2010年地球物理勘探概论要点

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第一节 岩（矿）石的密度
一、岩矿石的密度
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三大岩类物质循环
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三大岩类物质循环
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（一）岩（矿源自文库石密度的一般规律
1.火成（岩浆）岩密度＞变质岩密度＞沉积岩密度
特征是，不论外加磁
场是否存在，原子内
部存在永久磁矩。M∝H
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（三）铁磁性 F过e渡rr族om金a属g（ne如ti铁sm）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，磁畴磁矩起因于电子的自旋磁 矩。
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抗 磁 性
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抗 磁 性
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洛 伦 磁 力
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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 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。
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地球物理勘探概论
主讲教师：唐 振 平
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第一章 岩（矿）石物性与各类 矿床的地球物理特征
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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。
根据长期研究的结果，认为决定岩、矿石密度的 主要因素为：
※ 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。
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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。
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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：
σ (g /cm³)
14 12 10 8 6 4 2
地表
9.9
地幔
5.5
1000
2000
3000
4000
5000
2900（核幔分界面）
12.46
Km
6000
6371（地心）
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二、岩石、矿石标本的密度测定
火成岩成分和密度 的关系
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3.沉积岩（1.6~2.7 g /cm³）
沉积作用与沉积岩
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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；
K:磁化率 抗 磁 性
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（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。与顺磁性相反的现象被称为抗磁性。
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顺
磁
性
顺磁性物质的主要
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 m
V
则有：P1 –P2 =V·σ0·g
V P1 P2
0 g
V P1 P2 g
m m mg P1
V P1 P2 P1P2 P1 P2 g
0 1g / m3
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第二节 岩矿石的磁性
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1.磁化强度 与磁化场呈非线 铁 性关系。右图中 磁 性 HC 称为矫顽磁 力。
一、物质的磁性
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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
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（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 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, AlCI2 。
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。
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
（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。
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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。
（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。
（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。
（4）年代老的岩体的密度小于新岩体的密度。
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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～
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变质作用与变质岩
5.矿石
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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）
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（二）地球内部的密度分布
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