1、1 第三章 磁法勘探第二节 地球的磁场2标题添加点击此处输入相关文本内容点击此处输入相关文本内容总体概述点击此处输入相关文本内容标题添加点击此处输入相关文本内容3n磁法勘探研究的是磁异常,磁异常主要是由磁性岩矿石在地球磁场磁化作用下而产生，其中岩石磁性是内因，地球磁化场是外因。n磁法勘探由内、外因结合的物理基础是：地球磁场和岩石磁性4一、基本磁场n地磁场n通过一些物理现象，我们不难察觉到地球周围的整个空间都有磁场存在，而且这种磁场有一定的分布和变化规律。n如指南针或罗盘就可敏感反映这种磁场的存在n地磁场是一个矢量场，分布范围从地核到空间磁层边缘的各处。n地磁场是磁法勘探的基础。5（一）地磁要素
2、n从量的角度描述地磁场，n建立一个空间直角坐标系统，定义磁力场的各个要素，并用数学公式表示各要素的换算关系。n坐标系建立：n设以观测点（O）为坐标原点nX轴正向指地理北，Y轴正向指东，Z轴正向垂直向下。6n观测点的地磁场矢量（T）为任意方向，它在坐标系内可分解为以下分量：nx分量（北向分量）：在正北方向（X轴）的投影；ny分量（东向分量）：在正东（Y轴）上的投影；nz分量（垂直分量）：在垂直方向（Z轴）上的投影；7nH分量（水平分量）：在xoy平面上的投影；n地磁倾角（I）：T与xoy面的交角，约定T下倾为正；n磁偏角（D）：H与地理北的夹角，即磁子午面与地理子午面的夹角，约定磁北自地理北向东
3、偏为正。8n表述地磁场的七个物理量：T、x、y、z、H、I、D统称为地磁场的七要素n该要素可表示任意点地磁场的大小和方向特征。9n根据几何关系不难得出这些要素的相互关系式：n x=HcosD，y=HsinD，H=TcosIn z=TsinI=HtanI，T2=H2+Z2=x2+y2+z2n tanI=z/H,tanD=y/xn将七个要素分成三组：n1、直角坐标系有：x、y、z；n2、球坐标系有：H、D、In3、柱坐标系有：z、H、Dn已知其中一组，就可求出其它几个分量10n充分利用海洋磁测、航空磁测和卫星磁测，它们可以在短时间内获得大面积或全球范围的磁场三分量(X，r，Z)及其它地磁要素的地磁
4、资料。n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在1月1日零点零分，这个步骤称之为通化。n由于地磁场存在长期变化，所以地磁图一般510年重新测定或修正。n我国1950年始出版地磁图。地磁图11n等偏线图（D）n等倾线图（I）nH等值线图nZ等值线图nY等值线图nX等值线图nT 等值线图12等偏线图（D）13等偏线图（D）分布特征n曲线族分别汇聚在南北两磁极区，在这两点上D从-180180间变化，说明磁北方向在磁极无定向，没有固定的磁偏角，可认为南北两磁极为源头。n零偏线（D=0）的分布，将全球分为正、负偏角区，即在正偏角区
5、磁北方向在地理北偏东，负偏角区在地理北偏西。NENE14等倾线图（I）15等倾线特征（I）分布特征n等倾线大致和纬度平行分布；n零倾线（I=0）在地理赤道附近磁赤道，说明地磁场在赤道上是水平方向，垂直分量为0，（T=H，Z=0），磁赤道不是直线；n磁赤道以北I0，说明T下倾，磁赤道以南I0，说明T上仰；n随纬度增大，I增大，至南北磁极处I=90，H=0，T=Z16H等值线图17H等值线图分布特征nH等值线大致沿纬度线排列；n在赤道附近H最大，HmaxX40000nT;n随纬度加大，H值减小，在磁极处H=0;n除两磁极外，全球各点的H均指向北。18Z等值线图19Z等值线分布特征nZ与I等倾线分布
6、相似，近乎与纬度线平行；n随纬度增大，Z绝对值增大，在南北两磁极处Z绝对值最大，Zmax6000070000nT；n在磁赤道处Z=0n磁赤道以北Z0，方向垂直向下，反之亦然。20T等值线图21T等值线分布特征n大部分地区的T等值线也几乎与纬度线平行；nT强度大小由赤道向两极逐渐增大，赤道处有极小：Tmin=H3000040000nT，磁极处有极大Tmax=Z 6000070000nT22（二）磁偶极子场与地磁极n地球磁场近似于放在地心的一个磁偶极子磁场，其基本特征如图。归纳如下：n地球有两个磁极，在地理北极附近的磁极叫北磁极，具有S极性，反之亦然。n磁轴与地球旋转轴不重合，大致相交11.5。n
7、不同纬度地区，磁力线方向可从磁针的偏转方向判定n地磁场是矢量场，既有方向也有大小。23（三）非偶极子场Tmn从地球的基本磁场中出去偶极子场部分，剩下的部分就是非偶极子场，又称大陆磁异常。24n大陆磁场垂直强度有四个较为明显的大陆磁场区，即：n东亚、南极大陆、非洲西部、大洋洲25（四）地磁场的长期变化 n地磁场长期变化总的特点是随时间变化缓慢、周期长。n一般周期可为年、几十年，甚至更长。n近百年来的磁场的长期变化主要是通过世界各地的地磁台长期连续的观测进行研究的。n另外间接的研究方法有：n考古地磁及古地磁，可研究更长时间范围的特性特征和周期变化以及变化轨迹。26地磁场长期变化的特点n基本地磁场长
8、期缓慢变化原因是地球内部。n各地磁要素的变化特点：1、D、I有周期性变化趋势，如：15801820年的240年间，伦敦的D变化了35。2、上海佘山地磁台观测到的地磁要素变化（19101960）：nZ变化了600700nT；nH变化了300nT以上；nD自220变为45027n3、大陆磁场（非偶极子场）西向漂移，偶极子场也是如此，漂移速率为每年几分之一的经度。n4、长期变化的“焦点”是西向漂移的较快处，或称为变化中心，为等值线的若干中心，焦点处变化可达150nT/年。焦点不固定，西向漂移。n5、西向漂移的周期为600年，每年约以经度0.18的速度西移，磁场强度数值变化周期为60年。n6、地心偶极
9、子磁矩的衰减速率每年约0.05%。预计在200年后，地球磁矩将变得很小，甚至消失。这种现象揭示了地球磁极倒转的征兆。28n7、地磁场变化的测试结果n北磁极的位置测量结果n1831年：70.1N,96.8Wn1904年：70.5N,96.5Wn1948年：73N,100Wn1975年：76.2N,100.6Wn19041975年，地磁极位移的速度9km/年29二、外源磁场n外源磁场是起源于地球外部并叠加在地球基本磁场上的变化场的各种短周期变化磁场。n只占地磁场的很小一部分（不到1%）n主要起因于固体地球外部的各种电流体系（如高空电离层的涡旋电流体系）。30n按其变化特征也可以分为两类：n一类是按
10、一定的周期连续出现，且变化平缓而有规律，称为平静变化；n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，变化幅度可以很强烈，也有的很小，称之为扰动变化。31(一)平静变化 n太阳静日变化（Sq）地磁日变化n周期：24小时n太阴静日变化（SL）n变化幅度12nT，一般忽略不计32地磁日变n变化特征n周而复始，从不间断，振幅易变，但相位不变，24小时为一个周期；n变化幅度白天大（618点），夜间小；夏季大，冬季小；n变化形态和幅度因地而异，但同纬度区变化相近；n在30纬度区变化最大。33n变化特征n我国地磁日变一般在1114时幅度减小最多，基本特征与世界地磁日变化在北半球中低纬度区的特
11、征相近。n地磁日变化引起的原因n与太阳紫外线辐射的强度大小、时间长短有关34研究地磁日变化的意义n掌握地磁场随时间变化的基本特征；n在进行磁法勘探是必须做日变校正；n目前正研究用地磁日变化来进行矿与非矿异常的区分和地震预报n日变化在一定程度上可改变地磁场35（二）扰动变化 n叠加在平静变化场水平上的地磁扰动，变化幅度可小于1nT到n103nT，持续时间可小于1秒到几天不等，而且相互重叠。n地磁扰动可分为两类：n一类为无明显周期，变化幅度范围较大的磁扰动。n按其物理机制又可分成六种，其中磁暴往往遍及全球n另一类为变化幅度很小，具有准周期结构特征的地磁脉动n同样它也可进一步分类。n与磁法勘探关联更
12、密切的是磁暴和地磁脉动，361、磁暴 n磁暴是一种强烈韵磁扰动。n从赤道到极地均可观察到磁暴现象，而且几乎是全球同时发生。n发生时对地磁场水平分量的强度影响特别显著，而对垂直分量影响相对小些。n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。37n磁暴的一般特征n地磁场的强烈变化，幅度在几个nT到n103nT，对水平分量影响巨大；n对地磁场强度影响的时间可在几小时几天不等；n具有高纬度地区发生多；小磁暴多；春秋季多的显著规律。n属全球性，往往在全球同时发生。n磁暴强度从低磁纬度到高磁纬度逐渐变强38n引发磁暴的原因n与太阳黑子的爆发有关，具有11年为周期的特点；n太阳黑子爆发出现
13、高速离子流，相当于良导体，在切割磁力线后产生感应电流，从而形成干扰磁场。n野外磁测时，如监测到磁暴，应立刻停止工作。392、地磁脉动 n地磁脉动是一种地磁场的微扰变化，它具有准周期的特点，一般周期介于n10-1n102s，频率范围从毫赫兹到数赫兹，振幅的变化范围为n10-3n10s(在强扰动期间也可达数百纳特)。n地磁脉动分为：n稳定连续型脉动（Pc型）n不规则形或衰减型脉动（Pi型）n除某些较强的地磁脉动外，一般的地磁脉动对磁测影响不大，无需进行数据修正。40n正常场和磁异常n正常场和磁异常一般是相对而论的，通常把研究对象引起的磁场部分叫做磁异常，而周围环境和围岩引起的磁场统归为正常场n比如
14、当研究大陆磁场Tm时，将其视为磁异常，而叠加在大陆磁场上的其它磁源场（主要是偶极场）就看成是正常场。三、地磁场的结构和磁异常41n把研究某局部的磁性体视为磁异常，其它均为正常场。n磁异常(Ta)：假设5号异常为研究对象 叠加场（观测结果）：T=T1+T2+T3+T4+T5+T6 正常场：T0=T1+T2+T3+T4+T6 磁异常：Ta=T5=T-T012345地表642问题提问与解答问答HERE COMES THE QUESTION AND ANSWER SESSION43添加标题添加标题添加标题添加标题此处结束语点击此处添加段落文本 .您的内容打在这里，或通过复制您的文本后在此框中选择粘贴并选择只保留文字44谢谢您的观看与聆听Thank you for watching and listening
