重力勘探和磁法勘探

磁化率（k）、剩余磁化强度（Mr）、感应磁化强度（Mi）
M Mi Mr kT Mr
磁铁矿
沉积岩
高
磁化率（k） 低
附：单位换算
（1）SI制 （2）CGSM制 （3）1高斯（Gs）＝10-3安/米(A/m) （4）1高斯（Gs）＝10-4韦/米2或特斯拉(Wb/m2或T)
2、磁力仪
磁力仪俗称“磁秤”、“伽玛仪” 两大类：
仪。都是通过测定某种静力平衡体系在重力改变时产生的位移 来确定重力的相对变化。测定的是测点与总基点间的重力差值， 而不是重力的绝对值。
（2）测网的布置：测线必须大致垂直构造走向或地质体长轴方
向，密度要求有2－3条测线，每条测线要有3－5个点通过异常。
（3）资料整理
实测重力值除与地壳内岩石密度不均匀体有关外，还与观 测点所在的空间位置及周围的地形起伏有关。为了获得由目标 体引起的重力异常，必须对实测重力进行各种改正：
正常重力公式（理想大地水准面上）：
g gc (1 sin2 1 sin2 2)
gc 9.78049m/s2;
0.0052884;
测量点的纬度
1 0.0000059
同样质量的物体，在赤道重还是在两极重？？
（3）重力异常
重力异常：从实测重力值中减去正常重力值以及消除地 形等因素影响后的剩余重力值。
正异常——背斜、隆起、岩脉等致密介质； 负异常——向斜、破碎带、凹陷、溶洞、塌陷等松散介质。
（3）定量解释：
定量解释：是根据异常场求激发体的产状要素建立重力模型。 一种常用的反演方法是选择法﹐即选择重力模型使计算的重 力异常与观测重力异常间的偏差小于要求的误差。
g或g
拟合曲线 实测曲线
x
6.实际资料处理
4、推断解释
1）定性解释 确定异常体水平分布范围、异常强度。
1）几种简单形体的磁异常特征
（1）柱状体Za的曲线特征
在自然界中的火山颈、筒状体等均可看作为柱状体。 在北半球向北倾斜的柱状体基本上都是顺轴磁化，磁化方 向由柱顶指向柱底，即柱顶为负磁极，柱底为正磁极，其 他地方无磁极分布。
（2）球体的Za曲线特征
Z（垂直下）
X（地理北）
X
D
O

I
Y

T
Z
Z（垂直下）
Y（地理东）
（2）计量单位
磁场强度的单位：特斯拉（T）； 十亿分之一特斯拉为1纳特（nT），习惯称
之为伽马（r）；
1nT 1γ
（3）磁异常
Ta T T0 T T T0 Za Z Z0
（4）岩石矿物的磁性（磁测应用前提条件）
（4）接触带的Za曲线
垂直接触带走向的测线上，异常曲线的特征图， 在磁性岩层一侧出现正值，且延续较长范围， 非磁性岩层一侧出现负值。
磁异常的定性解释
对磁异常解释的步骤与思路和对重力异常的解释相似。磁异常的形 态与地质体的形状、磁性强弱、产状等的关系，可综述如下：
如果在等值线平面图上磁异常沿某一方向延伸较远，说明该磁性体 为二度体，异常的长轴方向即为磁性地质体的走向。当磁异常无明显走 向时，说明磁性体可能为球、柱等二度体。磁性地质体的规模可根据异 常范围大致确定。
单位：伽（gal）
G mg gG
m
1gal 1cm/ s2 1g.u. 10-6 m/s2 104 gal
重力测量的目的是通过测量研究重力加速度g（简称重力） 的变化规律而解决地质或工程问题。
（2）正常重力
常识：地球的形状、半径、赤道、经度、纬度、 地球自转与离心力、地壳重力均衡等等
在等值线平面图上，如果发现在正异常周围有负异常，一般为有 限延深的磁性地质体引起；如果只在一侧出现负值，则为无限延深斜磁 化地质体引起；如果在正异常周围不出现负异常，则为顺层（轴）磁化 无限延深的地质体。
磁异常幅值的大小与地质体的磁化强度成正比，且随地质体的体 积增大而增加。当和体积一定时，磁异常随地质体的埋深加大而减小， 且曲线梯度小，异常范围加宽。
影响的工作称为中间层改正。如果把中间层当成一个均匀无穷
大的水平层，大约每增厚1m，重力值增大0.419*C*g.u
gz 0.419 C h
当测点高于基点时h取正，反之取负。
④ 高度改正 通过地形和中间层改正后，测点就悬在它所在的空间了。
再经过高度校正，就可以把它投影到基准面上。由于在地面上 每升高1m，重力值大约减小3.086g.u。所以高度改正值：
（1）机械式：刃口式、旋丝式 主要用于地面测量
（2）电磁式：磁通门式、核子旋进式、光泵式、超导磁力仪 主要用于航空磁测、海洋磁测和井中磁测
设备简介 CZM-2磁力仪
一.
中
国
IGS-2/MP-4型质子磁力
地
仪
质
装
备
总
公
CCT-1型磁探仪
司
wk.baidu.com设备照片
ZC-206高精度智能磁力仪
二. 上 海 直 川 信 息 技 术 有 限 公 司
利用地壳内各种岩（矿）石间的磁性差 异所引起的磁场变化（磁异常）来寻找有用 矿产资源合查明隐伏地质构造的一种物探方 法。
应用领域： 探矿、地热资源、水文、管线及电缆探查、
沉船、考古等等。
1、基本概念
（1）地磁要素：
X ,Y, Z, H,T, D, I各量统称为地磁要素
X
D
Y
I
X（地理北）
三、美制２G-755型超导磁力仪
3、工作方法（普查、详查、精测）
（1）测网布置（或由GPS定位直接测量） （2）仪器校准和调零 （3）设立参考点进行监测测量（用于日变改正） （4）点、线、面工作测量 （5）资料预处理（日变改正、地形改正等）
MCL-2型微机磁力仪野外观测
（1）粗测示意图
（2）精测示意图
北分量X、东分量Y、垂直分量Z； 水平分量H（正负）、总磁场强度T、
Y（地理东） 磁偏角D（正负）、磁倾角I（正负）

Z
T X H cos D、Y H sin D、Z T sin I H tan I
H T cos I、T 2 H 2 Z 2 X 2 Y 2 Z 2
重力归一化总梯度及其相位法划分断裂构造综合分析剖面图
重力欧拉反褶积反演断裂结果 断裂与基底
新疆地区布格重力异常等值线（等值线间距 10105m/s2 ）
实际资料处理
Wiener滤波技术在新疆地区重力场划分中的应用
拟合波段：0~0.0625、0.0625~0.3281、0.3281~0.5 初始深度：7.48、1.59、0.09 最佳深度：7.37、1.48、0.08
① 纬度改正（正常场改正）
g 8.14 sin 2 D
D为总基点到测点的纬向距离（km），在北半球，测点位于总 基点以北时D取正号，反之取负号。
② 地形改正
由于地形起伏使观测点周围的物质不处在同一平面上， 因此需要把观测点周围的物质影响消除掉。即把测点平面以 上的物质除去，并把测点平面以下的空缺填补起来，这项工
径向平均对数功率谱曲线
实际资料处理
Wiener滤波技术在新疆地区重力场划分中的应用
利用维纳滤波方法划分的区域异常
Wiener滤波技术在新疆地区重力场划分中的应用 向上延拓30km划分的区域异常
Wiener滤波技术在新疆地区重力场划分中的应用 新疆断裂构造格局图
二、磁法勘探
我国大陆区域重 力场呈现三级台 阶状，由东向西 逐次降低，它们 被两大梯级带分 隔和连接。
1）东部区域 重力高，即第一 台阶。
2）中部弧形 区域重力场，即 第二台阶。
3）青藏区域 重力低，即第三 台阶。
南 海 重 力 异 常
（2）定性解释：
解释分为定性和定量两个内容﹐ 定性解释是根据重力图并与地质资料对比﹐初步查明重力异常性质和获 得有关异常源的信息。除某些构造外﹐对一般地质体重力异常的解释可 遵循以下的一些原则﹕极大的正异常说明与围岩比较存在剩馀质量﹔反 之﹐极小异常是由质量亏损引起的。靠近质量重心﹐在地表投影处将观 测到最大异常。最大的水平梯度异常相应于激发体的边界。延伸异常相 应于延伸的异常体﹐而等轴异常相应于等轴物体在地表的投影。对称异 常曲线说明质量相对于通过极值点的垂直平面是对称分布的﹔反之﹐非 对称曲线是由于质量非对称分布引起的。在平面上出现几个极值的复杂 异常轮廓﹐表明存在几个非常接近的激发体。
2）定量解释 确定异常的埋深、产状、几何规模 主要有：特征点法、切线法、选择法和数值反
演法。
针对简单形体： 圆柱体、球体等
5、实例 （1）以测线为坐标的实时测量结果
（2）磁场强度平面等值线图
g异＝g现 g g地 g中 g高
重力异常 正常场改正 地形校正 中间层校正 高度校正
（4）重力勘探的应用条件
• （1）密度差（剩余质量） • （2）水平（横向）变化 • （3）地形影响有限
g + 0 _
2. 重力仪器和重力勘探工作方法
（1）仪器：按弹性材料区分：金属弹簧重力仪和石英弹簧重力
作叫地形改正。不论是测点平面以上的物质，还是测点平面
以下的空缺，都会使重力观测值变小，故地形改正总为正值。 地形改正方法复杂，工作量较大，故多用计算机来实现。
③ 中间层改正
通过地形改正后，测点周围就变成水平地形了。但由于测 点与基点之间还存在一定的高差，故测点到基准面（基点所在 的水平面）之间的物质对实测重力值亦会产生影响。消除这种
gg 3.086 h
当测点高于基点时h取正，反之取负。
g异＝g现 g g地 g中 g高
正常场改正
地形校正
布格重力异常
中间层校正 高度校正
基准面
3.资料解释
（1）异常划分：区域异常和局部异常 区域异常：反映深而大的地质体，其特点是分布范围 大，变化平稳，有明显的规律性。 局部异常：反映浅而小的地质体，其特点是异常范围小， 梯度大，变化比较明显。
孙吴－嘉荫剖面地理位置图
孙吴－嘉荫剖面地形起伏图 孙吴－嘉荫剖面布格重力异常图
径向平均对数功能谱曲线
去除区噪域声异后常的和布局格部异异常常和分噪离声图影响 孙吴－嘉荫剖面布格重力异常图
结晶基底图
选择界面两侧的平均密度差为0.5g/cm3 ，基底平均深度为2.1km进 行基底界面反演。根据反演的基底起伏情况，大致可将剖面划分为 8个隆起带和7个凹陷带。基底最深处213号点为4.901km。
重力勘探和磁法勘探
另外两种利用天然场进行勘探的重要方法
1.重力勘探——密度差异 2.磁法勘探——磁性差异
特点：
1.利用天然场 2.主要利用异常介质结构的宏观特性 3.作业效率高 4.仪器设备精密
应用领域：水文、工程、环境、矿产、石油、天然气、
无损检测
一、重力勘探
1、重力勘探的基本概念
（1）重力
牛顿第二定律：
自然界中的襄状体、透镜体、充有磁性矿物的溶 洞都可以近似看作为球体。一个均匀磁化球体的磁 场等效于一个磁偶极子的磁场。图左、图右分别为 垂直磁化和倾斜磁化
（3）板状（脉状）体Za的曲线特征
自然界中的层状体，脉状体都可近似地看作为板状 体。当板状体的顶面埋深小于上顶面宽度时，为厚板。 反之为薄板。薄板和厚板的磁场特征基本类似。当M 的方向与层面平行时，称为顺层磁化，斜交时称为斜 磁化。