磁法勘探仪器
第二章(2)磁法勘探(岩矿石磁性、磁力仪与磁法勘探野外工作方法)
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κ（磁化率） Mr （剩余磁化强度） M （总磁化强度）。
• 岩石的剩余磁性
• 自然界中岩石在成岩时期的地磁场作用下所 获得的剩余磁性，称为天然剩余磁性，通常 用NRM (Natural Remanent Magnetism)表 示，它是古地磁学的研究对象。
• 不同类别的岩石获得的天然剩余磁性的类型 是截然不同的。
（二）矿物的磁性
1、反磁性矿物 κ（磁化率）很小，一般为10-5 SI（ κ）
常见矿物有：岩盐、石膏、方解石、石英、大理石、 石墨、金刚石及长石
2、顺磁性矿物 κ< 10-3 SI（ κ）
常见矿物有：黑云母、角闪石、辉石、蛇纹石、 及石榴子石等。
3、铁磁性矿物 κ及Mr 都很大；
常见矿物有：磁铁矿、钛磁铁矿、磁赤铁矿、磁黄 铁矿等。
■ 磁法勘探资料整理与图示：
1、资料整理：求得各测点相对于基点的磁场差值
在强磁场区，磁异常按下式计算：
B B观 －B基点
在弱磁场区，磁异常按下式计算：
B B观 － B基点 B日变 B高程 B纬度
2、磁异常的图示 基本图件与重力勘探一样
• 天然剩余磁性的类型有: 热剩余磁性，化学 剩余磁性，沉积剩余磁性和粘滞剩余磁性。
• 1、热剩磁TRM (Thermal RM)
• 火成岩的剩余磁化方式主要是热剩磁。
• 所谓热剩磁就是炽热熔岩，其温度都在 磁性矿物居里点 (500一7000C)以上，从 地下喷出地面后在地磁场中冷却至常温 的过程中，磁性矿物因受到当地、当时 地磁场的作用，而平行于地磁场的方向 被磁化，其结果获得很强的剩磁，这种 剩磁称为热剩磁。
磁法勘探设备的技术特点和优势分析
磁法勘探设备的技术特点和优势分析磁法勘探是一种常用的地球物理勘探方法，通过测量地球表面上的磁场信息来推测地下的地质结构和矿产资源的分布情况。
磁法勘探设备是磁法勘探工作中的核心装备，具有独特的技术特点和明显的优势。
本文将详细介绍磁法勘探设备的技术特点和优势，帮助读者更好地了解和应用这一技术。
一、技术特点：1. 非接触性测量：磁法勘探设备通过测量地球表面的磁场信息来推测地下的地质结构和矿产资源的分布情况。
与地震勘探等需要使用探针接触地面的勘探方法相比，磁法勘探无需直接与地质介质接触，可以在较大范围内进行非接触性的测量，减少了对地质环境的干扰。
2. 高分辨率：磁法勘探设备可以实现较高的分辨率，能够探测到较细小的地质异常。
磁法勘探利用地下矿区的磁性异常信息，通过对磁场的精确测量和分析，可以识别出矿体、断层、岩性变化等地质结构，提供高分辨率的地下信息。
3. 无需破坏：磁法勘探设备无需在地质介质中进行钻孔或破坏性工作，可以在地表上进行勘探测量。
这意味着磁法勘探可以有选择地对特定区域进行勘探，减少了对环境和地质资源的破坏，更加经济环保。
4. 可广泛应用：磁法勘探设备适用于各种地质环境和矿产类型的勘探工作。
它可用于找矿、勘探地下水资源、地壳构造研究等领域，广泛应用于矿产勘探、城市规划、环境保护等领域。
二、优势分析：1. 经济高效：磁法勘探设备的运行成本相对较低，且能够通过较少的仪器设备实现较大范围的勘探工作。
与其他地球物理勘探技术相比，磁法勘探在勘探成本和时间上具有一定的优势，非常适合中小型矿山和地质勘探单位使用。
2. 无侵入性：磁法勘探设备无需进行地下钻孔或开挖工作，对地质环境没有破坏性影响，既可以快速进行勘探测量，又可以准确获取勘探结果。
这种无侵入性的特点使得磁法勘探成为环境保护和城市规划领域的重要工具。
3. 高空间分辨率：磁法勘探设备可实现高空间分辨率的测量，能够探测到较小的地质异常。
在矿产勘探中，可以帮助确定矿体的边界和规模；在工程勘探中，可以帮助确定地下管线和隧道的位置；在地壳构造研究中，可以揭示地壳构造的细节。
磁法勘探
第二节 岩矿（石）的磁性
一、岩矿（石）磁性的组成
二、岩(矿)石的剩余磁化强度
1．热剩磁
在外磁场作用下，磁性物质由高温冷却到一般温度后保留下来的磁化强度值。这 类剩磁强度很大，且特别稳定，是岩浆岩剩磁的主要生成方式。岩浆岩的剩磁一般 都大于感磁，剩磁的方向也大多与现代地磁场不一致，甚至反向。
2．碎屑剩磁
井中磁测是地面磁测向地下的延伸，主要用于划分磁性岩层，寻找盲矿 等。其资料对地面磁测起印证和补充作用。
4、重力、磁法勘探的异同点
磁法勘探和重力勘探在理论基础和工作方法上有许多相似之处，但是它们之 间也存在—些基本的差别。
(1)就相对幅值而言，磁异常比重力异常大得多。我们知道，地壳厚度变化 引起的重力异常最大，达－5600 g．u，若正常重力以9800000 g．u计 算，则最大重力异常值也仅为正常重力值的千分之五。强磁性体产生的磁异 常高达10-4T，若正常地磁场强度按0.5×10-4T计，则最大磁异常可以比正 常地磁场强度大一倍；
磁偶极子在p点的磁位U等于其正负两 磁极分别在该点的磁位U+m及U-m之和， 可表示为：
1、磁偶极子的磁位
泰勒级数展 开
2、地磁场的解析磁场表达式
2、地磁场的解析表达式
3、地磁场的垂向和水平梯度
第四节 地磁场随时间的变化
一、地磁场的长期变化
二、地磁场的短期变化
地磁场的短期变化基本上可以分为两种 类型。 一种变化是连续出现的、比较有规律并有确 定周期的变化； 另一类变化则是偶然发生的、短暂而复杂的 变化。 这两种类型的变化主要来源于地球外部的不 同原因。前者称为平静变化，来源于电离层 内长期存在着的电流体系的周期性变化。后 者称为扰动变化，由于磁层结构、电离层中 电流体系、太阳辐射等变化所引起。
质子磁力仪介绍
磁力仪介绍磁法勘探是研究地质构造和找矿勘探的一种重要的地球物理方法，它通过磁力仪来测量地磁场和磁异常，通常把采集磁场数据和测定岩石磁参数的仪器称为磁力仪。
从20 世纪初至今，磁法勘探仪器经历了由简单到复杂，由利用机械原理到利用现代物理原理与电子技术的发展过程。
一、磁力仪的类别按照磁力仪的发展历史，以及它们所应用的物理原理，可分为：第一代磁力仪：根据永久磁铁与地磁场之间相互力矩作用原理，或利用感应线圈以及辅助机械装置制作的，如机械式磁力仪、感应式航空磁力仪等。
第二代磁力仪：根据核磁共振特征，利用高磁导率软磁合金，以及复杂的电子线路制作的，如质子磁力仪、光泵磁力仪及磁通门磁力仪等。
第三代磁力仪：根据低温量子效应原理制作的，如超导磁力仪。
目前应用于物探磁法工作的磁力仪主要有质子磁力仪、光泵磁力仪等，其中光泵磁力仪价格昂贵、重量较重、功耗大主要用于航空磁测；质子磁力仪轻便、稳定、分辨率较高而广泛应用于地面高精度磁测中。
注：超导磁力仪体积庞大，主要用于地磁监测及其它磁场研究工作中。
二、磁力仪的主要技术指标技术指标是反映仪器总体性能的技术参数，通常包括：灵敏度、精密度、准确度、稳定性、测程范围等等。
灵敏度系指磁力仪反映地磁场强度最小变化的能力（敏感程度），有时也称作分辨率。
、精密度它是衡量仪器重复性的指标，系指仪器自身测定磁场所能达到的最小可靠值。
由一组测定值与平均值的平方偏差表示。
在仪器说明书中称为自身重复精度。
准确度系指仪器测定真值的能力，即与真值相比的总误差。
在磁法勘探工作中，通常把精密度与准确度不予区分，统称为精度。
三、质子磁力仪的研究现状及发展趋势质子旋进磁力仪的工作原理是在受到激励场激励氢核（质子）后，质子极化，当激励场去掉后，氢核（质子）会在地磁场的作用下，产生一个以地磁场方向为轴的旋进，其旋进信号的频率与地磁场强度之间有着固定关系，从而地磁场强度的测量即转化为质子旋进信号的频率测量。
质子旋进磁力仪原理简单，仪器体积较小、精度较高、性能可靠、适中的价格，在安全检查、工程调查、铁质管道检查、钻井井位，以及在传统的应用领域——地质调查、油气和矿产勘查等各个方面的应用越来越广泛。
物探仪器的原理
物探仪器的原理物探仪器，即物探测绘仪器（Geophysical Exploration Instrument），是用于地球物理探测的仪器设备。
物探仪器运用物理现象与原理，通过测量地下的物理参数，如电阻率、自然电位、磁场、重力、地震等，来获取地下的信息和结构，用于地质工程勘察、矿产资源勘探、地质灾害预警等领域。
物探仪器主要包括电法仪器、磁法仪器、重力仪器、地震仪器等多种类型。
下面将针对各种仪器的原理进行详细介绍。
1. 电法仪器：电法仪器是根据地下地质体的电阻率分布特征进行测量的。
其原理基于物质的导电和隔绝性质，通过电极将电流引入地下，测量地下不同深度处的电位差，从而计算出地下结构的电阻率分布。
电法仪器主要包括直流电法仪、交流电法仪和自然电位仪等。
2. 磁法仪器：磁法仪器是利用地下磁场的变化来测量地下结构的一种方法。
地球的磁场主要由地磁场和磁化体产生的磁场组成，当地下存在有磁化性质的物质时，其磁场会发生变化。
磁法仪器通过测量地面上的磁场强度和磁场的方向，可以推断出地下的磁性物质的分布和性质。
3. 重力仪器：重力仪器是利用地球引力场的变化来测量地下密度分布的仪器。
地下不同物质具有不同的密度，不同密度的物质会对地球引力场产生不同的扰动。
重力仪器通过测量地面上的重力场强度的变化，可以推断出地下不同深度处的物质密度的分布情况。
4. 地震仪器：地震仪器是利用地震波在地下不同介质中的传播特性来测量地下结构的一种方法。
地震仪器通过放置地震源，产生震波，然后测量震波在地下的传播速度和方向，从而推断出地下的介质性质和结构。
在具体应用中，物探仪器常常会结合使用，通过多种测量数据的综合分析，以提高探测的准确性和可靠性。
此外，随着科学技术的不断发展，物探仪器的原理和技术也在不断创新和改进，以满足不同领域地下结构探测的需求。
磁法勘探-磁力仪、磁法勘探的工作方法
第七章 磁力仪、磁法勘探的工作方法§7.1 磁测仪器一、概述磁力仪仅是观测磁场变化的仪器，种类很多。
但总的说来，可分为机械式磁力仪和电子式磁力仪两大类。
磁异常 0T T T a-=通常测量： 垂直磁异常：0Z Z Z a-= 水平磁异常：0H H H a-=总强度磁异常 0T T T -=∆我校：G-856质子旋进式磁力仪———— 测量T ∆、垂直水平梯度精度 0.1nT二、机械式磁力仪机械式磁力仪又称为磁秤，按照构造特征的差异，仪器可分为悬丝式和刃口式两类，而每一类又可分为测量磁场水平分量变化值的水平磁秤和测量磁场垂直分量变化值的垂直磁秤。
悬丝式垂直磁力仪的内部结构：平衡方程：(1)式中Z ——地磁场垂直分量m ——磁棒的磁矩P ——磁系受的重力θ——磁棒的偏转角τ——悬丝的扭力系数)(12S S Z -=∆ε三电子式磁力仪电子式磁力仪包括磁通门磁力仪、质子磁力仪、光泵磁力仪和超导磁力仪四种。
既可用于地磁场的相对测量，又可用于地磁场的绝对测量。
质子磁力仪的工作原理：物质的原子是由带正电的原于核和绕核旋转的带负电的电子组成，而原子核内又有不带电的中子和带正电的质子，氢的原子核中只有一个质子。
煤油、酒精、水等富含氢的物质，其分子中的电子的自旋磁距成对抵消。
其轨道磁矩也因分子间的相互牵制而被“封固”，除氢核以外的原子核的自旋磁矩也都互相抵消，唯有氢核即质子还存在自旋磁矩。
无外磁场存在时，这些质子的磁矩方向是杂乱的。
质子旋进的角频率ω与地磁场总强度成正比。
T p ⋅=γω 式中11810)0000075.06751987.2(--⋅⨯±=s T p γ——质子磁旋比(质子磁旋距与自旋角动量之比)nT九十年代以来，加拿大、美国和澳大利亚等国相继研制出了一些新产品。
1993年，加拿大Scintrex 公司推出了新型ENVI —MAG 质子磁力仪。
这是一种轻便型仪器(野外作业总重量5.5kg)，主要用于环境工程等问题的勘查。
地质勘探中的地质勘探仪器
地质勘探中的地质勘探仪器地质勘探是指通过对地壳、地球内部及地球表面的各种物质和现象进行系统观测、测量和分析，以获取地质信息的一门科学技术。
地质勘探仪器作为地质勘探的工具，发挥着关键作用。
本文将介绍几种常见的地质勘探仪器。
一、地震仪地震仪是地质勘探中最常用的仪器之一。
地震勘探利用地震波的传播特性研究地球内部结构，探测油气矿藏、岩层构造等信息。
地震仪通过测量地震波的传播速度、振幅等参数，推断地下的地质情况。
二、地磁仪地磁仪用于测量地球磁场的变化，通过观测磁场强度和方向的变化，探测地下的矿产资源、构造特征等信息。
地磁仪常用于寻找地下金属矿床、勘探石油和天然气储层等。
三、重力仪重力仪测量地球表面某一点上物体受到的引力大小，通过观测引力变化来探测地下的密度变化。
重力勘探常用于寻找矿床、发现地下脉络和断层。
四、电磁仪电磁仪是利用地球的自然电磁信号或外加电磁信号，通过观测电磁场的变化来探测地下的物质分布和性质。
电磁勘探广泛应用于矿产资源勘查、地下水勘察等领域。
五、雷达仪雷达仪利用超声波或电磁波在地下的反射和传播特性，勘探地下介质的物理属性和构造特征。
雷达仪在城市规划、土壤调查、地下管道探测等方面具有重要作用。
六、地电仪地电仪是测量地下电磁场的仪器，通过测量地下电阻率的分布，推断地下结构特征和地下含水层分布情况。
地电勘探广泛应用于勘探地下水、找寻矿藏、勘查地震活动断层等。
地质勘探仪器的发展为地质勘探提供了强有力的支持，使得勘探工作变得更加高效、准确。
随着技术的进步，地质勘探仪器也在不断创新和改进。
总结：以上介绍的是地质勘探中常用的一些地质勘探仪器，包括地震仪、地磁仪、重力仪、电磁仪、雷达仪和地电仪。
这些仪器通过测量和观测地球的物理场和信号，来推断地下的地质情况，为矿产资源勘查、地下水勘察等工作提供了重要的支持。
随着科技的不断进步，地质勘探仪器的发展也在不断创新和完善，将进一步提高地质勘探的准确性和效率。
磁法勘探设备在地质勘察中的应用及发展趋势
磁法勘探设备在地质勘察中的应用及发展趋势地质勘察是矿产资源勘探的重要环节，其中磁法勘探设备在地质勘察中的应用逐渐成为研究的焦点。
磁法勘探设备利用地球磁场的变化来获取地下物质的相关信息，因其高效、经济以及无需接触地表的特点，被广泛应用于矿产资源勘探、地质灾害监测等领域。
本文将探讨磁法勘探设备在地质勘察中的应用以及其未来的发展趋势。
磁法勘探设备作为地质勘察的常用工具，主要利用地球磁场及其异常变化来解析地下结构与成矿条件。
通过测量地磁场强度的时空变化，可以对地下矿体的类型、大小、深度等进行初步推断。
在矿山勘探中，磁法勘探设备可以快速准确的定位矿体的位置，并提供矿体的形态特征，为后续勘探工作提供重要参考。
此外，在地质灾害监测中，磁法勘探设备还可以检测地下水位、断裂带等地质情况，及时预警和防范地质灾害的发生。
磁法勘探设备的应用范围广泛，包括但不限于矿产资源勘探、工程勘察、地质灾害监测以及地下管网检测等领域。
其中，磁法勘探设备在矿产资源勘探中的应用最为突出。
传统的矿产勘探方法如地震勘探、重力勘探等需要耗费大量的时间和金钱，而磁法勘探设备则可以快速、准确地勘探目标矿体。
由于其非接触性的特点，磁法勘探设备可以通过遥感方式获取地下信息，大大提高了勘探的效率。
在地质灾害监测方面，磁法勘探设备可以监测地下水位、隐患区域等地质情况，为地质灾害的防范和预警提供科学依据。
然而，当前磁法勘探设备在一些细节方面还存在着一些问题亟需解决。
首先，由于地磁场的干扰因素较多，勘探结果可能受到其他矿体、断裂带等地质条件的影响，使得勘探结果较为复杂和不准确。
其次，传统的磁法勘探设备往往需要在地表放置大量的探头和测量仪器，给现场工作带来不便和困扰。
此外，勘探深度也是目前磁法勘探设备的一大限制，对于深埋在地下的矿体，传统的磁法勘探设备可能无法获取足够的信息。
因此，如何解决这些问题成为了磁法勘探设备发展的重要方向。
为了满足地质勘探的需求，磁法勘探设备的发展趋势主要体现在以下几个方面。
三分量磁力仪在磁铁矿勘探中的应用
三分量磁力仪在磁铁矿勘探中的应用梅新忠（河北省地球物理勘查院,河北廊坊 065000）摘要：介绍了三分量磁力仪的工作原理，仪器的组成及技术指标。
在应用方面，重点介绍了仪器在巷道中探查磁性体位置及方位的工作方法及实例。
关键词：三分量磁力仪原理，主要功能；仪器组成，技术指标；三分量磁力仪的应用。
１概述MCL—6三分量微机磁力仪是根据磁通门原理利用计算机智能控制的新型磁力仪，内置计算机，具有自动线性校正，自动温度校正，24位高精度A/D转换器，可测量高达8万纳特的强磁场。
主要用于地面和巷道内铁矿盲矿体的勘查。
可测量磁场总场强度T、垂直分量Z、水平分量H（由H X、H Y分量计算得到）和测线方位角β。
为国内首台自主开发研制的、可用于地面和巷道（矿硐）中的多用途三分量磁法勘探仪器。
2 工作原理磁通门传感器具有体积小、质量轻、结构简单、灵敏度高、耗电量小、使用方便等优点，因为是矢量传感器，所以可以做成分量磁场测量仪器。
三分量传感器是由三个相互垂直的磁通门传感器安装在一个支架上构成，磁通门传感器的基本原理是基于磁芯材料的非线性磁化特性。
其敏感元件是由高导磁系数、易饱和材料制成的磁芯，有两个绕组围绕该磁芯；一个是激励线圈，另一个则是信号线圈。
在交变激励信号f的磁化作用下，磁芯的导磁特性发生周期性饱和与非饱和变化，从而使围绕在磁芯上的感应线圈感应输出与外磁场成正比的信号，该感应信号包含f、2f及其它谐波成分，其中偶次谐波含有外磁场的信息，可以通过特定的检测电路提取出来［1］。
如图1所示,传感器由高磁导率的长环状坡莫合金环和激励线圈及输出线圈组成。
激励线圈由圈数相等、绕向相反的两个线圈串联起来。
对激励线圈提供幅度相当大的交变电流，可使坡莫合金环达饱和磁化。
当待测磁场为零时，在激励线圈外边的输出线圈中不产生感应电信号，当待测磁场不为零时，则输出线圈中产生与待测磁场成正比的等于激励频率两倍的感应电信号。
当待测磁场方向改变时，讯号相应反转180°。
地球物理勘探知识点
地球物理勘探知识点一、地球物理勘探概述。
1. 定义。
- 地球物理勘探简称物探，它是指通过研究和观测各种地球物理场的变化来探测地层岩性、地质构造等地质条件。
这些地球物理场包括重力场、磁场、电场、弹性波场等。
2. 目的。
- 寻找矿产资源，如石油、天然气、金属矿等。
- 查明地下地质构造，为工程建设（如建筑、桥梁、隧道等）提供地质依据。
- 研究地球内部结构，了解地球的演化过程。
3. 方法分类。
- 重力勘探：利用地球重力场的变化来探测地下地质体的分布和密度差异。
- 磁法勘探：通过测量地球磁场的变化来寻找具有磁性差异的地质体，如磁铁矿等磁性矿体。
- 电法勘探：包括电阻率法、充电法等多种方法，依据地下地质体电学性质（如电阻率、极化率等）的差异进行勘探。
- 地震勘探：是最重要的地球物理勘探方法之一，利用人工激发的地震波在地下介质中的传播特性来推断地下地质构造和岩性。
- 放射性勘探：测量地质体的放射性强度，主要用于寻找放射性矿产（如铀矿）和研究地质构造。
二、重力勘探。
1. 重力场基本概念。
- 重力是地球对物体的引力与地球自转产生的离心力的合力。
- 重力加速度g，在地球表面不同位置其值略有不同，主要受地球内部物质分布不均匀的影响。
2. 重力异常。
- 理论上地球表面的重力值可以根据地球的理想模型计算出来，但实际测量的重力值与理论值存在差异，这种差异称为重力异常。
- 正重力异常：当测量点下方存在高密度地质体时，实测重力值大于理论值。
- 负重力异常：如果测量点下方是低密度地质体，实测重力值小于理论值。
3. 重力勘探仪器。
- 重力仪是用于测量重力加速度的仪器。
现代重力仪具有高精度、高灵敏度的特点，能够测量出极其微小的重力变化。
4. 重力勘探的应用。
- 寻找金属矿，如铜、铅、锌等金属矿往往与高密度的岩石有关，会引起正重力异常。
- 研究地质构造，如盆地、山脉等不同地质构造单元具有不同的密度结构，会在重力场上有明显反映。
- 探测地下洞穴，地下洞穴相对于周围岩石密度较低，会产生负重力异常。
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。
海洋重磁勘探仪器简介
（ ）携带 使 用 方 便 ， ６ ｍ 电缆 时 仅 重 ４ ８ 带 ０ ４磅 （ 无需 绞 车 ， 单人 即可操作 ） ； （ ）Ｃ ９ Ｍ一２ １ 型 计数 器 支 持 多传 感 器 连 接 。 ０小
如将 两条 拖 鱼 组 合 ， 组 成 横 向 或 纵 向梯 度 系 统 。 可 可 以最大 限度 地增 加 对 小 目标 的探 测 能 力 ， 减 少 并
２１ 年 １ Ｏ１ Ｏ月
物 探 装 备
第２卷 １
第 ５ 期
海 洋 重 磁 勘 探 仪 器 简 介
叶宇星 冀 连 胜 刘 天 将
（ 方地球物理公司综合物化探处 ， 北涿州 ０２５） 东 河 ７ ７ ０
摘
要
叶 宇 星 ， 连 胜 ， 天 将 ．海 洋 重 磁 勘 探 仪 器 简 介 ． 探 装 备 ，０ １ ２ （ ） ３ ８ １ 冀 刘 物 ２ １ ， １ ５ ： ０ ￣３ ２
系统 ， 有两 个 串 口， 个 用 于 连 接 外 部 Ｇ Ｓ定 位 设 一 Ｐ
图 ３ Ｓ ａ Ｓ ｓⅡ软 件 主界 面 ｅ ｙ
—
其具 体 功能 如下 ： （ ）与 ＤＳ １ Ｐ平 台控 制 器进行 数据 通讯 ； （ ）以 ２ Ｈｚ的频率 采 集 来 自加 速 度计 的信 号 ２ ｋ
ｍ ａｒｎｅ ｇ ａ ｉｙ ａ ａ ｉ ｒ ｖ ｔ ｎｄ ｍ ｇｎｅ ｉ ｘ ｏｒ ｔｏ ｅ ｈｎ ｏ ｔｃ ｅ ｐｌ ａ ｉ ｎ ｔ ｃ ｏｌｇｙ． Ｔ ｈｉ ｐ ｒ ｄｅ ｃ ｉ ｓ ｈ ａ ｄ ａ ｅ ａ ｄ ｓ ｆ ｗａ ｅ ｃ ｓ ｓａ ｓ ｐａ ｅ ｓ ｒｂｅ ｔ ｅ ｈ ｒ ｗ ｒ ｎ ｏ ｔ ｒ ｏｎ ｉｔ ｎｔａｓ
磁法勘探【精华版本】
总基点-T0值
总基点T0值：磁法异常的起算点。测定总基点T0值应使用经
过试验后的同类型高精度磁力仪中性能最好的做长时间日变观
测，读数间隔小于20秒，观测时间2小时以上，选择地磁场变 化平稳段。即2小时内地磁场平均值变化不超过2nT的时间段
，计算读数平均值作为该基点的T0值。
玉西日变站日变曲线（2007.08.30~31)
（2）空间换算：上、下延拓；
（3）分量换算：（DT(Za)-Za\Ha\Ta等）；
（4）导数换算：垂向，X向，Y向，一次和二次等；
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
点号
仪器号
G-Ⅰ
G-Ⅱ
G-Ⅳ
G-Ⅴ
G-Ⅵ
观测点数
噪声水平(nT)
120
0.20
120
0.07
120
0.04
120
0.07
120
0.17
设计 要求 2.0
探头一致性
探头一致性试验曲线(头苏泉2007.03.23)
56770
日变 观测值
56765
地磁图:等倾线图
地磁倾角等倾线大致和纬度线平行，零倾线在赤 道附近，称为磁赤道。由此向北，磁倾角向下 （为正），在北极有一点，I=90°，称为北磁极。 由磁赤道向南，磁倾角为负，倾角渐大，至南端， 有一个南极。南北磁极随时间是缓慢变化的。它 们在地球表面也不是对称的。
总强度图等值线在两极之间也近似平行。其强度 在赤道附近约3～4万nT，由此向两极逐渐增大， 在南北两极总强度值增加到6～7万nT。
磁法勘探设备的工作原理及原理解析
磁法勘探设备的工作原理及原理解析磁法勘探是地球物理勘探中常用的一种方法，它利用地壳内部岩石矿物的磁性差异，通过测量地磁场的变化来推断藏矿构造及其地下分布情况。
磁法勘探设备的工作原理是基于磁场感应和磁矩与磁场的相互作用原理。
1. 磁场感应原理：根据法拉第电磁感应定律，当磁场的磁通量发生变化时，会在导体中产生感应电动势。
磁法勘探设备利用这一原理，在地表放置一组磁场源，通过电流激发产生一个人工磁场。
当人工磁场通过地下的岩石矿物时，磁场的磁通量就会发生变化，从而在地下产生感应电流和感应磁场。
2. 磁矩与磁场的相互作用：岩石矿物在磁场中会产生磁矩，即磁化强度的矢量表示。
不同种类的岩石矿物具有不同的磁性特性，包括磁化强度、磁化方向等。
通过测量磁矩与磁场之间的相互作用，可以推断出地下岩石矿物的类型和分布情况。
磁法勘探设备通常由以下几个主要部分组成：磁场源、磁场传感器以及数据采集和处理系统。
这些部分共同协作，以获得地下岩石矿物的相关信息。
1. 磁场源：磁场源是产生人工磁场的装置，通常使用直流电源来供电。
磁场源可以采用不同的形式，如磁滚轮、磁体或线圈。
其目的是在地下岩石矿物中产生足够强度和稳定的磁场，以便对地下结构进行磁化。
2. 磁场传感器：磁场传感器是测量地磁场变化的装置，常用的传感器有磁强计、磁力仪和磁敏电阻等。
它们可以测量地磁场的三个分量：X轴、Y轴和Z轴。
通过对这些分量的测量，可以确定地下岩石矿物的磁场特征，进而得到地下的构造信息。
3. 数据采集和处理系统：数据采集和处理系统是磁法勘探设备中重要的组成部分，主要用于获取、记录和处理测量得到的数据。
通常，磁场传感器的输出信号会通过模数转换器转换为数字信号，然后被存储在数据采集设备中。
后续的数据处理包括对数据的滤波、校正、插值等步骤，以获得更精确的地下结构信息。
磁法勘探设备的原理解析主要体现在以下两个方面：1. 磁性差异的探测：地壳中的岩石矿物具有不同的磁性特性，包括磁化强度、磁化方向等。
第二章(2)磁法勘探(岩矿石磁性、磁力仪与磁法勘探野外工作方法)
测程±18000~±33000nT。
该仪器是专门为地质人员野
外踏勘，发现磁异常用的，仪器 非常轻便简单，物探工作中也可 以用来作中低精度的～磁测。观 测精度为25nT，测程范围为 ±20000 ～ ±25000nT。
用来标定机械式磁
力仪格值的仪器。它利 用赫姆兹线圈在线圈中 央产生均匀磁场,把待标 定的磁力仪放在线圈中 央,人工改变磁场大小来 测定磁力仪格值。
扰动变化
四、地磁要素
x （地理北）
X
N
H
磁北
复
D
O
I
Y
y
（地理东）
习
内
B
容
Z
z
1.七个地磁要素是什么？ 2.地磁要素间的关系是什么？ 3.图示出地磁要素。
第二章 磁法勘探
第一节 磁法勘探理论基础
三、岩（矿）石的磁性
（一）岩（矿）石磁性的构成
●感应磁化强度（ Mi ） 岩、矿石被现代地磁场磁化后，所获得的磁化强度。 其方向与地磁场方向一致。
●天然剩余磁化强度（ Mr ） 岩、矿石形成时，被当时地磁场磁化后保留下来的 磁化强度。
剩余磁化强度与现代地磁场无关，其方向与岩矿石 形成时的地磁场方向一致。
总磁化强度M
Μ Mi Mr 而 Mi B
则 M Mr B
由于地磁场在地球上各地是一个定值（已知值），故 在磁法勘探中，研究岩、矿石磁性的主要内容是：
岩石在弱磁场中获得的热剩磁具有很高 的抗干扰能力。
外磁场的变化、温度在200 ～3000C内的 热作用，很难引起热剩磁的变化。
• 沉积岩的剩磁主要有两种，一种是沉积剩 磁，另一种是化学剩磁。
磁法勘探设备在考古学研究中的应用案例分析
磁法勘探设备在考古学研究中的应用案例分析引言：磁法勘探设备作为一种非常重要的地球物理勘探工具，广泛应用于许多领域。
其中，考古学研究是磁法勘探设备的重要应用领域之一。
磁法勘探设备可以通过测量地下磁场的变化，帮助考古学家寻找、识别和勘探地下遗存和建筑物。
本文将通过分析一些具体的案例，探讨磁法勘探设备在考古学研究中的应用。
案例一：史前遗址勘探在考古学研究中，发现和保护史前遗址是非常重要的任务。
磁法勘探设备可以帮助考古学家识别并勘探土地上的史前遗址。
例如，在某个考古学调查中，使用磁法勘探设备对一块看似普通的土地进行了磁场测量。
测量结果显示，在该区域表面存在较强的磁场异常。
通过进一步的分析和调查，考古学家发现这里曾经是一个史前居住点。
磁法勘探设备帮助他们发现了史前遗址，并且为后续的考古挖掘提供了重要的信息。
案例二：城市考古发掘城市考古发掘通常面临许多挑战，如高楼大厦、道路和地下管道等。
这些人为干扰使得考古学家很难判断地下是否存在考古遗址。
磁法勘探设备可以帮助解决这一问题。
在一次城市考古研究中，考古学家使用磁法勘探设备对一座城市的市中心区域进行了磁场测量。
测量结果显示，在某个区域存在磁场异常。
通过与历史地图对比，他们发现该区域曾经是古老城市的中心。
磁法勘探设备帮助考古学家在城市中发现了隐藏的古老遗址，为城市规划和保护提供了重要的依据。
案例三：地下建筑勘探磁法勘探设备在地下建筑勘探方面也有广泛应用。
例如，在一次考古研究中，考古学家使用磁法勘探设备对一座古城的地下宫殿进行了磁场测量。
通过测量结果，他们可以绘制出地下宫殿的地图，并判断建筑的结构和规模。
这对于了解古老建筑的历史和功能非常重要。
磁法勘探设备帮助考古学家快速、准确地勘探和分析地下建筑，为考古研究提供了重要的工具。
案例四：金属文物探测磁法勘探设备还可以帮助考古学家寻找金属文物，如古代财宝和金属器物。
在一次考古挖掘中，考古学家使用磁法勘探设备对一片土地进行了磁场测量。
磁测仪在地质勘探中的意义及使用要点
磁测仪在地质勘探中的意义及使用要点地质勘探是对地球内部结构和成分进行观测、测量和分析的过程，是地球科学中非常重要的一环。
为了更好地探测和解读地壳的物质性质，科学家们发展了各种各样的地质勘探仪器。
其中，磁测仪作为一种测量地球磁场特性的仪器，在地质勘探中扮演着不可或缺的角色。
磁测仪是通过测量地球磁场来获取地下物质分布、构造、演化以及矿产资源信息的仪器。
地球本身有着强烈的磁场，而地壳中的不同岩石和矿物也具有不同的磁性，这使得磁测仪成为了发现地下物质的重要工具。
在地质勘探中，磁测仪的应用领域非常广泛。
首先，磁测仪可以用来探测和勘查矿产资源。
不同种类的矿石具有不同的磁性，通过磁测仪可以测量地下区域的磁场分布情况，从而推断该区域是否存在矿体。
这对于矿产资源的评估和开采具有重要意义。
其次，磁测仪还可以用来研究地球的内部结构和演化。
地球的内部构成复杂多样，通过磁测仪可以探测到地幔对流和板块运动等现象，从而揭示地球内部的运动规律和演化历史。
这对于理解地球动力学和地质演化具有重要的科学意义。
此外，磁测仪在环境监测和地质灾害预警中也有着重要的应用。
地球内部的地磁场与地球外部太阳活动等因素有一定关联，通过连续监测地磁场的变化，可以预测地震、火山喷发等自然灾害的发生时间和地点，为相关地区的人员疏散和预防工作提供帮助。
然而，在使用磁测仪时，我们需要注意一些要点。
首先，我们需要在实际测量前对测区进行一定的数据处理和准备工作。
例如，将地磁异常数据与地形、地质图等其他相关信息进行重叠和分析，以确定测量范围、测量路径和测量方法。
其次，对于非专业人士来说，操作磁测仪可能会有一定的难度，需要在事先进行专业培训和实践。
否则，由于磁测仪操作不当，可能会对实际测量结果产生误差，影响分析的准确性。
同时，磁测仪在测量过程中也需要注意一些外部干扰因素的排除。
例如，需要在没有金属物体干扰的区域进行测量，以免人为因素对测量结果造成影响。
此外，为了提高磁测仪的测量精度，我们还可以采用一些增加信噪比的方法。
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p T 28.023 56 0.000 3 T 2
T 0.035 684f
(3-2-4)
式中：T以nT为单位。这就是说，圆偏振光使吸收室内原子磁矩定向排列， 此后由氦灯发出的光，可穿过吸收室，经凸镜聚焦，照射到光敏元件上， 形成光电流。 在垂直光轴方向外加射频电磁场（调制场），其频率等于原子跃迁频率f。 由于射频磁场与定向排列原子磁矩的相互作用，从而打乱了吸收室内原子 磁矩的排列（称磁共振）。这时，由氦灯射来的圆偏振光又会与杂乱排列 的原子磁矩作用，不能穿透吸收室，光电流最弱，测定此时的射频f，就可 得到地磁场T的值。当地磁场变化时，相应改变射频场的频率，使其保持 透过吸收室的光线最弱，也就是使射频场的频率自动跟踪地磁场变化实现 对T量值的连续自动测量。
2 f ,则有
T 2
p
f 23.487 4f
式中，T以纳特(nT)为单位。由式可见，只要能准确测量 出质子旋进频率f，乘以常数，就是地磁场T的值。
（三）质子旋进讯号 从上述讨论得知，测定地磁场T的量值，须使质子 作自由旋进运动，为此要将质子磁矩极化，使之偏离T 的方向一个角度。 在接收线圈内，感应讯号的电压为：
f——光系物镜的焦距； s——磁棒偏转θ角时光系标尺的读格； s0——磁棒水平时光系标尺的读格。
由以上两式得
Pa Ph 2 Z ( s s0 ) m 2 fm
在仪器安装调试好后，其m、P、a、h、f、τ均为 常数。设在基点上，地磁场垂直分量为Z1，读数为s1； 在测点上垂直分量为Z2，读数为S2，则它们之间的垂直 分量差值为
2、跟踪式光泵磁力仪测定地磁场T
在光泵磁力仪的探头装置里，氦灯内充有较高气压的He4，受高频电场激 发后，发出10 830.75单色光，它透过凸镜、偏振片及1/4波长片，形成 1.08的圆偏振光照射到吸收室。光学系统的光轴应与地磁场（被测磁场） 方向一致。吸收室内充有较低气压的He4，经高频电场激发，其He4原子 变为亚稳态正氦，并具有磁性。从氦灯射来的圆偏振光与亚稳态正氦作用， 产生原子跃迁。其跃迁频率f与地磁场T有如下关系：
7、有几种电源可供选择，仪器工作温度范围宽。
一、光泵磁力仪
继质子磁力仪之后，20世纪50年代中期光泵磁力仪开 始应用于地球物理工作。它是一种高灵敏度、高精度磁力 仪ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 1、光泵磁力仪的物理原理
(1)塞曼分裂、能级跃迁 原子在外磁场中，由于受到磁场的作用，同一个F值的能级，可分裂 成（2F+1）个磁次能级，叫做塞曼分裂。相邻磁次能级之间的能量差 与外磁场成正比，这就为测定地磁场T提供了可能。 当电子从外界得到能量或向外界能量时，即从一个能级跃迁到另一个 能级，原子能级的变化，称为原子的的跃迁。 (2)光泵作用 在光泵磁力仪中有的以氦为工作物质,利用光能，将原子的能态泵激 发到同一个能级上的过程，就叫作光泵作用。
5、按测网号、线号、点号组织数据而不考虑其读数的顺 序。可扩展的固态存储器可保存几天的数据。 6、不用外加微机进行自动日变校正。首先，须确保基点 仪器与测点仪器的时钟同步，接RS２３２C适配器到每台 仪器后面板上的数据接口插座，用互联电缆连接基、测 点仪器，电缆插头中的一端带有开关，此开关须置于 “REVERSE”(反向)位置。然后，操作键盘，滚动显示，输
质子磁力仪主要用于矿产资源勘查、或地质填图， 也可用于环境、城市工程、考古或海上打捞作业。 质子磁力仪的特点 1仪器测程范围宽，灵敏度、精确度高，梯度容限 大。在磁场梯度变化大的地方，亦能保证质子旋进讯号 2仪器轻便、灵活，可作为便携式、移动式和基 3借助键盘操作简便。 4仪器可连接通用打印机、调制解调器、磁带记录 器和微型计算机完成数据处理。可直接 在数字打印机上，打印数据表格和剖面图。
Ph 2 Z Z 2 Z1 ( s2 s1 ) ( s2 s1 ) 2 fm
由上式表明，悬丝式垂直磁力仪，只能用于相对 测量。式中（Ph+2τ）/2fm是一个常数，它代表每一 读格的磁场值，叫做格值，以符号ε表示。格值的倒 数是灵敏度，通过调节h以改变灵敏度。
第三节
二、超导磁力仪
它是利用超导技术于20世纪60年代中期研制成的一种高灵敏磁力仪。其 灵敏度高出其他磁力仪几个数量级，可达10-6nT，能测出10-3nT级磁场。 它测程范围宽，磁场频率响应高，观测数据稳定可靠。 在应用地球物理领域内，可制成航空磁力梯度仪；在地磁学中可用于研 究地磁场的微扰；在磁大地电流法中可用于测量微弱的磁场变化；它还可用 于岩石磁学研究。由于这种仪器的探头需要低温条件，常用装于杜瓦瓶的液 态氦进行冷却，因此装备复杂，费用较高。但是，随着超导技术研究的不断 进展，相信在不久的将来，在地球物理学中应用会多起来。 超导磁力仪的基本原理：某些金属如锡、铅、锌、铌、钽和一些合金，当它 们的温度降到绝对零度附近某一温度以下时，其电阻突然降为零值。这种在 低温条件下，电阻突然消失的特性，称为超导电性，具有这种性质的物质叫 超导体。电阻为零时的温度，称临界温度Tc，如锡（3.7K）、铅（7.2K）、 铌（9.2K）。
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，如图所示，此过程称为极化。然后，切断磁场H０，则地 磁场对质子有μｐ×T的力矩作用，试图将质子拉回到地磁场 方向，由于质子自旋，因而在力矩作用下，质子磁矩μｐ将 绕着地磁场T的方向作旋进运动(叫做拉莫尔旋进).
质子旋进信号的衰减
结论：
1、感应讯号的幅度与χρ H０成正比。 χρ H０ 是在极化磁 场作用下，质子的磁化强度。为了获取强旋进讯号，一方 面要选用单位体积内质子数目多的工作物质，另一方面使 用大极化电流，产生强极化磁场，这也就提高了功率消耗。
2、讯号幅度与质子旋进圆频率ω＝ χρＴ成正比。若地磁 场弱(T值小)，则旋进圆频率ω低，讯号幅度也就小。目前， 质子磁力仪的测程一般是20 000~100 000nT，相当于旋进 频率由851.52~4257.60Hz，此频率范围对于地面、海洋及 航空磁测来说，一般是足够的。
机械式是磁法勘探中最早使用的一类仪器。1915年 阿道夫· 施密特刃口式磁称问世，20世纪30年代末，相继 出现凡斯洛悬丝式磁称，其后它们成为广泛使用的二种 地面磁测仪器。 它们都是相对测量的仪器。因其测量地磁场要素 的不同，又分为垂直磁力仪及水平磁力仪。前者测量Z 的相对差值，后者测量平面矢量H在二个方位上的相对 值。
MP4质子磁力仪
格值仪
CZM-20高灵敏度磁力仪
CS2－61G型悬 丝磁力仪
CSX 1-70型袖 珍磁力仪
ENVI质子磁力仪
CZJ-1型井中质子磁力仪
ZC-206便携式智能磁力仪
G856AF(F)便携式 质子磁力仪 G858便携式铯光泵磁力仪
几种磁力仪的主要技术指标： § 2.2 磁力仪
第二节 机械式磁力仪
10-9量级变化，在磁力测量中，要求能测量出0.1～1nT的
磁场变化，它相当于平均地磁场值的1/50万～1/5万。因 此要求重力仪与磁力仪要有高灵敏度、高精度等良好的 性能。
按照磁力仪的发展历史，以及应用的物理原理，可分为： 第一代磁力仪 它是根据永久磁铁与地磁场之间相互力矩作用原理，或 利用感应线圈以及辅助机械装置制作的，如机械式磁力仪、感应式航空 磁力仪等。 第二代磁力仪 它是根据核磁共振特征，利用高磁导率软磁合金，以及 复杂的电子线路制作的，如质子磁力仪、光泵磁力仪及磁通门磁力仪等。 第三代磁力仪 它是根据低温量子效应原理制作的，如超导磁力仪。 磁力仪按其内部结构及工作原理，大体上可分为：①机械式磁力仪。如 悬丝式磁秤、刃口式磁秤等；②电子式磁力仪。如质子磁力仪、光泵磁 力仪、磁通门磁力仪等。 磁力仪按其测量的地磁场参数及其量值，可分为：①相对测量仪器，如 悬丝式垂直磁力仪等，它是测量地磁场垂直分量的相对差值；②绝对测 量仪器，如质子磁力仪等，它是测量地磁场总强度的绝对值；不过亦可 测量梯度值。 若从磁力仪使用的领域来看，它们可分为：地面磁力仪、航空磁力仪、 海洋磁力仪以及井中磁力仪。
质子旋进示意图
（二）测量原理
理论物理分析研究表明，氢质子旋进的角速度ω与地 磁场T的大小成正比，其关系为：
p T
p 为质子的自旋磁矩与角动量之比，叫做质子磁旋 式中， 比(或回旋磁比率)，它是一个常数。根据我国国家标准 局1982年颁布的质子磁旋比数值是：
p 2.675 198 7 0.000 007 5 108 T1s1
V (t1 ) C p H 0 pT sin 2 sin( pTt1 )e
t1 T2
C——与线圈截面积、匝数及容器的充填因子有关的系 数。对于一定的探头装置C是一个常数； χρ——质子(核子)磁化率； H０ ——极化磁场的强度； θ——线圈轴线与T之夹角； t１——切断极化场时刻起算的时间；1/T２——衰减常数。
质子磁力仪
质子磁力仪于五十年代中期问世，在航空、海洋及地面等领域均得 §2.2 磁力仪 到了应用。它具有灵敏度、准确度高的特点，可测量地磁场总强度 T的绝 对值，或相对值、梯度值。
一、
（一）质子(核子)的旋进 质子磁力仪使用的工作物质(探头中)有蒸馏水、酒精、煤油、苯等 富含氢的液体。水(H ２O)宏观看它是逆磁性物质。但是，其各个组成部 分，磁性不同。水分子中的氧原子核，不具磁性。它的10个电子，其自 旋磁矩都成对地互相抵消了，而电子的运动轨道又由于水分子间的相互 作用被“封固”。当有外界磁场作用时，因电磁感应作用，各轨道电子 的速度略有改变，因而显示出水的逆磁性。此外，水分子中的氢原子核 (质子)，由自旋产生的磁矩，将在外加磁场的影响下，逐渐地转到外磁 场方向。这就是逆磁性介质中的“核子顺磁性”。
mZ Pa tan Ph 2
a d cos （重心到支点沿磁轴方向距离）； h d sin （重心到支点垂直磁轴方向距离）；