重磁电法勘探

1、总复习总复习绪绪 论论1 1、地球物理勘探的概念、地球物理勘探的概念2.2.物探方法的过程物探方法的过程3.3.地球物理勘探方法的分类地球物理勘探方法的分类1.1.地球物理勘探的概念地球物理勘探的概念n广义地讲，广义地讲，地球物理学地球物理学是研究地球内部及是研究地球内部及地球与邻近星体之间物理场的一门应用物地球与邻近星体之间物理场的一门应用物理学，根据国家自然科学基金委地球物理理学，根据国家自然科学基金委地球物理学科组的划分，它由四部分组成：学科组的划分，它由四部分组成：n测量地球物理：测量地球物理：研究地球表面的形状；研究地球表面的形状；n固体地球物理：固体地球物理：研究地球本体的物理现研

2、究地球本体的物理现象；象；n空间地球物理：空间地球物理：研究高空以至星际空间研究高空以至星际空间( (与地球相邻的与地球相邻的) )的物理场；的物理场；1.1.地球物理勘探的概念地球物理勘探的概念n勘探地球物理：勘探地球物理：用地球物理方法，解用地球物理方法，解决国民经济发展中遇到的金属与非金属决国民经济发展中遇到的金属与非金属资源调查问题，随着社会的发展，其范资源调查问题，随着社会的发展，其范围已远远超过原来的内涵，并且发展极围已远远超过原来的内涵，并且发展极快，自成体系。快，自成体系。1.1.地球物理勘探的概念地球物理勘探的概念 2.2.物探方法的过程物探方法的过程n所有物探方法均通过三个

3、步骤完成所有物探方法均通过三个步骤完成 n地下有物性差异的物质都地下有物性差异的物质都有可能有可能利用物探方利用物探方法进行勘查工作。法进行勘查工作。n但由于目前技术限制只有在但由于目前技术限制只有在一定条件一定条件下下物探工作才能达到满意的结果。物探工作才能达到满意的结果。有相对大的规模条件埋深相对浅 (地壳内)物性差异相对大密度磁性电性弹性放射性导热性第一章第一章 重力勘探的理论基础重力勘探的理论基础n1.1.重力和重力异常重力和重力异常n2. 2. 正常重力公式正常重力公式n3.3.重力勘探的正问题和反问题重力勘探的正问题和反问题n1.1.重力和重力场重力和重力场n在地球附近的空间，一切

4、物体都要受到被近似地在地球附近的空间，一切物体都要受到被近似地n拉向地心的力，这个力就是重力。拉向地心的力，这个力就是重力。重力的实质是牛顿万有引力和离心力的合力。重力的实质是牛顿万有引力和离心力的合力。n有重力作用的空间，称为重力场。有重力作用的空间，称为重力场。重力异常重力异常 从地面上某点的实际观测重力值中减去该从地面上某点的实际观测重力值中减去该点的正常重力值和地形起伏不平的影响值后得点的正常重力值和地形起伏不平的影响值后得到的差，叫做重力异常，通常用到的差，叫做重力异常，通常用g g来表示。来表示。 也就是说，重力异常是所有地壳内被研究的地质也就是说，重力异常是所有地壳内被研究的地质

5、体与围岩之间的密度差所引起的。体与围岩之间的密度差所引起的。引起重力异常的原因：引起重力异常的原因：1.1.相对与地表光滑的椭球面而言，起伏的地表相对与地表光滑的椭球面而言，起伏的地表( (高高程）及其以下物质层的存在；程）及其以下物质层的存在；2.2.地球（壳）内部存在密度非均匀体；地球（壳）内部存在密度非均匀体；3.3.固体潮、日月引力引起的随时间变化。固体潮、日月引力引起的随时间变化。重力的数学表达式重力的数学表达式n为了描述重力的空间分布，通常采取直角坐标系，以数学解析式表示A(x、y、z)xyzdm(、)on设地心为坐标原点，z轴与地球的自转轴重合，x，y轴在赤道面上。 n地球的全部

6、质量对地球的全部质量对A点所产生的引力分量为点所产生的引力分量为:n积分号下的V表示对整个地球进行积分。 通过假设各种简单形体的地质体，分通过假设各种简单形体的地质体，分析其重力异常特点，找出重力异常析其重力异常特点，找出重力异常和地质体的性质、产状、位置、大和地质体的性质、产状、位置、大小之间的联系，从而达到地质解释小之间的联系，从而达到地质解释的目的。的目的。 根据已知形体，计算其异常，称之为根据已知形体，计算其异常，称之为正演问题；正演问题；反之根据异常特点，推反之根据异常特点，推测地质特征，称之为反演问题。测地质特征，称之为反演问题。重力勘探的正问题和反问题重力勘探的正问题和反问题剩余

7、密度和剩余质量剩余密度和剩余质量n剩余密度：地质体与围岩之间的密度差。剩余密度：地质体与围岩之间的密度差。n剩余质量：剩余质量：剩余密度与地质体体积的乘剩余密度与地质体体积的乘积。积。 定性解释和定量解释：定性解释和定量解释： 定量解释定量解释：异常体的形状、大：异常体的形状、大小、埋深等产状要素，包含属性参小、埋深等产状要素，包含属性参数（密度，电性、磁性、弹性的相数（密度，电性、磁性、弹性的相关参数）。关参数）。根据异常分布特征和探区的物理地质条件，根据异常分布特征和探区的物理地质条件，说明引起异常的地质原因，属于异常的说明引起异常的地质原因，属于异常的地质解释，为定性解释。地质解释，为定

8、性解释。 二度体、三度体二度体、三度体在各个方向上延伸有限的物体在各个方向上延伸有限的物体三度体三度体在某一方向延伸很长，横截面处处相等的在某一方向延伸很长，横截面处处相等的物体物体二度体二度体n重力异常是由于地壳内部岩石密度分布的不均重力异常是由于地壳内部岩石密度分布的不均匀所引起的，因而对于岩石的密度及其分布情匀所引起的，因而对于岩石的密度及其分布情况的了解是十分必要的。岩石密度是指在自然况的了解是十分必要的。岩石密度是指在自然蕴藏条件下，岩石单位体积的质量。根据观测蕴藏条件下，岩石单位体积的质量。根据观测结果表明，不同种类的岩石有不同的密度值；结果表明，不同种类的岩石有不同的密度值；同种

9、类岩石，在不同的地质条件下，也会有不同种类岩石，在不同的地质条件下，也会有不同的密度值。同的密度值。n影响岩石密度的主要因素有两个，即岩石中的影响岩石密度的主要因素有两个，即岩石中的矿物成分和孔隙度。矿物成分和孔隙度。岩石与矿石密度岩石与矿石密度n一般岩浆岩和变质岩比较致密，所含矿物一般岩浆岩和变质岩比较致密，所含矿物的密度比较大。的密度比较大。n一般沉积岩所含的重矿物也较岩浆岩、变一般沉积岩所含的重矿物也较岩浆岩、变质岩为少，所以沉积岩的密度在很大程度质岩为少，所以沉积岩的密度在很大程度上取决于孔隙度。上取决于孔隙度。n n同是沉积岩，其密度常随埋藏深度从浅同是沉积岩，其密度常随埋藏深度从浅

10、到深而增加，起初增加很快，达到一定到深而增加，起初增加很快，达到一定值后，增加越来越不明显，这种密度随值后，增加越来越不明显，这种密度随深度增加的关系，是因为上覆岩层的巨深度增加的关系，是因为上覆岩层的巨大压力使孔隙度减小的结果。大压力使孔隙度减小的结果。第三章第三章 重力测量的重力测量的野外工作方法及成果整理野外工作方法及成果整理n1. 1. 基点网观测基点网观测n2. 2. 重力观测结果的外部校正重力观测结果的外部校正n3. 3. 重力异常的图示法。重力异常的图示法。1.1.重力基点重力基点n为了捉高重力测量的精度，在一定时间为了捉高重力测量的精度，在一定时间内便于检查重力仪的混合零点位移

11、，合内便于检查重力仪的混合零点位移，合理地进行改正，在测量之前，要在工区理地进行改正，在测量之前，要在工区内确定一定数量的控制点，内确定一定数量的控制点，称重力基点。称重力基点。 重力基点作用重力基点作用n将重力仪测得的相对重力值换算为绝对将重力仪测得的相对重力值换算为绝对重力值重力值( (资料拼接时统一基准资料拼接时统一基准),),传递重力传递重力值。值。n避免误差积累提高测量精度。避免误差积累提高测量精度。g高校=-0.3086h（mGal）重力观测结果的外部校正重力观测结果的外部校正n通常将通常将高度校正和中间层校正高度校正和中间层校正合并，称为合并，称为布格布格校正校正。ng g布校布

12、校(0.3086(0.30860.0418)h0.0418)hn布格异常：布格异常：布格校正与布格校正与布格异常布格异常3. 3. 重力异常分类及图示法重力异常分类及图示法n重力异常的分类重力异常的分类: :一般重力异常是根据所进行的校正项来分类的。一般重力异常是根据所进行的校正项来分类的。常见的有：常见的有： 布格异常布格异常 剩余异常（区域异常）剩余异常（区域异常）相对布格异常相对布格异常绝对布格异常绝对布格异常n通常将通常将高度校正和中间层校正高度校正和中间层校正合并，称为合并，称为布格布格校正校正。ng g布校布校(0.3086(0.30860.0418)h0.0418)hn布格异常：

13、布格异常：布格重力异常布格重力异常n布格重力异常布格重力异常主要反映地壳内部各种密度不主要反映地壳内部各种密度不均匀体所引起的重力异常，是重力勘探研究均匀体所引起的重力异常，是重力勘探研究的主要内容的主要内容g布格异常布格异常 g区域异常区域异常 g剩余异常剩余异常剩余重力异常剩余重力异常nresidual gravity anomaly 从布格重力从布格重力异常中去掉区域重力异常后的剩余部分，异常中去掉区域重力异常后的剩余部分，称为称为“剩余重力异常剩余重力异常”。它主要反映局部。它主要反映局部地质构造成矿体剩余质量的影响。是研究地质构造成矿体剩余质量的影响。是研究局部地质构造和勘探矿产的重

14、要资料。局部地质构造和勘探矿产的重要资料。g剩余异常剩余异常 g布格异常布格异常-g区域异常区域异常n3.重力异常图示法重力异常图示法n为了展现重力异常的分布特征和变化规为了展现重力异常的分布特征和变化规律，以便于成果的地质解释，总是将得律，以便于成果的地质解释，总是将得到的异常数据用图件表示出来，称为重到的异常数据用图件表示出来，称为重力异常图。常见图件有三类：力异常图。常见图件有三类：n平面等值线图平面等值线图n剖面图剖面图n剖面平面图（平剖图）剖面平面图（平剖图）平面等值线图平面等值线图n等值线是重力异常值相等的各点的连线，等值线是重力异常值相等的各点的连线，等值线是用布满一定区域内的若

15、干条等等值线是用布满一定区域内的若干条等值线表示重力变化值线表示重力变化 ，等值线上注有数值，等值线上注有数值，而且数值间隔是相等的，因此可以根据而且数值间隔是相等的，因此可以根据等值线的数值大小、排列方向、形状变等值线的数值大小、排列方向、形状变化、疏密程度等，反映出重力异常场变化、疏密程度等，反映出重力异常场变化的急缓、递变的方向及分布特点。化的急缓、递变的方向及分布特点。 n剖面图，反映某一剖面上异常变化的情剖面图，反映某一剖面上异常变化的情况，在做定性定量解释中用的最多。况，在做定性定量解释中用的最多。n异常平剖图，把多个异常剖面图按测线异常平剖图，把多个异常剖面图按测线的实际位置和方

16、向展布在同一平面上，的实际位置和方向展布在同一平面上，可以给人以立体视觉，便于解释。可以给人以立体视觉，便于解释。 思考题思考题n概念：布格异常、剩余异常、区域概念：布格异常、剩余异常、区域异常、异常、 纬度校正、地形校正、高度纬度校正、地形校正、高度校正、校正、 中间层校正。中间层校正。n1.为什么要对重力观测结果进行外部校正，简为什么要对重力观测结果进行外部校正，简述重力观测结果的外部校正的方法。述重力观测结果的外部校正的方法。n2.2.简述重力异常的图示方法，不同的图示方法简述重力异常的图示方法，不同的图示方法各有什么作用各有什么作用n3.3.重力基点的作用是什么？重力基点的作用是什么？

17、n4. 4. 掌握重力野外采样工作方法技术。掌握重力野外采样工作方法技术。第四章第四章重力勘探成果解释重力勘探成果解释1. 1. 解释的基本公式解释的基本公式2. 2. 重力资料的高次导数解释法重力资料的高次导数解释法3. 3. 重力异常的解析延拓重力异常的解析延拓4. 4. 异常数据的圆滑异常数据的圆滑1. 1. 解释的基本公式解释的基本公式n质量元dm=ddd在地面在地面P点引力位点引力位:1GdVGdvdddrr12222VVGdddxyzn整个体积在地面在地面P点引力位点引力位:n空间任一直角座标系空间任一直角座标系:重力异常解释的一般公式重力异常解释的一般公式n重力异常: 32222

18、zvzVgV Gd d dZxyz n地下空间地质体的性质、赋存状态一定，重地下空间地质体的性质、赋存状态一定，重力异常是测点位置的函数力异常是测点位置的函数n 提出积分号外的条件：常数提出积分号外的条件：常数n如果不满足，分割地质体、分别计算后求和如果不满足，分割地质体、分别计算后求和n导数异常：32222zvzVgVGdddZxyz2522223xzvxzVgVGd d dx zxxyz 22222769()9() zzzvzzxygVGdvzr 253yzvyzVgVGdvy zyr 253xzvxzVgVGdvx zxr 2222252()()zzvzxyVgVGdvzzr32222z

19、vzVgVGdddZxyz导出计算任意形状的均匀地质体对空间各导出计算任意形状的均匀地质体对空间各点产生的点产生的g g、VxzVxz、VzzVzz公式。公式。n以地面上某一点以地面上某一点 O O 作为坐标原点，作为坐标原点，Z Z 轴铅垂轴铅垂向下，即沿重力方向，向下，即沿重力方向，X X、Y Y轴在水平面内。若轴在水平面内。若地质体与围岩的密度差地质体与围岩的密度差 ( ( 即剩余密度即剩余密度) ) 为为 , , 地质体内某一体积元地质体内某一体积元 dv = ddddv = ddd，其坐，其坐标为标为 ( , , ) , ( , , ) , 它的剩余质量为它的剩余质量为 dmdm，

20、则则n令计算点令计算点 A A的坐标为的坐标为 ( x, y, z) , ( x, y, z) , 剩余质量剩余质量元到元到 A A点的距离为：点的距离为： n根据公式：根据公式：n根据公式：n地质体的剩余质量对地质体的剩余质量对A A点的单位质量所产的引力为：点的单位质量所产的引力为：dvGV21222,zyxdddGzyxVv23222zyxdddzGVgvz 252222222zyxdddyxzGVvzz252223zyxdddxzGVvxz2. .重力资料的高次导数法重力资料的高次导数法 物理意义物理意义重力异常导数可以突出重力异常导数可以突出小而浅的地质体异常。小而浅的地质体异常。压

21、制区域性深部地质压制区域性深部地质因素，在一定程度上因素，在一定程度上可以划分不同深度和可以划分不同深度和大小异常源产生的叠大小异常源产生的叠加异常；导数的次数加异常；导数的次数越高分辨力越强，因越高分辨力越强，因为阶次越高随埋深加为阶次越高随埋深加大衰减越快。大衰减越快。 重力导数异常应用在以下几个方面：重力导数异常应用在以下几个方面： 能够有效区分区域异常和局部异常。导能够有效区分区域异常和局部异常。导数异常的优点是压制了区域异常，突出局数异常的优点是压制了区域异常，突出局部异常；部异常； 确定异常体的边界位置；确定异常体的边界位置； 扩大二度体定量计算公式的使用范围；扩大二度体定量计算公

22、式的使用范围； 消除正常场的影响。因为场的导数只取消除正常场的影响。因为场的导数只取决于场的变化率而与正常场的大小无关，决于场的变化率而与正常场的大小无关，对于正常场来说，它的微商等于零。对于正常场来说，它的微商等于零。 计算导数的方法可分为空间域换算和频率计算导数的方法可分为空间域换算和频率域换算两种。域换算两种。计算方法：计算方法： 1 1、水平导数、水平导数水平导数即重力异常在某一水平方向的变化率水平导数即重力异常在某一水平方向的变化率g gx x=g(xg(x+ + x ) x ) g(x)g(x)/x x g gx x(0)=(0)=g(-1) g(-1) g(+1)g(+1)/2/

23、2x x应用条件：应用条件：x0 x0g(0)g(-1)g(1)x222222()VVVzxy 2222220VVVxyz 222222()gggzxy 2.解析延拓解析延拓n由已知平面的重力异常求取上半空间或由已知平面的重力异常求取上半空间或下半空间的异常，称为重力场的延拓。下半空间的异常，称为重力场的延拓。求取求取上半空间上半空间的异常称的异常称向上延拓，向上延拓，求求取下取下半空间半空间的异常称的异常称向下延拓。向下延拓。2.解析延拓的应用解析延拓的应用n上延：上延：突出深部异常、压制浅部异常。突出深部异常、压制浅部异常。n下延：下延：突出浅部异常、压制深部异常，还可能分离突出浅部异常、

24、压制深部异常，还可能分离水平横向叠加场。水平横向叠加场。解析延拓的实现解析延拓的实现1 1）向上延拓相当于观测面抬高，即：埋深加大；）向上延拓相当于观测面抬高，即：埋深加大；2 2）向下延拓相当于观测面抬高，即：埋深减小。）向下延拓相当于观测面抬高，即：埋深减小。向上延拓向上延拓突出深部异常，压制浅部异常突出深部异常，压制浅部异常3.3.异常数据的圆滑异常数据的圆滑n由于观测误差和各项校正误差，测点以及浅层由于观测误差和各项校正误差，测点以及浅层不均匀体的干扰，使地球物理异常图上经常出不均匀体的干扰，使地球物理异常图上经常出现现“突跳点突跳点”。 n在进行地球物理异常解释和其他处理之前，要在进

25、行地球物理异常解释和其他处理之前，要先对异常数据进行圆滑，消除这些先对异常数据进行圆滑，消除这些“突跳点突跳点”的影响，是异常曲线和平面等值线变得连续光的影响，是异常曲线和平面等值线变得连续光滑，方能取得好的地质解释效果。滑，方能取得好的地质解释效果。不同点数平滑效果的对比不同点数平滑效果的对比思考题思考题 1.1.什么是重力异常的解析延拓，什么是重力异常的解析延拓，它有什么作用，简述它有什么作用，简述解析延拓的原理解析延拓的原理及实现。及实现。2.2.为什么要对实测重力异常数据进行圆为什么要对实测重力异常数据进行圆滑，简述数据圆滑方法。滑，简述数据圆滑方法。3.Page 121 1,2,33

26、.Page 121 1,2,3题。题。第五章第五章 重磁异常的反演重磁异常的反演n定量解释的步骤定量解释的步骤n1.1.用用1 1个或多个几何形状简单规则的物性个或多个几何形状简单规则的物性均匀、或以某种规律分布的模型或模型均匀、或以某种规律分布的模型或模型组合近似表示所研究的地质体；组合近似表示所研究的地质体；n2.2.用适当的计算方法求取模型的重磁场用适当的计算方法求取模型的重磁场分布。分布。n反问题：通过已知异常曲线求地质体的反问题：通过已知异常曲线求地质体的几何参数、物性分布和物性界面的起伏。几何参数、物性分布和物性界面的起伏。目前常用的方法目前常用的方法n用理论计算拟合实测异常求解：

27、用理论计算拟合实测异常求解：n人工选择法、最优化法、人机联作；人工选择法、最优化法、人机联作；n用异常值与物性参数构成线性方程组求解：用异常值与物性参数构成线性方程组求解：n线性反演法；线性反演法；n对异常进行积分变换求解：对异常进行积分变换求解：n积分法、频谱法积分法、频谱法n把实测异常为某一等效源求解：把实测异常为某一等效源求解：如压缩质面法如压缩质面法反演面临的问题反演面临的问题n如何选取参与反演的异常值如何选取参与反演的异常值n选择适当的模型体选择适当的模型体n选择较好的计算方法选择较好的计算方法n减少多解性的影响减少多解性的影响 3).选择法选择法 4).最优化选择法最优化选择法 优

28、点是简单快速，是野外物探中常用优点是简单快速，是野外物探中常用的方法，但是由于它只选用了几个特的方法，但是由于它只选用了几个特殊点，因而受这些点的精度影响很大，殊点，因而受这些点的精度影响很大，抗干扰能力差，而且它只适用于单个抗干扰能力差，而且它只适用于单个简单的地质体引起的规则光滑异常的简单的地质体引起的规则光滑异常的计算。计算。思考题思考题n1.1.简述重磁异常解决地质问题的作用及简述重磁异常解决地质问题的作用及基本思路。基本思路。第六章第六章 重力资料的地质解释及应用实例重力资料的地质解释及应用实例1. 1. 重力异常的描述及与地质的对应关系重力异常的描述及与地质的对应关系异常特征的描述

29、异常特征的描述平面等值线图上：平面等值线图上：区域性异常的走向及其变化区域性异常的走向及其变化方向、幅值；方向、幅值；重力梯度带的延伸及水平平均梯度及最大梯度；重力梯度带的延伸及水平平均梯度及最大梯度；局部异常弯曲、圈闭；对圈闭异常描述基本形状局部异常弯曲、圈闭；对圈闭异常描述基本形状等轴、长轴、狭长带状；重力高或重力低、幅值大等轴、长轴、狭长带状；重力高或重力低、幅值大小；异常走向及其变化；小；异常走向及其变化；n异常的外形异常的外形n一般可以反映出异常体的形状和大小。一般可以反映出异常体的形状和大小。n正负号正负号n与剩余密度有关与剩余密度有关n异常面积及幅值大小异常面积及幅值大小n与地质

30、体埋深和规模有关，也与测点距地质体与地质体埋深和规模有关，也与测点距地质体的距离有关的距离有关2.2.重力资料可能解决的地质问题重力资料可能解决的地质问题n（1）断裂构造）断裂构造n（2）地壳深部结构的研究和解释地壳深部结构的研究和解释n（3）结晶基底的研究和解释）结晶基底的研究和解释n（4）沉积盖层的解释沉积盖层的解释思考题思考题nP184P184n1 1、4 4、5 5、6 6题题n第一章第一章 地球的磁场地球的磁场 地球磁场的构成地球磁场的构成（1 1）地磁场的构成）地磁场的构成 稳定磁场稳定磁场 （包括基本磁场和地壳磁场）（包括基本磁场和地壳磁场） 基本磁场基本磁场 主要来源于固体地球

31、内部中心偶极子磁场主要来源于固体地球内部中心偶极子磁场 非偶极子磁场非偶极子磁场/ /大陆磁场大陆磁场( (世界异常世界异常) )以上两部分称为地球的基本磁场以上两部分称为地球的基本磁场 地壳磁场地壳磁场 地壳内的岩石矿物在基本磁场作用下所产生的地壳内的岩石矿物在基本磁场作用下所产生的磁场磁场/ /异常场或磁异常异常场或磁异常 变化磁场变化磁场 地球内部场源引起的缓慢长期变化和地球外部地球内部场源引起的缓慢长期变化和地球外部场源引起的短期变化场源引起的短期变化地球磁场的构成地球磁场的构成2.2.磁异常的改正磁异常的改正正常（场）梯度改正正常（场）梯度改正大面积高精度磁测，要进行正常梯度改正。大

32、面积高精度磁测，要进行正常梯度改正。改正方法：用球谐函数求出地磁场正常值，然后改正方法：用球谐函数求出地磁场正常值，然后求出沿纬向的变化率进行改正。求出沿纬向的变化率进行改正。高度改正高度改正高度改正从总基点高程起算，以高度改正从总基点高程起算，以T T0 0=50000nT=50000nT为例，为例，约每约每42m42m高差改正高差改正1nT1nT，比总基点高，比总基点高42m42m加加1nT1nT，比总基点低比总基点低42m42m减减1nT1nT。磁异常的改正磁异常的改正日变改正日变改正对地磁场短周期变化进行日变改正（幅度一般对地磁场短周期变化进行日变改正（幅度一般为为0.01-5nT0.

33、01-5nT，有时达，有时达10-20nT10-20nT）。）。 磁异常的计算磁异常的计算 T=TT=T观测观测+ T+ T正常场改正正常场改正+T+T日变改正日变改正 +T+T高度改正高度改正n（1 1）地磁图）地磁图n将某一地磁要素值按各个测点的经纬度标在将某一地磁要素值按各个测点的经纬度标在地图上，再把数值相等的点用光滑曲线联结地图上，再把数值相等的点用光滑曲线联结起来，编绘成地磁要素的等值线图，称为地起来，编绘成地磁要素的等值线图，称为地磁图。磁图。 n 广义的地磁图可分为基本磁场图、正常广义的地磁图可分为基本磁场图、正常磁场图和异常磁场图。磁场图和异常磁场图。n总倾线特征总倾线特征:

34、 :与纬度大致平行，零倾线在地理赤道附近，称与纬度大致平行，零倾线在地理赤道附近，称为磁赤道，它不是一条直线，磁赤道向北倾角为正，向南为磁赤道，它不是一条直线，磁赤道向北倾角为正，向南为负。为负。等等H H线大致平行于地理纬线；在赤道附近线大致平行于地理纬线；在赤道附近( (磁赤道上磁赤道上) )，水平分量水平分量H H最大，达最大，达(30(3040)T40)T，地下介质在这里被，地下介质在这里被“水平磁化水平磁化”。H H逐渐减小。在两极附近逐渐减小。在两极附近H H为零。为零。n等等Z Z线大致平行于地理纬线；在赤道附近线大致平行于地理纬线；在赤道附近( (磁赤道上磁赤道上) )，垂直分

35、量垂直分量Z Z零，随着纬度的增大，零，随着纬度的增大，Z Z增大，在两极附近增大，在两极附近Z Z的的绝对值最大，达绝对值最大，达606070T70T，它们就是地球的磁极。在两，它们就是地球的磁极。在两个磁极附近的地下介质被个磁极附近的地下介质被“垂直磁化垂直磁化”。总场强度等值线特征总场强度等值线特征: : 等值线与纬度线近乎平行，等值线与纬度线近乎平行，其值在磁赤道约其值在磁赤道约30000-40000nT,30000-40000nT,向两极增大，在两极约向两极增大，在两极约为为60000-70000nT60000-70000nT。n思考题思考题: :1. P190 11. P190 1

36、、2 2、3 3、4.4.2.2.地磁异常要进行哪些改正地磁异常要进行哪些改正, ,如何计算如何计算地磁异常地磁异常? ?3.3.地球磁场构成。地球磁场构成。第二章第二章 岩矿石的磁性岩矿石的磁性1.磁化强度和磁化率磁化强度和磁化率均匀无限磁介质，受到外部磁场均匀无限磁介质，受到外部磁场H H的作用产的作用产生磁感应强度。衡量物质被磁化的强度，生磁感应强度。衡量物质被磁化的强度，以磁化强度以磁化强度M M表示。表示。 M=M=H H：物质的磁化率，它表示物质受磁化的难：物质的磁化率，它表示物质受磁化的难易程度，是一个无量纲的物理量。易程度，是一个无量纲的物理量。抗磁性抗磁性 顺磁性顺磁性 铁磁

37、性铁磁性n所有的物质可按其磁化率的不同划分为三大类，所有的物质可按其磁化率的不同划分为三大类，即抗磁性、顺磁性和铁磁性。即抗磁性、顺磁性和铁磁性。 抗磁性：它的磁化率很小，为抗磁性：它的磁化率很小，为(-1(-1- -2)2)1010-8-8CGSMCGSM。有些常见的矿物是抗磁性的，。有些常见的矿物是抗磁性的，如岩盐、石油、方解石等。如岩盐、石油、方解石等。( (可看成无磁性物可看成无磁性物质质) ) 顺磁性：其磁化率在顺磁性：其磁化率在0 0 500 500 1010-8-8CGSMCGSM；有些矿物如黑云母、辉石、褐铁矿等是顺磁性有些矿物如黑云母、辉石、褐铁矿等是顺磁性的。的。 铁磁性：

38、它的磁化率有几千至几百万个铁磁性：它的磁化率有几千至几百万个CGSMCGSM。在自然界中；只有铁、镍、钻和它们的。在自然界中；只有铁、镍、钻和它们的化合物、合金以及铬、锰合金属于铁磁性的。化合物、合金以及铬、锰合金属于铁磁性的。2.各类岩石磁性的一般规律各类岩石磁性的一般规律 岩石中铁磁性矿物的有无、含量的多少、颗粒岩石中铁磁性矿物的有无、含量的多少、颗粒的大小及其分布情况，与岩石的磁性直接有关。的大小及其分布情况，与岩石的磁性直接有关。 一般而言，火成岩磁性最强，沉积岩磁性最一般而言，火成岩磁性最强，沉积岩磁性最弱，变质岩则介于二者之间，其磁性取决于原岩弱，变质岩则介于二者之间，其磁性取决于

39、原岩的磁性。的磁性。沉积岩的磁性沉积岩的磁性 沉积岩的磁性取决于它是否含有铁磁性矿物，若沉积岩的磁性取决于它是否含有铁磁性矿物，若含有随母岩侵蚀而来的磁性颗粒，它将显示磁性，含有随母岩侵蚀而来的磁性颗粒，它将显示磁性，所含铁磁性矿物越多其磁性就越强。有的沉积岩所含铁磁性矿物越多其磁性就越强。有的沉积岩几乎不含任何铁磁性物质（如灰岩）基本上是非几乎不含任何铁磁性物质（如灰岩）基本上是非磁性的。磁性的。 沉积岩的剩余磁性均很小，其量值在沉积岩的剩余磁性均很小，其量值在1010-7-7 1010- -4 4CGSMCGSM之间，一般为之间，一般为1010-6-6CGSMCGSM。 一般把沉积岩看作是

40、无磁性的。一般把沉积岩看作是无磁性的。火成岩的磁性火成岩的磁性 火成岩一般都不同程度的含有铁磁性矿物，大火成岩一般都不同程度的含有铁磁性矿物，大多显示磁性特征。火成岩由酸性到基性，二氧化多显示磁性特征。火成岩由酸性到基性，二氧化硅含量渐减，而铁磁性矿物含量渐增，其磁性表硅含量渐减，而铁磁性矿物含量渐增，其磁性表现出逐渐增强的趋势。现出逐渐增强的趋势。 同一成分的火成岩其磁性变化较大；同一成分的火成岩其磁性变化较大； 不同时代的同一种火成岩往往具有不同的磁性；不同时代的同一种火成岩往往具有不同的磁性； 同一岩体的不同岩相带，往往也表现出不同的磁同一岩体的不同岩相带，往往也表现出不同的磁性。性。变

41、质岩的磁性变质岩的磁性 变质岩的磁性一般与其变质前岩石的磁变质岩的磁性一般与其变质前岩石的磁性有关。但也应注意岩石受高温和高压作性有关。但也应注意岩石受高温和高压作用产生物理化学变化使矿物成分发生变化用产生物理化学变化使矿物成分发生变化而引起的磁性变化。而引起的磁性变化。 在具有层状结构的变质岩中，其磁性一在具有层状结构的变质岩中，其磁性一般随方向不同而异，表现有磁的各向异性，般随方向不同而异，表现有磁的各向异性，沿片理方向上的磁化率要比垂直片理方向沿片理方向上的磁化率要比垂直片理方向上的要大。上的要大。3. 3. 影响岩矿石磁性的因素影响岩矿石磁性的因素n内在因素：磁性矿物成分、含量、颗粒大

42、小、结内在因素：磁性矿物成分、含量、颗粒大小、结构等构等n外在因素：外在因素： 磁化场、磁化场、 温度、应力等温度、应力等n岩石磁性与磁性矿物岩石磁性与磁性矿物 含量的关系一般而言，含量的关系一般而言， 铁磁性矿物含量越多，铁磁性矿物含量越多， 磁性就越强。磁性就越强。磁铁矿含量与磁化率的关系磁铁矿含量与磁化率的关系n思考题思考题:1.1.简述各类岩石的磁性特征。简述各类岩石的磁性特征。2.2.影响岩矿石磁性的因素有那些。影响岩矿石磁性的因素有那些。3.3.什么是剩余磁化强度，剩余磁化分哪什么是剩余磁化强度，剩余磁化分哪几类？几类？4.4.概念：磁化率概念：磁化率 磁化强度磁化强度 铁磁性铁磁

43、性顺磁性顺磁性 抗磁性抗磁性 第四章第四章 磁性体的磁场磁性体的磁场n1. 1. 计算磁性体磁场的假定条件和基本公式计算磁性体磁场的假定条件和基本公式 n2. 2. 简单规则磁性体的磁场简单规则磁性体的磁场n3. 3. 磁测资料的整理磁测资料的整理n1. 1. 计算磁性体磁场的假定条件和基本公式计算磁性体磁场的假定条件和基本公式n假定条件假定条件n基本公式基本公式nTT的物理意义及计算公式的物理意义及计算公式n有效磁化强度与有效磁化有效磁化强度与有效磁化JsJs倾角倾角i is s假定条件：假定条件：n磁性体为简单规则形体磁性体为简单规则形体n磁性体是被均匀磁化的磁性体是被均匀磁化的n只研究单

44、个磁性体只研究单个磁性体n观测面是水平的观测面是水平的n不考虑剩磁不考虑剩磁对于一个体积对于一个体积 v v 均匀磁化的物体均匀磁化的物体体外一点引起的磁力位体外一点引起的磁力位: :3vJ rUdvr 基本公式基本公式n重磁位的泊松公式重磁位的泊松公式:11vUJdvJVrG 11vUJdvJVrG 11()()1()()1()()1()()xyzxyzaxxxxyxyzxzxxxyxzayxxyyyyzyzxyyyyzxxzyyzzzzxzyzzzUJVJJJVVVGGuJHJ VJ VJ VVVVxGGuJHJ VJ VJ VVVVyGGuJzJ VJ VJ VVVVzGG 总磁场强度异

45、常总磁场强度异常T n 不同类型的磁力仪可测得磁异常的不同类型的磁力仪可测得磁异常的不同分量。现在，不论是高精度地面磁测，不同分量。现在，不论是高精度地面磁测，还是航空磁测，都是直接测量地磁场总强还是航空磁测，都是直接测量地磁场总强度度T T，减去正常地磁场后得到总磁场异常，减去正常地磁场后得到总磁场异常T T。我们知道，。我们知道，ZaZa、HaxHax、HayHay是磁异常是磁异常总强度矢量总强度矢量TaTa的垂直和水平分量，的垂直和水平分量，T T与与它们是什么关系？它们是什么关系？ T T的物理意义，计算公式。的物理意义，计算公式。磁异常总强度矢量磁异常总强度矢量T Ta a是磁场总强

46、度是磁场总强度T T与正常场与正常场T T0 0 的矢量差，即：的矢量差，即：而而T T是是T T与与T T0 0模量差，模量差，即即 T T既不是既不是T Ta a的模量，也不是的模量，也不是T Ta a在在T T0 0方向的投影，如图方向的投影，如图根据矢量三角形的余弦定理：根据矢量三角形的余弦定理：P199-200n 当磁异常当磁异常TaTa强度不大时，可近似把强度不大时，可近似把T T看作是看作是TaTa在在T0T0方向的投影；航空磁测中一般方向的投影；航空磁测中一般Ta1000nTTa1000nT，在进行高精度地面磁测的地区，一，在进行高精度地面磁测的地区，一般般TaTa也不大。因此

47、将也不大。因此将T T近似看作近似看作TaTa在在T0T0方向的方向的投影，有足够的精度。另外，投影，有足够的精度。另外，T0T0在相当大的区在相当大的区域内，方向是不变的（域内，方向是不变的（10000km210000km2内变化内变化1 1左左右），因此，可以把右），因此，可以把T T看作是看作是TaTa在固定方向的在固定方向的投影。这样投影。这样T T的物理意义与的物理意义与ZaZa、HaHa类似，都是类似，都是TaTa在固定方向的分量。在固定方向的分量。 n 磁性体的磁化强度与磁性体的走向磁性体的磁化强度与磁性体的走向或剖面方向有关，走向不同，被磁化的情或剖面方向有关，走向不同，被磁化

48、的情况也不同。况也不同。n这是因为在一个局部地区，地磁场的方向这是因为在一个局部地区，地磁场的方向是一定的，而磁性体的走向，可能有不同是一定的，而磁性体的走向，可能有不同的方向，不同走向的磁性体，地磁场对它的方向，不同走向的磁性体，地磁场对它的磁化特点也不相同，即表面磁荷分布不的磁化特点也不相同，即表面磁荷分布不同。同。 n 在前述假设条件下，磁性体被磁化在前述假设条件下，磁性体被磁化不仅与当地地磁场的大小和方向有关、与不仅与当地地磁场的大小和方向有关、与其自身磁化率有关，还与磁性体的走向或其自身磁化率有关，还与磁性体的走向或剖面方向有关。剖面方向有关。 在影响磁性体磁场特征的诸因素中，在影响

49、磁性体磁场特征的诸因素中，当形体确定后，磁化强度的方向是决定磁当形体确定后，磁化强度的方向是决定磁场特征的重要（或主要）因素。因为磁化场特征的重要（或主要）因素。因为磁化强度的方向决定了磁性体磁荷的分布特征，强度的方向决定了磁性体磁荷的分布特征，磁荷的分布与磁性体磁场的分布特征直接磁荷的分布与磁性体磁场的分布特征直接有关。有关。 2. 简单规则磁性体的磁场简单规则磁性体的磁场n点磁极的磁场（异常）：点磁极的磁场（异常）：n 正磁极引起负磁场；负磁极引起正磁场正磁极引起负磁场；负磁极引起正磁场n磁偶极子的磁场（异常）磁偶极子的磁场（异常）n线磁极的磁场（异常）线磁极的磁场（异常）n板状体的磁场（

50、面磁异常）板状体的磁场（面磁异常）n有限延伸薄板（双极线异常）有限延伸薄板（双极线异常）n水平磁化柱体磁场（偶极线异常）水平磁化柱体磁场（偶极线异常）负磁极引负磁极引起正磁场起正磁场正磁极引起正磁极引起负磁场负磁场负磁极引负磁极引起正磁场起正磁场正磁极引起正磁极引起负磁场负磁场32222(sin)(cos)(sin)a mm hlZxlyhl32222cosamhZTxyh-m点（-lcos，h-lsin）+m点（+lcos，h+lsin）32222(sin)(cos)(sin)a mm hlZxlyhl球体的磁场n一些有限大小的地质体一些有限大小的地质体, ,当中心埋深比其当中心埋深比其直径

51、大很多时直径大很多时, ,它们在地面产生的磁场特它们在地面产生的磁场特征与球体的磁场特征近似。因此，讨论征与球体的磁场特征近似。因此，讨论球形磁性体的磁场不仅有实际意义，也球形磁性体的磁场不仅有实际意义，也有代表性。有代表性。 n 我国处在中纬度地区，受地磁场倾斜磁化，我国处在中纬度地区，受地磁场倾斜磁化，球体的球体的T T磁场总是由正、负两部分组成。磁场总是由正、负两部分组成。n 负极小值出现在正值的北面，正、负异常构成一负极小值出现在正值的北面，正、负异常构成一个整体，球心位于极大值和极小值之间的某个位个整体，球心位于极大值和极小值之间的某个位置。置。在剖面上，曲线一般是不对称的，其两侧出

52、在剖面上，曲线一般是不对称的，其两侧出现负值，且在现负值，且在MsMs所指的方位上出现负极小值，而所指的方位上出现负极小值，而在在M M的反方向上偏离原点的某处出现极大值。的反方向上偏离原点的某处出现极大值。n 只有在东西剖面上，由于两磁极的投影都位于只有在东西剖面上，由于两磁极的投影都位于坐标原点，坐标原点，T T曲线才变得对称。曲线才变得对称。 n水平圆柱体的T曲线n i=45 i=90 3. 3. 板状体及其它形体的磁场板状体及其它形体的磁场n顺层磁化无限延深厚板顺层磁化无限延深厚板n斜交磁化无限延深厚板斜交磁化无限延深厚板斜交磁化无限延深厚板斜交磁化无限延深厚板n 斜交磁化是指板的侧面

53、与磁化强度矢量斜交磁化是指板的侧面与磁化强度矢量MsMs斜交的情况。这时板的顶面、底面和侧面都分布斜交的情况。这时板的顶面、底面和侧面都分布磁荷。对于无限延深厚板，底面正磁荷在地面产磁荷。对于无限延深厚板，底面正磁荷在地面产出的磁场可以忽略不计。出的磁场可以忽略不计。斜交磁化无限延深厚板的斜交磁化无限延深厚板的T T磁场磁场:板倾角板倾角:板与板与MsMs间的夹角间的夹角思考题思考题n1.1.简述简述T T的物理意义，并写出其计算公的物理意义，并写出其计算公式。式。n2. 2. 重磁位场泊松公式的应用条件及公式重磁位场泊松公式的应用条件及公式的用途？的用途？n3.3.决定剖面磁异常特征的因素有

54、哪些？决定剖面磁异常特征的因素有哪些？用公式叙述。用公式叙述。第五章第五章 磁异常的反演解释方法磁异常的反演解释方法n根据磁场的空间分布特征确定地下所对根据磁场的空间分布特征确定地下所对应的场源体特征，如磁性体的赋存空间应的场源体特征，如磁性体的赋存空间位置、形状、产状及磁化强度的大小和位置、形状、产状及磁化强度的大小和方向等方向等n1. 1. 磁法勘探与重力勘探异同磁法勘探与重力勘探异同n2.2.磁异常的反演磁异常的反演1. 1. 磁法勘探与重力勘探异同磁法勘探与重力勘探异同 在理论基础和工作方法上有许多相似之处，但是它们之在理论基础和工作方法上有许多相似之处，但是它们之间也存在一些重要的差

55、别，主要有：间也存在一些重要的差别，主要有：n (1) (1) 就相对幅值而言，磁异常比重力异常大得多。就相对幅值而言，磁异常比重力异常大得多。n地壳厚度变化引起的重力异常最大，达地壳厚度变化引起的重力异常最大，达5.6gal5.6gal，若正常重力，若正常重力以以980gal980gal计算，则最大重力异常值也仅为正常重力值的千分之计算，则最大重力异常值也仅为正常重力值的千分之五。强磁性体产生的磁异常高达五。强磁性体产生的磁异常高达1010-4-4T T，若正常地磁场强度按，若正常地磁场强度按0.50.51010-5-5T T计，则最大磁异常可以比正常地磁场强度大一倍；计，则最大磁异常可以比

56、正常地磁场强度大一倍； (2) 从地面到地下数十公里深度内所有物质的从地面到地下数十公里深度内所有物质的密度变化都会引起重力的变化，说明重力异常密度变化都会引起重力的变化，说明重力异常反映的地质因素较多。反映的地质因素较多。 但磁异常反映的地质因素却比较单一，只有各但磁异常反映的地质因素却比较单一，只有各类磁铁矿床及富含铁磁性矿物的其它矿床和地类磁铁矿床及富含铁磁性矿物的其它矿床和地质构造才能造成地磁场的明显变化；质构造才能造成地磁场的明显变化； (3) 密度体只有一个质量中心，而磁性体则有密度体只有一个质量中心，而磁性体则有两个磁性中心两个磁性中心(磁极磁极)，且它们的相对位置因地，且它们的

57、相对位置因地而异。而异。当地质体置于不同的纬度区时，重力异当地质体置于不同的纬度区时，重力异常特征不变，而磁异常特征则要改变，因此磁常特征不变，而磁异常特征则要改变，因此磁异常总是要比重力异常复杂一些。异常总是要比重力异常复杂一些。n就相对幅值而言，磁异常比重力异常大得多。就相对幅值而言，磁异常比重力异常大得多。n磁异常反映的地质因素却比较单一磁异常反映的地质因素却比较单一,重力异常重力异常反映的地质因素较多。反映的地质因素较多。n密度体只有一个质量中心，而磁性体则有两个密度体只有一个质量中心，而磁性体则有两个磁性中心磁性中心(磁极磁极)2.2.磁异常的反演磁异常的反演 已知磁场的空间分布特征

58、来确定地下所对应的已知磁场的空间分布特征来确定地下所对应的场源体场源体特征特征，如确定磁性体的赋存，如确定磁性体的赋存空间位置空间位置、形状形状、产状产状及及磁化磁化强度的大小和方向强度的大小和方向等。通常称为磁异常的反演问题。等。通常称为磁异常的反演问题。 磁异常反演过程分为磁异常反演过程分为定性、半定量解释定性、半定量解释和定量解释和定量解释两个阶段，这两者是互相关联，互相辅助的。只有在通过两个阶段，这两者是互相关联，互相辅助的。只有在通过正确的定性及半定量解释取得初步对磁性体形状、产状、正确的定性及半定量解释取得初步对磁性体形状、产状、及其所引起的地质原因进行判断之后，才能合理地选用定及

59、其所引起的地质原因进行判断之后，才能合理地选用定量计算的公式和方法，以便进一步得到更完善的解释结果。量计算的公式和方法，以便进一步得到更完善的解释结果。 在磁异常解释中存在以下两个较为普遍的问题：在磁异常解释中存在以下两个较为普遍的问题： （1 1）场源体非均匀磁性问题）场源体非均匀磁性问题 在自然界中因场源所处的地质、地球物理环境不同，其在自然界中因场源所处的地质、地球物理环境不同，其非均匀磁性是较普遍的现象。通常对具有一定埋深的场源在非均匀磁性是较普遍的现象。通常对具有一定埋深的场源在反演解释过程中反演解释过程中假设其为均匀磁化假设其为均匀磁化。 （2 2）反演的多解性问题）反演的多解性问

60、题 多解性问题多解性问题是地球物理反演解释中普遍存在的问题。为是地球物理反演解释中普遍存在的问题。为了避免或减少磁异常反演的多解性问题，必须充分利用地质了避免或减少磁异常反演的多解性问题，必须充分利用地质及其它地球物理资料进行综合推断解释。及其它地球物理资料进行综合推断解释。 多解性nMsMs与板斜面夹角相同与板斜面夹角相同, ,板产状不同有有可能板产状不同有有可能产生同样的磁异常产生同样的磁异常n 磁距相同磁距相同, ,埋深相同的埋深相同的大小球体有可能产生大小球体有可能产生同样的磁异常同样的磁异常n 对磁异常进行地质解释的首要任务是对磁异常进行地质解释的首要任务是判断磁判断磁异常的成因异常