磁法勘探(1)概论
地球物理勘探第三章磁法勘探1
地磁场的空间变化：I、T、Z、H等值线图几乎是沿磁纬度 线均匀分布的，其最大梯度方向就是磁子午线方向。地磁场随 子午线方向的变化率称为正常水平梯度；
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。
ECIT 1980.0年代世界非偶极子磁场垂直分量等值线平面图(单位为μT)
I、D、X、Y、Z、H和T各量都是表 示地磁场大小和方向的物理量，称为 地磁要素。
地磁绝对测量通常测定I、D、H三要 素的绝对值，磁法勘探则是测定T的相 对值。
H T cosI Z T sin I HtgI Y H sin D X 2 Y 2 H 2
X H cosD
X
2
Y
2
Z2
T
2
我国地磁要素图有以下特征：①磁偏角的零偏线由蒙古穿过我 国中部偏西的甘肃省和西藏自治区延伸到尼泊尔、印度。零偏线 以东偏角为负，其变化由0度至-11度；零偏线以西为正，变化范
围由0度至5度。②磁倾角由南向北，I 值由-10度增至70度。
ECIT
③地磁场水平强度（H） 从南至北，H 值由
40000nT降至21000nT。 ④垂直强度自南至北由 -10000nT增加到 56000nT。 ⑤总场强度由南到北， 变化值为41000nT至 60000nT。
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
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
Yangtze University
问题：外磁场从何而来？
7
• 磁法勘探 二 基本理论
地球磁场起源(仍是谜)
地磁发电机原理
1\铁镍地核是良导体;外 核是液体,存在对流;地 球在转动.
2\地球内部存在电流,由 于感应而产生磁场,磁场 又维系着电流的存在,结 果形成自激发电机.就像 鸡和蛋,不必追究谁在先.
磁异常强度→Ta
n
磁库仑定律
Ta
S
ds r3
r
Yangtze University
24
• 磁法勘探 四 磁异常
有关磁法的公式和物理概念综述
J T外 Jr 磁化强度
T外
地质体磁化率 地磁场（ 外磁场,T0）
J
T外
J
r
T外 Jr
地质体的感应磁化强度 地质体的剩余磁化强度
航空磁力计
海洋磁力计
G-858 磁力仪
便携式磁力计 (Geometrics)
Yangtze University
21
• 磁法勘探 四 磁异常
磁异常形成的机制－磁化（内部机制）
J磁化 T外, 磁化率
感应磁化强度
Jr
剩余磁化强度
J T J 外
r （总）磁化强度
Yangtze University
3 5 2h2 x2 y2 sin i 3hx cosi
定量公式
x2 y2 h2 2
(推导从略)
28
• 磁法勘探 四 磁异常
P(x,y,0)
测点
x
y
T
T总
T0
称为“总磁场异常 ”
当Ta很小时， T约为Ta在T0方向的投影 ,
T Ta cos 。
磁法勘探
磁法勘探一、基础知识1．磁法勘探利用磁力仅观测由岩石的磁性差异引起的磁场变化的一种物探方法，称为磁法勘探，也称为磁力测量或磁测。
按其观测的空间位置不同，可分为地面磁测、航空磁测及海洋磁测。
2．磁极、磁偶及磁矩在磁性体的两端，带有符号相反的两种磁荷，即正磁荷和负磁荷，称之为磁极。
磁极所含磁荷的多少，用磁量m 表示。
由磁库仑定律可知，真空中Q (ξ，η，ζ)点处的点磁荷m Q 对P (x ，y ，z )点上的正点磁荷0m Q 的作用力为γγπμ3m0m 0Q Q 41f ⋅=(6—24)式中 γ——m Q 指向0m Q 的失径，即由源点Q (ξ，η，ζ)到场点P (x ，y ，z )的失径。
其值为()()()[]21222ζηζγ-+-+-=z y x式中 0μ——真空磁导率。
在SI 单位制中，270/104A N -⨯=πμ（或H/m ，亨利/米），磁荷的SI 单位为m ·N/A 或Wb 。
磁场强度是单位正磁荷所受的力，即γγπμ30041mm Q Q f H ==(6—25) 磁场强度的SI 单位为A ／m 。
真空中，磁感应强度的定义式为H B 0μ= (6—26)磁感应强度的SI 单位是Wb/㎡或N/(A ·m)，称特斯拉。
不管是条形磁铁或是磁针，都具有正负磁荷的两个磁极，宦们是磁量相等而符号相反的两个点磁极，总是成对共同出现，将其作为一个整体，通常称之为磁偶极子。
如图6—30所示，磁偶极子的极矩为mL P = (6—27)式中 m ——磁量；L ——两极之间距离。
磁偶极子的磁矩μPM =(6—28)磁偶所产生磁场如图6—31所示，任一点P 处的磁场强度可表示为图6—30 磁偶极子示意图 图6—31 磁偶产生磁场示意图Q MH 23cos 31+=γ (6—29)式中 M ——磁矩；γ——S ，N 之间中点到P 点距离； Q ——S ，N 连线与r 之间夹角。
由物理学可知，磁化强度的定义是单位体积（V ）的磁矩。
磁法勘探1-岩矿石磁性
3.变质岩的磁性 变质岩的磁化率和天然剩余磁化强度的变化范 围很大。按磁性，变质岩可分为铁磁 — 顺磁性和铁 磁性两类，其与原来的基质有关，也与其形成条件 有关。由沉积岩变质生成的，称副变质岩，其磁性 特征一般具有铁磁 — 顺磁性；由岩浆岩变质生成 的，称正变质岩，其磁性有铁磁 —顺磁性与铁磁性 两种。这和原岩的矿物成分，以及变质作用的外来 性或原生性有关。
第二章
磁法勘探
第一节 磁学的基础知识
一、磁场
磁体中两个磁性最强的部位，称为磁极。
磁极不仅有明显的吸铁作用，而且不同极性 的磁铁之间还存在相互作用，这种排斥力和 吸引力统称为磁力。
' 1 Qm Qm F0 40 r 2
磁场就是磁力作用的物质空间。
Qm F0 40 r 2 1
特点：
（ 1 ）强度正比于定向排列的磁性颗粒数目 , 比热剩磁小得多。
（ 2 ）形成碎屑剩磁的磁性颗粒来自火成岩 ,
这些颗粒的原生磁性来自热剩磁，因此，碎屑剩
磁比较稳定。
（3）等轴状颗粒，其碎屑剩磁方向和外磁 场（地磁场）方向一致。
3.化学剩余磁性（CRM）
在一定磁场中，某些磁性物质在低于居里温
3.岩石磁性与温度、压力有关 （1）顺磁体磁化率与温度的关系由居里定律确定：
k C T TC
（2）铁磁性矿物的磁化率与温度的关系，有可逆及不可逆 两种。前者磁化率随温度增高而增大，接近居里点则陡然下 降趋于零；加热和冷却的过程，在一定条件下磁化率都有同 一个数值。后者其加热和冷却曲线不相吻合，即不可逆。此 外，温度增高还引起矿物矫顽力减小。 铁磁体磁化，同时发生机械变形，其形状和体积的改变 称为磁致申缩。岩石的剩余磁化强度随着岩石受压的增大而 减小。
磁法勘探的基本原理
磁法勘探的基本原理
磁法勘探（Magnetic Exploration）它是一种常用地质探测技术，既利用
磁性物质和磁场进行调查，又利用物体内在磁场互动来获取信息。
磁法勘探的基本原理是：大部分的物体都有层状的内磁场，靠近地核的特
殊物质则有外部磁场，如磁铁、铁矿石等，而地球拥有一个巨大的磁场，该磁场能够施加到地表及地下物质中，而且存在着比较明显的差异，因此利用集成磁针、罗盘、地磁变和测距观测仪这些磁法仪器来测量磁场的强弱、照射强度和有效强度，从而可以获取探测的相关资料，从而建立出一个三维的地质构造模型。
内磁场是由物体内部分子的磁性元素而产生的，外磁场是受测物体内部磁
场的影响而反过来施加于测量物体的，因此内外磁场的综合变化被称为“磁波”，当磁波即测量物体附近的磁场发生变化时，就可以捕获到它产生的信号，从而使测量物体的磁场变化得以精确调查。
磁法勘探法不仅可以实现对地球形态的探测，也可以用于探测岩石的结构，由于岩石的结构在磁场变化的影响下会有所不同，因此，磁法勘测法可以准确调查岩石的结构与构造情况。
磁法勘探是一种实用性很强、成本低廉、安全性高的现代地质调查技术，
它已经成为现代地质勘探技术的主要手段，用于探测地表和地下特殊矿藏体及控制构造运动。
如今，在互联网的时代，提出了更为先进的磁法勘探方法和技术，例如远程测量和计算机辅助分析系统，这使得磁法勘探的应用更加广泛，从而成为地质勘探的重要工具。
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。
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。
磁法勘探的基本原理与应用
磁法勘探的基本原理与应用1. 什么是磁法勘探磁法勘探是一种地球物理勘探方法，通过测量地球表面或地下特定区域的磁场变化来了解地下的构造和物质分布。
它基于地球的磁场与地下物质的相互作用关系，可以用于矿产勘探、工程地质勘察、环境地质调查等领域。
2. 磁法勘探的基本原理磁法勘探的基本原理是通过测量地表或近地表磁场的强度和方向变化来推断地下物质的性质和分布。
地球的磁场是由地球内部的磁场产生的，地下的物质对磁场有吸引或排斥的作用，从而影响地表磁场的分布。
磁法勘探利用这种地下物质对磁场的作用来研究地下构造和物质分布。
2.1 磁场强度的测量磁法勘探的关键是测量地表或近地表的磁场强度。
可以使用磁感应计或磁场强度计等仪器进行测量。
通过在勘探区域的多个测点上进行磁场强度的测量，并绘制磁场强度分布图来了解磁场的变化规律。
2.2 磁场方向的测量除了测量磁场强度，磁法勘探还需要测量磁场的方向。
磁场的方向可以通过磁航向仪等仪器进行测量。
通过在勘探区域的多个测点上进行磁场方向的测量，并绘制磁场方向图来了解磁场的变化趋势。
3. 磁法勘探的应用磁法勘探具有非常广泛的应用领域，以下是一些常见的应用场景：3.1 矿产勘探磁法勘探在矿产勘探中有着重要的应用。
不同矿床的磁性特征各不相同，利用磁法勘探可以寻找矿床的位置、形态和规模，对于矿产资源的开发具有重要的指导意义。
3.2 工程地质勘察在工程建设中，需要对地下的地质情况进行勘察。
磁法勘探可以用于识别地下断层、隐患等地质结构，并提供关于地层、地质构造和地下水等信息，为工程设计和施工提供重要参考。
3.3 环境地质调查磁法勘探还可以用于环境地质调查。
通过对地下岩石、土壤和地下水等的磁性特征进行测量和分析，可以了解地下的地质环境特征，对环境评价和环境污染监测具有重要意义。
3.4 地质灾害预测磁法勘探可以应用于地质灾害的预测和监测。
地质灾害往往与地下的地质构造和物质分布有密切关系。
通过测量磁场的变化，可以提供关于地下构造和物质分布的信息，为地质灾害的预测和防范提供依据。
磁法勘探
2.1.2.1地磁场、地磁要素、地磁图、磁场随空 间及时间的变化 一、地磁场 地磁场：在地球内部及其周围具有磁力作用 的空间。 地球是个大磁体，它有两个磁极，其磁北极 位于地理北极附近，磁南极位于地理南极附近， 但不重合，地磁轴与地球自转轴的夹角现在约 为11°44′，人们已经实测的磁北极位于北纬 72°、西经102 ° （加拿大北部），磁南极 位于南纬68 ° ，东经146 ° （南极洲）。
二、悬丝式垂直磁力仪基本工作原理
图2-10 Cs2-61型悬丝式垂直磁力仪 测量参数:垂直分量Z 测量方法：相对测量
原理：该仪器的核心是磁系，它是由一根 特制的合金丝穿过磁系中心（略偏上方）， 再将悬丝两端呈水平地固定于支架上，磁 棒就悬挂在合金丝上，（图2－10），并能 在垂直于悬丝的平面内灵活地自由转动。 磁棒转动的大小直接反映了磁场的变化。
2.1.2.2地磁场、地磁要素、地磁图、磁场随空间 及时间的变化 一、地磁场的空间变化 在我国广大地区，I、T、Z、H等值线几乎是沿磁 纬度线均匀分布的，其最大梯度方向是子午线方 向。我国T、Z向北的变化率分别为： T ：26～27 nT/㎞， Z： 20～21nT/㎞， H：向北变化是负值，-3～-4nT/㎞。
3、岩石剩磁的成因
在地磁场中，岩浆岩在冷却后获得的剩磁称热剩
余磁性；沉积岩在沉积过程中，磁性矿物按当时地
磁场方向排列而获得的剩磁称沉积型剩余磁性；因
化学作用的结果，是磁性矿物颗粒增大或产生新的
磁性矿物而获得的剩磁称为化学剩余磁性。
剩磁反映了不同的古地磁环境，在解决地质问
题方面越来越受到重视，剩磁研究已发展成为一门
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；
0-磁法勘探物理基础
第一讲 磁法勘探理论基础
2. 地球磁场及其组成
[地磁场]地球周围空间存在的磁场称为地磁场.
D磁偏角, 于地理北偏东为正(顺时针), 偏西(逆时针)为负
第一讲 磁法勘探理论基础
2. 地球磁场及其组成
1)七个地磁要素 T地磁场总强度矢量，H水平分量，指向磁北 T 与XOY 面的夹角称为倾斜角I,磁子午面，磁偏角 T H 2 Z 2 X 2 Y 2 Z 2 , X H cos D, Y H sin D Y tgD ( X 北分量，Y 东分量，Z 垂直分量) X Z H T cos I , Z T sin I , tgI H
2. 地球磁场及其组成
2).地磁场的构成与起源 地球内部的稳定磁场 地磁场的构成 地球外部的变化磁场 正常场和磁异常,地磁场的分布特征 地磁场的解析表示及变化
第一讲 磁法勘探理论基础
2. 地球磁场及其组成 3). 地磁场的组成结构与特征
●地面上观测的地磁场T是各种不同成分的磁场总和. ●它们的场源分布有的在地球内部,有的在地面之上的 大气中. 按来源和变化规律不同,可将地磁场分T分成两部分: 一是主要来自于固体地球内部的稳定磁场Ts,二是起 因于固体地球外部的变化磁场δ T.
●有关磁学的基本知识
2)磁学相关量和单位
的单位H / m(亨/米)
真空中0 4 10 H/m
7
在国际单位制中，B和H不能混用。
第一讲 磁法勘探理论基础
1. 稳定磁场及磁位方程
[磁场]是由电流或运动电荷产生的.永久磁铁因 其内部存在分子电流而产生磁场. 若电流稳定不变,则其周围空间的磁场也稳定 不变,称为稳定磁场或静磁场.
第一讲 磁法勘探理论基础
1). 磁位与引力位满足的方程
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。
磁法勘探(1)
主要内容
§2.1 磁法勘探的理论基础
§2.2 磁力仪及野外工作方法
§2.3 磁异常的推断解释
§2.4 磁法勘探的应用
第一节 磁法勘探的理论基础
§2.1.1 磁法勘探概述
（一）概念及发展历史
磁法勘探是利用地壳内各种岩 ( 矿 ) 石间的磁
性差异所引起的磁异常来寻找有用矿产或查明地下
航空磁测是第二次世界大战后发展起来的方法。
特点： 不受水域、森林、沙漠等自然条件的限制 测量速度快、效率高
广泛应用于区域地质调查、储油气构造和含煤构造 勘查、成矿远景预测，以及寻找大型磁铁矿床等
地面磁测应用最早，而今它是在航空磁测资料的 基础上所作的更详细的磁测工作。 用以判断引起磁异常的地质原因及磁性体的赋存 形态。在地质调查的各个阶段都有有广泛应用。
总磁场强度（T）等值线图
特征：等值线与纬度线近似平行，在磁赤道约30000～ 40000nT，向两极增大，在两极约为60000～70000nT
垂直强度（Z）等值线图
特征：与纬度线大致平行，在磁赤道Z=0，向两极绝对值增大， 约为磁赤道水平强度的两倍，磁赤道以北Z>0，以南Z<0
水平强度（H）等值线图
• 地磁场是矢量场，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，垂直分量为 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）。
§2.1.2 磁学理论基础
一、磁场、磁场强度及其单位 2.磁场强度及其单位
磁法勘探毕业论文
磁法勘探毕业论文摘要：磁法勘探作为一种重要的地球物理勘探方法，在地质调查、矿产勘查、工程勘察等领域发挥着关键作用。
本文详细阐述了磁法勘探的基本原理、工作方法、数据处理与解释，通过实际案例分析展示了其应用效果，并探讨了该方法的局限性和未来发展趋势。
关键词：磁法勘探；地球物理；磁场；数据处理一、引言地球内部蕴藏着丰富的矿产资源和地质信息，为了有效地探寻和开发这些资源，了解地球内部的结构和性质，各种地球物理勘探方法应运而生。
磁法勘探作为其中的一种重要手段，凭借其独特的优势在地质勘探领域占据着重要地位。
二、磁法勘探的基本原理磁法勘探的基础是地球磁场以及地质体的磁性差异。
地球本身存在着磁场，称为地磁场。
地质体如岩石、矿石等，由于其成分、结构和形成过程的不同，往往具有不同的磁性。
有些地质体具有较强的磁性，能够引起局部磁场的变化；而有些则磁性较弱或无磁性。
通过测量地球表面磁场的强度和分布，可以发现这些由于地质体磁性差异引起的磁场异常。
根据磁场异常的特征和规律，结合地质资料和其他地球物理方法的成果，可以推断地质体的分布、形态、埋深等信息。
三、磁法勘探的工作方法（一）野外测量在野外进行磁法测量时，通常使用磁力仪来测量磁场的强度。
常见的磁力仪有质子磁力仪、光泵磁力仪等。
测量点的布置需要根据勘探目标和地质条件进行合理规划，一般采用规则的测网或沿特定的剖面进行测量。
（二）数据采集在数据采集过程中，要严格按照操作规程进行，确保测量数据的准确性和可靠性。
同时，要记录测量的时间、地点、环境等相关信息，以便后续的数据处理和解释。
（三）质量控制为了保证数据质量，需要进行质量控制。
这包括在测量前对磁力仪进行校准和检查，在测量过程中进行重复观测和对比观测，以及在测量后对数据进行初步的整理和分析，剔除异常和错误的数据。
四、磁法勘探的数据处理（一）日变改正由于地磁场会随着时间发生变化，因此需要对测量数据进行日变改正，以消除这种时间因素的影响。
地球物理勘探第三章磁法勘探1
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例如，武汉地区某年的垂直强度Z=34350nT，水平强度 H=34800 nT，取R=6371km，则其梯度值为
就是说，在武汉地区当高度升高1km时，T值减小23.02nT；向 北方向移动1km时，T值增加5.76nT。
磁法勘探可分为地面磁测、航空磁测、海洋磁测和井中磁 测。
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磁法勘探和重力勘探的差别:
(1)就相对幅值而言，磁异常比重力异常大得多。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；
I、D、X、Y、Z、H和T各量都是表 示地磁场大小和方向的物理量，称为 地磁要素。
地磁绝对测量通常测定I、D、H三要 素的绝对值，磁法勘探则是测定T的相 对值。
H T cosI Z T sin I HtgI Y H sin D X 2 Y 2 H 2
X H cosD
X
2
Y
2
Z2
T
2
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1980.0年代世界地磁场水平分量等值线平面（单位为μT）
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1980.0年代世界等倾线图（单位：度）
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§2.1.2 磁学理论基础
一、磁场、磁场强度及其单位
磁场：磁力作用的物质空间称为磁场 磁力线：由磁体的正极出发终止于负极的封闭曲线。
§2.1.2 磁学理论基础
一、磁场、磁场强度及其单位
1.磁库仑定律
F
●
Q m1
Q r ● m2
F
F 1 • Qm1 • Qm2
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。
磁法勘探的应用
1、直接寻找具有磁性的金属矿体，如磁铁矿、磁黄 铁矿等；
2、间接寻找无磁性的金属矿与非金属矿体，如铅锌 矿、铜矿、石棉矿等；
3、地质填图，如圈定磁性的岩体、断裂等； 4、研究大地构造、了解结晶基底的起伏等； 5、在古地质学方面的应用等； 6、其它方面的应用
50年代末和60年代初，前苏联、美国又相继把质子 旋进磁力仪装于船上，开展了海洋磁测。
（二） 分类及应用
就工作环境而言，磁法勘探可分为： 航空磁测 地面磁测 海洋磁测 井中磁测
航空磁测是第二次世界大战后发展起来的方法。
特点： 不受水域、森林、沙漠等自然条件的限制 测量速度快、效率高
广泛应用于区域地质调查、储油气构造和含煤构造 勘查、成矿远景预测，以及寻找大型磁铁矿床等
4 0
r2
单位：达因（dyn）
0 4 10 7 H / m
§2.1.2 磁学理论基础
一、磁场、磁场强度及其单位
2.磁场强度及其单位
磁场强度（H）：单位磁荷在磁场中所受的力，称为该点 的磁场强度，用H表示，单位为A/m（安培/米）
H
F Qm0
1
4 0
•
Qm r2
方向为单位正磁荷在场中受力的方向
r
●
我国古代四大发明之一指南针， 该图是司南和地盘复原模型
指南车的复原模型 一种用来辨认方向的仪器。车上有一小
人，其手指的方向即为南方，传说司南、罗盘都是根据它而发明。
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。
地面磁测应用最早，而今它是在航空磁测资料的 基础上所作的更详细的磁测工作。
用以判断引起磁异常的地质原因及磁性体的赋存 形态。在地质调查的各个阶段都有有广泛应用。
海洋磁测是在质子旋进式磁力仪问世后才发展起 来的。
它是综合性海洋地质调查的组成部分，此外、还 用于寻找滨海砂矿，以及为海底工程(寻找沉船、 敷设电缆、管道等)服务。
第二章 磁法勘探
主要内容
§2.1 磁法勘探的理论基础 §2.2 磁力仪及野外工作方法 §2.3 磁异常的推断解释 §2.4 磁法勘探的应用
第一节 磁法勘探的理论基础
§2.1.1 磁法勘探概述
（一）概念及发展历史 磁法勘探是利用地壳内各种岩 ( 矿 ) 石间的磁 性差异所引起的磁异常来寻找有用矿产或查明地下 地质构造的一种地球物理勘探方法。
Qm
●+Q m 0
§2.1.2 磁学理论基础
一、磁场、磁场强度及其单位
2.磁场强度及其单位
在CGSM单位制中： Oe（奥斯特）：单位正磁荷在磁源磁场中一点上的 受力为1dyn. １Oe =105γ（伽马）
在SI制中，磁场强度单位为A/m（安培/米）。
1Oe 103 A / m
4
§2.1.2 磁学理论基础
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。
中国古代四大发明之一的指南针传入欧洲后，英 国人威廉·吉尔伯特（William Gilbert)才开始 研究地磁现象的起因，他于1600年通过实验提出， 地球类似一个大磁铁。
一、磁场、磁场强度及其单位
3.磁偶极子
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。
2l
Pm=2lQm
Qm
Qm
Pm
Pm称为磁偶极矩，方向由负磁极指向正磁极。
§2.1.2 磁学理论基础
一、磁场、磁场强度及其单位
3.磁偶极子
TN A TATSrTS TB Nhomakorabear
TN
TB
l Qm
2 0r 3
TA
l Qm
一、磁场、磁场强度及其单位
2.磁场强度及其单位
磁感应强度B，根据毕奥—萨伐尔定律：恒定电流I的无限长 直导线周围，距离为a的各点上该电流产生的磁场。
B 0 2I 4 a
B H
SI制单位特斯拉（T），1T＝1Wb/m2，通常用较小的单位nT （纳特），1nT＝10-9T
在CGSM单位制中：高斯（Gs），1Gs=10-4T。
§2.1.2 磁学理论基础
一、磁场、磁场强度及其单位
2.磁场强度及其单位
B H
在CGSM单位制中： B的单位为高斯（Gs）； H的单位为奥斯特（ Oe ）； 真空中μ=1，故B和H量纲相同，单位相等。
1 10 5Oe 10 5Gs 1 105Oe 105Gs ˆ 109T 1nT
§2.1.2 磁学理论基础
1915年德国人施密特（Schmidt）制成刃口式磁秤，大大提 高了磁测精度，使磁法不仅在寻找铁矿中起作用，同时还 用来寻找其他矿产，并在圈定磁性岩体，研究地质构造以 及寻找油田，盐丘中得到应用。
1936年前苏联人阿·阿·罗加乔夫试制成功感应式 航空磁力仪，大大提高了磁测速度和磁测范围，使 磁法工作进入了一个新的阶段。
0r 3
§2.1.2 磁学理论基础
二、地磁场及其变化
存在于地球周围的具有磁力作用的空间，称为地磁场。 地磁场是矢量场，分布在从地核到空间磁层边缘的空间。 磁法勘探利用地磁场的空间变化实现研究地下地质体的 目的。
（一）地磁场的构成
稳定的磁场 偶极子磁场（T0） （Ts内源场） 非偶极子场（Tm）
§2.1.2 磁学理论基础
一、磁场、磁场强度及其单位
磁性：磁铁能吸引铁、钴、镍等物质的特性，称 为磁性
磁性体：具有磁性的物体；
磁极：磁体中两个磁性最强的部位，指北的一极 称为指北极或正磁极，用N表示，指南的一极称为 指南极或负磁极，用S表示;
磁荷：正磁荷—集中在磁体的N极（+） 负磁荷—集中在磁体的S极（－）