁倾角I为正；在南半球磁场为正；在南半球磁场T向上，向上，I为负。为负。地下介质在这里被地下介质在这里被“倾斜磁化倾斜磁化
15、”（4）在两极附近某处，）在两极附近某处，I达到达到90，H为零，为零，Z的绝对值最大，它的绝对值最大，它们就是地球的磁极。在地理北极附近的叫们就是地球的磁极。在地理北极附近的叫“磁北极磁北极”，它具有，它具有S极极的极性；在地理南极附近的叫的极性；在地理南极附近的叫“磁南极磁南极”，它具有，它具有N极的极性。处极的极性。处于这两个磁极附近的地下介质被于这两个磁极附近的地下介质被“垂直磁化垂直磁化”地磁极和地理极的区别地磁极和地理极的区别TID3、非偶极子场、非偶极子场4、主磁场的长期变化、主磁场的长期变化二、变化磁场二、变化磁场 地磁场的短期变化主要起因于固体地球外部的各种电流体地磁场的短期
16、变化主要起因于固体地球外部的各种电流体系。按其变化特征也可以分为两类：一类是按一定的周期连续出系。按其变化特征也可以分为两类：一类是按一定的周期连续出现，且变化平缓而有规律，称为平静变化；另一类是偶然发生，现，且变化平缓而有规律，称为平静变化；另一类是偶然发生，持续一定时间后就消失，是短暂而复杂的变化，变化幅度可以很持续一定时间后就消失，是短暂而复杂的变化，变化幅度可以很强烈，也有的很小，称之为扰动变化。强烈，也有的很小，称之为扰动变化。1、平静变化、平静变化 平静变化又根据其变化周期和幅度等特征，分为太阳静日平静变化又根据其变化周期和幅度等特征，分为太阳静日变化（变化（Sq）和太阴日变化（）
17、和太阴日变化（L）。由于后者变化幅度仅）。由于后者变化幅度仅l-2nT，又重叠在太阳静日变化之中，对磁法勘探影响甚微。故不单独又重叠在太阳静日变化之中，对磁法勘探影响甚微。故不单独考虑。考虑。特点：特点： 各个地磁要素的平静各个地磁要素的平静变化是逐日不停地在进行，变化是逐日不停地在进行，其中振幅易变、相位几乎其中振幅易变、相位几乎不变。不变。 白天（白天（618）时磁）时磁场变化较大，夜间较平静。场变化较大，夜间较平静。 夏季的变化幅度最大，夏季的变化幅度最大，冬季的幅度最小，春、秋冬季的幅度最小，春、秋季节居中。日变的平均幅季节居中。日变的平均幅度为数纳特数十纳特。度为数纳特数十纳特。2、
18、扰动变化、扰动变化 磁测过程中应设有专用仪器进行地磁日变观测，以便进行相应的校正，磁测过程中应设有专用仪器进行地磁日变观测，以便进行相应的校正，去掉短期变化磁场的干扰，称为日变改正。去掉短期变化磁场的干扰，称为日变改正。 如果在勘探过程中遇到磁暴现象，应停止工作如果在勘探过程中遇到磁暴现象，应停止工作三、磁异常三、磁异常四、我国境内地磁要素的分布四、我国境内地磁要素的分布 在我国境内，根据二维幂多项式模式编制的我国在我国境内，根据二维幂多项式模式编制的我国地磁图表明有以下分布特征：地磁图表明有以下分布特征：（1 1）磁偏角的零偏线由蒙古穿过我国中部偏西的甘肃）磁偏角的零偏线由蒙古穿过我国中部偏
19、西的甘肃省和西藏自治区延伸到尼泊尔、印度。零偏线以东偏省和西藏自治区延伸到尼泊尔、印度。零偏线以东偏角为负，其变化由角为负，其变化由0 0至至-11-11；零偏线以西为正，变；零偏线以西为正，变化范围由化范围由0 0至至5 5。（2 2）磁倾角由南向北，）磁倾角由南向北，I I值由值由-10-10增至增至7070。（3 3）地磁场水平强度（）地磁场水平强度（H H）从南至北，）从南至北，H H值由值由40000nT40000nT降降至至21000nT21000nT。（4 4）垂直强度自南至北由）垂直强度自南至北由-10000nT-10000nT增加到增加到56000nT56000nT。（5 5
20、）总场强度由南到北，变化值为）总场强度由南到北，变化值为41000nT41000nT至至60000nT60000nT。第二节第二节 地磁场的解析表达式地磁场的解析表达式一、地磁场的球谐分析一、地磁场的球谐分析 研究地磁场的首要任务之一，就是将其场强与地面各点的空间研究地磁场的首要任务之一，就是将其场强与地面各点的空间坐标关系，用解析关系式表示出来，常用的方法是用球谐级数表示，坐标关系，用解析关系式表示出来，常用的方法是用球谐级数表示，称为球谐分析。称为球谐分析。 球谐分析方法于球谐分析方法于18381838年由高斯首先提出，该方法是表示全球范年由高斯首先提出，该方法是表示全球范围地磁场的分布及
21、其长期变化的一种数学方法。该方法还可区分外围地磁场的分布及其长期变化的一种数学方法。该方法还可区分外源场和内源场。假设地球是均匀磁化球体，球体半径为源场和内源场。假设地球是均匀磁化球体，球体半径为R R。若采用。若采用球坐标系，坐标原点为球心，球外任一点球坐标系，坐标原点为球心，球外任一点P P的地心距为的地心距为r r，余纬度为，余纬度为，经度为，经度为。则在地磁场源区之外空间域坐标系（。则在地磁场源区之外空间域坐标系（r r，）中，磁位中，磁位u u（r r，）的）的LaplaceLaplace方程可以写成如下形式方程可以写成如下形式对上式采用分离变量法，对上式采用分离变量法，则可得则可得
22、LaplaceLaplace方程的一般方程的一般解，从而可分别获得其内解，从而可分别获得其内源场和外源场的磁位球谐源场和外源场的磁位球谐表达式。若设外源场磁位表达式。若设外源场磁位为零，则内源场磁位（相为零，则内源场磁位（相当于重力位）的球谐一般当于重力位）的球谐一般表达式为表达式为 0)(sin)(222222sin1sin121ururrurrr1101u =co s()sin ()(co s) (2 )nmmmnnnnnmAmBmPr 式中，式中， 为施密特准归一化的缔为施密特准归一化的缔合勒让德函数合勒让德函数 其中其中 )cos(Pmn1m2nC()!P(cos) (sin)(cos
23、) (3)()!(cos)mmmnmnmdPnmd1m 20m 1Cm当当则有（积元中心点坐标为的体积分有关，若小体点元磁荷数，它与球体内任一为内源场磁位的球谐系而),rdm,A0000mn mnB0000000000)sin()(cos41)cos()(cos41dmmPrBdmmPrAmnnmnmnnmn 开始。由为零。所以式中阶次源体内正、负磁荷之和它表示磁时，得到磁位表达式，即系数形式中第一项为零由上可知，磁位的球谐1n, 0r41u0n0dm 对式对式(2)(2)计算其沿轴向的微商位，可得到相应计算其沿轴向的微商位，可得到相应三个轴向磁场强度的三分量。而地磁场磁感三个轴向磁场强度的三
24、分量。而地磁场磁感应强度的三个分量即北向水平分量应强度的三个分量即北向水平分量X X，东向，东向水平分量水平分量Y Y，垂直分量，垂直分量Z Z如下如下Nn2n=1 m=0210210X=()cos()sin()(cos)()sin()cos()(cos)sin(1)()cos()sin()(cos) (4)nmmmnnnNnnmmmnnnnmNnnmmmnnnnmRdgmhmPrdRmYgmhmPrRZngmhmPr 式中：式中：R R为地球的平均半径，为地球的平均半径，R=6371.2km;R=6371.2km; 为为P P点的地理纬度点的地理纬度; ; 为为P P点的地理经度点的地理经度
25、; ;为为n n阶高阶高斯球谐系数斯球谐系数( (以以nTnT为单位为单位); ); o = 9 0-,mngmnh、第三节第三节 磁力仪磁力仪 磁力仪是研究磁场变化的仪器，种类很多，但总的来说，磁力仪是研究磁场变化的仪器，种类很多，但总的来说，可分为机械式磁力仪和电子式磁力仪两大类。可分为机械式磁力仪和电子式磁力仪两大类。 其中机械式磁力仪只能做地磁场的相对测量，而电子式磁其中机械式磁力仪只能做地磁场的相对测量，而电子式磁力仪既可以作地磁场的相对测量也可以作绝对测量。力仪既可以作地磁场的相对测量也可以作绝对测量。 介绍最常用的质子磁力仪的原理。介绍最常用的质子磁力仪的原理。质子磁力仪主机与探
26、头质子磁力仪主机与探头 探头中储存有蒸馏水、酒精、煤油、苯等富含氢的液体。这些探头中储存有蒸馏水、酒精、煤油、苯等富含氢的液体。这些物质分子中的氢原子核（质子），具有物质分子中的氢原子核（质子），具有“核子顺磁性核子顺磁性”。当外界没。当外界没有磁场时，这些质子的磁矩是杂乱的，当外界磁场作用时，质子的有磁场时，这些质子的磁矩是杂乱的，当外界磁场作用时，质子的磁矩将逐渐地转到外磁场方向。磁矩将逐渐地转到外磁场方向。 测量时将探头置于地磁场测量时将探头置于地磁场T中，中，质子的磁矩将沿地磁场方向排列，此质子的磁矩将沿地磁场方向排列，此时通过主机施加一个与地磁场方向垂时通过主机施加一个与地磁场方向垂
27、直，且强度大数百至数千倍的人工磁直，且强度大数百至数千倍的人工磁场场H0时，所有质子磁矩都会转向时，所有质子磁矩都会转向H0方向，切断人工磁场，质子就会在原方向，切断人工磁场，质子就会在原有的自旋力矩和地磁场力矩的相同作有的自旋力矩和地磁场力矩的相同作用下，绕地磁场用下，绕地磁场T的方向做旋进运动。的方向做旋进运动。通过测量质子的旋进频率通过测量质子的旋进频率f质子旋进角速度质子旋进角速度地磁场地磁场T T第四节第四节 磁测的野外工作方法及资料初步整理磁测的野外工作方法及资料初步整理一、确定工作比例尺一、确定工作比例尺 磁测的测区、比例尺和测网的确定原则与重力勘探相似，不磁测的测区、比例尺和测
28、网的确定原则与重力勘探相似，不再重述。同比例尺磁测点的密度大。再重述。同比例尺磁测点的密度大。比例尺比例尺长方形测网长方形测网正方形测网正方形测网线距线距/m/m点距点距/m/m线距、点距相同线距、点距相同1 1：50000500001:250001:250001:100001:100001:50001:50001:20001:20001:10001:10001:5001:5005005002502501001005050202010105 550502002002525100100101040405 520204 410102 25 51 12 2500m500m250m250m100m10
29、0m50m50m20m20m10m10m5m5m二、仪器检测二、仪器检测仪器静态实验仪器静态实验仪器动态实验仪器动态实验仪器一致性实验仪器一致性实验实验地段选择要求实验地段选择要求: :1 1、与野外工作条件相当；、与野外工作条件相当；2 2、磁场平稳且不受人文干扰；、磁场平稳且不受人文干扰；3 3、日、日变平稳时段变平稳时段 可选择一处磁场平稳而又不受人文干扰影响的地区，可选择一处磁场平稳而又不受人文干扰影响的地区，将参加工作的仪器置于此区，并使探头间距离保持在将参加工作的仪器置于此区，并使探头间距离保持在20m20m以上，以免探头磁化时互相影响。在日变平稳时段进行秒以上，以免探头磁化时互相
30、影响。在日变平稳时段进行秒级同步日变观测，读数时间间隔为级同步日变观测，读数时间间隔为1515秒。取秒。取100100个以上的个以上的观测值计算仪器的噪声水平观测值计算仪器的噪声水平 选择无人文干扰且磁场平缓选择无人文干扰且磁场平缓(10nT(10nT20nT)20nT)的的地区，布设一条剖面，在剖面上等间距布设观测地区，布设一条剖面，在剖面上等间距布设观测点点5050个以上，在日变较小时段将生产所需各台仪个以上，在日变较小时段将生产所需各台仪器在该剖面上做器在该剖面上做2 2次同向观测，计算各台仪器的观次同向观测，计算各台仪器的观测均方误差测均方误差 一致性试验分为三个方面，分别为：探头一一
31、致性试验分为三个方面，分别为：探头一致性、主机一致性和磁力仪一致性。致性、主机一致性和磁力仪一致性。 三、野外施工三、野外施工1、设立日变站、设立日变站（基点）（基点）目的：目的： 消除变化磁场部分（周日变化和短周期消除变化磁场部分（周日变化和短周期的扰动）对磁测的影响。的扰动）对磁测的影响。要求：要求： (1)位于平稳磁场内，附近没有磁性干扰位于平稳磁场内，附近没有磁性干扰物，并远离建筑物和工业设施。物，并远离建筑物和工业设施。 (2)记录时间不大于记录时间不大于30s (3)在一个工作日内，日变观测应始早于在一个工作日内，日变观测应始早于出工的第一台仪器，晚于收工的最后一台仪出工的第一台仪
32、器，晚于收工的最后一台仪器。器。 (4)高精度磁测时，最大有效半径为高精度磁测时，最大有效半径为25km (5)遇到磁暴或磁干扰较大时应停止工作。遇到磁暴或磁干扰较大时应停止工作。2、设立、设立仪器校正点仪器校正点 位于日变站附近位于日变站附近3、普通点观测、普通点观测 操作人员应严格去磁。操作人员应严格去磁。 每天开工前，应将日变和野外磁测仪器时间、日期调成一每天开工前，应将日变和野外磁测仪器时间、日期调成一致。日变观测要早于出工的第一台仪器，晚于收工的最后一台仪致。日变观测要早于出工的第一台仪器，晚于收工的最后一台仪器。器。 工作方式采用基点工作方式采用基点测点测点测点测点基点的单次观测法
33、，基点的单次观测法，早晚基点经日变改正后的差值超过早晚基点经日变改正后的差值超过10nT时，则全闭合观测单元工时，则全闭合观测单元工作量报废，并查明原因。作量报废，并查明原因。4、检查点与补充观测、检查点与补充观测 同重力观测同重力观测5、测地工作、测地工作四、普通点观测资料的初步整理四、普通点观测资料的初步整理1、日变校正、日变校正 用日变站数据绘制日变曲线。用日变站数据绘制日变曲线。 通过测量得到日变站的稳定的基本磁场值，在日变曲线上通过测量得到日变站的稳定的基本磁场值，在日变曲线上减去该基本值得到减去该基本值得到“纯日变值纯日变值”，查找相应观测时间的，查找相应观测时间的“纯纯日变值日变
34、值”即可进行日变校正即可进行日变校正。 改正公式如下：改正公式如下：)(0tTT 其中：其中： 是是进行日变校正后的稳定进行日变校正后的稳定磁场值，不随时间变磁场值，不随时间变化；化； 是野外直接观测到的磁场值；是野外直接观测到的磁场值； 是是野外观测数据野外观测数据时间的时间的“纯日变值纯日变值”。0T) t（T2、正常场校正和高度校正、正常场校正和高度校正 在进行大面积高精度磁测工作时，需要进行正常梯度校在进行大面积高精度磁测工作时，需要进行正常梯度校正和高度校正。此时要用国际地磁参考场所提供的高斯系数，正和高度校正。此时要用国际地磁参考场所提供的高斯系数，用电子计算机算出测区内节点的地磁
35、场值。求其在用电子计算机算出测区内节点的地磁场值。求其在X、Y、Z三三个坐标方向的梯度值（个坐标方向的梯度值（ ），计算出磁场沿经），计算出磁场沿经度、维度以及铅垂方向上的梯度值，从而可以将测区内的测点度、维度以及铅垂方向上的梯度值，从而可以将测区内的测点的值作正常场校正和高度校正将其改正到同一点上。的值作正常场校正和高度校正将其改正到同一点上。zTyTxT000、工区概况：工区概况： 工作区内地层属秦岭地层区，出露的地层主要为元古界沉工作区内地层属秦岭地层区，出露的地层主要为元古界沉积变质岩、火山岩以及下古生界碎屑岩、碳酸盐岩。积变质岩、火山岩以及下古生界碎屑岩、碳酸盐岩。 区内构造比较复杂
36、，主要表现为近东西向构造，断裂构造区内构造比较复杂，主要表现为近东西向构造，断裂构造主要有新店子梨洼断裂和张家坪灞源断裂。新店子梨洼主要有新店子梨洼断裂和张家坪灞源断裂。新店子梨洼断裂为一南倾的近东西向区域大断裂，倾向断裂为一南倾的近东西向区域大断裂，倾向75758585，延伸，延伸数十公里。张家坪灞源断裂为近北东向平移断层，延伸数公数十公里。张家坪灞源断裂为近北东向平移断层，延伸数公里。褶皱构造主要有韩家沟石板河向斜、木家台背斜。牧护里。褶皱构造主要有韩家沟石板河向斜、木家台背斜。牧护关倒转背斜，总体呈近东西向展布。关倒转背斜，总体呈近东西向展布。 对该区的磁异常数据进行日变校正、正常场校正
37、和高度对该区的磁异常数据进行日变校正、正常场校正和高度校正，为了查看校正效果，我们用各项校正值做异常等值线校正，为了查看校正效果，我们用各项校正值做异常等值线分布图。分布图。 测区内高程等值线分布图测区内高程等值线分布图 日变校正值分布图日变校正值分布图 高度校正值分布图高度校正值分布图 正常场校正值分布图正常场校正值分布图 从图中我们看出，测区内正常场校正值较小，而高度从图中我们看出，测区内正常场校正值较小，而高度校正值和日变校正值较大。同时也可以看出在高精度的磁校正值和日变校正值较大。同时也可以看出在高精度的磁测工作中，我们必需对野外数据做各项校正，这是磁法勘测工作中，我们必需对野外数据做
38、各项校正，这是磁法勘探中不可缺少的重要步骤。探中不可缺少的重要步骤。 图中有两条矿带，中间被剥蚀，形成圈闭的鸡窝矿，图中有两条矿带，中间被剥蚀，形成圈闭的鸡窝矿，没有开采价值，左上角沿河有异常高，由岩体引起，右下没有开采价值，左上角沿河有异常高，由岩体引起，右下角圈闭的磁异常高，相对其他区域更有开采价值。角圈闭的磁异常高，相对其他区域更有开采价值。工区异常等值线分布图工区异常等值线分布图 第五节第五节 磁异常的正演磁异常的正演一、有效磁化强度矢量一、有效磁化强度矢量 我们假设磁性体为均匀磁化且不我们假设磁性体为均匀磁化且不考虑退磁和剩磁，假设磁体的磁化强考虑退磁和剩磁，假设磁体的磁化强度为度为
39、M，M的方向与地磁场的方向与地磁场T的方向一的方向一致，致，xoz为观测剖面。在空间坐标系中，为观测剖面。在空间坐标系中，M可分解成可分解成Mx、My和和Mz三个分量。其三个分量。其中中Mx与与Mz的合成矢量的合成矢量Ms称为有效磁化称为有效磁化强度（或剖面磁化强度），强度（或剖面磁化强度）， Ms与与x轴轴正向的夹角正向的夹角i，称为有效磁化倾角。，称为有效磁化倾角。注注（1 1） 的物理意义的物理意义 与与 类似，都是类似，都是 在固定方向的分量（在固定方向的分量（Ha为水平分量）为水平分量）aHaTTcos2cos2 )cos(20220002200220000aaaaaaaTTTTTT
40、TTTTTTTTTTTTTTTTT?rrrrr二、总强度磁异常二、总强度磁异常磁场总强度磁场总强度正常场正常场方向上的投影在为即上式可近似表示为时，当，则得以对上式两边平方，并除00002002020cos cos22TTTTTTTTTTTTTTTTTTaaaaa 磁场总强磁场总强度度正常场正常场)9(sincoscos, 0)8(sinsincoscoscossincos ,sincoscos ,coscoscoscoscoscos0IZAIHTHIZAIHAIHTIAIAIZHHTTTTaaxayaayaxaayaxa上式简化为对于二度体，方向上的投影，所以在为THax、Hay、和、和Za
41、为为Ta在三个坐标轴上的分量在三个坐标轴上的分量 磁性体的磁异常比同形状物体的重力异常复杂的多，磁性磁性体的磁异常比同形状物体的重力异常复杂的多，磁性不均匀不均匀的的不规则不规则地质体的磁场分布难以利用数学方法计算。因地质体的磁场分布难以利用数学方法计算。因此，在计算磁性体磁场时，常作如下假设：此，在计算磁性体磁场时，常作如下假设： （一）形状规则简单（一）形状规则简单 （二）均匀磁化（二）均匀磁化 （三）单个磁性体（不考虑多个磁性体之间的相互影响）（三）单个磁性体（不考虑多个磁性体之间的相互影响） （四）观测面水平（四）观测面水平 （五）不考虑剩磁（或（五）不考虑剩磁（或MiMi与与MrMr
42、同方向）同方向）三、简单规则形体的正演方法三、简单规则形体的正演方法)9(sincoscos, 0)8(sinsincoscoscossincos ,sincoscos ,coscoscoscoscoscos0IZAIHTHIZAIHAIHTIAIAIZHHTTTTaaxayaayaxaayaxa?以单极为例说明以单极为例说明Z Za a、H Ha a曲线曲线曲线和，更常用的是其实在实际定性分析中然后合成和因此先计算由前面的学习可知：aaaaaayaxZHTZHIZAIHAIHTsinsincoscoscos正点磁荷的磁场正点磁荷的磁场很多情况下，很多情况下， T T曲线与曲线与Z Za a曲
43、线类似曲线类似*正磁荷产生负异常；负磁荷产生正异常*四、球体的磁场四、球体的磁场*正磁荷产生负异常；负磁荷产生正异常*五、水平圆柱体的磁场五、水平圆柱体的磁场六、板状体的磁场六、板状体的磁场（一）无限延伸厚板的磁场（一）无限延伸厚板的磁场1、顺层磁化无限延伸厚板、顺层磁化无限延伸厚板它的曲线特征和顺层磁化无它的曲线特征和顺层磁化无限延伸薄板是类似的，只是限延伸薄板是类似的，只是曲线的宽度不同曲线的宽度不同特点：特点：板越厚，板越厚，Za曲线的宽度越宽曲线的宽度越宽2、斜交磁化无限延伸厚板、斜交磁化无限延伸厚板图图c比较特殊，用定性分析的方法不太好得到曲线的形态比较特殊，用定性分析的方法不太好得
44、到曲线的形态很多情况下，很多情况下， T T曲线与曲线与Z Za a曲线类似，但最后一幅图稍微特殊一点曲线类似，但最后一幅图稍微特殊一点（二）有限延伸厚板的磁场（二）有限延伸厚板的磁场特点：特点： 顶面（底面）顶面（底面）的正磁荷会使曲线的正磁荷会使曲线出现负值；而顶面出现负值；而顶面（底面）的负磁荷（底面）的负磁荷会使曲线出现正值会使曲线出现正值（三）水平薄板和台阶的磁场（三）水平薄板和台阶的磁场上下磁荷面靠得太近，会产生较强的消磁作用，如上图中上下磁荷面靠得太近，会产生较强的消磁作用，如上图中红线部分所示红线部分所示 思考：思考：第六节第六节 磁异常的转换处理磁异常的转换处理一、解析延拓一
45、、解析延拓二、导数换算（高次导数法）二、导数换算（高次导数法） 重磁异常的导数可以重磁异常的导数可以突出浅而小的地质体的异常特征而压制区突出浅而小的地质体的异常特征而压制区域性深部地质因素的影响域性深部地质因素的影响在一定程度上在一定程度上可以划分不同深度和大小可以划分不同深度和大小异常源产生的叠加异常异常源产生的叠加异常，且导数的次数越高，这种分辨能力就越强。，且导数的次数越高，这种分辨能力就越强。 阶次越高异阶次越高异常范围越小，无常范围越小，无论从垂向着或从论从垂向着或从水平方向看，高水平方向看，高阶导数异常的分阶导数异常的分辨能力都提高了。辨能力都提高了。三、化到地磁极三、化到地磁极
46、在垂直磁化条件下，磁异常的形态以及磁异常与磁体的在垂直磁化条件下，磁异常的形态以及磁异常与磁体的关系都比较简单，便于进行地质解释。但我国处于中纬度地区，关系都比较简单，便于进行地质解释。但我国处于中纬度地区，磁体受斜磁化影响，其异常一般都有正、负两个部分，异常与磁体受斜磁化影响，其异常一般都有正、负两个部分，异常与磁体的关系也比较复杂，解释的难度是比较大的。解决这个问磁体的关系也比较复杂，解释的难度是比较大的。解决这个问题的办法之一是用数学换算将题的办法之一是用数学换算将“倾斜磁化倾斜磁化”转变为转变为“垂直磁垂直磁化化”，由于这一过程相当于人为地将磁体从所在测区移到了地，由于这一过程相当于人
47、为地将磁体从所在测区移到了地磁极处，故又称为磁极处，故又称为“化向地磁极化向地磁极”。 正负异正负异常值与岩体常值与岩体界限（点线界限（点线表示）不相表示）不相符符 化化向磁极向磁极后，异后，异常正值常正值部分与部分与岩体边岩体边界有较界有较好的对好的对应关系。应关系。尤其是向下延伸较深的磁性体，垂直极化的时候，可以看做是只有一个磁极的影响，在尤其是向下延伸较深的磁性体，垂直极化的时候，可以看做是只有一个磁极的影响，在上图中就只有正异常上图中就只有正异常一、判断引起磁异常的地质原因一、判断引起磁异常的地质原因第七节第七节 磁异常的定性解释磁异常的定性解释 在判断磁异常的性质时，应结合测区地质资
48、料及其它物化探在判断磁异常的性质时，应结合测区地质资料及其它物化探资料进行综合分析。对找矿来说，应特别注意成矿控制因素。资料进行综合分析。对找矿来说，应特别注意成矿控制因素。 分析异常时不仅要注意幅值大的异常，而且对低缓异常也不分析异常时不仅要注意幅值大的异常，而且对低缓异常也不能轻易放过。它可能是埋藏较深或磁性较弱的磁体引起，也可能能轻易放过。它可能是埋藏较深或磁性较弱的磁体引起，也可能是产状平缓的强磁性体产生（消磁作用）。向下延拓有利于判断是产状平缓的强磁性体产生（消磁作用）。向下延拓有利于判断低缓异常的性质。低缓异常的性质。 一般来说，岩体体积大、磁性弱，而矿体体积小、磁性强。当观一般来
49、说，岩体体积大、磁性弱，而矿体体积小、磁性强。当观测面降低的时，矿异常的幅度迅速增大，范围急剧变窄，但岩体异常测面降低的时，矿异常的幅度迅速增大，范围急剧变窄，但岩体异常的幅度和范围却变化不大，由此可以判断异常的性质。的幅度和范围却变化不大，由此可以判断异常的性质。二、分析磁体的赋存形态二、分析磁体的赋存形态（一）、磁性体与其磁场平面分布的对应关系（一）、磁性体与其磁场平面分布的对应关系 根据平面特征，可以将异常分为两类：一类是狭长异常，一根据平面特征，可以将异常分为两类：一类是狭长异常，一类是等轴状异常。它们是按照二分之极大值等直线圈闭的长、短类是等轴状异常。它们是按照二分之极大值等直线圈闭
50、的长、短轴之比来区分的。当长轴等于短轴的三倍以上时，该异常即为狭轴之比来区分的。当长轴等于短轴的三倍以上时，该异常即为狭长异常。长异常。狭长异常由具有明显走向的磁体引起，异常走向就是磁体的走向。狭长异常由具有明显走向的磁体引起，异常走向就是磁体的走向。等轴状异常则由无明显走向或走向长度较短的磁体引起等轴状异常则由无明显走向或走向长度较短的磁体引起（二）、磁性体与其磁场的剖面对应关系（二）、磁性体与其磁场的剖面对应关系只在顶端产生负磁荷，两侧和底部不能有磁荷只在顶端产生负磁荷，两侧和底部不能有磁荷如果是有限延伸板，两侧都会出现负值，只不过，一边大些，一边较小如果是有限延伸板，两侧都会出现负值，只
