地球物理勘探第一章-fu

4.变质岩（2.6~2.8 g /cm³）
变质岩的密度一般大于原岩的密度；变质程度越深， 密度越大；动力变质而使岩石破碎，则密度减小。
变质岩的密度与矿物成分、含量和孔隙度均有关，这主 要由变质的性质和变质程度来决定；
通常，由于重结晶等作用，区域变质作用将使变质岩比 原岩密度值加大；
经过变质的沉积岩，如大理岩、板岩和石英岩比原生石 灰岩、页岩和砂岩更致密些。
沉积岩的密度主要取决于岩石的孔隙度及岩石所处的构 造部位：
（1）沉积岩一般具有较大的孔隙度，如灰岩、页岩、砂岩 等，这类岩石密度值主要取决于孔隙度大小，干燥的岩 石随孔隙度减少密度呈线性增大；
（2）孔隙中如有充填物，充填物的成分(如水、油、气等)及 充填孔隙的百分比也明显地影响着密度值；
（3）随着成岩时代的久远及埋深加大，上覆岩层对下伏岩层 的压力加大，这种压实作用也会使密度值变大。
因
于
电
子
的
自
旋
磁
矩
。
1.磁化强度
与磁化场呈非线
性关系。右图中
铁 HC 称为矫顽磁
磁 性
力
。
磁滞回线
2. 磁化率与温度的关系，服从居里-魏斯定律
即
：
k C
铁 式 中 ： C 是 居 里 常 数 T， T T是C 热 力 学 温 度 , T C 是 居 里 温
磁 性
度, 当T＞TC，铁磁性消失，转变为顺磁
※ 组成岩石的各种矿物成分及其含量的多少； ※ 岩石中孔隙度大小及孔隙中的充填物成分； ※ 岩石所承受的压力等。
2.火成岩（2.5～3.6 g /cm³）
（1）主要取决于矿物成分及其含量的百分比，由 酸性→基性→超基性岩，随着密度大的铁镁 暗色矿物含量增多密度逐渐加大。
（2）成岩过程中的冷凝、结晶分异作用也会造成 同一岩体不同岩相带，由边缘相到中心相， 密度逐渐增大。
抗 磁 性
（三）铁磁性 Ferromagnetism
过渡族金属（如铁）及它们的合金和化合物所具有
的 磁 性 叫 做 铁 磁 性 。 法 国 P. E . 外 斯 认 为 ： 铁 磁 体 内 部 存
在强大的“分子场”，即使无外磁场，也能使内部自发地磁化；自发磁化的
小区域称为磁畴，每个磁畴的磁化均达到磁饱和。实验表明，磁畴磁矩起
性
。
3.在无外磁场作用
时，各磁畴的磁化强
度矢量取向混乱，不
呈磁性。当施加外磁
场时，磁畴结构发生
铁 变化;随外磁场增加,
磁 性
通过畴壁移动和转动
的过程，显示出宏观
磁性。
二、岩石、矿石的磁性特征
（一）表征磁性的物理量 1.磁化强度和磁化率 磁化强度：均匀无限磁介质受到外部磁场H的作用时，衡量物 质被磁化程度的物理量，它与磁场强度H的关系为：
作用时,电子轨道运动会发生变化,而且在与外加
磁场的相反方向产生很小的合磁矩,如H2O,SiO2,
A
l
C
I
2
。
抗磁性物质的原子（离子）的磁矩应为零,
即不存在永久磁矩。当抗磁性物质放入外磁
场中，受到外磁场作用后，电子受到洛仑兹
力的作用，外磁场使电子轨道改变，其运动
轨道绕外磁场做旋转（拉莫尔旋进），感生
V PP
1
2
m
m
P 1
V P P P P
1
2
1
2
0 1g / m3
第二节 岩矿石的磁性
一、物质的磁性
任何物质的磁性都是带电粒子运动的结果。
原子总磁矩 电子轨道磁矩 电子自旋磁矩 原子核自旋磁矩
（一）抗磁性（逆磁性）
又叫逆磁性、反磁性。一些物质的原子中电
子磁矩互相抵消，合磁矩为零。当受到外加磁场
σ (g /cm³)
14 12 10 8 6 4 2
地表
地幔
9.9 5.5
1000
2000
3000
4000
2900（核幔分界面）
5000
12.46
Km
6000
6371（地心）
二、岩石、矿石标本的密度测定
设标本在空气中的重
量为P1 ,在水中的重量
为P2 ，水的密度为σ0
则有：
m
V
（P1 -P2）·g=V·σ0·g
M = kH 式中：k磁化率,它表征物质磁化的难易程度，是一个量纲为一 的物理量。SI单位制用SI(k)标明，CGSM单位制用CGSM(k)标明, 两者的关系是1SI(k)=1/4πCGSM(k)。在两种单位中，磁化强度 的单位,分别是A/m及CGSM(M),两者的关系是1A/m=103CGSM(M)。
一个与外磁场方向相反的磁矩，表现为抗磁
性。所以抗磁性来源于原子中电子轨道状态
的
变
化
。
k:磁化率，表征物质受磁化的难易程度
抗 磁 性
（二）顺磁性
顺磁性是指有些物质可以受到外部磁场的影
响产生同指向的磁场的特性。这样的物质具有正
的
磁
化
率
。
。
顺 磁 性
顺磁性物质的主要特 征是：不论外加磁场 是否存在，原子内部 存在永久磁矩。
第一章 岩（矿）石物性与各类 矿床的地球物理特征
地球物理勘探以岩石、矿石（或地 层）与围岩的物理性质差:密度、磁化性 质、导电性、放射性等异为基础。
第一节 岩（矿）石的密度
一、岩矿石的密度 三大岩类物质循环
岩石名称
沉积岩类 土壤 砂岩 页岩 石灰岩 石膏 岩盐
变质岩类 片麻岩 蛇纹岩 石英岩 大理石
2.5 ∼ 3.7 2.5 ∼ 2.8 2.9 ∼ 3.1 2.7 ∼ 3.2 2.9 ∼ 3.3
4.9 ∼ 5.3 4.9 ∼ 5.2 4.9 ∼ 5.2 4.5 ∼ 4.6 4.3 ∼ 4.6
（一）岩（矿）石密度的一般规律
1.火成（岩浆）岩密度＞变质岩密度＞沉积岩密度
根据长期研究的结果，认为决定岩、矿石密 度的主要因素为：
各类岩石的密度表
密度（g/cm³ 岩石名称 ）
火成岩类
1.1∼1.3
花岗岩
1.8 ∼பைடு நூலகம்2.8
安山岩
2.4 ∼ 3.0
辉长岩
2.3 ∼ 3.0
玄武岩
2.7 ∼ 3.0
橄榄岩
2.1 ∼ 2.2
矿石
赤铁矿
2.4 ∼ 2.9
磁铁矿
2.6 ∼ 3.2
黄铁矿
2.6 ∼ 2.9
铬铁矿
2.6 ∼ 2.9
重晶石
密度（g/cm³）
由于变质作用的复杂性，所以这类岩石的密度变化显得 很不稳定，要具体情况具体分析
变质作用与变质岩
5.矿石
金属矿：σ 很大，一般大于岩石的平均密度（2.7 g /cm³） 非金属矿：其σ 小于岩石的平均密度（2.7 g /cm³）
（二）地球内部的密度分布
根据有关地球物理资料，推测地球内部物质密度变化如下图所示：
（3）不同成岩环境(如侵入与喷发)也会造成同一岩 类的密度有较大差异，同一成分的火成岩密 度，喷出岩小于侵入岩。
喷出岩 2.5～2.6 g /cm³ 侵入岩 2.7～2.9 g /cm³ 基性、超基性岩 3.0～ 3.6 g /cm³
火成岩成分和密 度的关系
3.沉积岩（1.6~2.7 g /cm³）