第一章 地磁学概述
地磁学1
γ
1γ = 1nT
（二）磁化
在外磁场作用下，没有磁性的物体获得磁性， 在外磁场作用下，没有磁性的物体获得磁性，称为磁化。
1.磁偶极子 1.磁偶极子
相距很近的两个等量异性磁极， 相距很近的两个等量异性磁极，作为一个整体称为磁偶极子。
v
P m 称为磁偶极距，方向由负磁极指向正磁极。
2.磁化的本质 2.磁化的本质
两个点磁极间的相互作用力为： 两个点磁极间的相互作用力为：
Qm1 ⋅ Qm 2 r F= ⋅ ⋅ 2 4πµ 0 r r
p
p
1
磁场：磁力作用的物质空间称为磁场。 磁场：磁力作用的物质空间称为磁场。 磁力场：由磁体的正极出发终止于负极的封闭曲线。 磁力场：由磁体的正极出发终止于负极的封闭曲线。 磁场强度（ 单位磁荷在磁场中所受的力， 磁场强度（H）：单位磁荷在磁场中所受的力，称为该
二、地球的磁场
存在地球周围的具有磁力作用的空间，称为的磁场。 存在地球周围的具有磁力作用的空间，称为的磁场。 （一）地磁场的构成
~ ~ ~ B = B0 + Ba + δB ~ ~ ~ B0 = BSN + Bm 其中： 其中：
（二）基本磁场及特征
~ 在三个坐标轴上的分量分别为： B 在三个坐标轴上的分量分别为：
I ——磁倾角。矢量B下倾，I为正；矢量B上倾，I为负。 ——磁倾角。矢量B下倾， 为正；矢量B上倾， 为负。 磁倾角 D——磁偏角。矢量H东偏，D为正；矢量H西偏，D为负。 ——磁偏角 矢量H东偏， 为正；矢量H西偏， 为负。 磁偏角。
上述的B 上述的B、X、Y、Z、H、I、D各量都是表示地磁场大小和 方向的物理量， 方向的物理量，称为地磁要素。 由图可见各分量间的关系为： 由图可见各分量间的关系为：
地磁学教学课件
在场源不变的 情况下，对于确定的点和 时刻，磁场的磁感应强度和磁位取定值; 在不同位置或不同时刻磁场的磁感应强 度和磁位取不同的值。
人们把不随时间变化，或变化非常缓慢 的磁场叫做静磁场或稳定磁场;
把不随空间位置变化的磁场叫做均匀磁 场。
2、磁感应强度 描述磁场的最基本的物理量是磁感应强
f qvB
式中，q为正电荷的带电量，v为电荷的 运动速度；f、v、B三者之间的方向关系， 遵守右手螺旋定则。
一个速度为v(v＜＜C，C为光速)的匀速 运动电荷q所激发的磁场可由下式确定:
B 0 qvr 4 r3
上式中r为电荷所在点至P点的距离(矢量).
与电场中的电力线类似，常采用磁感应线 (简 称磁力线)来形象地描绘磁场的空间分布。
§1 磁场的基础知识 一、磁场、磁感应强度与磁场强度
1、磁场 磁性：物质能够吸引铁的属性叫做磁性。
磁场：我们把存在着磁力作用的空间区域叫做 磁场。
场是一种看不见、摸不着的特殊的物质，但它 具有动量、能量和质量，其动量、能量和质量 都能够被检测出来。
对于场的物质性的认识，乃是物理学史上的一 块划时代的里程碑。
磁极之间的作用力(力与磁极强度乘积成 正比，与磁极间距离的平方成反比。用 公式表示其模值为:
f qm qm1
4 0r 2
而真空中点磁极的磁场强度F定义为: 单位正试验磁极在该点所受的力。其大小和方
向：
F f qm r
qm1 40r3
应该注意，磁场强度F与磁感应强度B这两个 物理量之间既有联系，又有差别。
地磁学
地球的电磁现象是重要的地球物理现象之一，它 可以反映上至太阳活动、行星际空间、磁层、电 离层，下至地壳、地慢、地核中发生的与电磁过 程有关的各种物理过程。
《重力学与地磁学》地磁学部分
世界地磁场总强度等值线图
1.5.2 中国地磁图
等偏线
等倾线
水平分量
垂直分量
总强度图
1.5.3 非偶极磁场等值线图
非偶极子场 围绕几个中心分 布
强异常可达 地磁场平均强度 的30％～35％
弱异常只有 地磁场平均强度 的6％
2.1.2 地磁场强度的表示
H
U
(U
i
U
j
U
k)
x y z
X = - m0 ¶U r ¶j
Y = - m0 ¶U r cosj ¶l
Z
=
m0
¶U ¶r
2.1.3 国际地磁参考场（IGRF） 1. 高斯系数的获得
U
R
0
(
n1
R r
)
n1
n
(
m0
g
m n
cos m
hnm
sin
m)Pnm (cos )
BT BT0 BT
变化磁场比稳定磁场弱得多（最大的变化磁 场只占总地磁场的 2～4％ ），因此，稳定磁场 是地磁场的主要部分
1.3 地磁要素
1. 直角坐标系： X、 Y、 Z
2. 柱坐标系：
观测点
o
x (地理北） X
D
H (地磁北）
I
y（东） Y
H、 Z、 D 3. 球坐标系：
BT、I、D
基本磁场（nT）
gnm
hnm
-29988
长期变化（nT/a）
gnm
hnm
22.4
11
-1957
5606
地磁学原理
三、地磁场随时间变化
1.长期变化（内因为主）
变化规律：磁矩变小，磁极西向飘移
2. 2.短期变化
平 静 变 化 干 扰 变 化
太 阳 日 变 化 太 阴 日 变 化 年 变 化 磁 暴 不 规 则 变 化 湾 形 变 化 ， 沟 形 变 化 短 周 期 变 化
中国地磁图中各地磁要素的分布特点： 中国地磁图中各地磁要素的分布特点： • 垂直强度 ，由南到北从-0.1×10-4T增加至 垂直强度Z，由南到北从 × 增加至 0.56×10-4T。 × 。 • 水平强度 ，由南到北从 ×10-4T减小至 水平强度H，由南到北从0.4× 减小至 0.2l×l0-4T。 × 。 磁倾角I，由南到北从-10 增加至+700。 磁倾角 ，由南到北从 0增加至 • 磁偏角 的零偏线约从新疆与西藏交界处向东 磁偏角D的零偏线约从新疆与西藏交界处向东 南方向延伸，穿过青海， 南方向延伸，穿过青海，并在兰州与成都之西 折向西南方向，再穿过四川、贵州与云南， 折向西南方向，再穿过四川、贵州与云南，然 后延伸至越南。零偏线以东， 由 后延伸至越南。零偏线以东，D由00变化至 110(西)，零偏线以西，D由00变化至 0 (东)。 西 ，零偏线以西， 由 变化至5 东 。
（磁子午线） H
x
D 0 y I （正东） T
Z
T， I， D ， Z， H（X，Y）
图1 地磁要素
•
世界地磁图基本上反映了来自地球核部场源的各地磁要素随地理分布的基 本特征。下图为1980年的地磁场水平强度 等值线图 单位为 年的地磁场水平强度H等值线图 单位为nT)。从图中可 本特征。下图为 年的地磁场水平强度 等值线图(单位为 。 以看出，水平分量等值线大致是沿纬度线排列的曲线族， 值由赤道向两极 以看出，水平分量等值线大致是沿纬度线排列的曲线族，H值由赤道向两极 逐渐减小至零。 逐渐减小至零。
物理地磁知识点总结归纳
物理地磁知识点总结归纳1. 地球磁场的基本特征地球磁场是指地球周围存在的一种特殊的磁场，它具有以下几个基本特征：(1) 磁场的三维分布不均匀，呈现出复杂的结构；(2) 在地球表面上，磁场的强度和方向均有明显的地域性差异，这种差异称为地磁畸变；(3) 在地球的内部，磁场的强弱和方向可能会发生变化，这种变化称为地磁异常。
2. 地球磁场的产生地球磁场的产生主要是由地球内部的磁性物质运动产生的。
地球内部的核物质在地球自转的作用下形成了涡流，这种涡流产生的磁场叫做地球自发磁场。
除此之外，地球的地壳中也存在一些磁性矿物，它们的磁性使得地壳中也存在磁场。
地球自发磁场和地壳磁场共同作用形成了地球总磁场。
3. 地球磁场的变化地球磁场存在着一些周期性的变化，其中最重要的是地球磁极的漂移和磁场强度的变化。
(1) 地球磁极的漂移是指地球磁场的地理北极和地理南极位置会随时间而发生变化。
这种漂移是非常缓慢的，大约每一两百万年才会发生一次翻转。
地球磁极的漂移对导航定位和航天探测等有重要影响。
(2) 地球磁场的强度也会随时间而变化，这种变化是不规则的，在一定时间内，地球磁场的强度可能会有显著的增弱或增强。
地球磁场的强度变化会对地球内部活动和生物生态系统产生一定影响。
4. 地球磁场的应用地球磁场具有重要的应用价值，主要可以体现在以下几个方面：(1) 导航定位：地球磁场可以作为地面、航空、航天导航定位的重要参考依据。
利用地球磁场的性质，可以确定地理方向和定位坐标。
(2) 矿产资源勘探：地球磁场对地壳中的磁性矿物产生显著的影响，利用地球磁场的变化可以寻找地下的磁性矿产资源。
(3) 环境监测：地球磁场的变化还可以用来监测大气活动、地壳活动，以及太阳和地球磁层相互作用的情况，对于环境监测和预警具有一定作用。
5. 地球磁场的研究方法地球磁场研究的方法主要包括实地观测和实验室研究两种。
(1) 实地观测：包括对地球磁场强度、方向、地磁异常和地磁畸变等进行实地观测，通常采用磁力计、地磁测量仪、磁性测量仪等设备进行观测。
地磁学_1
01
绪论
与Geomagnetism有关的期刊
Pure (theory) geophysics:
1.Journal of Geophysical Research-series-7 journals
Atmospheres; Biogeosciences; Earth Surface; Oceans; Planets; Solid Earth; Space Physics.
水厂5线
以向斜控矿模式发现深部厚 大铁矿体，资源/储量达9.02 亿吨。
01
绪论
山西娄烦尖山铁矿
铁矿为“鞍山式”沉积 变质型铁矿床。
60勘探线
获铁矿资源/储量1.46亿 吨，平均品位TFe35.51 ％。深部仍有矿大的可能。
01
绪论
内蒙古白云鄂博铁矿西矿
36勘探线
探明铁矿资源/储量7.48亿 吨,铁矿平均品位TFe33.15 ％，探明铌矿（Nb2O3）5.01 万吨，平均品位0.079％， 找矿取得了重大进展。
01
绪论
与Geomagnetism有关的期刊
Pure (theory) geophysics:
2. Geophysical Research Letters 3. Reviews of Geophysics 4. Geochemistry, Geophysics, Geosystems-Online paper 5. Tectonophysics 6. Journal of Geodynamics 7. Earth and Planetary Science Letters 8. Physics of Earth and Planetary Interior 9. Geophysical Journal International
地球物理学中的地磁学研究
地球物理学中的地磁学研究地球是我们生存的家园，生命的起源和演化与地球的物理特征密切相关。
其中地磁场是地球物理学中研究的重要领域之一。
地磁学研究的主要任务是探测地球磁场的变化规律和机制，及其对地球和人类生活的影响。
一、地磁场的基本特征地磁场是指地球所持有的磁场，其主要作用是保护地球表面的生命体不受太空带来的辐射伤害。
地球的磁场具有复杂的空间结构和时间变化规律。
磁场强度一般随着纬度的增加而逐渐减小。
地磁场还有一个十分特殊的点，称为地球磁极。
地球磁极分为北极和南极，其位置会随时变化。
近年来，科学家们越来越关注地球磁极移动的趋势及其影响。
二、地磁场的研究方法地磁学的研究方法包括观测、实验和理论模拟三种。
观测方法主要包括地球磁场测量、地球磁场探测、地磁场监测等。
地球磁场测量是研究地球磁场基本参数如强度、方向和倾斜角等的主要方法。
地球磁场探测则是指用测量地球磁场强度、方向、倾斜角等参数的方法来探测地下矿物、油藏等的空间分布规律和地质构造。
地磁场监测则是监测地球磁场的变化，包括对地球磁场变化的突发事件进行实时监测、探测和预警等。
实验方法主要是通过实验室环境中的地磁场测试，来加深对地球磁场变化机理的理解，以及提供实验基础数据来验证地磁场理论。
理论模拟方法是通过分析、建模以及模拟计算，来对地球磁场的变化机理进行理论推断和模拟预测。
据此，科学家们可以更好地认识和理解地球磁场的基本特征、动力学和变化规律。
三、地磁学在科学研究中的应用地磁学在人类活动中有着广泛的应用场景，主要涉及天然资源开发、环境保护、气象、国防、地震等领域。
在资源勘探方面，地磁场探测技术可用于寻找地下矿物、油藏等的空间分布规律，为标定靶区提供了可靠的基础数据。
在环境保护方面，地磁场监测技术可用于研究地球磁场对生物活动的影响、判断太阳风暴对生态环境的影响，为环境保护提供了科学依据。
在气象学中，地磁学理论可用于天气预报，因为地球的磁场变化和气象的变化高度相关。
物理地磁知识点总结
物理地磁知识点总结地磁学知识点总结1. 地球磁场的产生机制地球磁场是地球内部磁性物质运动所产生的结果。
地球内部存在一个由液态铁合金构成的外核，外核的流动运动导致了地球磁场的产生。
具体来说，地球内核的自转和对流运动产生了一个巨大的磁场，这个磁场与地球表面的磁性物质相互作用，形成了地球的磁场。
地球的自转和外核的对流运动是维持地球磁场的主要机制。
2. 地球磁场的性质地球磁场具有磁场方向、强度和倾角等性质。
地球磁场的磁场方向是指地磁场的方向，即地球某一点上的磁力线的方向。
通常情况下，地球磁场的方向是从地球南极指向地球北极。
地球磁场的强度是指地磁场的大小，通常用高斯（G）或特斯拉（T）作为单位来表示。
地球磁场的倾角是指地磁场线与地球水平面的夹角，它随着地理纬度的变化而变化。
3. 地磁场的测量方法地磁场的测量方法有地面测量和空中测量两种。
地面测量是指在地面上进行的地磁场测量，它通常使用磁通门、磁针和地磁仪等装置来测量地磁场的强度和方向。
空中测量是指在空中进行的地磁场测量，它通常使用飞机、卫星等载具来进行地磁场的测量。
地磁场的测量可以帮助科学家们了解地球磁场的性质和变化规律，为地球科学研究提供重要的数据支持。
4. 地球磁极漂移和磁场翻转地球磁极漂移是指地球磁极位置的变化。
地球磁极并不是固定不变的，它会随着时间的推移发生位置的漂移。
地球磁极漂移是地球磁场的一个重要特征，它可以帮助科学家们了解地球内部的物质运动和地球磁场的演变历史。
另外，地球磁场还会发生磁场翻转，即地球磁场的磁极位置发生颠倒。
地球磁场的翻转是地质历史中的一个重大事件，它对地球环境和生物演化产生了重要影响。
5. 地球磁场对人类的影响地球磁场对人类有着重要的影响。
首先，地球磁场可以保护地球上的生物免受太阳风的侵害。
太阳风中带有高能粒子，如果没有地球磁场的保护，这些粒子将对地球上的生物和电子设备产生严重的危害。
其次，地球磁场还对人类的导航和定位具有重要意义。
一、地球磁场
地磁场：地球周围存在的磁场。
宏观上看，地球磁场与位于球心的磁偶极子磁场相似；地磁场有两个磁极，其极位于地理北极附近，极位于地理南极附近，但不重合，磁轴与地球自转轴的夹角现在约为78.2度、西经102.9度（加拿大北部），磁南极位于南纬65.5度，东京139.4度（南极洲）。
长期观测证实，地磁极围绕地理极附近进行着缓慢的迁移。
受地磁场作用，磁针的化第一章地球的磁场 地磁场：地磁场有大小和方向，它 描述地磁场大小和方向的物理量，称作地磁要素、地磁要素及其分布在直角坐标系下，地磁要素有：总磁场强度T、垂直磁场强度Z、水平磁场强度HHÎ水平X分量(北向)、水平Y分量(东向)H Xtan I H =tan D X =()T Xi Yj Zk =++K K K K地磁场由基本磁场、变化磁场和磁异常三个部分组成中心偶极子磁场和大陆磁场组成基本磁场Î来源地球内部，占地磁场主要部分(98%以上)主要指短期变化磁场，来源地球外部，占地磁场1%以下磁异常地壳浅部具有磁性的岩石或矿石所引起的局部磁场，它叠加在基本磁场之上。
测量地磁场中，研究对象所产生的磁场称作磁异常，其他部分称作正常场，或称背景场，也称基准场。
Î正常场和异常场是相对的概念地磁场是空间和时间的函数Î需要实际测量实际测量方式：地磁台地磁要素随时间变化所以，将不同时刻观测数据归算到某一特定日所成的地磁要素等值线图Î地磁图首先是天文学家哈雷于1701 年编度的等值线图于1827 年问世.地磁场是和时间的函数－ 地磁场各要素随空间变化情况（体现出偶极子场特点）地磁场是空间和的函数－ 地磁场各要素随时间变化情况－变化磁场分两类：一是由内部场源引起的缓慢的长期变化；一是来源于地球外部场源的短期变化。
通过世界各地地磁台长期连续观测（2）地球磁场向西漂移（地磁场偶极矩大约 其中,17 %是近400年来减小的.1835Î1980年为7.91x1022Am2Î2000年为7.78x10Am1835Î1980年为7.91x1022Am2Î2000年为7.78x10Am Î两千年后，接近0！Î磁极倒转(?)在测定岩石的剩余磁性时，发现相当一批岩石的磁化方向与现在的地磁场方向相的改则变成了磁北极。
地磁场
磁场生物
磁场强度 地理子午线
磁暴 地下资源
像海龟、鲸鱼、候鸟等众多迁徙动物均能走南闯北，每年可旅行几千公里，中途往往还要经过汪洋大海，但 是还能测定精确的位置。科学家们发现，海龟能通过地球磁场和太阳及其他星体的位置来辨别方向。但对于迁徙 中的海龟来说，仅有“方向感”是不够的，它们可能还有一张“地图”，用于明确自己的地理位置，最终到达某 个特定的目的地。美国北卡罗来纳大学查珀尔希尔分校的肯洛曼研究小组发现，绿海龟对不同地理位置间的地磁 场强度、方向的差别十分“敏感”，它们能通过地磁场为自己绘制一张地图。
这一过程可以用方程表示 ：
方程式右端为电磁力，其中j为电流密度； （对整个液核积分）代表运动（V）反抗电磁力做功；WH为液核 中的总磁能；Jσ为液核中的焦耳热损耗率；FE为单位时间内通过液核表面向外输送的电磁能。
早期埃尔萨塞和布拉德都假定，长寿命放射性元素所维持的热对流是发电机能量的提供者。由Gτ可以估计， 要提供1017尔格/秒的能量，则地核中单位质量的生热率需高达 100尔格/（克·秒）。而由地面总热流计算地壳 中放射性元素的生热率仅有10-3～10-1尔格/（克·秒），两者相差几个量级，显然是不合理的。有人主张内核 是由液态核凝固而成，这个过程至今还在继续，它所放出的潜热将维持热核的热对流，这同样会遇到量级上的困 难。1968年马尔库斯（W.s）由实验证实，在地球的进动过程中由于地幔与地核动力扁度的差异（见地球自转）， 两者将有不同的进动角速度，前者快于后者。由于地球是一个扁球体，地幔将迫使地核有相同运动的趋势，这时 地幔通过FP对地核提供能量，可以维持地磁发电机。近年也有人对此提出异议，认为其量级远远不够。还有人主 张若地球深部的化学分异和重力分异仍在进行，则重力位能的释放（Gτ，FG）将提供能量。可见，地核中的各 种可能的能量来源，无不涉及地球演化与地球内部的物理状态等地球物理基本问题，在目前要得到满意的解答是 困难的。
3.地磁学
地磁场定义：研究磁场的时间变化、空间分布、起源及其规律的学科。
固体地球物理学的一个分支。
地球周围存在磁场，简称地磁场。
地球可视为一个磁偶极，其中一极位在地理北极附近，另一极位在地理南极附近。
通过这两个磁极的假想直线（磁轴）与地球的自转轴大约成11.5度的倾斜。
以前的单位是伽马（=10-9T=1 nT），现在的单位是特斯拉（=10000高斯）。
地磁学的研究意义：1，资源、能源勘探2，地质构造运动、地球内部结构与地球动力学3，预防和减轻灾害（地震、火山、滑坡、环境电磁污染等）4，考古5，军事、航空与航天、航海、通讯等：行军、航海利用地磁场对指南针的作用来定向。
地磁场的变化能影响无线电波的传播。
当地磁场受到太阳黑子活动而发生强烈扰动时，远距离通讯将受到严重影响，甚至中断。
假如没有地磁场，从太阳发出的强大的带电粒子流（通常叫太阳风），就不会受到地磁场的作用发生偏转而直射地球。
在这种高能粒子的轰击下，地球的大气成份可能不是现在的样子，生命将无法存在。
所以地磁场这顶“保护伞” 对我们来说至关重要。
地磁场的基本属性：1、磁场的基本参数是介质磁化率。
2、磁场是一个矢量场。
3、地磁场比较复杂，因为：磁场向量通常不是垂直方向磁场随时间变化快地磁场是非常弱的磁场。
地球磁场的地磁极与磁极：地磁极：地磁轴与地球表面的交点，其连线一定通过地心。
磁极（磁倾极）：由实测结果得到，即地磁图中倾角为90度而等偏线汇聚的两个，其连线不一定通过地心描述地球磁场空间变化的形式：1、数据表测点坐标、测量时间、地磁要素的数值、通化值2、地磁图：特定时刻各个地磁要素在地面上的分布图3、2000.0年地磁图：将各个地磁要素通化为2000年1月1日0时0分的数值4、2000年地磁图：将各个地磁要素通化为2000年7月1日0时0分的数值5、在现代的地磁场观测中，地磁台一般只记录H，D，Z或X，Y，Z地磁场包括基本磁场和变化磁场两个部分，它们在成因上完全不同。
地磁学
答
12.反演解释中存在哪些主要问题
答 a场源物性参数ude不均匀性问题 由于地质地球物理和地球化学条件得差异，不仅不同地质体得物性参数不同，而且同一地质体得不同部分物性参数也是可能不同，所谓物性参数得不均匀性是后者b反演得多解性问题 如果不改变阴历等位面内物质得总质量，而重新分布其密度，只要保持元等位面得形状和数值不遍，则密度得重新分布不改变等位面上及其外部得引力场得分布。等效性决定了未尝反演得非唯一性或多解性。另外实际得重磁异常都有观测误差和计算误差，误差也会造成反演结果得多解。
18
5。频率域与空间域异常转换相比有何优点？
答 a频连续惊醒多种异常处理转换b计算速度快c无边缘损失 但波数域处理转换得运算次数多，每个计算步骤都会产生一定得计算误差，截断误差影响较大。
6.何谓磁异常得定性饥饿时和定量解释。
答 性 一是初步判断引起异常得地质原因二是大致判断地质体得形状惨状和范围 量在定性解释得基础上进行，结果有往往可以补充初步定性解释结果。定性和定量解释间并没有严格得界限 是相辅相成得
7.地球表面上任意一点得地磁场 有哪几部分组成
答 T=TTTTTT 地心偶极子场 非偶极子场 起源于地球外部得稳定磁场 总磁异常矢量 地磁场随时间变化得成分
8.简述中磁异常反演得多解性
答 a位场得等效性决定了未尝的反演得非唯一性多解性即中磁异常是多个变量得函数，其中有些变量是以组合形式得b实际得中磁异常都有一定得观测误差和整理计算误差，误差也会照成反演结果得多解
17.复杂条件下得规则地质体：把起伏地形条件下，物性参数不均匀 多个任意形状地质体等组合叫
18。正演：已知磁性体计算其磁场分布，
关于地磁的知识点总结
关于地磁的知识点总结1. 地磁的产生机制地球内部的地幔和外核是由铁和镍等金属组成的，这些金属在地球自转的作用下形成了类似于旋涡的流动状态。
这一流动状态产生了电流，电流又产生了磁场。
这就是地球的内蕴磁场产生的基本机制。
另外，地球外部的太阳风也会不断地作用于地球的磁场，这也是地球磁场的一个重要原因。
太阳风是从太阳的顶部喷发出的高速带电粒子流，它们穿透了太阳的日冕层，到了这里就成了太阳极冠。
2. 地磁场的性质地球磁场是一种矢量场，具有方向和大小。
通常用磁场强度和磁场倾角来描述地球磁场的性质。
磁场强度是指磁感应强度的大小，通常用特斯拉（T）为单位来表示。
磁场倾角是指地磁线与地球表面法线的夹角，它随着地理位置的不同而有所不同。
地球磁场具有一定的地理分布规律。
磁场强度在赤道附近比较弱，在两极附近比较强。
而磁场倾角在赤道附近比较小，在两极附近比较大。
这种变化规律反映了地球磁场的分布特点。
3. 地磁场的变化地磁场是一个动态的系统，它会随着时间的推移而发生一些变化。
地球磁场的变化通常有磁极漂移和磁场翻转两种情况。
磁极漂移是指地球的磁南极或磁北极的位置在地球表面上发生变化的现象。
磁极漂移是由地球内部的物理现象引起的，它会引起地球磁场的变化，对地球的气候和地质环境都会产生影响。
磁场翻转是指地球磁场的极性发生改变的现象。
地球的磁场极性并不是一成不变的，而是经常发生变化的。
根据地球的古磁场记录，地球的磁极翻转周期大约是50万年左右。
磁场翻转会对地球的生物和气候产生重要影响，因此对于地球磁场的研究具有重要的科学意义。
4. 地磁场的应用地磁场对于地球和人类有着重要的应用价值。
它可以作为导航的基础，帮助人们确定方向和位置。
在航空航天领域，地磁场也可以用来辅助导航和定位。
地磁场还可以用来研究地球内部的结构和地壳运动的情况。
因此地磁场的应用范围非常广泛。
总的来说，地磁场是地球的重要组成部分，它对于地球和人类有着重要的意义。
地磁的产生和变化是一个复杂的过程，涉及到地球的内部物理现象、地球自转和地球大气层的影响等多种因素。
第一章地球的磁场-资料
六、关于地磁场的单位
CGSM制单位
磁场强度：
常用单位为“伽马（γ）” 1伽马（γ） =10-5奥斯特（Oe）
磁感应强度：
高斯 奥斯特与高斯两者量纲相同，有时可通用。
SI制单位（国际单位）
特斯拉（T）。此量纲较大，通常用“纳特 （nT）”，
1纳特（nT）=10-9特斯拉（T）= 10-5高斯=1伽马（γ）
地磁台
连续地测定地磁要素绝对值及随时间变化场值，此类有 固定的测点。
野外测点
在测点上间断地测定地磁要素绝对值
由这两类测点组成了某地区、某国家甚至全球范 围的地磁测网。
当进行全球性的研究时，不可忽略超过陆地面积 四分之三的海域地磁测量。
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 磁资料。
不同纬度地区，磁力线方向可从磁 针的偏转方向判定
地磁场是矢量场，既有方向也有大 小。
第一节 地磁要素及其分布特征
一、地磁要素
从量的角度描述地磁场， 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。
坐标系建立： 设以观测点（O）为坐 标原点 X轴正向指地理北，Y轴 正向指东，Z轴正向垂直 向下。
组成的； 由于重力作用（温度、压力等），金属介质
产生对流，象征一个导体在原有的弱磁场中 运动，感应后产生新的较强的磁场。 介质不断运动，磁场不断产生，聚集到一定 程度（饱和）后稳定下来，形成现在的大地 磁场——自极化效应。
四、地磁测量和地磁图
根据地磁测量资料，将所测得的地磁要素值按测点 的经纬度坐标标在地图上，把数据相同的点连成光 滑的曲线，就绘制了地磁要素的等值线图。
1第一章 地球的磁场
0.3809 0.3390 0.2556 0.2659 0.2798 0.3122 0.3388 0.3389 0.3390 0.3552 0.3445 0.3640 0.1995 0.3642 0.4020 0.3827
0.2369 0.2323 0.4865 0.4721 0.4552 0.4165 0.3565 0.3420 0.3608 0.3152 0.3290 0.2743 0.5700 0.2576 -0.1100 0.2266
分量 Z。T 在 XOY 平面上的分量 H 称为水平分量。H
指向磁北，其延长线即是磁子午线。我们规定，各分量
与相应坐标轴的正向一致时为正，反之为负。磁子午线
(磁北)与地理子午线(地理北)的夹角称为磁偏角，以 D
表示。H 偏东时 D 为正，反之为负。T 与 XOY 平面的
夹角称为磁倾角，以 I 表示。T 下倾时 I 为正，反之为
由-10000nT 增加到 56000nT。（5）总场强度由南到北，变化值为 41000nT 至 60000nT。 根据我国 1980 年编制的中国地磁图，列举我国各地的地磁要素值，见表 1-1-1。
表 1-1-1 我国各地地磁要素
分量
D
分量
场
H
Z
值
(105nT) (105nT)
I
场
H
Z
值
(105nT) (105nT)
− 5o59' − 4o48' − 4o14' − 4o28' − 2o34' − 1o 46' − 1o 21' 2o37' − 2o36' − 1o 20' − 1o00' − 1o 25' − 0o14' − 3o54' − 3o07' − 2o26'
地磁学基础.
Z = T sin l = HtgI ,T 2 = H 2 + Z 2 = X 2 + Y 2 + Z 2
（1.1-14）
tgI
=
Z H
, tgD
=
Y X
3
图 1.1-1 地磁要素
二、地磁图和地磁场分布的基本特征
（一）地磁测量和地磁图
奥斯特。μ为绝对磁导率，其单位为亨利/米。在真空中，（1.1-13）中的μ为μ0即真空的磁 导率B为BB0。在SI制中μ0=4π×10-7亨利/米。应指出，在CGSM制中，由于真空（或空气） 中μ0=1，故B0与H相同，两者可以不加区分地应分。在SI制中，B0与H在数值与量纲上均不 相等，故两者不能混用。本书所指的磁场、磁异常场等，除了使岩石等物质磁化的原始场外，
磁化率， M 为磁化强度。因为一个标量的梯度的旋度为零，故 H 可用一标量函数的梯度来
表示。
设：
K H = −∇U (x, y, z)
（1.1-3）
式中 U 称为磁标势。由（1.1-1）及（1.1-2）式得： K
∇ ⋅ (−∇U + M ) = 0
（1.1-4）
用矢量分析K 公式 ΔU = ∇ ⋅ M
K
K
∑ ∇ ⋅ M r
=
∇
⋅(M r
)
−
Mi
i=x,y,z
∂ ∂i
(1) r
式中：
∑ Mi
i=x,y,z
∂ ∂i
1 () r
=
Mx
∂ ∂x
1 () r
+
My
∂ ∂y
1 () r
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公元17世纪，发现磁偏角、磁倾角随时间的变化，
提出地球磁场起源的假说（吉尔伯特）。 1702年编制了第一张全球地磁图（D）；认识了 地磁场有缓慢的长期变化。 1799～1804年，发明并开始了磁场强度的测量。
3. 近代地磁学
1839～1957年，以德国高斯将球谐分
析理论用于地磁研究为标志。 公元19世纪，建立地磁学的基本理 论——高斯理论，用数学表达式描述地磁 场；制作测量强度的仪器。
Bell系统从纽芬兰到苏格兰的跨大西洋电
缆通信极度困难；加拿大多伦多停电。
1972.8.4 断。 大磁暴使Bell系统连接普兰诺、依 利诺斯、喀斯卡特和艾奥瓦的同轴电缆中
1982.12.26.太阳耀斑的高能质子到达45分钟后， 同步轨道“业务4号”卫星的可见光和红外 扫描辐射计失效，磁暴时完全失效。 1989.3.13-3.14加拿大魁北克全省停电9小时， 全球高频无线电通信完全中断，VHF通信 异 常 ， 美 国 NASA 的 一 个 卫 星 道 下 降 了
天然气 ﹑煤﹑铜﹑铝﹑镍和其他金属﹑金刚石等。
3. 空间环境预测 太阳活动
磁暴
对通讯影响 对宇航、卫星发射及运转影响 对电网、输油管网的影响
1940.3.24
大磁暴使明尼安波利斯地区80%
的长话中断；新英格兰、纽约和魁北克等
地区供电一度中断。
1958.2.9-2.10 磁暴使北大西洋电报电缆中断
2.地震地磁观测的任务：
保证连续完整、准确可靠地记录各种地磁现
象，包括变化量极小、区域性极强的震磁信息。
3.地磁观测分类： * 按观测对象不同分类： 绝对观测和相对观测 地磁绝对观测:观测测点观测时刻地
磁要素的大小
地磁相对观测:观测测点地磁要素随 时间的变化
*按观测点高度不同分类： 卫星、航空、海洋、地面（陆地）、 井下磁测。
1940年恰普曼等合写的经典著作“地
磁学”出版。
这一阶段建立了地磁台、国际合作组织 IUGG、IAGA。 至今
世界有台站200多个，有我国17个台站。
我国有台站近170个，分为国家级台站
（34个）和区域台站。
4. 现代地磁学
1957年以后，前苏联第一颗人造地 球卫星上天开始了空间时代。 人类走进太空，站在地球以外认识 地磁场、迅速全面地观测地磁场；形成
返回6
公元838—1099年，指南针用于航海。 公元11世纪，发现、观测磁偏角。 公元12 — 16世纪，发现磁倾角，磁偏角、 磁倾角随地点有差异；发表第一篇论文。
磁偏角、磁倾角的测量与资料积累几乎是
这一阶段地磁研究的全部工作。
2. 早期地磁学
1600～1893年，英国皇家医生吉尔伯特发表巨著
“地磁学”标志此阶段的开始。
基础。
二、地磁学(观测)发展简史
公元前770～221年春秋战国时期，人
类发现磁石及其相互吸引的现象。属于一
般物理学的范畴，但为地磁学研究奠定了 基础。 从有确切的文字记录算起，地磁学的 发展大致经历了四个阶段：
1. 初期地磁学
公元前250年～公元1600年，以中国发明指南针
为标志。
司南车(宋代)
不同类别的观测使用的观测仪器不同﹑
观测方法也不同。
4.地面地磁观测方法
定点观测: 台站观测
野外流动观测：复测点观测 地震地磁观测是定点重复测量，以便研 究测点地磁场的时空演化过程，寻找震磁关 系。
观测方法不同资料处理方法也有所区别
地磁测量
野外测量 地面测量 台站测量 海洋测量 地 磁 测 量 类 别
4.8km，北美空军司令部跟踪的1300个空间
目标失踪，美海军4个卫星提前1年停止服
务，飞机 舰船导航失灵。
通信质量与地磁活动的关系
输油管道电压与地磁活动性的关系
卫星目标丢失与磁暴
GPS故障与地磁活动
4. 地磁生物学
研究生命活动与地磁场变化之间的相关性 实验室条件下观察地磁场对生物的影响 从理论上探讨地磁场生物效应的机理
性，分析它们的磁化历史，研究导致它们磁化
的古地磁场特征的学科。又称为考古地磁学。 应用：
①板块大地构造学说建立的基础
②验证海底扩张学说 ③研究构造运动
④证实地磁倒转的存在
2. 磁法勘探 是地球物理勘探方法中最古老的一种。 可以划分岩性及其分布范围﹔
可以研究大地构造、成矿构造；
直接寻找磁铁矿床﹐
可与其他物探方法配合﹐间接寻找或预测石油﹑
《地磁场与磁力勘探》 作者：管志宁
参考书：
《地磁学》 作者：徐文耀 《地磁学教程》 作者：北京大学、中国科学
技术大学地球物理教研室
《地磁学简明教程》 作者：倪永生 《地震地磁学》 作者：丁鉴海等
考核方式：
闭卷笔试
授课教师：
武巴特尔 丁雷
两点建议： 1.有问题及时反映。
2.学知识的同时学习分析问题的方
地磁台站可以长 期连续可靠地监 测地磁场变化
绝对测量
航空测量
相对测量
卫星测量
接32
返回
世界 第一 张地
磁图
返回16
全球地磁台站分布图
返回
中国地磁台站分布图（中国地震局）
国家级地磁台站
省级、市县级地磁台站
返回18
地磁场频谱分布
返回21
100nT/Tic
31/03-01/04/2000 magnetic storm
空间物理学。
另外, 对岩石磁性的研究建立了古地 磁学,其研究成果为大陆板快学说的建立
提供了重要的依据.
总之，科学技术的发展、社会的需求 推动了地磁学科的进步与发展。
三、地磁观测
对地磁要素及其随时间和空间的变化的测量，
目的是为地磁场的研究提供基本数据。
1.地磁信息的特点：
连续性，频率低、频带宽，
动态范围大，随机性。
MZL
BJI
H Component
LYH WHN QGZ
00:00
12:00 Mar 30
00:00
12:00 Mar 31
12:00 Apr 1 Time(minute)
00:00
00:00
12:00 Apr 2
00:00 UT
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四、地磁学的应用
1. 古地磁学： 主要通过测定岩石和某些古物的天然剩余磁
5. 气象
地磁活动对气候的影磁信息的特点是什么? 2.说明地震地磁观测的任务.
3.什么是地磁绝对观测?什么是地磁
相对观测?
4.地磁学有哪些应用？
地
磁
学
课 程 安 排
课时：4学时/周，16周，共计64学时。 教学内容：
1. 地磁场理论； 2.地磁场及其空间分布、时间变化规律 3.地磁场起源 4.磁法勘探
教学方法： 理论教学为主，配以少量实践内
容，以便更好掌握理论。
课程要求：
1.掌握地磁场的基本特征，时空分
布规律； 2.理解描述地磁场的高斯理论；会 使用它们解释有关地磁场的实际问题。 3.了解地磁场起源
法和思路。
第一章
地磁学概述
一、地磁学 地磁学是地球物理学的一门重要、 传统分支；
是一门交叉学科。连接地球内部
物理学和空间物理学的桥梁；与气象 学、生物学有联系。
是研究地球本身及其周围空间电 磁场的时空分布规律、构成、起源及
应用的学科； 是实验性极强的精密观测学科。
研究的理论基础是电磁学。
地磁学研究的对象： 地球本身及其周围空间的电磁场， 即地球的磁场。 地磁观测是地磁学科研究与发展的