《地磁与重力》PPT课件
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B A
1） 重力与重力异常
距离
重力（引力）＝常数（MA ×MB）/距离2
重力仪的读数受下伏岩石密度的影响
致密的 金属矿
洞穴
重力异常：重力读数高于或低于 正常的区域重力值
增大
重力 读数
减小
负的重力异常
地幔
Chicxulub撞击坑的重力异常图
2、重力与块体运动
2） 块体运动
块体运动（Mass wasting）： 地质物质在重力作用下向坡下的运动。
2） 块体运动 • 控制与引发因素
崩落
倒石锥
“老人山”
英国新汉普郡
用钢缆和岩石铆钉加固 支撑了多年
……大自然最终压过人类的 抗争。2003年5月，老人倒 下了。
休止角
• 休止角 – 碎屑保持稳定的最大角度
–一般介于 30 至 37°
30°
细粒、磨圆的砂 坡度较平缓
休止角
棱角状的砾石 形成陡的倒石锥
500万年以来地磁极倒转 及磁性期划分
1、地磁
3） 地磁场的成因
•液态外核以大型对 流的方式以每年数公 里的速度运动 • 对流的金属产生电 流，从而产生磁场
-
磁极倒转的计算机模拟
• 液态外核对流
• 模拟磁场与实测的地磁 场十分相似
• 每150年固态地核较地 球其它圈层多转 1 圈
+
2、重力与块体运动
岩崩前
岩崩后
岩崩（高速石流）（秘鲁 ，1970.5.)
与块体运动有关的地质灾害的防治
过陡的斜坡
将坡上部的 泥石移除
问题
整治
移除的上部泥 石填于此处
有松散基岩 石片的斜坡
问题
整治
将松散 基岩石 片移除
过陡的斜坡
阶梯状 边坡
问题
整治
台阶捕集可 能的滑落物
铁丝网
混凝土
岩石铆钉＋铁丝网Βιβλιοθήκη 边沟捕集落石11.5o
条形磁铁的磁场
1、地磁
• 地磁三要素
• 磁偏角
指南针所指方向（磁力线 在水平面上的投影）与地理 正北方向的夹角
• 磁倾角
地磁场中倾斜磁针的北端 与水平面之间的夹角
• 磁场强度
任一地点磁力大小的绝对 值（用磁力仪测量）
地表不同纬度处磁倾角的变化
磁 倾 角
赤道
纬度
地极
1、地磁
• 变化磁场
粗粒、棱角状的砂 坡度较陡
滑动
岩石滑动
破裂开的基岩岩块顺坡下滑
碎屑滑动
未固结的碎屑物质沿一个或数个滑动面下滑
原因:
• 坡底被挖切 • 雨水或融雪水润滑了一个滑动面
岩石滑动
• 滑动面－弱面，如层面或低强度岩层(如泥质岩层）
节理
层面
片理面
层状节理面
水进入
滑动前
滑动后
岩层层面
碎屑滑动
流动
蠕动（潜移）
露天采矿式阶梯
排水沟－降低 层内水压
泥石流导渠（ Lamosano, Italy）
护墙
（台湾）
护墙（近距离） 注意用于缓冲的轮胎
• 是抬升、风化和侵蚀作用的自然结果 • 速度可以很慢（<1厘米/年)也可很快(>4公里/小时)
2、重力与块体运动
2） 块体运动
地质物质的类型
土壤/风化层
运动方式
或 岩石/基岩
• 块体运动的类型
崩落 - 物质自由降落 滑动 - 粘结物质沿明确的滑动面向下滑移 流动 - 物质呈粘性流体流动
运动速度
第九章 地磁与重力
本章主要内容：
地磁
－地磁场的组成 －古地磁场 －地磁场的成因
重力与块体运动
－重力与重力异常 －块体运动
1、地磁
1） 地磁场的组成
• 基本磁场（偶极子磁场）＋ 变化磁场 ＋ 磁异常
• 基本磁场的贡献占 95％ 以上
地球的偶极子磁场
• 基本磁场的强度在地表较强，向上渐弱
地理北极 地磁北极
（非常缓慢）
土流/石流
（流动物质以泥土/石块为主）
泥石流
（石、土和水的混合流动－最常见）
蠕动（潜移）
房屋的地基 错裂
倾斜的墓碑 和栅栏
弯曲的树干
路面开裂 倾斜的电线干
“马刀树”
地层潜移挠曲
地层潜移挠曲
土流
土流
Santa Tecla, El Salvador, 2001
石流
泥石流
Press et al., 2003
地磁场方向
冷却中的 岩浆
保存在磁 铁矿中的 原子定向 记录了地 磁场的方 位
3万年前
现在
岩浆岩中的磁性矿物记录了古地磁场的方向
正极性磁场
40万年前 80万年前 120万年前
测定海底的磁性倒转
海底 正极性
反极性
信号
磁性期
布容 正磁性期
松山
距 今
反磁性期
年
代
（
百
万
年 ）
高斯
正磁性期
吉尔伯特 反磁性期
增大
磁场强度
减小
负的 磁异常
沉积岩
地表
地堑
辉长岩
1、地磁
2） 古地磁场
• 地质历史中地磁极的位置并非固定不变，而是围绕 着地球自转轴发生变化，甚至多次发生地磁南、北极 位置的倒转（下图）
• 地磁极位置的这种变化和倒转可通过固化在磁性矿 物中的“历史记录”予以识别
1、地磁
2） 古地磁场
岩石的磁化
-某些矿物具有磁性 (如磁铁矿) -当其被加热到居里点以上时，它们会失去磁性 (铁的居里点为580oC) -在冷却至居里点以下时，矿物颗粒顺地磁场的方向定向排列
最快 - 岩崩: 漂浮在捕集的空气上 最慢 - 蠕动: 小于1厘米/年
2、重力与块体运动
控制因素: 重力
其他重要因素
水饱合度
水充填沉积物的孔隙空间会 降低内部阻力，增加重量
过陡的坡度
过陡 = 不稳定 休止角 = 斜坡的最大稳定角
去除植被
植物存在可防止侵蚀，增强 斜坡的稳定性
地震 造成大地强烈振动
• 主要由太阳风带来的带电粒子的作用产生（非偶极磁场） • 叠加在基本磁场上 • 具有长－短周期性变化及突发性变化（黑子、耀斑活动）
太阳风
磁层顶 冲击锋
增大
磁场强度
减小
正的 磁异常
地表
增大
磁场强度
减小
断层
磁铁矿
增大
磁场强度
辉长岩
花岗岩
(含更多铁镁矿物）
地表
花岗岩 (含更多铁镁矿物）
• 磁异常
• 地壳浅部具有磁性的岩石或矿石 引起的局部磁场 • 偏离平均磁场强度读数 －正的磁异常：高于区域平均值 －负的磁异常：低于区域平均值
1） 重力与重力异常
距离
重力（引力）＝常数（MA ×MB）/距离2
重力仪的读数受下伏岩石密度的影响
致密的 金属矿
洞穴
重力异常：重力读数高于或低于 正常的区域重力值
增大
重力 读数
减小
负的重力异常
地幔
Chicxulub撞击坑的重力异常图
2、重力与块体运动
2） 块体运动
块体运动（Mass wasting）： 地质物质在重力作用下向坡下的运动。
2） 块体运动 • 控制与引发因素
崩落
倒石锥
“老人山”
英国新汉普郡
用钢缆和岩石铆钉加固 支撑了多年
……大自然最终压过人类的 抗争。2003年5月，老人倒 下了。
休止角
• 休止角 – 碎屑保持稳定的最大角度
–一般介于 30 至 37°
30°
细粒、磨圆的砂 坡度较平缓
休止角
棱角状的砾石 形成陡的倒石锥
500万年以来地磁极倒转 及磁性期划分
1、地磁
3） 地磁场的成因
•液态外核以大型对 流的方式以每年数公 里的速度运动 • 对流的金属产生电 流，从而产生磁场
-
磁极倒转的计算机模拟
• 液态外核对流
• 模拟磁场与实测的地磁 场十分相似
• 每150年固态地核较地 球其它圈层多转 1 圈
+
2、重力与块体运动
岩崩前
岩崩后
岩崩（高速石流）（秘鲁 ，1970.5.)
与块体运动有关的地质灾害的防治
过陡的斜坡
将坡上部的 泥石移除
问题
整治
移除的上部泥 石填于此处
有松散基岩 石片的斜坡
问题
整治
将松散 基岩石 片移除
过陡的斜坡
阶梯状 边坡
问题
整治
台阶捕集可 能的滑落物
铁丝网
混凝土
岩石铆钉＋铁丝网Βιβλιοθήκη 边沟捕集落石11.5o
条形磁铁的磁场
1、地磁
• 地磁三要素
• 磁偏角
指南针所指方向（磁力线 在水平面上的投影）与地理 正北方向的夹角
• 磁倾角
地磁场中倾斜磁针的北端 与水平面之间的夹角
• 磁场强度
任一地点磁力大小的绝对 值（用磁力仪测量）
地表不同纬度处磁倾角的变化
磁 倾 角
赤道
纬度
地极
1、地磁
• 变化磁场
粗粒、棱角状的砂 坡度较陡
滑动
岩石滑动
破裂开的基岩岩块顺坡下滑
碎屑滑动
未固结的碎屑物质沿一个或数个滑动面下滑
原因:
• 坡底被挖切 • 雨水或融雪水润滑了一个滑动面
岩石滑动
• 滑动面－弱面，如层面或低强度岩层(如泥质岩层）
节理
层面
片理面
层状节理面
水进入
滑动前
滑动后
岩层层面
碎屑滑动
流动
蠕动（潜移）
露天采矿式阶梯
排水沟－降低 层内水压
泥石流导渠（ Lamosano, Italy）
护墙
（台湾）
护墙（近距离） 注意用于缓冲的轮胎
• 是抬升、风化和侵蚀作用的自然结果 • 速度可以很慢（<1厘米/年)也可很快(>4公里/小时)
2、重力与块体运动
2） 块体运动
地质物质的类型
土壤/风化层
运动方式
或 岩石/基岩
• 块体运动的类型
崩落 - 物质自由降落 滑动 - 粘结物质沿明确的滑动面向下滑移 流动 - 物质呈粘性流体流动
运动速度
第九章 地磁与重力
本章主要内容：
地磁
－地磁场的组成 －古地磁场 －地磁场的成因
重力与块体运动
－重力与重力异常 －块体运动
1、地磁
1） 地磁场的组成
• 基本磁场（偶极子磁场）＋ 变化磁场 ＋ 磁异常
• 基本磁场的贡献占 95％ 以上
地球的偶极子磁场
• 基本磁场的强度在地表较强，向上渐弱
地理北极 地磁北极
（非常缓慢）
土流/石流
（流动物质以泥土/石块为主）
泥石流
（石、土和水的混合流动－最常见）
蠕动（潜移）
房屋的地基 错裂
倾斜的墓碑 和栅栏
弯曲的树干
路面开裂 倾斜的电线干
“马刀树”
地层潜移挠曲
地层潜移挠曲
土流
土流
Santa Tecla, El Salvador, 2001
石流
泥石流
Press et al., 2003
地磁场方向
冷却中的 岩浆
保存在磁 铁矿中的 原子定向 记录了地 磁场的方 位
3万年前
现在
岩浆岩中的磁性矿物记录了古地磁场的方向
正极性磁场
40万年前 80万年前 120万年前
测定海底的磁性倒转
海底 正极性
反极性
信号
磁性期
布容 正磁性期
松山
距 今
反磁性期
年
代
（
百
万
年 ）
高斯
正磁性期
吉尔伯特 反磁性期
增大
磁场强度
减小
负的 磁异常
沉积岩
地表
地堑
辉长岩
1、地磁
2） 古地磁场
• 地质历史中地磁极的位置并非固定不变，而是围绕 着地球自转轴发生变化，甚至多次发生地磁南、北极 位置的倒转（下图）
• 地磁极位置的这种变化和倒转可通过固化在磁性矿 物中的“历史记录”予以识别
1、地磁
2） 古地磁场
岩石的磁化
-某些矿物具有磁性 (如磁铁矿) -当其被加热到居里点以上时，它们会失去磁性 (铁的居里点为580oC) -在冷却至居里点以下时，矿物颗粒顺地磁场的方向定向排列
最快 - 岩崩: 漂浮在捕集的空气上 最慢 - 蠕动: 小于1厘米/年
2、重力与块体运动
控制因素: 重力
其他重要因素
水饱合度
水充填沉积物的孔隙空间会 降低内部阻力，增加重量
过陡的坡度
过陡 = 不稳定 休止角 = 斜坡的最大稳定角
去除植被
植物存在可防止侵蚀，增强 斜坡的稳定性
地震 造成大地强烈振动
• 主要由太阳风带来的带电粒子的作用产生（非偶极磁场） • 叠加在基本磁场上 • 具有长－短周期性变化及突发性变化（黑子、耀斑活动）
太阳风
磁层顶 冲击锋
增大
磁场强度
减小
正的 磁异常
地表
增大
磁场强度
减小
断层
磁铁矿
增大
磁场强度
辉长岩
花岗岩
(含更多铁镁矿物）
地表
花岗岩 (含更多铁镁矿物）
• 磁异常
• 地壳浅部具有磁性的岩石或矿石 引起的局部磁场 • 偏离平均磁场强度读数 －正的磁异常：高于区域平均值 －负的磁异常：低于区域平均值