环境与工程地球物理勘探05第四章 磁法
磁法勘探的基本原理及应用
磁法勘探的基本原理及应用磁法勘探的概述磁法勘探是一种非破坏性地球物理勘探方法,通过测量地球磁场的变化来获取地下结构信息。
它基于地球的地磁场以及地下的磁性物质的相互作用,可以在地下发现磁性物质的存在、分布和性质。
磁法勘探的基本原理磁法勘探利用地球磁场和地下磁性物质之间的相互作用来获取地下情况。
磁法勘探的基本原理如下:1.地球磁场:地球本身具有一个磁场,也称为地球磁场。
地球磁场是由地球内部液体外核的流动所产生的,它在地表形成一个相对稳定的磁场。
2.地下磁性物质:地下存在各种不同类型的磁性物质,如矿石、岩石、土壤、岩层或地下水。
3.磁场异常:地下磁性物质与地球磁场相互作用会导致磁场异常。
当地下磁性物质的磁性与地球磁场不同或存在不均匀分布时,就会产生磁场异常。
4.磁场测量:磁法勘探使用磁力仪器来测量地磁场的强度和方向变化。
测量点位于地表或以人工井筒方式进入地下。
5.数据处理和解释:通过对测量数据的处理和解释,可以获得地下磁性物质的位置、形状、大小、磁性强度等信息。
这些信息可用于地质勘探、矿产资源评估、地下水资源管理等领域。
磁法勘探的应用领域磁法勘探在地质和工程勘探中有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域:•矿产勘探:磁法勘探可以用于寻找矿藏、判断矿石的性质和储量。
根据地下磁性物质的反应,可以识别出具有磁性的矿石,如铁矿、钴矿等。
•水资源管理:磁法勘探可以用于寻找地下水的分布和储量。
地下水和地下磁性物质之间存在一定的关系,通过对磁场异常的测量和分析,可以确定地下水的位置和深度,从而实现对地下水资源的科学利用。
•地下工程:磁法勘探可以用于地下隧道、地铁、坑道等地下工程的勘察和地质状况评估。
通过磁法勘探,可以探测出地下磁性物质的存在,并评估其对工程建设的影响。
•环境地质:磁法勘探可以用于环境地质调查和污染物监测。
地下沉积物中的磁性物质与环境污染物之间存在一定的关系,通过对磁性物质的测量和分析,可以识别出地下污染物的位置和分布情况。
磁法在地质构造解释评估中的应用
磁场在地质构造解释评估中的应用磁场是一种重要的地球物理勘探方法,广泛应用于地质构造解释评估中。
通过测量地球磁场的强度和方向变化,可以获取有关地下岩石、矿产和地壳构造的相关信息。
本文将重点讨论磁场在地质构造解释评估中的应用。
1. 磁场原理及仪器磁场勘探利用地球磁场强度和方向的变化来推断地下物质的性质和分布情况。
其原理基于以下几个关键概念:地磁场、磁性物质、磁化强度以及磁化方位。
地磁场是地球表面附近的磁场,由地球内部的磁性物质所产生。
磁性物质包括铁矿石、铁镍合金等具有磁性的物质。
磁化强度是表征磁性物质的磁化程度,可用来推测地下岩石的性质。
磁化方位是磁性物质的磁化方向,可用来研究地下构造的走向和倾角。
磁场勘探一般采用磁导仪器进行测量。
常见的磁导仪器有全站仪、磁差计等。
全站仪可同时测量地磁场的强度和方向,提供详细的磁场数据。
磁差计则通过测量磁场的差值,进行简化的磁场测量。
这些仪器可以精确测量地球磁场的变化,为地质构造解释提供重要的数据支持。
2. 磁场在断裂带识别中的应用地质断裂带是地球表面裂缝、裂隙的集合,通常形成于地球构造活动中。
磁场可以通过测量地磁场的异常变化来识别断裂带的存在和分布。
断裂带一般具有磁场异常、磁性物质富集等特征。
通过分析地磁场数据,可以确定断裂带的走向、倾角和规模,进而揭示地质构造的演化过程。
磁性物质在地磁场中会产生磁异常,其中具有正异常和负异常。
正异常表示磁场强度增加,可能与含磁矿物质的富集有关;负异常表示磁场强度减小,可能与磁性物质稀少或被去除有关。
在断裂带附近,由于构造活动和断裂破坏,在地下磁性物质的分布会发生变化,从而引起磁场异常。
通过对磁场异常的测量、分析和处理,可以准确判定断裂带的位置和性质。
3. 磁场在岩石矿产评价中的应用岩石和矿产的磁性对地磁场也会产生不同的影响,磁场可以利用这一特点进行岩石矿产的评价。
比如,在铁矿勘探中,可以通过测量地磁场的异常变化,找出潜在的铁矿矿体。
地球物理的探测技术与方法
地球物理的探测技术与方法地球物理学是一门利用物理原理和方法来研究地球内部结构、性质及其动力学特征的学科。
地球物理学的研究有助于揭示地球的内在运动规律以及地球环境变化的成因和机制,对于解决人类面临的一系列地球科学难题以及环境保护等方面都有重要的意义。
而为了深入研究地球的内在结构和性质,探测手段必不可少。
下面介绍地球物理探测的常用技术和方法。
一、电磁法电磁法是地球物理探测最常用的方法之一。
这种方法利用地球表面与空间电磁场的相互作用,测定地球内部电性结构的分布情况。
地球物理学家通常采用地电、磁、电磁三种测量方法。
其中,地电法是利用地球自然电场和人工电场(如激发源)去探测地下介质中的电性结构,使这些结构的变化显现在人们观测到的电场变化中;磁法则是以地球磁场和人工磁场为探测工具,测定地下介质的磁性结构;电磁法则是利用电磁感应原理,当人工电磁场与地下的物质进行相互作用时,产生的感应电流作用于地下的物质,产生了电磁场,通过对该电磁场的观测来判断地下介质的电性和磁性结构。
二、地震法地震物理学是利用地震波探测地球内部结构的学科。
地震波是在地震矩形产生时由震源向四周传播的机械波,它是研究地球内部结构的重要工具。
从地球内部和地震波的传播规律来看,地震波具有一定的频率分布和传播的速度规律,这些规律与地球内部的物理属性密切相关。
通过观测地震波在地球内部的传播规律,可以推断出地下介质的性质和结构。
常见的地震法有反射法、绕射法、层析成像法等。
其中,反射法主要是通过人工震源产生地震波,当地震波遇到地下介质的界面时,将发生反射和折射,对这一波的反射、折射和纵波等进行检测,就可以了解介质的物性和结构。
三、重力法重力法是一种地球物理探测方法,利用地球表面所有物体产生的重力作用,测量重力和其变化,以反推出地质体的空间分布和密度变化。
重力法的关键在于精密测量重力加速度的值及其变化,利用防震滤波等方法,消去测量过程中的误差,获得较准确的测量数据。
重磁法探测地下含矿构造
重磁法探测地下含矿构造地下矿产资源的探测一直是地质勘探工作中重要的一环。
重磁法是一种常用的地球物理勘探方法,通过测量地球重力场和地磁场的变化,可以揭示地下的矿藏和构造特征。
本文将详细介绍重磁法探测地下含矿构造的原理、方法和应用。
一、重磁法原理重磁法利用地球的重力场和地磁场的变化,通过测量地表上的重力和磁场数据,来推断地下矿产资源的分布和构造特征。
地球的重力和磁场受到地下物质的分布和性质的影响,不同的矿藏和构造特征会产生不同的重力和磁场异常值。
利用这些异常值,可以确定地下矿藏的存在和规模。
二、重磁法方法1. 重力测量:重力测量是重磁法中的重要方法之一。
重力仪器可以测量地球的重力场强度,它的原理是利用重锤的重力作用在弹簧上产生一个位移,进而推算出重力场的数值。
重力测量可以测定地球重力场的强度,通过分析重力场的变化,可以确定地下矿产资源和构造特征的分布。
2. 磁力测量:磁力测量也是重磁法中的一种重要方法。
磁力仪器可以测量地球磁场的强度和方向,它的原理是利用磁感应强度的变化来推算出矿藏的存在和规模。
磁力测量可以测定地球磁场的变化,并通过分析磁场异常值,确定地下矿产资源和构造特征的位置。
三、重磁法应用1. 矿产勘探:重磁法是一种重要的矿产勘探方法。
通过对矿区进行重磁场测量,可以推断出地下的矿藏类型、规模和分布。
这对于矿产资源的发现和评估非常重要,可以为矿产勘探提供科学的依据。
2. 地质构造研究:地质构造是地球表面和地下岩石的形成和演化过程中产生的各种构造形态和特征。
重磁法可以提供地质构造的详细信息,通过分析和解释重力和磁场异常的特征,可以揭示地球的构造演化历史。
3. 水文地质调查:重磁法还可以应用于水文地质调查。
水文地质是研究地下水分布、地下水动态和地下水对地质环境的影响的一门科学。
通过重磁法测量地下水的分布和流动状况,可以为水资源的开发和管理提供重要的参考。
四、重磁法在勘探中的优势1. 高效性:重磁法具有高效的勘探速度和较低的成本,能够在较短的时间内获取大量的勘探数据。
地球物理勘探方法简介
地球物理勘探方法简介地球物理勘探作为地球科学领域中的重要分支,通过测量地球的物理特征,以及地下介质的物理属性,来获取地下资源的信息。
本文将对地球物理勘探方法进行简要介绍。
一、重力勘探法重力勘探法是利用地球重力场的变化来推测地下物质的分布情况。
勘探人员通过测量不同地点的重力值,分析地球物质的密度分布。
这种方法在石油、地质灾害等领域有较广泛应用。
二、磁法勘探法磁法勘探法是测量地球表面垂直指向的磁场强度和方向,推测地下物质的磁性变化。
勘探人员通过磁力仪器测量地磁场的强度和方向变化,进而得出地下磁性物质的大致分布情况。
磁法勘探法在寻找矿藏、勘探地下管道等方面具有重要意义。
三、电法勘探法电法勘探法是利用电磁场的特性来推断地下物质的电性变化。
勘探人员通过在地下埋设电极,在地表上施加电流,测量地下电势分布和电阻率变化,从而推测地下物质的导电性差异。
电法勘探法在矿产资源勘探和地下水资源调查中具有广泛应用。
四、地震勘探法地震勘探法是通过分析地震波在地下介质传播的速度和幅度变化,来推断地下介质的结构和组成。
勘探人员通过放置震源和接收器,记录地震波传播的信息,并进行数据处理和解释。
地震勘探法在石油勘探、地质灾害预测等领域有着重要应用。
五、测井技术测井技术是通过在钻井过程中使用各种物理测量手段,获取地下岩石的物理特性和储量分布信息。
测井仪器可以测量地层电阻率、自然伽马辐射、声波速度等参数,帮助勘探人员判断地层岩性、含油气性质等重要信息。
六、地电磁勘探法地电磁勘探法是通过测量地下介质中电磁场的变化,推测地下物质的分布情况。
勘探人员通过放置电磁发射器和接收器,记录电磁场的变化情况。
地电磁勘探法在矿产资源调查、地质工程勘察等方面起到了重要作用。
七、地热勘探法地热勘探法是通过测量地壳中的温度分布,推测地下热流和地热资源的分布情况。
测温井、测温孔等技术手段可以帮助勘探人员获取地温数据,并进行数据处理与解释。
地热勘探法在地热能利用和环境地质研究中有着重要应用。
磁法在矿产资源开发中的应用
磁法在矿产资源开发中的应用在现代矿产资源开发中,科学技术的不断进步为勘探和开采提供了更多的手段和方法。
其中,磁法作为一种非常重要的地球物理勘探工具,在矿产资源开发中发挥了重要的作用。
本文将介绍磁法的基本原理和其在矿产资源开发中的应用。
一、磁法的基本原理磁法是利用地球的磁场和地下物质的磁特性进行勘探的一种方法。
地球磁场的存在是由于地球内部存在磁性物质,例如磁铁矿等。
当进行磁法勘探时,可以通过测量地表上的地磁场强度和方向变化来推断地下存在的物质分布情况。
根据地下物质的磁性特性,可以确定其类型和性质。
二、磁法在矿产资源勘探中的应用1. 铁矿矿床勘探磁法在铁矿矿床勘探中起着至关重要的作用。
由于铁矿矿床通常富含磁铁矿,这些磁性物质会在地磁场中产生异常,通过测量这些异常可以确定矿床的存在和分布情况。
磁法还可以辅助勘探人员评估矿床的规模、形态和品位,为后续的开采工作提供重要信息。
2. 磁性金属矿床勘探磁性金属矿床如铁、铜、镍等在磁场中会表现出较强的磁性。
因此,磁法非常适用于这类矿床的勘探。
通过测量地磁场的变化,可以推断磁性金属矿床的存在和分布情况。
磁法还可以帮助勘探人员确定矿床的深度和规模,为开采提供指导。
3. 非磁性矿床勘探磁法不仅在磁性矿床勘探中适用,对于非磁性矿床的勘探也有一定的应用价值。
例如,某些矿床中含有与矿化有关的矿物或化学元素,这些矿化对地磁场也会产生一定影响。
通过测量地磁场的变化,可以推断非磁性矿床的可能存在和分布情况,为矿产资源勘探提供重要信息。
4. 矿床开采中的应用除了在矿床勘探中的应用,磁法在矿床开采中也发挥着重要作用。
在开采前,磁法可以用于详细评估矿床的规模和形态,确定开采的合理方案。
同时,在开采过程中,通过监测地下矿石的磁性变化,可以判断开采工作的进展情况,并对矿床的剩余资源进行评估。
三、磁法在矿产资源开发中的意义和挑战磁法作为一种重要的地球物理勘探方法,为矿产资源开发提供了可靠的技术手段。
磁法在矿产资源勘探中的应用
磁法在矿产资源勘探中的应用矿业工程是勘探、开发、利用地下矿产资源的学科。
在矿业工程的实践中,使用各种手段和技术来寻找矿产资源是非常重要的。
磁法是一种常用的地球物理勘探技术,可广泛应用于矿产资源勘探中。
本文将介绍磁法在矿产资源勘探中的应用以及其原理和实施。
一、磁法原理磁法是通过测量地球磁场的变化来判断地下岩石结构、矿体、地质构造等信息的物理勘探方法。
地球本身具有磁场,矿体的存在会对地球磁场产生扰动。
利用磁法测量设备可以检测到这种磁场的变化,并通过数据处理和分析获得地下矿体和地质构造信息。
二、磁法在矿产资源勘探中的应用1. 矿产类型识别磁法可以用于识别不同类型的矿产资源,例如铁矿、铜矿和锰矿等。
不同矿石具有不同的磁性,通过测量磁场变化可以判断地下是否存在特定类型的矿体。
2. 矿体探测磁法可以用于定位矿体的位置、形状和大小。
矿体对地球磁场的影响会导致磁场异常,在磁法测量中可以通过探测磁场异常来确定矿体的存在和相关参数。
3. 地质构造分析磁法可以帮助分析地质构造,如断层、褶皱和岩浆岩体等。
这些地质构造对地球磁场的影响表现在磁场异常上,通过磁法测量可以获得地下地质构造的信息,为后续的勘探工作提供指导。
4. 地下水资源探测磁法不仅可以用于矿产资源的勘探,还可以应用于地下水资源的探测。
地下水含有溶解的矿物质,会对地球磁场产生影响。
利用磁法可以检测到这些磁场异常,从而确定地下水的存在和储量。
三、磁法勘探实施磁法勘探实施通常需要以下步骤:1. 设计勘探方案根据目标矿产类型和勘探区域的地质条件,确定磁法勘探的参数和设备选择。
包括测量仪器的类型、检测线网的布置方式和测量参数等。
2. 数据采集根据设计方案,使用磁法测量仪器进行数据采集。
测量仪器会记录磁场变化的数据,通过移动测量仪器的位置和测量方向,获得覆盖整个勘探区域的数据。
3. 数据处理与分析将采集到的数据进行处理与分析,包括数据拟合、异常提取和数据解释等。
通过与地质模型和现场观测的对比,得出合理的解释和结论。
地球物理勘探之磁法勘探解剖
N
Y
n (R)n2
r n1m0
sim n[gn msin(m)hnmcos(m)]Pnm(cos)
ZnN 1mn 0(n1)(R r)n2[gn mcos(m)hnmsin(m)]Pnm(cos)
(4)
式中:R为地球的平均半径, R=6371.2km;
θ=90o为-P,点的地理纬度;
λ 为P点的地理经度;为n阶高
通过观测和分析岩矿石的磁性异常及磁场特征,来研究地 质构造及其分布形态和寻找矿产的一种地球物理勘探方法。
2、分类
就工作环境而言,可分为地面磁测、航空磁测、海洋磁 测和井中磁测四类。
3、单位
SI制:
T(特斯拉)
地球物理学:nT(纳特)
1 nT=10-9 T
4、磁法勘探和重力勘探的重要差别
预备知识: 岩、矿石的磁性
z(下)
X(地理北) H
(磁北)
y(东)
2、地磁图
地磁要素是随时空变化的,要了解其分布特征,必须把不同时刻 所观测的数值都归算到某一特定的日期,国际上将此日期一般选在 1月1日零点零分,这个步骤称之为通化。
将经通化后的某一地磁要素值按各个测点的经纬度坐标标在地图 上,再把数值相等的各点用光滑的曲线连结起来,编绘成某个地磁 要素的等值线图,便称为地磁图。
地磁场的短期变化主要起因于固体地球外部的各种电流体 系。按其变化特征也可以分为两类:一类是按一定的周期连续出 现,且变化平缓而有规律,称为平静变化;另一类是偶然发生, 持续一定时间后就消失,是短暂而复杂的变化,变化幅度可以很 强烈,也有的很小,称之为扰动变化。
1、平静变化 平静变化又根据其变化周期和幅度等特征,分为太阳静日
(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”
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。
《地球物理勘探》课件
应用:广泛应用于地质调查、 矿产勘探、工程勘察等领域
优点:分辨率高、探测深度大、 不受地形和地表覆盖物影响
缺点:需要专业的设备和技术 人员,成本较高
电法勘探技术
原理:利用地下岩石和矿物的电性差异进行勘探 应用:广泛应用于地质调查、矿产资源勘探等领域 优点:分辨率高、探测深度大、不受地形限制 技术类型:包括电阻率法、电磁法、电导率法等
地震勘探技术
原理:利用地震波在地下传播时遇到不同介质产生的反射、折射和散射等现象,来探测 地下地质结构
应用:广泛应用于石油、天然气、煤炭等矿产资源的勘探和开发
技术特点:分辨率高、探测深度大、成本低、效率高
发展趋势:随着科技的发展,地震勘探技术也在不断进步,如三维地震勘探、高分辨率 地震勘探等。
矿产资源勘探:通过地球物 理方法寻找金属、非金属等 矿产资源
地下水勘探:通过地球物理 方法寻找地下水资源,为水 资源管理和利用提供依据
工程地质勘探:通过地球物 理方法评估工程地质条件, 为工程建设提供依据
环境地质勘探:通过地球物 理方法评估环境地质条件, 为环境保护和治理提供依据
地球物理勘探在科学研究中 的应用:如地壳构造、地震 预测、火山监测等
THANKS
汇报人:
应用:在地球物理勘探中的应 用,如石油、天然气、矿产等 资源的勘探和开发
Part Five
地球物理勘探案例 分析
石油地球物理勘探案例
案例背景:某油田需要进行地球物理勘探,以确定地下石油储量 勘探方法:采用地震勘探、重力勘探、磁法勘探等方法 勘探结果:发现地下石油储量丰富,具有开采价值 勘探意义:为油田开发提供了科学依据,提高了开采效率和效益
数据处理
数据采集:通过地震、重力、磁力等方法获取原始数据 数据预处理:对原始数据进行滤波、去噪等处理 数据分析:利用各种地球物理模型和算法对数据进行分析 数据解释:根据分析结果,解释地下地质结构和资源分布情况 数据可视化:将分析结果以图表、图像等形式展示出来,便于理解和交流
高精度磁法测量工作流程汇总
高精度磁法测量工作流程汇总引言磁法测量是地球物理勘探中常用的方法之一。
它利用地球磁场的特性,通过对地下岩石中含有的磁性物质的磁化程度的测量,来推测地下岩体成分。
在地球科学中,磁法测量被广泛应用于矿产勘探、地质环境监测、地质构造研究等领域。
本文旨在通过对高精度磁法测量的工作流程进行详细介绍,让读者了解磁法测量的基本过程和步骤,为科学研究和实践中的应用提供参考。
仪器和设备准备在进行磁法测量之前,需要准备相应的仪器和设备。
这些设备通常包括磁力计、变压器、采样仪、电池、计算机等。
其中,磁力计是最为关键的设备之一,它用于测量地球磁场的强度和方向。
选择磁力计时需要注意其响应范围、测量范围、精度等参数,以便满足实际应用的需要。
另外,变压器的作用是将磁力计的信号转化为电压信号,方便采样仪的读取。
野外工作流程1. 布设采样线在进行磁法测量之前,需要先规划采样线的布设计划。
根据实际需要,确定测量区域和采样线的方向和间距。
在野外工作时,需要利用测量仪器对采样线进行标记和记录,并通常会在标记点上设置地标进行标定。
2. 进行实际测量完成采样线规划后,可以利用采样仪对地下岩石的磁化程度进行测量。
通常情况下,采样仪需要放置在地面上走过每个的采样点进行测量。
在进行测量时需要注意避免电磁干扰和磁场倾斜等问题对测量结果的影响。
3. 数据处理和分析完成野外测量后,需要对采集到的数据进行处理和分析。
一般情况下,可以利用计算机软件对采集到的数据进行处理和分析,以便得到更为精确和可靠的结果。
常用的数据处理方法包括数据滤波、校正、模型拟合等。
通过这些处理,可以让测量结果更好地反映地下岩石的特性和分布情况,为后续工作提供有价值的参考和依据。
高精度磁法测量是一种重要的地球物理测量方法,可广泛应用于矿产勘探、地质环境监测、地质构造研究等领域。
本文了磁法测量的仪器和设备准备、野外工作流程和数据处理和分析的基本步骤。
希望可以为读者了解磁法测量提供参考,同时也希望在实践中遇到问题时能够参考本文,找到解决方法。
磁法和瞬变电磁法探测煤矿充水火烧区
磁法和瞬变电磁法探测煤矿充水火烧区摘要: 本文将研究磁法和瞬变电磁法在探测煤矿充水火烧区的适用性。
首先,简要介绍了这两种技术的基本原理,然后讨论了它们的优势和劣势,以及在检测煤矿充水火烧区的适用性。
最后,总结了结果表明,磁法和瞬变电磁法都有效地探测到煤矿充水火烧区的情况,但磁法有更强的灵敏度和更广的动态范围,而瞬变电磁法则具有更小的检测半径和更好的精度。
关键词:磁法;瞬变电磁法;煤矿充水火烧正文:磁法是一种常用的地球物理勘探技术,它将耦合到地球物理场而产生一系列探测信号,用以研究作为地质结构的物理参数。
瞬变电磁法是一种时变的工程物理勘探技术,它产生幅度大但是持续时间短的探测信号,可以检测到有限深度范围内深层地层中的构造形态、电气参数等。
这两种技术都可以在检测煤矿充水火烧区中发挥作用。
首先,磁法在检测煤矿充水火烧区中有较强的灵敏度。
在火烧区,由于土壤成分的变化,地球物理字段会有明显的变化,从而使磁法可以很好地检测到火烧区的情况。
此外,磁法的动态范围也很大。
它可以检测到1—2 km以内的地层,这大大提高了磁法在检测煤矿充水火烧区的能力。
其次,瞬变电磁法也在检测煤矿充水火烧区中发挥着重要作用。
瞬变电磁法具有更小的检测半径,可以精确地检测到火烧区内的细微差异,从而更准确地检测出火烧区的位置和范围。
此外,瞬变电磁法的精度也比磁法更高,即使在火烧区中也可以检测出更精确的地质参数,以便更准确地判断火烧区的范围和情况。
综上所述,磁法和瞬变电磁法都有效地探测到煤矿充水火烧区的情况,但磁法有更强的灵敏度和更广的动态范围,而瞬变电磁法则具有更小的检测半径和更好的精度。
在使用磁法和瞬变电磁法探测煤矿充水火烧区的时候,有几个方面需要考虑。
首先,地磁场的强度会影响磁法的灵敏度,因此选取检测地点要尽量避免地磁场强度过大的区域。
另外,地表材料也会影响检测效果,一般来说,地表岩石含量低的地区可以得到较好的检测结果。
此外,检测时也要考虑地形特征,在平整的地区可以更容易地检测到火烧区的存在。
勘探地球物理概论 重力,磁法,电法,放射性
勘探地球物理概论(二)重力勘探1. 熟悉地球重力场模型2. 了解重力测量野外工作方法3. 熟悉常见岩(矿)石密度4. 掌握重力异常数据处理方法5. 熟悉重力资料解释的基本步骤和方法(三)磁法勘探1. 熟悉地磁要素及地磁场的解析表示2. 了解磁法勘探野外工作方法3. 熟悉常见岩石磁性特征4. 掌握磁异常各分量转换方法及简单形体磁异常解释方法(四)电法勘探1. 掌握岩石电阻率的测定方法,熟悉电阻率剖面法、测深法基本装置类型2. 了解岩石的自然极化特性,熟悉常见自然极化电场特点及自然电场法的应用3. 了解岩石的激发极化机理,熟悉激发极化的频率特性、时间特性及其应用4. 掌握电磁法的理论基础,熟悉电磁测量剖面法、测深法的分类特点及应用(五)放射性和地热勘探1. 熟悉放射性现象及α射线、β射线、γ射线的基本特点2. 了解放射性测量方法原理3. 熟悉地热学中的常见物理量含义及岩石热物理性质4. 了解地球热结构特点,掌握大地热流密度的含义和测量方法地球物理勘探复习资料地球物理勘探方法(简称“物探”):是以岩矿石等介质的物理性质差异为物质基础,利用物理学原理,通过观测和研究地球物理场的空间与时间分布规律以实现基础地质研究、环境工程勘察和地质找矿等目的的一门应用学科。
地球物理勘探方法:重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、放射性勘探、地热勘探。
应用物探方法所必须具备的地质及地球物理条件:1.探测对象与周围介质之间必须具有较明显的物性差异;2.探测对象必须具有一定的规模(即其大小相对于埋藏深度必须有相应的规模),能产生在地面上可观测的地球物理异常场。
3.各种干扰因素产生的干扰场相对于有效异常场必须足够小,或具有不同的特征,以便能进行异常的识别。
物探的多解性:物探资料往往具有多解性,即对同一异常场有时可得出不同甚至截然相反的地质解释,这种情况往往是由于复杂的地质条件和地球物理场场论自身局限性所造成的。
且不可避免。
产生多解的原因:(1)数学解的不稳定性(2)观测误差(3)干扰因素(4)地球深部的不可入性所带来的观测数据中“信息量”的不足物探工作:先局部后整体第一章:重力勘探重力勘探是以研究对象与围岩存在着密度上的差异为前提条件的。
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。
磁法勘探名词解释
磁法勘探名词解释
磁法勘探是一种地球物理勘探方法,利用地球磁场和磁性物质的物理特性探测地下矿产、水源、岩层结构等信息。
以下是磁法勘探中常见的名词解释:
1. 磁场:指地球磁场,是由地球内部磁性物质运动产生的磁力线,具有方向和大小。
2. 磁异常:指地下物质对磁场的反应引起的磁场变化,可用于勘探矿产、岩层结构等信息。
3. 磁性物质:指具有磁性的物质,如铁、镍、钴等,其存在会影响地球磁场,形成磁异常。
4. 磁性异常:指地下磁性物质对磁场的影响所引起的磁异常。
5. 磁滞回线:磁性物质在外加磁场作用下,磁化强度随磁场的变化关系。
在磁场强度逐渐降低时,磁化强度不会立即回到其未受磁作用时的状态,而是在磁场降至一定值后才开始回复,形成了磁滞回线。
6. 磁化率:磁性物质受磁场作用下的磁化程度,可用于勘探矿产、岩层结构等信息。
7. 磁性分层:指地下磁性物质分布形成的不同磁性特征的地层。
8. 磁化角度:磁场方向与地表的夹角,勘探时需测定地表上磁场的方向和大小。
9. 磁化方向:磁性物质的磁化方向,可用于判断地下物质的性质和构成。
以上是磁法勘探中常见的名词解释,了解这些名词的含义有助于更好地理解和应用磁法勘探技术。
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_04_磁法野外工作方法
基点网的布置
根据基点网的作用,在建立基点网时应考虑: 根据仪器的最大线性时间间隔和交通运输条件、观测时间 长短来确定基点网的密度,使之均匀分布全区;为保证基点网测 量的精度,应用一台或多台精度高的仪器观测;采用快速的交通 工具运送;观测路线应按闭合环路进行,环路中的首尾点必须联 测;当需建立多个环路时,每个环中中必须包含相邻环路中两个 以上基点作为公共基点,以便最后对基点网进行平差;基点应布 臵在交通干线上,地物地貌标志明显,周围无震源,稳固,无外 界重磁场干扰,磁场梯度小的地方,并按规定统一编号和建立永久 或半永久性标记。
第四节 测点、检查点的布置、测量及日变观测
5日变观测 日变站有效作用范围与磁 测精度有关,低精度测量 时,一般在半径50~100km 范围内,可以认为变化场 差异微小,高精度磁测时, 最大有效范围一般以半径 25km设一个站为宜。
第四节 测点、检查点的布置、测量及日变观测
(2)测线磁场观测 要按照磁测工作设计书规 定的野外工作方法技术严 格执行。针对不同磁测精 度,不同观测仪器和不同 校正方法,采用不同的野 外观测方法,但每天测线 观测都是始于基点而终于 基点,对建立分基点网的, 要求测量过程中1~2小时闭 合一次分基点观测。
观察说明下图中哪一种测网布置最合理,为什么?
第二节 仪器的检查与标定
野外施工之前和施工过程中,为确保取得合格的 测量数据,应严格按照有关技术规定的要求,定期对 使用的磁力仪进行认真检查和调校,对于仪器的性能 应进行试验和分析。所有检查、调校与试验的资料都 是生产成果的一个组成部分。 仪器的检查与调校项目包括:探头噪声等。仪器性 能的试验包括稳定性和一致性试验。调校不合要求不 能进行试验,试验不合要求不能进行标定,否则磁测 的观测精度难以得到保证。
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正,反之取负。H与x轴的夹角称为
磁偏角D,当H偏东时,D取正,反 之取负,H与T的夹角称为磁倾角I ,T下倾时取正,反之取负。
图4·1·1 地磁场坐标系统
第一节 高精度磁法
上述X、Y、Z、H、T、D、I各量统称为地磁要素,它们之间的关系如下:
X = H cosD,Y = H sinD,Z = T sinI = H tgI
H = T cosI, T2 = H2+Z2 = X2+Y2+Z2
(4·1·1)
分析这些关系可知,地磁要素中有各自独立的三组:I、D、H;X、Y、Z;H、Z、 D。如果知道其中一组,则其他各要素即可求得。在地磁绝对测量中通常测I、D、H 三个要素。
磁法勘探一般都是相对测量,地面磁测主要测Z的变化,有时也测H和T;航空磁测 主要测定T的变化。
磁场强度的单位,在国际单பைடு நூலகம்制中为特斯拉 ( T ),在磁法勘探中常用它的十亿分之 一为单位,称为纳特 ( nT ),即
1nT = 10-9 T 过去习惯使用CGSM单位制中的伽玛 ( γ ),其与国际单位制的换算关系为
第一节 高精度磁法
二、磁测仪器和磁法勘探野外工作方法
(一) 磁力仪
磁力仪的种类很多,大致可分为两大类,即机械式磁力仪和电磁式磁力仪。 由于磁法勘探早期主要以勘探磁性较强的固体矿产为主,使用的仪器主要为机 械式磁力仪(又称磁秤),机械式磁力仪可分为刃口式和悬丝式两种,而每种又可 分为垂直磁力仪(测量磁场强度垂直分量)和水平磁力仪(测量水平分量),仪器的灵 敏度一般为n×10nT,主要用于地面磁测。随着磁法勘探研究的深度和空间范围 的不断扩展,近年来已经向地壳深部与向微磁、弱磁性的地质对象勘探转变,不 仅在油气藏、地热、煤田等弱磁性领域扩大磁法的应用,而且在考古、环境污染 、灾害预测等方面也有应用。这就要求磁测仪器具有较高的灵敏度,所以磁测仪 器加速了发展速度,第一代磁力仪利用永久磁铁或感应线圈,如机械式磁力仪; 第二代磁力仪应用高导磁性材料或原子、核子的特性以及复杂的电子线路,如质 子磁力仪和光泵磁力仪;第三代磁力仪为利用低温量子效应制成的超导磁力仪。 同时,磁性参数的综合利用方法,也从研究单一磁导参量和磁性参数向三分量、 磁梯度和磁各向异性等多种磁性参数综合研究与利用方向发展。
第一节 高精度磁法
磁法勘探是一门较老、较系统的地球物理方法,广泛用于 地质找矿等领域。随着仪器测量精度、正反演数据处理精度的 提高,高精度磁测成为可能,它广泛用于弱磁问题,如环境调 查、灾害预报工作。环境与工程地球物理中要求磁法有较高的 精度,其探测目标更着重于浅层,甚至地表十米之内,主要研 究地下管道、电缆的深度、固体垃圾的污染等问题,公路、铁 路的走线和敷设,水库、水电站坝址的勘测等。另外,环境与 工程地球物理中的磁法,不只是磁场强度的测定,更重要的是 磁性测定。如磁化率的测定在土壤磁学、古地磁研究、城市大 气污染的调查、河流和海洋污染的研究、热电厂粉煤灰的研究 上都有着重要的作用。
第一节 高精度磁法
1、质子磁力仪
质子旋进又称核子旋进(核旋)、核子(质子)自由旋进。这种磁力仪是核 磁共振现象的理论和实验研究所取得的成果在地学仪器中的成功应用,其 工作原理是:测磁探头内注有煤油、水、酒精、苯等富含氢原子的溶液, 在强磁场的作用下,氢原子核,即质子的磁矩出现顺磁性,呈现宏观磁矩 ,在强磁场方向下作走向排列,这称作样品的极化。磁场越强,作用时间 越长,极化作用越大。垂直地磁场的磁化场停止后,宏观磁矩绕地磁场总 强度T作拉莫尔旋进,旋进频率和地磁场T的关系经过
(4•1•6)
显然,f0的频率比核旋的频率高得多。
光泵磁力仪的灵敏度可达0.01nT。
第一节 高精度磁法
3、磁通门磁力仪
早期最原始的磁通门磁力仪,是激励线围绕在最里面,外面绕讯号线圈, 反馈线圈为单片坡莫合金。这种探头的缺点是基波分量大,所以,后来变成 双片的。这种探头,激励线圈顺接,讯号线围绕在外面。所以,没有外磁场 存在时,两边的基波分量是抵消的,这就突出了二次谐波分量。必须记住, 磁通门只有激励到饱和,才有讯号,讯号和磁场成比例。这种双片的典型探 头,现在还在用。 探头后来发展成闭合磁路,就是现在磁通门探头用的。最新研制的磁通门探 头如图4·1·2所示。探头只有一组线圈,激励从两端加入,中心抽头既是讯号 ,又是反馈。所以,这一组线圈起到激励、讯号、反馈三种作用。如果两边 的圈数相等,电感相等,分布电容相等,两边的干扰(包括基波分量)可以抵消 。所以这种探头灵敏度虽低 ( 2 ~ 4 μV/nT ),但非常稳定,1、8cm的探头 ,当激励频率为0.1 ~ 10Hz,噪声水平在1nT值。若用方波或正弦波激励, 噪声水平还可以降低一些。用这种探头做成的磁力梯度仪,已经成功。 磁通门磁力仪的灵敏率为0.2nT。
1γ = 1nT
第一节 高精度磁法
2、地磁场的分布规律
根据各地的地磁绝对测量结果,可以绘制出地球表面各地磁要 素的等值线图。在世界地磁图上反映的地磁场分布规律为:两极处 ,Z = T = ±60000 ~ 70000 nT,H = 0,I = ±90°;赤道处, H = T = 30000 ~ 40000 nT,Z = 0,I = 0°;在北半球,Z、I 为正值,且自南向北逐渐增加,H自南向北逐渐减小,方向指向磁 北,T向下倾;在南半球,Z、I为负值,且自南向北绝对值减小, H自南向北增加,方向仍指向磁北,T向上倾。
第一节 高精度磁法
(一)地磁场
在地球上任何一处,悬挂的磁针都会停止在一定的 方位上,这说明地球表面各处都有磁场存在,这个磁 场称为地磁场。地磁场在地球表面的分布是有规律的 ,它相当于一个位于地心的磁偶极子的磁场。S极位 于地理北极附近,N极位于地理南极附近,地磁轴和 地理轴有一偏角。
第一节 高精度磁法
第一节 高精度磁法
上世纪末,高温超导弱磁测量也得以开展。高温超导量子干涉器HTc rf·SQUID测弱磁技术已经达到了170 f T的水平。超导磁力仪的灵敏度 可达0.1pT。
5、磁性测定仪器
磁性测定有剩磁和感磁。测定剩磁的仪器现在主要是磁通门磁力 仪,美国的DSM-1数字旋转式磁力仪,英国的Mini-spin都属于磁 通门磁力仪。无定向磁力仪剩磁和感磁都能测。感磁在这里,主要是 指磁化率。
第一节 高精度磁法
图4·1·2 磁通门探头
第一节 高精度磁法
4、超导量子磁力仪
超导磁力仪是现代磁力仪中,灵敏度最高的仪器。它是以磁通量子为基 准的磁力仪,Φ0称作磁通量量子。
Φ0=h/2e=2、07×10-15( Wb )=2、07×10-2 nT·cm2 (4·1·7) 上式中e为电子电荷量,h为普朗克常数,Φ0只能取整数。磁通的分辨 率高达10-4Φ0。 利用超导电性技术、超导量子干涉器件SQUID做成的磁力仪,灵敏度可 高达10-6nT,是对零磁测量的最好手段。可以测定心磁、脑磁、神经磁, 是生物磁测的有力武器。超导磁力仪的量程也宽,可到几个特斯拉。另一 特点是响应频率高,可从零到几十兆赫,所以,可测电磁波的磁分量,这 种特性使它在地球物理学中,可制成航空磁梯度仪,可用于大地电磁法和 磁测深中。在岩石磁学和古地磁学中,可以测定磁性十分微弱的岩石标本 ,分辨率为5×10-8电磁单位。这种仪器的探头,需要液氦的低温条件,因 此费用昂贵。
野外测量的探头有两种类型:一种探头的传感器做成环形,直径近 20cm,有点像探雷器,探测时需接触地面,有效探测深度约10cm; 另一种探头的端部为尖形,直径1、5cm,必须与探测目标直接接触 ,或用钻头在表土上钻一小孔,把探头插入孔中测量。
第一节 高精度磁法
想要测量地表以下更深一点地方介质的磁化率,就需使用另一种野外 磁化率测量仪器,它是由发射器、接收器、电子仪器和控制系统组成的 。发射器和接收器分别装在水平横杆的两端,它们的中间是电子仪器和 控制系统。发射器发射的变化磁场(一次磁场)在地下介质中产生电流, 而电流反过来又产生磁场(二次磁场),并为接收器所接收,由此可得磁 场的虚、实分量。所谓某磁场分量的虚分量是指该分量与一次磁场相位 相差90°时的那部分磁场的振幅,而与一次磁场同相的那部分磁场的振 幅,叫做实分量,所以前者又称为异相分量,后者又称为同相分量。这 种仪器在低频 (4kHz左右) 工作时,测量实分量,可求得介质的磁化率 ,而在高频 (40kHz左右) 工作时,测量虚分量,可求得介质的电导率 。横杆的长度可以变化,亦即改变发射器与接收器之间的距离,相应地 也就改变了探测的深度。
电磁式(高灵敏度)磁力仪主要包括磁通门磁力仪、质子旋进磁力仪、 光泵磁力仪、感应类磁力仪和超导类磁力仪等。这些高灵敏度磁测量仪 器由于其工作范围较宽(动态范围大),除可用于微弱磁信号的检测,如 航空磁测、海洋磁测和井中磁测外,还可以用于对磁测精度要求不高的 地面磁法勘探中。下面介绍几种电磁式(高灵敏度)磁力仪
目录
内容简介 第一节 高精度磁法
一
基本概念
二 磁测仪器和磁法勘探野外工作方法
三
磁测数据的处理与解释
第四章 其它物探方法
内容简介
本章主要介绍了在水文、工程及环境地质工作 中常用的高精度磁法和具有简便、快速、经济等 优点的核磁共振技术、放射性探测, 以及直接找 水的地球物理新方法核磁共振和具有较强针对性 的地温测量、在井中进行探测的物探方法地球物 理测井等。
现在以氦 ( He4 ) 光泵磁力仪为例说明其原理。所谓光泵作用,是用 氦灯照射气压较低的氦 ( He4 ) 吸收室,产生亚稳态正氦的原子,这里 原子都存在磁矩,光泵作用的结果是使原子的磁矩达到定向排列。 对于氦光泵磁力仪而言,磁矩和外磁场F的磁共振频率,有如下关系:
F = 0.03568426 f0 ( nT )
1、地磁要素
为了研究空间某点的地磁场强度
,通常选用直角坐标系统,其原点O
选在观测点上,xoy平面为水平面,