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地磁学 第二章 Geomagnetics 引言 第一节有关磁学的基本知识一 磁场磁性体磁极磁力磁库仑定理 在真空中 磁场强度 单位 1Oe 105 105nT 1A m 4 10 3Oe二 物质的磁化1 磁距2 磁化强度 J M V 三 物质的磁性1 反磁性2 顺磁性3 铁磁性 第二节地球的磁场一 地磁要素 X Y Z I D H 二 基本磁场 一 磁偶极子磁场 二 大陆磁场 三 基本地磁场的长期变化 偶极子场特征 1 倾角I与地磁纬度的关系 地磁要素 偶极子场梯度 2 垂直梯度 3 水平梯度 世界地磁总强度图 1975 世界地磁水平分量图 1975 世界地磁垂直分量图 1975 世界地磁等偏角线图 1975 1965年非偶极子场垂直分量 长期变化 1922 5 长期变化 1942 5 巴黎和伦敦的磁偏角和磁倾角的变化 中国古代 上图 日本磁偏角长期变化 下图 西向漂移 非偶极场的西向漂移多数研究者认为是由于地核相对于地幔以固定速度旋转而引起的 1 与太阳黑子活动周期一致的磁变化 变化的周期为11年 三 外源磁场 2 日变化 3 干扰变化 磁暴 地磁脉动 四 正常场与磁异常 与重力场类似 区域磁场与剩余磁场同样具有相对意义 正常磁场 磁异常 五 磁异常的确定 1 垂直分量Za Z Z0Za Tacos 2 T Tacos 第三节岩石的磁性一 岩 矿 石的磁化率总磁化强度 J Ji Jr因为 J KT所以 J KT Jr 二 岩 矿 石的剩余磁化强度1热剩磁TRM 原生 ThermalRemnantMagnetism 2碎屑剩磁DRM 原生 DepositionalRemnantmagnetism 3化学剩磁CRM 原生 ChemicalRemnantMagnetism 4 等温剩磁IRM IsothermalRM 5 粘滞剩磁VRM ViscousRM 第四节地磁测量和资料整理一 磁测方式和磁测参数1 地面磁测2 航空磁测3 海洋磁测 航磁野外作业 二 磁测资料的整理与图示校正的项目主要有 1 日变较正 2 温度校正 3 零点位移校正 4 纬度校正 第五节磁测结果的推断解释 一 概述地质解释的简化条件 1 地面水平 2 磁性体为规则几何形状3 假定地质体的磁性均匀4 磁化磁场均匀5 不考虑消磁作用6 剩磁与感磁方向一致 有效磁化强度与有效磁倾角的换算关系 二 几种简单磁性体的磁异常特征 一 基本计算公式1 磁荷面积分公式 2 泊松公式 简单形体的磁异常一 柱体磁场a 单极磁场 负点磁极的磁场 正点磁极的磁场 b 双点极磁场 Za m 和Za m 分别产生正的 负的对称异常曲线 叠加后成为非对称曲线 双极的磁场 球体磁场 球体航磁异常平面曲线 水平圆柱体磁场 当垂直磁化时 i 90 水平圆柱体磁场 水平圆柱体磁场 任意走向水平圆柱体的磁异常剖面 水平圆柱体不同有效磁倾角时的剖面曲线 板状体磁场 A薄板状体的磁场B厚板状体磁场C顺层磁化无限延深厚板 无限延深厚板 顺层磁化 的座标 无限延深厚板顺层磁化的磁场 顺层磁化无限延深厚板的磁场 斜交磁化无限延深厚板磁场数学表达 顺层磁化无限延深厚板磁场 厚板Za异常曲线分解为对称和反对称曲线及特征线段 斜磁化无限延深厚板的磁场剖面图 有限延深厚板的坐标示意图 顺层磁化有限延深厚板的磁场 斜磁化有限延深厚板的磁场 单极线磁场单极线的磁场可看成沿线的走向排列的无数个单极磁场的叠加 斜交磁化无限延深薄板的磁场 三 磁性体参数和磁场特征的对应关系 决定磁异常特征的主要因素 1 磁性体的形状和大小2 磁性体的下延深度 3磁性体的倾向4磁体的磁化强度5磁体的埋深 四 总磁场异常 T的特征及推断解释中应注意的几个问题 一 T与Za Ha的关系 T与垂直磁化时Za Ha的关系 二度体情况 五 T异常推断解释中应注意的几个问题 1 T比Za受斜磁化影响更大 2 航磁异常特征随正常场的选取不同而变化 3 由于航向并非完全垂直地质体的走向 所以航磁异常并不能完全反映磁性体的异常特征 六实测磁异常的处理 实测曲线的匀滑 剖面五点插值圆滑 磁异常的解析延拓与重力异常的上延 下延方法和公式完全一样 航磁平面图上延 向下延拓实例 原平面曲线 上延曲线 下延曲线 地形校正 保角变换法化向地磁极 垂直磁化变换 磁异常导数换算1 一阶差商 磁异常各分量间的换算以二度体异常为例 用量板法进行计算 高阶导数的物理意义 定性解释1判断引起磁异常的地质原因2分析磁体的赋存形态3推测磁体的位置和范围4估计磁性体的埋藏深度定量解释 七 磁异常的解释 球体h 1 25bG b h bm I 50 水平圆柱体h 0 83bm无限延深厚板 1 特征点法 2 切线法作极大 极小和拐点的五条切线 相交于四点 四点的横坐标分别为x1 x2 x3 x4 切线法示意图 1 切线法示意图 2 一在区域地质调查中的应用 第六节磁测资料在地质学研究中的应用一 在区域地质调查中的应用1 划分构造单元2 确定断裂3 确定古老基底的起伏 埋深二 在矿产调查中的应用1 煤田和石油普查2 勘探磁性矿产 航磁平面图上延实例 断裂带磁异