磁法課件--孟令順教授.ppt

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1、磁法勘探在尋找金屬礦體中的應(yīng)用授課人：孟令順磁法勘探的基礎(chǔ)知識1地磁場與磁異常2簡單規(guī)則幾何形體參數(shù)及磁異常的計(jì)算3磁異常的處理4典型磁異常的初步地質(zhì)解釋5主要內(nèi)容6磁法勘探在尋找金屬礦體上的實(shí)例前言尋找強(qiáng)磁性礦體或?qū)ふ遗c圍巖具有一定磁性差異的礦體主要用磁法勘探。磁法勘探是通過觀測和分析巖、礦石的磁性差異以及地磁場的特征，來研究地質(zhì)構(gòu)造并尋找礦產(chǎn)資源的一種物探方法。一、磁法勘探的基礎(chǔ)知識（一）磁力磁體中兩個磁性最強(qiáng)的部位，稱為磁極。以符號N表示正磁極或稱指北極；另一個磁極稱為負(fù)磁極或指南極，以符號S表示。同性磁極互相排斥，異性磁極互相吸引。這種排斥力和吸引力統(tǒng)稱為磁力。磁體的磁性及磁極間的

2、相互作用是人類對磁體觀察初期發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象。將這種現(xiàn)象與電現(xiàn)象相比，于是虛構(gòu)了磁體內(nèi)存在“磁荷”的概念。“正磁荷”聚集在N極，“負(fù)磁荷”聚集在S極?，F(xiàn)代科學(xué)告訴我們，磁荷是不存在的，磁性不是磁荷，而是帶電質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動所引起的。但是，歷史上由“磁荷”觀點(diǎn)所建立的磁學(xué)宏觀規(guī)律，后來都能以分子電流觀點(diǎn)做出正確解釋，且按磁荷觀點(diǎn)簡單明瞭，使用方便，所以這里仍以磁荷理論作為方法的基礎(chǔ)。不同磁體之間的相互作用力，能用與萬有引力定律相類似的磁庫侖定律來表示。這樣，磁荷量為Qm及Q’m相距r遠(yuǎn)的兩個點(diǎn)磁極間在真空（或空氣）中的作用力可表示為式中F0以牛頓(N)為單位；r以米(m)為單位；Qm以牛頓·米/安培（N

3、·m/A）為單位；μ0是真空磁導(dǎo)率，國際單位(SI)的數(shù)值為4π×10-7亨利/米(H/m)。磁力F0的方向在兩磁極的連線上。（二）磁場強(qiáng)度磁極間的相互作用力是通過磁場來傳遞的。磁場就是磁力作用的物質(zhì)空間。一個磁荷為Qm的磁極在相距r的P點(diǎn)產(chǎn)生磁場H可用單位正磁荷在P點(diǎn)所受的力來表示H的方向就是正的點(diǎn)磁極在場中受力的方向。磁場強(qiáng)度H的SI單位為安培/米(A/m)。在CGSM單位中用奧斯特（Oe）來表示。數(shù)值上1A/m=4π×10-3Oe。（三）磁化強(qiáng)度磁化強(qiáng)度是表示物體被磁場磁化強(qiáng)弱的物理量。巖石和礦石被磁化時要考慮兩種因素：一種是被現(xiàn)代地磁場磁化取得的，稱為感應(yīng)磁化強(qiáng)度(簡稱感磁），用M

4、i表示；另一種是巖石形成時受當(dāng)時地磁場磁化獲得的磁化強(qiáng)度被保留下來的部分稱為天然剩余磁化強(qiáng)度（簡稱剩磁），用Mr表示；于是巖石中的磁化強(qiáng)度可表示為M=Mi+Mr每塊巖石標(biāo)本中都具有這兩種磁化強(qiáng)度，只不過不同巖石具有的剩磁和感磁比例不同。感應(yīng)磁化強(qiáng)度Mi=кH，к為磁化率。而Mr的方向和大小是與它形成的環(huán)境和歷史有關(guān)系，一般講火山巖和熱變質(zhì)巖的Mr特別大，這給磁異常的解釋帶來一定的困難。（四）磁感應(yīng)強(qiáng)度磁場強(qiáng)度H在真空中產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的定義式為當(dāng)把一個能被磁化的物體帶進(jìn)這個區(qū)域內(nèi)，感應(yīng)磁化強(qiáng)度Mi在物體所占的區(qū)域內(nèi)又建立一個附加的磁感應(yīng)強(qiáng)度，因此，物體內(nèi)的總磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=μ0H+μ0M

5、i=μ0H+μ0κH=(1+κ)μ0H=μH式中μ=(1+κ)μ0稱為絕對磁導(dǎo)率；μR=(1+κ)稱為相對磁導(dǎo)率；磁感應(yīng)強(qiáng)度B的單位在CGSM制中為高斯(Gs)，SI制中為Wb/m2或N/(A·m)，稱為特斯拉（T）；1Gs=10-4T。在磁法勘探中，B通常使用較小的實(shí)用單位伽馬(γ)(CGSM制)或納特(nT)(SI制)，它們之間的關(guān)系是1γ=10-5Gs；1nT=10-9T；1nT=1γ在空氣和沉積巖中，，。在磁法勘探中，由于空氣中μ0的存在，磁力儀測定的參數(shù)不是磁場強(qiáng)度，而是磁感應(yīng)強(qiáng)度。因此在磁性體參數(shù)計(jì)算以及磁異常正反問題的討論中所說的磁場實(shí)際上是指磁感應(yīng)強(qiáng)度的概念，單位采用特斯拉

6、，實(shí)用單位為納特。（五）物質(zhì)的磁性不同物質(zhì)的磁化率各不相同，根據(jù)磁化率的不同可將物質(zhì)分為三大類。1、逆磁性物質(zhì)磁化率為負(fù)(κ＜0）的物質(zhì)稱作逆磁性（又稱反磁性或抗磁性）物質(zhì)。它們的負(fù)磁化率一般很?。é省?0-5SI）。所有的惰性氣體及一些金屬和非金屬如蒸餾水、酒精、煤油、金、銀、硫等都屬此類。2、順磁性物質(zhì)具有正磁化率（κ＞0）的物質(zhì)稱順磁性物質(zhì)。許多稀土金屬和鐵族鹽類均屬此類。順磁性物質(zhì)的磁性很小，是弱磁性，其磁化率一般在10-7~10-5SI之間。3、鐵磁性物質(zhì)鐵磁性物質(zhì)的磁化率是正的（和順磁性物質(zhì)相同），且比順磁性物質(zhì)磁化率大萬倍以上，有時超過10SI。這類物質(zhì)不多，只有鐵、鈷、鎳、

7、釓及其合金。鐵磁性物體內(nèi)，包含多個磁疇。每個磁疇中又包含數(shù)百億甚至數(shù)千億個原子，根據(jù)每個磁疇內(nèi)原子磁矩排列的方向及大小又分為鐵磁性物質(zhì)、亞鐵磁性物質(zhì)和反鐵磁性物質(zhì)。鐵磁性物質(zhì)：如鐵、鈷、鎳，這類物質(zhì)磁疇內(nèi)，原子磁矩平行排列在兩個相等的亞晶格內(nèi)，所以磁性特別大。亞鐵磁性（又稱鐵淦氧磁性）物質(zhì)：如磁鐵礦、鈦磁鐵礦，原子磁矩反平行排列在兩個互不相等的亞晶格內(nèi)，結(jié)果有一個凈剩的磁矩。所以具有較大的磁化率和剩余磁強(qiáng)度。反鐵磁性物質(zhì)