《勘探地球物理学：磁法勘探》
磁法勘探-地球的磁场
磁法勘探的测量方法
地面磁测
在地面上设置测点，测量地磁场强度和 方向，适用于大面积区域勘探。
海洋磁测
在海洋调查船上安装磁力仪，测量海 底地磁场强度和方向，适用于海洋资
源勘探。
航空磁测
在空中飞行器上安装磁力仪，测量地 磁场强度和方向，适用于山区、沼泽 等复杂地形区域。
井中磁测
在钻孔中安装磁力仪，测量地磁场强 度和方向，适用于地质勘探和地下资 源调查。
01
02
03
磁力梯度测量
通过测量磁场的变化率， 提高对地下磁性体分辨能 力，能够探测更小的目标。
磁力扫描技术
采用多通道磁力仪，实现 大面积、快速、高精度的 磁场测量，提高勘探效率。
磁力成像技术
利用多分量磁力仪，获取 地下磁性体的三维形态和 分布特征，实现地下构造 的三维重建。
磁法勘探与其他地球物理方法的结合
04
磁法勘探的实际应用
资源勘探
铁矿
石油和天然气
磁法勘探能够通过测量地磁场的变化， 发现地下铁矿的磁异常，从而确定铁 矿的位置和规模。
磁法勘探可以通过测量地磁场的变化， 发现地下油气藏的磁异常，为石油和 天然气的勘探提供重要线索。
煤炭Leabharlann 煤炭是一种具有较强磁性的物质，磁 法勘探可以用来探测煤田，了解煤层 的分布和埋深。
磁法勘探-地球的磁场
contents
目录
• 磁法勘探概述 • 地球磁场的基本知识 • 磁法勘探的技术和方法 • 磁法勘探的实际应用 • 磁法勘探的未来发展
01
磁法勘探概述
磁法勘探的定义
磁法勘探：利用地球磁场的变化规律 来探测地下矿藏、地质构造和其他地 质体的地球物理方法。
磁法勘探通过测量地球磁场强度的变 化，推断出地下地质体的磁性差异， 进而确定其分布、形态和规模。
磁法勘探的基本原理及应用
磁法勘探的基本原理及应用磁法勘探的概述磁法勘探是一种非破坏性地球物理勘探方法，通过测量地球磁场的变化来获取地下结构信息。
它基于地球的地磁场以及地下的磁性物质的相互作用，可以在地下发现磁性物质的存在、分布和性质。
磁法勘探的基本原理磁法勘探利用地球磁场和地下磁性物质之间的相互作用来获取地下情况。
磁法勘探的基本原理如下：1.地球磁场：地球本身具有一个磁场，也称为地球磁场。
地球磁场是由地球内部液体外核的流动所产生的，它在地表形成一个相对稳定的磁场。
2.地下磁性物质：地下存在各种不同类型的磁性物质，如矿石、岩石、土壤、岩层或地下水。
3.磁场异常：地下磁性物质与地球磁场相互作用会导致磁场异常。
当地下磁性物质的磁性与地球磁场不同或存在不均匀分布时，就会产生磁场异常。
4.磁场测量：磁法勘探使用磁力仪器来测量地磁场的强度和方向变化。
测量点位于地表或以人工井筒方式进入地下。
5.数据处理和解释：通过对测量数据的处理和解释，可以获得地下磁性物质的位置、形状、大小、磁性强度等信息。
这些信息可用于地质勘探、矿产资源评估、地下水资源管理等领域。
磁法勘探的应用领域磁法勘探在地质和工程勘探中有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：•矿产勘探：磁法勘探可以用于寻找矿藏、判断矿石的性质和储量。
根据地下磁性物质的反应，可以识别出具有磁性的矿石，如铁矿、钴矿等。
•水资源管理：磁法勘探可以用于寻找地下水的分布和储量。
地下水和地下磁性物质之间存在一定的关系，通过对磁场异常的测量和分析，可以确定地下水的位置和深度，从而实现对地下水资源的科学利用。
•地下工程：磁法勘探可以用于地下隧道、地铁、坑道等地下工程的勘察和地质状况评估。
通过磁法勘探，可以探测出地下磁性物质的存在，并评估其对工程建设的影响。
•环境地质：磁法勘探可以用于环境地质调查和污染物监测。
地下沉积物中的磁性物质与环境污染物之间存在一定的关系，通过对磁性物质的测量和分析，可以识别出地下污染物的位置和分布情况。
地球物理勘探-第三章磁法勘探1
磁法勘探中磁异常和正常磁场的 概念只具有相对意义，根据待解决 的地质问题和探测对象来确定。
EAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
二、质子磁力仪
具有灵敏度、准确度高的特点，可测量 地磁场总强度T的绝对值、梯度值。
质子磁力仪使用的探头中有蒸馏水、酒 精、煤油、苯等富含氢的液体。
当没有外界磁场作用于含氢液体时，其 中质子磁矩无规则地任意指向，不显现宏
观磁矩。若垂直地磁场T的方向，加一个强人工磁场H0，则样品 中的质子磁矩，将按H0方向排列起来，此过程称为极化。然后， 切断磁场H0，则地磁场对质子 有一力矩作用试图将质子拉回 到地磁场方向，因而在力矩作 用下，质子将绕着地磁场T的 方向作拉莫尔旋进。
G822航空磁力仪
五、海洋地磁测量
• 目前，常用核子旋进磁力仪、光泵磁力仪或海上梯度仪（ 包括水平梯度仪和垂直梯度仪）等进行连续测量。
由上述分析可知，正常梯度值是随着地理坐标及高度变化而 变化的。因而，在较大面积进行地面或航空高精度磁测时，必 须消除随地理坐标及高度变化的影响，这种影响的校正称为TITUTE OF TECHNOLOGY
三、磁异常
消除了各种短期磁场变化后，实测地磁场与正常磁场之间仍 然存在的差异称为磁异常。
ECIT
1980.0年代世界磁偏线图（单位：度）
EAST CHINA INSTITUTE OF TECHNOLOGY
从世界地磁图中减去地磁场的偶极子磁场(约占主磁场的 80%)，即可得到非偶极子磁场。非偶极子磁场围绕着几个中心 分布，每个中心都有各自的正、负极性，且分布的地域很广。
磁法勘探
航空磁测：
工作方法
用安装在飞机的磁力仪进行磁测。具有快速，不受高山、水域、森林、 沼泽限制等特点。由于飞机距地面一定高度飞行，减弱了地表磁性不均 匀影响，更有利于磁力仪记录深部区域地质构造的磁场。
航磁比例尺根据地质任务、探测对象的规模、所测区域的地球物理特征 和航空定位技术等来确定。金属矿航磁比例尺一般多为 1:10万、1:5万， 有望远景区可达1:2.5万。构造航磁比例尺一般为1:100万、1:50万和1:20 万等。测线应与矿带或主要构造带垂直。为了获得明显可靠的磁异常信 息，飞行高度应尽量低，由比例尺、定位技术和地形条件等确定。 航磁工作中，一般采用无线电导航仪同步照相定位。为消除飞行本身的 磁干扰，还需采用特殊的磁补偿技术。航测过程中除进行测线上的磁场 测量外，还需进行基线飞行和辅助飞行。基线飞行是确定磁异常的起算 点和计算仪器的零点位移；辅助飞行包括：了解测区情况、飞行条件和 仪器工作状态的试验飞行；检查评价磁测质量的重复线飞行；检查调整 不同架次观测磁场水平的切割线飞行等。 航磁测量结果除进行与地面磁测相类似的改正外，还需进行偏向改正和 高度改正，改正后的结果再经切割线飞行观测资料调整，最后编绘航磁 异常剖面平面图和平面等值线图。
数据改正
磁法勘探野外观测数据应作各种改正才能得到正确的异常值。其中 主要的改正有﹕正常场改正﹑日变改正﹑仪器的温度系数和零点漂移改 由于磁异常的特点与磁性体的形状有关﹐故可根据磁异常的特点推断磁性体 正。作大面积磁测时﹐正常场的改正中﹐还应包括纬度改正。经过改正 的形状﹑埋深﹑走向﹑倾斜方向﹐及磁化强度的大小和方向等。这个过程称 后的异常值﹐常用等值线平面图表示。 为磁异常的解释﹐其内容大致是﹕根据工作地区已知的地质情况﹐岩石和矿 石的磁性资料﹐地磁纬度﹐磁异常的特点及积累的经验﹐初步推断引起磁异 常的地质原因﹐磁性体的大致形状和空间位置。根据上述推断结果﹐选择适 利用电子计算机可以对磁异常作各种处理﹐首先是匀滑曲线以消除 当的方法对磁异常作定量计算﹐例如计算磁性体的埋深﹑大小﹑走向和倾斜 偶然误差和随机干扰﹐提高观测数据的质量﹔其次﹐是将分布范围大的 方向等。根据前述推断结果﹐并综合其他物探方法的资料﹐确定引起磁异常 区域异常与分布范围小的局部异常分开﹐以便根据区域异常研究区域地 的地质原因﹐对工作地区的地质构造﹑矿体贮存情况及其大小等作出推论﹐ 质构造﹐根据局部异常研究局部地质构造﹐寻找有用矿产。对磁异常还 对下步工作提出建议。根据对磁异常验证结果﹐补做必要的工作﹐对异常作 可作各种变换﹐以突出异常的内在特点或改变条件 ﹐有利于解释推断。 再解释 (见地球物理勘探数据处理)。 例如将航磁异常化极﹐即化到垂直磁化时的垂向磁异常﹐可以消除倾斜 磁化的影响﹐使异常简化﹐便于解释。
磁法勘探圆柱体正演
磁法勘探圆柱体正演磁法勘探是一种地球物理勘探方法，通过测量地球表面的磁场变化来推断地下的岩石结构和矿产资源分布。
在磁法勘探中，圆柱体正演是一种常用的数值模拟方法，用于模拟不同形状和大小的圆柱体对地表磁场的响应。
本文将详细介绍圆柱体正演的原理、步骤和应用。
一、圆柱体正演原理圆柱体正演是基于物理学原理进行数值模拟的方法。
在磁法勘探中，地球表面的磁场变化主要受到地下岩石中含有的磁性物质（如铁、镍等）影响。
当存在一个圆柱体时，它会产生一个局部的磁场扰动，并且这个扰动会传播到地表上。
根据电流-电荷守恒定律和安培定律，可以得到描述圆柱体正演问题的数学方程组。
通过求解这个方程组，可以得到不同位置上地表上的磁场强度变化。
二、圆柱体正演步骤1. 确定模型参数：首先需要确定圆柱体的几何形状、尺寸和位置。
这些参数可以根据实际地质情况或勘探目的进行设定。
2. 确定物理参数：除了几何参数外，还需要确定地下岩石的磁性物质性质，如磁化强度、磁化方向等。
这些参数可以通过实验室测量或文献资料获取。
3. 离散化处理：将地下空间划分为离散的网格点，每个网格点上都有一个对应的坐标和物理属性值。
通过离散化处理，可以将连续的圆柱体正演问题转化为离散的数值计算问题。
4. 构建数学模型：根据电流-电荷守恒定律和安培定律，可以得到描述圆柱体正演问题的数学方程组。
这个方程组包括了各个网格点上的磁场强度变化关系。
5. 求解数学模型：通过数值计算方法（如有限差分法、有限元法等），求解得到不同位置上地表上的磁场强度变化。
这些计算结果可以用来推断地下岩石结构和矿产资源分布。
三、圆柱体正演应用圆柱体正演在磁法勘探中具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用场景：1. 矿产资源勘探：通过模拟不同形状和大小的圆柱体对地表磁场的响应，可以推断地下的矿产资源分布情况。
这对于矿产资源勘探和开发具有重要意义。
2. 地质构造分析：圆柱体正演可以帮助解释地下岩石结构和构造变化。
地球物理勘探方法简介
地球物理勘探方法简介地球物理勘探作为地球科学领域中的重要分支，通过测量地球的物理特征，以及地下介质的物理属性，来获取地下资源的信息。
本文将对地球物理勘探方法进行简要介绍。
一、重力勘探法重力勘探法是利用地球重力场的变化来推测地下物质的分布情况。
勘探人员通过测量不同地点的重力值，分析地球物质的密度分布。
这种方法在石油、地质灾害等领域有较广泛应用。
二、磁法勘探法磁法勘探法是测量地球表面垂直指向的磁场强度和方向，推测地下物质的磁性变化。
勘探人员通过磁力仪器测量地磁场的强度和方向变化，进而得出地下磁性物质的大致分布情况。
磁法勘探法在寻找矿藏、勘探地下管道等方面具有重要意义。
三、电法勘探法电法勘探法是利用电磁场的特性来推断地下物质的电性变化。
勘探人员通过在地下埋设电极，在地表上施加电流，测量地下电势分布和电阻率变化，从而推测地下物质的导电性差异。
电法勘探法在矿产资源勘探和地下水资源调查中具有广泛应用。
四、地震勘探法地震勘探法是通过分析地震波在地下介质传播的速度和幅度变化，来推断地下介质的结构和组成。
勘探人员通过放置震源和接收器，记录地震波传播的信息，并进行数据处理和解释。
地震勘探法在石油勘探、地质灾害预测等领域有着重要应用。
五、测井技术测井技术是通过在钻井过程中使用各种物理测量手段，获取地下岩石的物理特性和储量分布信息。
测井仪器可以测量地层电阻率、自然伽马辐射、声波速度等参数，帮助勘探人员判断地层岩性、含油气性质等重要信息。
六、地电磁勘探法地电磁勘探法是通过测量地下介质中电磁场的变化，推测地下物质的分布情况。
勘探人员通过放置电磁发射器和接收器，记录电磁场的变化情况。
地电磁勘探法在矿产资源调查、地质工程勘察等方面起到了重要作用。
七、地热勘探法地热勘探法是通过测量地壳中的温度分布，推测地下热流和地热资源的分布情况。
测温井、测温孔等技术手段可以帮助勘探人员获取地温数据，并进行数据处理与解释。
地热勘探法在地热能利用和环境地质研究中有着重要应用。
地球物理勘查之磁法勘查工作规定
地球物理勘查之磁法勘查工作规定雷振英（中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所）1原始编录的内容磁力勘查工作的原始编录，是磁测工作的第一性资料，应严肃认真对待，确保质量。
原始编录包括:①仪器调节、校验及标定的观测记录。
②基点选择、磁场联测的观测记录。
③测网观测点GPS定点记录。
④测点观测记录⑤日变观测记录。
⑥磁性参数标本采集和测定记录。
⑦各种质量检查的观测记录。
以上几项内容，如是自动记录，应包括转录的光盘。
2磁测工作的基本要求2.1仪器测试a）噪声水平测定(静态试验)将仪器探头置于无干扰的磁场平缓处，探头间隔在20m以上，在日变平稳时段进行秒级同步观测，读数时间间隔为15s，取100以上的观测值计算仪器的噪声水平。
b）观测误差测定(动态试脸》在无人文干扰且磁场平缓(lOnT～20nT)的地方，建立多条观侧路线，设观测点50个以上。
参与生产的各台仪器在这些点上作往返观测，观测值经日变校正后，计算各台仪器的观测均方根误差。
c）仪器一致性测定同一工区使用两台以上(含两台)仪器时，需进行仪器一致性测定，方法同b）。
仪器一致性用总观测均方根误差衡量，量值应不大于设计观测均方根误差的1/2。
d）仪器系统误差测定在远离干扰的正常场上以20m～100m的点距设置30个点～50个点，仪器依次在这些点上作观测，观测时保持探头的极地方位、轴线方位、高度及操作员所站位置相同。
根据日变校正后的观测结果绘制仪器误差曲线。
仪器的系统误差限差，不满足要求的仪器应作系统误差改正。
2.2磁测精度的确定①磁测工作，应能保证磁测结果具有足够的精确度和准确度，满足完成既定地质任务和综合利用磁测资料的需要。
②磁测工作的精度，应根据工作任务、工区地质特点、探测对象引起的异常强度、地表干扰精况及仪器设备能力合理确定。
③磁测总均方根误差不大于探测对象引起最弱异常极大值的1/5～1/6；在浅层干扰严重地区，磁测精度可降低些，但仍须满足上述要求。
④磁测精度受方法技术条件限制，一般可参照表6.5.2-1误差分配。
【地球物理勘查】地球物理勘查(2磁法勘探)
地磁场的构成
偶极子磁场（BSN）
稳定的磁场
基本磁场（B0）
（内源场） 非偶极子场（Bm） （约占地磁场的95%）
地磁场 （B）
磁异常（Ba）
长期变化的磁场
变化的磁场 δB（外源场） 短期变化的磁场
静日变化 扰动变化
B B0 Ba B B0 BSN Bm
地磁场的构成
（一）偶极子磁场BSN
应用地球物理学概论 磁法勘探
磁法勘探是应用最早的地球物理方法。
磁法勘探的历史源远流长。我国是最早发 现和利用磁现象的国家，早在战国时代人 们就发现了天然磁石和指极性。随后在公 元11世纪初期，我国制造出了指南针并在 航海中得到了应用。
古代对磁场的观察和利用
• “先王立司南以端朝夕” • ——《韩非子》
短期变化的磁场
静日变化 扰动变化
B B0 Ba B B0 BSN Bm
地磁场的构成
（三）变化的磁场δB
1、长期变化的磁场
基本磁场随时间的缓慢变化，称为地磁场的长期变化。 特点： （1）周期长（周期为年、几十年或更长），变化缓慢； （2）地球磁场的西向漂移（如大陆磁场中心、磁倾角等
的西向漂移）。 （3）地球磁矩的衰减变化
• 为此他断言，地球本身就是一个巨大的球形磁体，并且地 球的磁性作用是从地球内部发出的。
• 从吉尔伯特那个时代开始;伦敦就开始了地磁场的系统观测， 至今已逾300多年。
1640年，瑞典人首次尝试用罗盘调查磁铁矿，开辟了 利用磁场变化来寻找矿产的新途径。
直到1870年，瑞典人泰朗(Thalen)和铁贝尔(Tiberg) 制造了万能磁力仪后，磁法勘探才作为一种地球物理 方法建立和发展起来。
在CGSM制中：CGSM
第二章 磁法勘探 第一节(一) 地球的磁场及磁异常解读
磁法勘探可用于地质调查的各个阶段。在地
质填图时﹐磁法勘探可以划分沉积岩﹑喷出岩﹑ 基性岩﹑超基性岩及变质岩的分布范围﹔可以研 究沉积岩下面的基底构造﹔查明各种控制成矿的 构造﹐如深大断裂和火山口等。在普查找矿时﹐ 磁法勘探可用来直接寻找磁铁矿床﹐并可与其他 物探方法配合﹐间接寻找或预测石油﹑天然气 ﹑
向上。
由地磁场的基本特征，如地球有两个磁极，
磁极处的地磁场约等于磁赤道上的地磁场的两倍 及地磁场的等强度线，等倾线大致与纬度线平行 等，说明地磁场与一个磁偶极子的磁场相近。确 切地说，现代地磁场与一个磁心位于地心、磁轴 与地理轴夹角为11.5°、磁矩约等于7.9×1022 A.m2的磁偶极子的磁场拟合的最佳。通常称这个 磁偶极子为地心偶极子。
2.地磁要素
地磁场总强度 T 是矢量，为描述地磁场总强
度T 在地表某一点的状态，我们定义若干个地磁
要素。将空间直角坐标系的原点置于考察点，x轴
指地理北(或真北)N，z轴铅直向下。
正，图南中半，球I为T 地上磁倾倾，角规，定北I为半负球；ZT 为下地倾磁，场规垂定直I为
分水理分量平北量，分向，北 量 东 全半 ， 偏 球D球 全 皆为Z球 指为正皆向正，指真，西磁北南偏北，半DY；为为球D负地Z为为；磁地负X场磁；为东偏H地向角为磁分，地场量H磁北，自场H向地 东偏Y为正，H 西偏Y为负。 以上七个量称为地磁 要素，它们的关系如下：
煤﹑铜﹑铝﹑镍和其他金属﹑金刚石等。在勘探 磁铁矿床时﹐结合钻探资料﹐可以推定矿体的形 状﹐指导正确布置钻孔和寻找钻孔旁侧及深部的 盲矿体。此外﹐磁法勘探还可用于研究深部地质 构造和解决其他地质问题﹐以及应用于考古学等 方面。
钒钛磁铁矿
轻型飞机航空磁力/磁梯度测量
环境与工程地球物理勘探05第四章 磁法
正，反之取负。H与x轴的夹角称为
磁偏角D，当H偏东时，D取正，反 之取负，H与T的夹角称为磁倾角I ，T下倾时取正，反之取负。
图4·1·1 地磁场坐标系统
第一节 高精度磁法
上述X、Y、Z、H、T、D、I各量统称为地磁要素，它们之间的关系如下：
X = H cosD，Y = H sinD，Z = T sinI = H tgI
H = T cosI， T2 = H2+Z2 = X2+Y2+Z2
(4·1·1)
分析这些关系可知,地磁要素中有各自独立的三组：I、D、H；X、Y、Z；H、Z、 D。如果知道其中一组，则其他各要素即可求得。在地磁绝对测量中通常测I、D、H 三个要素。
磁法勘探一般都是相对测量，地面磁测主要测Z的变化，有时也测H和T；航空磁测 主要测定T的变化。
磁场强度的单位，在国际单பைடு நூலகம்制中为特斯拉 ( T )，在磁法勘探中常用它的十亿分之 一为单位，称为纳特 ( nT )，即
1nT = 10-9 T 过去习惯使用CGSM单位制中的伽玛 ( γ )，其与国际单位制的换算关系为
第一节 高精度磁法
二、磁测仪器和磁法勘探野外工作方法
(一) 磁力仪
磁力仪的种类很多，大致可分为两大类，即机械式磁力仪和电磁式磁力仪。 由于磁法勘探早期主要以勘探磁性较强的固体矿产为主，使用的仪器主要为机 械式磁力仪(又称磁秤)，机械式磁力仪可分为刃口式和悬丝式两种，而每种又可 分为垂直磁力仪(测量磁场强度垂直分量)和水平磁力仪(测量水平分量)，仪器的灵 敏度一般为n×10nT，主要用于地面磁测。随着磁法勘探研究的深度和空间范围 的不断扩展，近年来已经向地壳深部与向微磁、弱磁性的地质对象勘探转变，不 仅在油气藏、地热、煤田等弱磁性领域扩大磁法的应用，而且在考古、环境污染 、灾害预测等方面也有应用。这就要求磁测仪器具有较高的灵敏度，所以磁测仪 器加速了发展速度，第一代磁力仪利用永久磁铁或感应线圈，如机械式磁力仪； 第二代磁力仪应用高导磁性材料或原子、核子的特性以及复杂的电子线路，如质 子磁力仪和光泵磁力仪；第三代磁力仪为利用低温量子效应制成的超导磁力仪。 同时，磁性参数的综合利用方法，也从研究单一磁导参量和磁性参数向三分量、 磁梯度和磁各向异性等多种磁性参数综合研究与利用方向发展。
磁法勘探第一章
所以 T=T0+Tm+Tsc+T’a+T’’a+δT
地球磁场
地磁场的起源
——爱因斯坦归为物理学领域尚未解决的五个重大难题之一 从公元1600年前后开始 最早见于威廉 吉尔伯特的 论磁体 年前后开始,最早见于威廉 吉尔伯特的<<论磁体 从公元 年前后开始 最早见于威廉.吉尔伯特的 论磁体>> 各派学说众说纷纭 发动机学说的影响最大
四 百 万 年 来 的 磁 性 倒
正向期 反向期
3 年 4
事件
转 事 件
地球磁场
磁暴
地磁场的强烈骚动，平均每年可发生十次左右，而且 地磁场 往往发生在太阳活动较强烈时。它可分为两种：一种 是急始磁暴，在开始时地磁场的水平强度突然增大， 几小时后又急速下降，变幅为5*10-4~3*10-3高斯，个 别的可达10-2高斯以上，几天后慢慢地恢复到磁暴前的 状态；有的急始磁暴在开始时有一小负脉冲，然后有 正的主要脉冲。 另一种是缓始磁暴，开始时变化较慢些。发生磁暴时， 在向着太阳一面的地球磁层 地球磁层顶部，太阳风 太阳风的速度或太 地球磁层 太阳风 阳风中等离子体微粒的密度显著增加，这时朝着太阳 一面的磁层顶由通常距地心8～11个地球半径被压缩到 距地心只有5～7个地球半径。磁暴发生时，高纬地区 常伴有极光 极光出现，无线电通讯受到严重干扰。 极光
前言
前言
本门课程的主要内容： 地球磁场 岩石的磁性 古地磁场 磁力仪及磁测工作方法 磁异常的处理解释及应用 磁力勘探的物理基础
地球磁场
第一章 地球磁场
地球周围存在的磁场称为地磁场 地磁矢量场的主体是稳定磁场
第一节 稳定磁场
稳定磁场：稳定电流激发的磁场称为稳定磁 稳定磁场 场或静磁场
磁法勘探
固体矿产磁法勘探
第三地质勘查院 2008年2月
[磁法勘探]magnetic prospecting 地球物理勘探方法之一。自然 界的岩石和矿石具有不同磁性，可以产生各不相同的磁场，它使地 球磁场在局部地区发生变化，出现地磁异常。利用仪器发现和研究 这些磁异常，进而寻找磁性矿体和研究地质构造的方法称为磁法勘 探。磁法勘探是常用的地球物理勘探方法之一。它包括地面、航空、 海洋磁法勘探及井中磁测等。磁法勘探主要用来寻找和勘探有关矿 产(如铁矿、铅锌矿、铜镍矿等)；进行地质填图；研究与油气有关 的地质构造及大地构造等问题。我国建国以来大多数铁矿区、多金 属矿区及油气田等都进行了大量的磁法勘探工作，取得了良好的地 质效果，尤其是在探明铁矿资源方面地质效果显著。
RM100磁通门磁力仪
· 100000nT范围内分辨力可达0.1nT
· Rs232接口和10 base-T乙太网两种数据输出端口 · 数学计算功能（无效值，最大，最小，平均值， 峰值到峰值） · 数据存储（可存16384个数据，直接成图） · 可设高，低异常上限提醒。
· 仪器精确度±0.01%
· 0.5ppm/°C 稳定性 · ±200000nT测量范围 · 用于记录及其他用途的输出功能 · 一键消除背景磁场并测量
• 物质的磁性可分为三类：抗磁性（反磁性）、顺 磁性、铁磁性。 • 抗磁性物质：即是κ＜0的物质。它们在磁化场中 产生与磁化场方向相反的感应磁化强度，去掉外 场，感应磁化强度立即消失。 • 顺磁性物质：即是κ＞0的物质。它们在外磁场作 用下，产生与磁化场方向相同的感应磁化强度。 • 铁磁性物质：即是κ＞＞0的物质。这种物质在外 磁场的作用下很容易被磁化，当外磁场消失后还 能保留部分磁性。
什么是磁法勘探
磁法勘探,什么是磁法勘探？磁法勘探(magnetic prospecting)磁法勘探是地球物理勘探方法之一。
自然界的岩石和矿石具有不同磁性，可以产生各不相同的磁场，它使地球磁场在局部地区发生变化，出现地磁异常。
利用仪器发现和研究这些磁异常，进而寻找磁性矿体和研究地质构造的方法称为磁法勘探。
磁法勘探是常用的地球物理勘探方法之一。
它包括地面、航空、海洋磁法勘探及井中磁测等。
磁法勘探主要用来寻找和勘探有关矿产（如铁矿、铅锌矿、铜锦矿等）；进行地质填图；研究与油气有关的地质构造及大地构造等问题。
我国建国以来大多数铁矿区、多金属矿区及油气田等都进行了大量的磁法勘探工作，取得了良好的地质效果。
磁法勘探也是基本地球物理手段，国家已纳入在全国范围内进行系统测量的计划，并已基本覆盖了全国重要地区。
磁法勘探的发展历史磁法勘探是物探方法中最古老的一种。
17世纪中叶瑞典人利用磁罗盘直接找磁铁矿。
1879年塔伦(R.Thaln)制造了简单的磁力仪,磁法才正式用于生产。
1915年,施密特(A.Schmidt)发明了石英刃口磁力仪,磁法开始大规模用于找矿,以及在小面积上研究地质构造。
第二次世界大战後,航空磁法推广使用,人们可以快速而经济地测出大面积的磁场分布。
磁法开始用于研究大地构造,及解决地质填图中的一些问题。
中国于1936年在攀枝花﹑易门﹑水城等地开始了试验性的磁法勘探, 1950年後才大规模开展起来。
磁法勘探的发展历史应用范围磁法勘探可用于地质调查的各个阶段。
在地质填图时,磁法勘探可以划分沉积岩﹑喷出岩﹑基性岩﹑超基性岩及变质岩的分布范围;可以研究沉积岩下面的基底构造 ;查明各种控制成矿的构造,如深大断裂和火山口等。
在普查找矿时,磁法勘探可用来直接寻找磁铁矿床,并可与其他物探方法配合,间接寻找或预测石油﹑天然气﹑煤﹑铜﹑铝﹑镍和其他金属﹑金刚石等。
在勘探磁铁矿床时,结合钻探资料,可以推定矿体的形状,指导正确布置钻孔和寻找钻孔旁侧及深部的盲矿体。
第二章 磁法勘探
4、磁偶极子、磁矩 磁偶极子：当两个等量异号的点磁极相距很近时， 将其看成一个整体。 磁矩：衡量磁偶极子磁性强弱的物理量。
M ml
5、磁化、磁化强度、磁化率 磁化：将原来不显磁性的物体，放入磁场中，由 于磁场的作用，该物体也能获得磁性，并产生附加 磁场。这种现象称为磁化。 磁化强度－－衡量物体磁化强弱的物理量。
Z a ( )
x
第一节 磁法勘探的基础知识
一、有关磁学知识 1、磁性、磁性体 2、磁极、磁极强度 磁极：磁性体不同部位磁性不同，两端磁性强； 磁针指北---N（+）磁极 磁针指南---S（-）磁极 磁极强度（m） ：衡量磁性体磁性强弱的物理量。 当两个点磁极相距1cm，如果其作用力为1达因， 则它们的磁极强度为1个CGSM单位。
4、应力作用： 应力作用会使岩石的磁性减弱，所以在构造破碎 带上往往出现低、负异常。 5、磁性地质体的形状： 不同形状的磁性体产生不同的消磁场，使不同形 状的磁性体显示出不同的磁性。
第三节 磁法勘探仪器及地面磁测资料整理
一、仪器 机械式磁力仪---相对测量； 电子式磁力仪： 磁通门式磁力仪； 核子旋进磁力仪； 光泵磁力仪； 超导磁力仪。
第二章 磁法勘探
以不同岩矿石间的磁性差异为基础，通过观测地 磁场的变化（磁异常）来找矿解决某些地质问题的 一种物探方法。 该方法应用最早，理论相对完善成熟。由于观测 天然存在的地磁场(天然场源法)，不需人工场源， 因此仪器轻便工作方法简单，工作效率高成本低， 应用广泛。 1640年瑞典人开始用罗盘找磁铁矿，1870年泰 朗和铁贝尔制成找磁铁矿的万能磁力仪，是地球物 理勘探学科形成的标志。此后，新仪器不断出现， 灵敏度不断提高，磁法勘探的应用范围不断扩大。
地磁图及地磁要素在地球表面的分布规律: 1)等值线大致平行于地理纬线; 2)赤道附近Z=0;H达到最大(0.3—0.4Oe); 3)随纬度增加,Z增大,H减小;在两极附近H=0；Z达到 最大; 4)北半球Z,I为正值,南半球相反。 地磁场的基本磁场位于球心的磁偶极子磁场相当。
勘探地球物理学基础--习题解答
勘探地球物理学基础--习题解答《勘探地球物理学基础》习题解答第一章磁法勘探习题与解答（共8题）1、什么是地磁要素？它们之间的换算关系是怎样的？解答：地磁场T是矢量，研究中令x轴指向地理北，y轴指向地理东，z 轴铅直向下。
地磁场T 分解为：北向分量为X，东向分量为Y，铅直分量为Z。
T在xoy面内的投影为水平分量H，H的方向即磁北方向，H与x的夹角（即磁北与地理北的夹角）为磁偏角D（东偏为正），T与H的夹角为磁倾角I（下倾为正）。
X、Y、Z，H、D、I，T统称为地磁要素。
它们之间的关系如图1-1。
图1-1 地磁要素之间的关系示意图各要素间以及与总场的关系如下：T2?H2?Z2?X2?Y2?Z2，X?HcosD，Y?H?sinDH?T?cosI，Z?T?sinI，tanI?Z/H，I?arctaZn(H/ tanD?Y/X，D?arctaYn(X/2、地磁场随时间变化有哪些主要特点？解答：地磁场随时间的变化主要有以下两种类型：（1）地球内部场源缓慢变化引起的长期变化；（2）地球外部场源引起的短期变化。
其中长期变化有以下两个特点：磁矩减弱：地心偶极子磁矩正在衰减，导致地磁场强度衰减（速率约为10～20nT/a）。
磁场漂移：非偶极子的场正在向西漂移。
（且是全球性的，但快慢不同，平均约0.2o/a）。
短期变化有以下两个特点：平静变化：按一定的周期连续出现，平缓而有规律，称为平静变化。
地磁场的平静变化主要指地磁日变。
扰动变化：偶然发生、短暂而复杂、强弱不定、持续一定的时间后就消失，称为扰动变化。
地磁场的扰动变化又分为磁暴和地磁脉动两类。
3、地磁场随空间、时间变化的特征，对磁法勘探有何意义？解答：在实际磁法勘探中，一般工作周期较短，主要关心的是地磁场的短期变化，即地磁日变化、磁暴以及地磁脉动。
在高精度磁测中，地磁日变化是一种严重干扰，一般在地面磁测、航空磁测过程中设有专用仪器进行地磁日变观测，以便进行相应的校正，称为日变改正。
磁法勘探
河北某地磁异常图
2.1.4 物质的磁化、磁化强度和磁化率、岩石的磁性
2.1.4.1 物质的磁化
凡是原来不具有磁性的物质，在外磁场作用下具有了磁性， 这种现象就叫磁化。
铁棒被磁化的原因，是其内部固有的杂乱无章排列的磁分子， 在外磁场作用下，沿着磁化方向作定向排列，此时,在磁棒两端就 有磁荷分布。若磁铁N极靠近铁棒的情况下，则铁棒的靠近端集 中负磁荷，另一端集中等量的正磁荷。物质的磁化，与物质内部 原子中的电子运动有关，电子的自旋和轨道旋转，都产生各自的 磁矩。只是由于物质内部无数的电子环形电流所产生的磁矩方向 是杂乱无章的,故总体没有磁性。在外磁场作用下，电子自旋或轨 道运动方向都会定向排列，使产生的磁矩方向与外磁场的磁化方 向趋于一致。物质由此而显出磁性。这是一种感应磁化。
2.1.2.5 地磁场随时间的变化（续1）
2.地磁场的长期变化 基本地磁场随时间有缓慢的长期变化，且呈缓慢
的历经数百年为周期的有规律变化。对于小范围的磁 法勘探而言，此变化可忽略不计。
2.1.2.5 地磁场随时间的变化（续2）
3.地磁场的短期变化 来自外源磁场引起的短期变化分两
类：一类是连续的、比较有规律的、有 确定周期的变化，称为平静变化；
X H cosD
X
Hale Waihona Puke 2Y2Z2
T
2
（2-5）
2.1.2.3 地磁图
为表示地磁场的地理分布特征，可以根据地磁测量
的资料，将所得的各地磁要素值按测点的经纬度座标，
在地理图上把数据相同的点连成光滑的等值线，编成各
要素的等值线平面图。这种图称为地磁图。
1980 年世 界地 磁场 垂直 分量 等值 线平 面图
B = μH =μ0H+μ0κH 式中: μ—介质的磁导率；μ0—真空的磁导率；
勘探地球物理概论 重力,磁法,电法,放射性
勘探地球物理概论（二）重力勘探1. 熟悉地球重力场模型2. 了解重力测量野外工作方法3. 熟悉常见岩（矿）石密度4. 掌握重力异常数据处理方法5. 熟悉重力资料解释的基本步骤和方法（三）磁法勘探1. 熟悉地磁要素及地磁场的解析表示2. 了解磁法勘探野外工作方法3. 熟悉常见岩石磁性特征4. 掌握磁异常各分量转换方法及简单形体磁异常解释方法（四）电法勘探1. 掌握岩石电阻率的测定方法，熟悉电阻率剖面法、测深法基本装置类型2. 了解岩石的自然极化特性，熟悉常见自然极化电场特点及自然电场法的应用3. 了解岩石的激发极化机理，熟悉激发极化的频率特性、时间特性及其应用4. 掌握电磁法的理论基础，熟悉电磁测量剖面法、测深法的分类特点及应用（五）放射性和地热勘探1. 熟悉放射性现象及α射线、β射线、γ射线的基本特点2. 了解放射性测量方法原理3. 熟悉地热学中的常见物理量含义及岩石热物理性质4. 了解地球热结构特点，掌握大地热流密度的含义和测量方法地球物理勘探复习资料地球物理勘探方法（简称“物探”）：是以岩矿石等介质的物理性质差异为物质基础，利用物理学原理，通过观测和研究地球物理场的空间与时间分布规律以实现基础地质研究、环境工程勘察和地质找矿等目的的一门应用学科。
地球物理勘探方法：重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、放射性勘探、地热勘探。
应用物探方法所必须具备的地质及地球物理条件：1.探测对象与周围介质之间必须具有较明显的物性差异；2.探测对象必须具有一定的规模（即其大小相对于埋藏深度必须有相应的规模），能产生在地面上可观测的地球物理异常场。
3.各种干扰因素产生的干扰场相对于有效异常场必须足够小，或具有不同的特征，以便能进行异常的识别。
物探的多解性：物探资料往往具有多解性，即对同一异常场有时可得出不同甚至截然相反的地质解释，这种情况往往是由于复杂的地质条件和地球物理场场论自身局限性所造成的。
且不可避免。
产生多解的原因：（1）数学解的不稳定性（2）观测误差（3）干扰因素（4）地球深部的不可入性所带来的观测数据中“信息量”的不足物探工作：先局部后整体第一章:重力勘探重力勘探是以研究对象与围岩存在着密度上的差异为前提条件的。
地球物理勘探之磁法勘
相对磁力测量则是通过比较不同地方 的磁场强度和方向的变化，来确定磁 力异常的分布和变化特征。
绝对磁力测量是通过测量地球磁场在 不同地方的磁场强度和方向，从而确 定磁力异常的分布和变化特征。
在实际应用中，通常采用高精度的磁 力仪进行测量，并采用计算机技术进 行数据处理和分析，以获得更准确和 可靠的地质信息。
地球物理勘探之磁法勘探
contents
目录
• 引言 • 磁法勘探的基本原理 • 磁法勘探的应用领域 • 磁法勘探的最新技术发展 • 磁法勘探的挑战与前景
01 引言
地球物理勘探的定义与重要性
地球物理勘探是通过研究地球物理场（如重力、电场、磁场等）的分布和变化规律，来推断地下地质 构造、矿产分布、工程地质条件等的方法。它在资源勘探、地质调查、工程地质等领域具有广泛的应 用价值。
加强国际合作与交流，共同推 动磁法勘探技术的发展和应用
。
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03 磁法勘探的应用领域
矿产资源勘探
铁矿
磁法勘探是寻找和勘探铁矿的重 要手段，通过测量地磁场的变化，
可以确定铁矿的位置和分布。
稀土矿
稀土元素具有显著的磁性，磁法勘 探可以用来寻找稀土矿床，为稀土 资源开发和利用提供依据。
煤炭
煤炭是一种有机岩石，其形成过程 中会受到地磁场的影响，磁法勘探 可以用来确定煤田的范围和边界。
地球磁场在空间中呈现出一个磁力线分布图，磁力线的方向和强度在不同地点和高度均有所 差异。
地球磁场由主磁场、地壳磁场和磁异常等部分组成，其中主磁场是地球内部铁、镍等金属元 素产生的场，地壳磁场是由地壳中磁性岩石所引起的场，而磁异常则是由于地壳内部结构的 不均匀性所引起的场的变化。
地球物理勘探之磁法勘探
n 1 m 0 n
1 r
m m m [ A cos( m ) B sin( m )] P (cos ) n n n n 1
(2)
式中， 合勒让德函数
m n
m Pn (cos ) 为施密特准归一化的缔
Cm (n m)! 1 dm m 2 P (cos ) [ ] (sin ) P n (cos ) (n m)! d (cos ) m
X= (
n=1 m=0 N n N n
R n2 m d m m ) [ g n cos(m ) hn sin(m )] P n (cos ) r d R n2 m m m ) [ gn sin(m ) hn cos(m )]Pnm (cos ) r sin R n2 m m ) [ g n cos(m ) hn sin(m )]Pnm (cos ) r (4)
（3）在北半球T向下，磁倾角I为正；在南半球磁场T向上，I为负。
地下介质在这里被“倾斜磁化” （4）在两极附近某处，I达到±90°，H为零，Z的绝对值最大， 它们就是地球的磁极。在地理北极附近的叫“磁北极”，它具有S 极的极性；在地理南极附近的叫“磁南极”，它具有N极的极性。
处于这两个磁极附近的地下介质被“垂直磁化”
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
可求出相应的年变率。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 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
的年代，及相应年代要素的年变率地磁图。
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。