1、地球物理勘查技术方法培训班 固体矿产磁法勘探 第三地质勘查院 2008年2月,磁法勘探magnetic prospecting 地球物理勘探方法之一。自然界的岩石和矿石具有不同磁性，可以产生各不相同的磁场，它使地球磁场在局部地区发生变化，出现地磁异常。利用仪器发现和研究这些磁异常，进而寻找磁性矿体和研究地质构造的方法称为磁法勘探。磁法勘探是常用的地球物理勘探方法之一。它包括地面、航空、海洋磁法勘探及井中磁测等。磁法勘探主要用来寻找和勘探有关矿产(如铁矿、铅锌矿、铜镍矿等)；进行地质填图；研究与油气有关的地质构造及大地构造等问题。我国建国以来大多数铁矿区、多金属矿区及油气田等都进行了大量的磁法勘
2、探工作，取得了良好的地质效果，尤其是在探明铁矿资源方面地质效果显著。,磁法勘探也是应用最早的地球物理方法。1640年，瑞典人首次尝试用罗盘寻找磁铁矿，开辟了利用磁场变化来寻找矿产的新途径。但是直到1870年，瑞典人泰朗(Thalen)和铁贝尔(Tiberg)制造了万能磁力仪后，磁法勘探才作为一种地球物理方法建立和发展起来。 地面磁测应用最早也最广泛，它是在航空磁测资料的基础上作更详细的磁测工作，用以判断引起磁异常的地质原因及磁性体的赋存形态。在地质调查的各个阶段都有广泛的应用，尤其在铁、多金属固体矿产勘查中有不可替代的作用。近年来，高精度磁测还广泛用于工程环境地球物理调查以及考古等。 近年我国
3、在固体矿产勘查和1：5万矿调中，用得最多、发挥重要作用的地球物理方法是地面高精度磁测。 ,1.1 地磁场,磁场是具有磁力作用的空间，任何一个磁性体都有它自身的磁场。在地球的周围存在着的磁场称为地磁场。 地磁场近似于放在地心的一个磁偶极子的磁场，其磁轴与地球转动轴并不重合。交角为11.5 （磁偏角）,1.2 地磁要素,磁场强度（T） T的水平分量（H）叫水平磁场强度 H的地理北投影叫北向分量（Hx），地理东投影叫东向分量（Hy）。 T的垂直分量（Z）叫垂直磁场强度。 HxOH叫做磁偏角（D） HOT叫做磁倾角（I） T、H、Hx 、Hy 、 Z 、D、I统称为地磁要素。,1.3 地磁要素分布规律
4、,地磁要素在地面呈一定规律分布，在我国境内由南向北，T、Z、I值逐渐增大，H值逐渐减小。 沿甘肃的安西县经青海的托勒、五道粱、唐古拉山口至西藏的班公湖一线，磁偏角D为零，此线以西磁偏角为正，以东为负。,从我国最南的曾母暗沙到最北的漠河，各要素的变化范围大致是： H：39800-20000（nT） T：40700-58300 （nT） Z：-8400-54600 （nT） I：-12-70 D：5 - -11,1.4日变：,1.5地磁场的组成,地磁场由三部分组成：基本磁场、外部磁场、磁异常场。 基本磁场由偶极场和大陆磁场（剩余磁场）组成，是地磁场的主要组成部分，占地磁场的99%以上。二者的起源与
5、地球起源与演变有密切关系。 外部磁场也称变化磁场，是起源于地球外部并叠加在地球基本磁场之上的各种短期变化磁场。如：日变、磁扰、磁暴等 磁异常场是由地壳表层磁化岩矿体及地质构造引起的。这也是我们研究的主要对象。,1.6 磁库仑定律,两个点极间的作用力（吸引力F或排斥力-F）的大小，与两个磁极之磁量（m）的乘积成正比，而与其距离（r）之平方成反比。即：由上式可见：两极之间的距离对两极之间的作用力影响巨大。,1.7 磁场强度,单位正磁荷在磁场中所受的力，叫做磁场强度。上式表明：场中某点的磁场强度是与场源的磁量m成正比，与该点到场源的距离平方成反比。 同时也说明：一个客观存在的磁性体的磁量是一定的，我
6、们可以从不同的地方去测量它，而不同的地方的距离是不同的，距离对磁场强度的影响却是巨大的，这也就是为什么强调点位尽可能准确的意义所在。,1.8 物质的磁化 磁化强度,原来不具磁性的物体，在外界磁场的作用下而呈现磁性，这种物理现象就叫做磁化。 磁化强度（J）：物体单位体积内所具有的磁矩。不同的物质在相同的磁场作用之下，它们所得到的磁性大小不同，其原因是由物质的成分、结构、形成条件等因素的不同所致。它是表征物质磁性的强弱及大小的一个常用物理量。,1.9 磁化率,物质在外界磁场的作用下呈现磁性，表明它受到磁场的磁化，其所具之磁化强度亦叫感应磁化强度（Ji），它与磁化磁场的强度（T）成正比。,1.10
7、物质的磁性,物质的磁性可分为三类：抗磁性（反磁性）、顺磁性、铁磁性。 抗磁性物质：即是0的物质。它们在磁化场中产生与磁化场方向相反的感应磁化强度，去掉外场，感应磁化强度立即消失。 顺磁性物质：即是0的物质。它们在外磁场作用下，产生与磁化场方向相同的感应磁化强度。 铁磁性物质：即是0的物质。这种物质在外磁场的作用下很容易被磁化，当外磁场消失后还能保留部分磁性。,1.11 常见物质的磁性分类,(二)铁磁性矿物,影响岩石磁性的主要因素：,岩石的磁性是由岩石所含磁性矿物的类型、含量、颗粒大小、结构、以及温度、压力等因素决定的。 岩石磁性主要与铁磁性矿物含量的关系密切：岩石中铁磁性矿物的含量愈多，磁性也
8、愈强。,岩矿石磁性测定及统计整理：,(二)统计图示,1.统计分组计算 2.频率直方图和频率分布曲线 3.累计频率曲线,物探勘查中岩矿石物性调查工作要求的精度为：采集点平面定点绝对误差10m，钻孔深度绝对误差1m；加工样品时定向绝对误差5，样品几何参数相对误差5%，测定密度均方误差20%Kg/m3， 磁性标量相对误差20%，磁倾角、磁偏角绝对误差10电阻率、极化率相对误差20%。,正常场和异常场,地磁场是由稳定磁场和变化磁场两大部分组成。前者占绝大部分，后者只一小部分。地球表面所测到的磁场值，可表示为：T = T0+ Tm+ Ta+ Te+T T0：均匀磁化球体磁场； Tm大陆磁场； Te尚未查
9、明的外源磁场； T变化磁场； Ta异常磁场。 异常磁场按其成分又可分为两部分，一是由于深部的岩层构造所引起的，称为区域异常Ta1 ；另外是由于浅部的局部地质体产生的，称为局部异常Ta2 。 所谓正常场和磁异常，它是一个相对的概念，通常将T0+ Tm+ Te 认为是正常场。Ta = Ta1 + Ta2是异常场。 当勘探目的是要解决局部的地质问题时，则区域异常Ta1 也认为是正常场，而局部异常Ta2才是磁异常。 磁异常产生在正常场的背景之上，正常场相对于磁异常来说，认为是均匀不变的，两者的划分依勘探的目的确定。 磁异常来源于地区内的岩层构造或矿体受着地磁场的磁化，产生了叠加在正常场之上的附加磁场（
10、即磁异常）。在地面上我们所观测到的磁场，总是正常场和异常两者之和，所以要把异常区分出来，就必须知道正常场。,磁力仪概述,一、磁力仪类别,按照磁力仪的发展历史，以及应用的物理原理，可分为： 第一代磁力仪 它是根据永久磁铁与地磁场之间相互力矩作用原理，或利用感应线圈以及辅助机械装置制作的，如机械式磁力仪、感应式航空磁力仪等。 第二代磁力仪 它是根据核磁共振特征，利用高磁导率软磁合金，以及复杂的电子线路制作的，如质子磁力仪、光泵磁力仪及磁通门磁力仪等。 第三代磁力仪 它是根据低温量子效应原理制作的，如超导磁力仪。,磁力仪的几个主要技术指标,技术指标是反映仪器总体性能的技术数据，通常包括：灵敏度、精密
11、度、准确度、稳定性、测程范围等。 灵敏度：指仪器反映地磁场强度最小变化的能力（敏感程度），有时也称作分辨率。 精密度：它是衡量仪器重复性的指标，系指仪器自身测定磁场所能达到的最小可靠值。由一组测定值与平均值的平均偏差表示。仪器说明书中称为自身重复精度。 准确度：指仪器测定真值的能力，即与真值相比的总误差。,该仪器为用来测量垂直分量相对值的机械式仪器，磁系是一根圆柱形磁棒，悬吊在恒弹性扁平金属丝中央,利用地磁场的垂直强度力、重力、及悬丝扭力三个力矩的平衡来测量磁场 。观测精度5nT测程18000-33000nT,该仪器是专门为地质人员野外踏勘，发现磁异常用的，仪器非常轻便简单，物探工作中也可以用
12、来作中低精度的磁测。观测精度25.0nT测程20000-50000nT,该仪器是一种带微机处理的高分辨率质子磁力仪。以0.1nT的分辨率进行总场和垂直梯度测量。仪器由主机，探头及电池盒组成。,该仪器是我国80年代中期产品，主要供地面磁测、日变站、地震预报中地磁台站使用。其灵敏度为0.1nT。,G856F磁力仪,1.分辨率： 0.1nT 2.调谐范围： 20000nT- 100000nT 3.采样率： 4s-999s4.梯度容限： 5000nT/M 5.精度： 0.5nT 6.电源： 内置12V 4.4AH充电锂电池 7.显示器： 双排显示（LED）8.操作台： 18X27X9cm；1.8kg9
13、.传感器： 9X13cm；1.6kg10.工作温度：-20度50度 11.数据输出：USB接口输出数据 12.WINDOWS环境下的数据输出与日变自动改正系统 13.基站测量可存12000组数据，野外手动测量可存5700组数据,RM100磁通门磁力仪,100000nT范围内分辨力可达0.1nT 仪器精确度0.01% 0.5ppm/C 稳定性 200000nT测量范围 用于记录及其他用途的输出功能 一键消除背景磁场并测量,Rs232接口和10 base-T乙太网两种数据输出端口 数学计算功能（无效值，最大，最小，平均值，峰值到峰值） 数据存储（可存16384个数据，直接成图） 可设高，低异常上限
14、提醒。,测量范围：20,000-100,000nT 分辨率：0.1nT 梯度范围：5,000nT/m,PMG质子磁力仪（捷克产）,可进行梯度测量（水平或垂直） 高分辨率，分辨率为0.1nT，符合原地矿部发布的地面高精度磁测工作规程要求 内存大，可存1万个测点 可用于野外作业，也可用做基站测量,二、质子磁力仪,质子旋进及测量原理,（1）、质子（核子）的旋进。质子磁力仪使用的工作物质（探头中）有蒸馏水、酒精、煤油、苯等富含氢的液体。水（H2O）宏观看它是逆磁性物质。但是，其各个组成部分，磁性不同。水分子中的氧原子核不具磁性。它的10个电子，其自旋磁矩都成对地互相抵消了，而电子的运动轨道又由于水分子
15、间的相互作用被“封固”。当外界磁场作用时，因电磁感应作用，各轨道电子的速度略有改变，因而显示出水的逆磁性。此处，水分子中的氢原子核（质子），由自旋产生的磁矩，将在外加磁场的影响下，逐渐地转到外磁场方向。这就是逆磁性介质中的“核子顺磁性”。,当没有外界磁场作用于含氢液体时，其中质子磁矩无规则地任意指向，不显现宏观磁矩。若垂直地磁场的方向，加一个强人工磁场，则样品中的质子磁矩，将按方向排列起来，如图1-1-1所示，此过程称为极化。然后，切断磁场，则地磁场对质子有的力矩作用，试图将质子拉回到地磁场方向，由于质子自旋，因而在力矩作用下，质子磁矩将绕着地磁场的方向作旋进运动（叫做拉莫尔旋进），如图1-1
16、-1所示。它好像是地面上倾斜旋转着的陀螺，在重力作用下并不立刻倒下，而绕着铅垂方向作旋进运动的情景一样。,（2）、测量原理。理论物理分析研究表明，氢质子旋进的角速度与磁场的大小成正比，其关系为：,式中： 为质子的自旋磁矩与角动量之比，叫做质子磁旋比（或回旋磁化率），它是一个常数。根据我国国家标准局1982年颁布的质子磁旋比数值是：,又因 ，则有,式中：T以纳特（nT）为单位。由式可见，只要能准确测量出质子旋进频率f，乘以常数，就是地磁场T的值。,国产磁力仪概况,目前，在国内固体矿产磁法勘探中，除了使用国外磁力仪如，ENVI（加拿大产）磁力仪、G856（美国产）磁力仪、GSM（加拿大产）磁力仪、
17、Pos1（俄罗斯产）磁力仪、PMG（捷克产）磁力仪外，国产的磁力仪也得到广泛的应用。,国产质子磁力仪的主要性能,2.1 磁测工作方法,磁测工作按其观测磁异常领域的不同，分为地面、航空、海洋、卫星、井中磁测等。按其测量参数分为垂直、水平、总强度磁异常及各种梯度磁异常测量。 磁力勘探工作通常包括以下四个阶段： 1、设计阶段 接受任务后，首先要收集有关工区的地质、地球物理等资料，并组织现场踏勘，编写本区磁测工作设计书，经批准后施工。 2、施工阶段 包括仪器设备的性能检查，测区测网的敷设、基点及基点网的建立、观测磁异常、物性标本采集和测定、质量检查、室内整理计算及绘制各种野外成果图件。 3、数据处理阶
18、段 根据所获得的磁测资料及地质任务，提出相应数据处理方案，并进行处理和正反演计算，为磁测异常的分析解释提供资料。 4、解释分析和提交成果报告阶段 进行定性、定量与综合解释，并按设计要求编写成果报告。,磁测工作方法 2.2 磁测工作设计,设计内容包括以下几个方面： 1、任务目的与要求； 2、地质、地球物理特点； 3、工区工作方法与技术； 4、技术经济指标及生产管理； 5、拟提交的成果资料。,2.3 比例尺和测网的关系,比例尺是表明对某一测区物理场的研究程度。在地质测量中，要求地质图上不应漏掉1cm长、1-2mm宽的地质体，所以，在图上平均1cm应有一条观测线（简称测线）；每1-2mm应有一个观测
19、点（简称测点），这些线和点在平面上就组成了测网，可见线距又是由比例尺来决定的。,在图上1cm所代表的实际距离，就是线距。如 1：10000的线距就是100m，1：2000的线距就是20m。点距的确定，根据测区的地质、地球物理条件可以有一个灵活的选择余地，一般为线距的1/10-1/2。可见比例尺越大，则测网越密，从而对工作区的地球物理场研究程度越高。,不同比例尺点、线距,2.4 测网的编号,测网的测线、测点都要进行统一编号，其表示方法是以分数形式，分母表示线号，分子表示点号。 测区的西南角作为整个测区编号的原点，由此点向东、向北，点线号码依次递增；而由原点向西、向南，点线号码依次递减。 原点点线
20、号码编号不宜太小，建议以100/100 以上为好，以便将来给西南方向可能增加或扩展的测网留有余地；测线和测点编号间隔最小也要按偶数级递增，以便测线和测点加密。,测网范围应根据任务要求，测区的地质、被探测体的形状、大小及工作比例尺来确定。 测线方向应垂直于探测体或所研究的异常的走向。当各探测体的走向不同时，测线应垂直总体走向或主要探测体的走向，当探测体的走向不明显时，可布置成方格网。 基线位置要尽可能通过探测对象上方或所研究异常，或位于测区中部，并要取得较好的施测条件。 线距密度要根据地质任务、探测对象大小及突出工作重点地段为原则。一般应保证有三条测线通过探测体，点距应保证至少有三个测点在异常上
21、。,2.5测网的布置,2.6 专门剖面 专门剖面包括典型剖面和精测剖面。面积性工作需要对异常进行定量解释时，均应设计典型剖面和精测剖面,同时应布置地质与磁性参数工作。 典型剖面的设计应尽量和已有的地质剖面一致。以能较全面地反映测区内的各种岩层和地质构造的磁性情况,剖面长度宜大于需查明的地质地段的长度，磁测精度应适当提高。 精测剖面应布置在异常中心或最能说明异常特征、最少干扰、最利于进行定量计算的地方,且垂直异常走向，剖面长度要使两端出现正常场，磁测的点距和精度要根据定量计算的需要及异常的复杂程度而定，力求能测出异常的各个细节特征。,测点观测时，应做到： 一、两相邻测点间读数相差较大时，需加点。
22、两相邻测线异常不一致时需加线。当发现有意义的异常时，需追踪观测。对突变点、可疑点应重复观测检查。 二、注意异常特征、地质情况、磁性干扰等，必要时可采集标本。,质量检查和误差计算: 磁法勘探的观测质量主要通过系统的检查观测来评价，要求如下： 一、检查工作要尽可能按“一同、三不同”（即同点位、不同日期，不同仪器、不同人）方式进行。若由原操作人员用原仪器进行时，必须对仪器重新审定及对重要常数复查后方能使用。 二、基点网必须按原闭合圈进行,100的检查连测。测线的检查观测工作量不少于总工作量的510。当误差超过要求时，应再增加510的检查工作量。 三、检查工作量以一条（或一段）测线为单元，均匀分布全测
23、区，着重检查异常点及畸变点，但不得挑选个别点。 四、质量检查（面积检查量3-5%，绝对点数30个，异常检查点占检查点的5-30%；精测剖面10%；超差舍点检查点数1%；力求均匀分布，贯穿全过程；不同时间、同点位、同探头高度）,磁测精度,磁场观测的均方误差为衡量磁测精度的标准。观测均方误差（）的计算公式为：式中：i第i点经各项改正的原始观测与检查观测之差； n 检查点数 i=1、2、3n,对于异常磁场应用平均相对误差（）衡量。其计算公式为：式中：Ti1、Ti2第i点的原始观测与检查观测。,磁测精度的确定原则,区域地质调查的磁测和大面积普查性磁测工作的精度，应根据干扰水平和仪器设备条件确定，以满足
24、综合找矿，综合研究需要为原则。 一般普查性磁测工作的精度，应根据由目标物引起的可以从干扰背景中辨认的，有意义的最弱异常极大值的1/5-1/6来确定。 异常详查和配合矿区详查评价的磁测工作，其精度应根据异常特征和所需等值线间隔确定，并满足解释推断时可能用到的某些数据处理技术对磁测精度的特殊要求。 为查明目标物磁场的更多特征和区分干扰异常，需要在异常区和精测剖面上进行同点位的不同高度观测，此时的磁测精度按最低高度上的观测精度来衡量。如有特殊情况，应在设计书中另行规定。,磁测精度的分级,高精度：均方误差5nT（10）； 中精度：均方误差6-15nT（20）； 低精度：均方误差15nT（40）。 其中
25、均方误差小于2nT的高精度磁测，为特高精度磁测,也称微磁测量。,什么是高精度地面磁测 磁测总误差小于或等于5nT的磁测工作，统称为高精度磁测工作。 高精度磁测中，又据磁测总误差的大小分为5nT、2nT、1nT三个精度等级。 一般普查性磁测工作的精度，应根据由目标物引起的可以从干扰背景中辨认的，有意义的最弱异常极大值的五分之一到六分之一来确定。,我们用Ba表示磁异常总强度矢量，Be表示地球正常磁场，则有。而实际上所用的是总磁场矢量与正常地磁场的模量差，也即所观测的磁异常可表示为：,一般的，人们假定这是等于异常场矢量在正常地磁场方向上的投影。,观察参数,国际地磁参考场IGRF,用质子磁力仪或光泵磁
26、力仪进行高精度磁测，所观测的是总磁场强度，将总值减去正常地磁场T0才能得到总磁场强度异常，为此规范DZ/T 0071-93，DZ/T 0144-94要求。在磁法勘探中，正常地磁场的改正必须采用国际地磁参考场模型（IGRF），其原因有二：其一，用以前的查全国地磁图的办法做正常梯度改正，已不能满足高精度磁测的要求；其二，为了与邻区的资料统一编图、拼图，也必须用相同的正常场改正模式。用国际地磁参考场（IGRF）作正常场改正后，就不必再作水平梯度改正了。,高精度地面磁测与以往地面磁测的主要差别 项目 以往中、低精度磁测 高精度磁测 工作任务 以直接找矿为主，应用范围较窄 以间接找矿为主，应用范围较广。
27、 工作精度 5nT 5nT 以机械式磁力仪为主，如悬丝式磁力 以电子式磁力为主，如质子磁力仪 工作仪器 仪等。仪器受温度及振动影响大。需对 等。基本不受温度及机械振动影响。 方向，调水平，要作效率较低，操作误 不需严格定向及调水平。工作效率较 差大。 高，操作误差很小。 测量参量 以测地磁场垂直分量异常(Z)为 以测地磁场总量异常(T)为主， 主，只能作相对测量。 能作绝对测量。 工作效率 观测一次需数分钟，手工记录。 观测一次只需12S,自动记录。 基点作用 进行场值传递，需进行基点网联测。 将观测值时间归一化。无需建立 基点网传递场值及基点网联测。 除日变、正常梯度改正外（可不 只进行日变
28、及正常梯度（含高度） 各项改正 考虑高度改正），还应进行仪器参 改正，改正自动化程度高。 数改正，改正工作量大。 解释推断 资料信噪比较高，可有效地利 精度提高，信噪比相对降低，提取 用已有各种定量解释方法。 有效目标物异常成为解释推断前提。,高精度地面磁测的应用范围 高精度地面磁测可以寻找具备磁测前提的矿床、地层、控矿构造、有关蚀变岩石等，在构造研究、地质填图、直接和间接找矿、矿区勘探等多方面发挥作用。 配合大、中、小比例尺区域地质调查提供研究基础地质资料。 在成矿远景区的调查中寻找弱磁性矿产或进行间接找矿（如圈定岩体、划分地层、追踪断裂、寻找盲矿等），以圈出找矿靶区。其中包括贵金属，有色、
29、多金属，黑色金属及具磁测找矿前提的非金属矿床等。 配合矿区及外围普查勘探，对弱磁异常进行研究，为寻找深部隐伏矿提供线索。 勘查油气矿床及煤田普查。 在环境地质、水文地质及工程地质中应用。 在寻找地下管线、爆炸物、考古、水上打捞等其它方面应用。,磁测误差的分配,磁测野外施工 2.7磁测野外工作的注意事项,1、严格执行操作规程，确保人身、仪器安全； 2、由于磁测工作的特殊性，操作人员装备、服饰等不得有铁磁性物质； 3、测量过程中，要限制其它人员、物件靠近； 4、要避开铁磁性物体；对于无法避开的，酌情选择舍点或注释； 5、保持磁敏元件方向、高度的一致性； 6、发现畸（突）变点、可疑点、特殊地形、地物
30、点，不但要重复观测，还要进行观察、考证，并在相应点备注栏（或记事本）加以标注。,磁测观测结果的计算整理及图示,一、磁测观测结果的整理计算1、日变改正；(最小改正值0.1nT)； 2、温度改正； 3、零点改正； 4、混合改正； 5、正常梯度改正（纬度改正最小改正值0.1nT)； 6、基点改正（最小改正值0.1nT)； 7、高程改正（最小改正值0.1nT) 。,二、磁测的图件1交通位置图； 2、实际材料图； 3、磁异常平面等值线图 及综合平面图； 4、磁异常综合剖面图； 5、磁异常剖面平面图； 6、推断解释成果图； 7、原始曲线图及其它辅助图件。,磁性体的磁场 顺轴磁化柱体的磁场（1）,自然界中有
31、些筒状矿体，当其水平截面（平均来看）比埋藏深度小很多，柱体垂直向下或向北倾斜，且其倾角与地磁正常磁倾角相近，则可视为顺轴磁化的柱体。 1、无限延伸的柱体 所谓无限延伸，系指磁性体的下端相对于它的埋深而言比较深，下端在地面的影响很小可忽略不计。 Za曲线对称，无负值；在平面上等值线是一系列同心圆。 X拐=h /2 Ha曲线反对称，Ha max0.38Zamax T曲线介于 Za、 Ha曲线之间。,X,Z,Za,T,Ha,h,O,X拐,磁性体的磁场 顺轴磁化柱体的磁场（2）,2、有限延伸的柱体 所谓有限延伸，系指磁性体的下端相对于它的埋深而言比较浅，下端在地面的影响不可忽略。 Za曲线不对称，在柱
32、体倾斜方向出现较大负值，在反倾斜方向出现较小负值或不出现负值；在平面上等值线呈等轴状，但不同心，在柱体倾斜方向有负等值线出现。 Ha曲线也不对称，在数值上其极小值的绝对值要大于极大值。 T曲线介于 Za、 Ha曲线之间。,Za,T,Ha,X,Z,磁性体的磁场 球体的磁场（1）,自然界中，有的矿体形状如囊状、巢状、截面近似圆形的透镜体，它们沿三个方向的延伸似乎一样，这种矿体可看成是球体。球体是典型的三度体。 1、垂直磁化球体磁场 Za曲线对称，在X=2h两点上， Za=0，曲线两端出现负值； Za min1/60Zamax在平面上等值线是一系列同心圆，内正外负。 Ha曲线反对称，在X=1/2h点
33、， Ha 出现极值点，Ha max0.4Zamax 。 T= Za,Za,T,Ha,X,Z,磁性体的磁场 球体的磁场（2）,2、斜磁化球体磁场 Za曲线不对称，极大值出现在磁化倾斜的反方向上，在磁化倾斜一侧， Za 下降快其负值较另一侧大，且磁化倾角越小，此侧的负值越大。在平面上等值线呈等轴状，但不同心在磁化倾斜一侧， 等值线密，并出现负值，而另一侧等值线稀疏。 Ha曲线也不对称，在数值上其极小值的绝对值要大于极大值。 T曲线因受磁化倾角影响大，其负值比 Za的要大，而正值比 Za的要小。,Za,T,Ha,Z,X,磁性体的磁场 水平圆柱体的磁场（1）,有的矿体产状平缓，其截面形状近似于圆形（比
34、如透镜体）沿走向的延伸长度比起截面、埋深均大很多，这种矿体可看成是水平圆柱体。 1、垂直磁化水平圆柱体 Za曲线对称，在X=h两点上， Za=0，曲线两端出现负值； Za min1/8Zamax在平面上等值线是具有明显走向的长椭圆形状,两侧对称的有负等值线。 Ha曲线反对称，在X=h/3两点， Ha 出现极值点，Ha max0.65Zamax 。 T曲线对称，因受磁化倾角影响大，其值比 Za的要小。,Za,T,Ha,Z,X,磁性体的磁场 水平圆柱体的磁场（2）,2、斜磁化水平圆柱体 Za曲线不对称，极大值出现在磁化倾斜的反方向上；在磁化倾斜一侧， Za 下降快其负值较另一侧大，且磁化倾角越小，
35、此侧的负值越大。在平面上等值线呈与矿体走向一致的椭圆状异常，在磁化倾斜一侧， 等值线密，并出现负极值，而另一侧等值线稀疏，也有负值伴生。 Ha曲线也不对称，在数值上其极小值的绝对值要大于极大值。 T曲线介于 Za、 Ha曲线之间,Za,T,Ha,X,Z,磁性体的磁场 薄板状体的磁场（1）,自然界中，有些矿体或岩脉，比如沉积变质含铁石英岩，各种与磁铁矿共生的金属矿脉，各种基性、或超基性岩脉等，只要是沿走向有一定的长度，在厚度上较稳定，则它的形状可以看成是薄板状体。所谓薄是一个相对概念，即相对于埋深而言的。当板状体上顶面的水平宽度小于等于它的埋深时，则看成是薄板状体。 X：剖面方向；y：矿体走向；
36、Z：矿体向下延伸方向；2b：矿体厚度；h：矿体埋深。,2b,h,O,y,X,Z,磁性体的磁场 薄板状体的磁场（2）,1、无限延伸、垂直磁化、直立薄板状体（无限延伸顺层磁化倾斜薄板状体） Za曲线对称，无负值； 在平面上等值线是具有明显走向的一系列长椭圆形状的封闭异常。 Ha曲线反对称； Ha max0. 5Zamax 。 T曲线介于 Za、 Ha曲线之间。 两者曲线形态一致，但强度有别。,Za,T,Ha,Z,X,磁性体的磁场 薄板状体的磁场（3）,2、无限延伸、斜磁化、倾斜薄板状体 Za曲线不对称，曲线的形态与-i=的大小有关， 角越大，则曲线一侧的负值越大，且负值出现在有效磁化强度穿出层面的
37、一侧。一般地说，薄板的倾斜方向与Za曲线正值较缓的一侧相一致 ，但薄板向北倾斜 i 的情形是例外。 在平面上等值线是具有明显走向的一系列长椭圆形状的封闭异常，并伴有负异常。 Ha曲线也不对称； T曲线介于 Za、 Ha曲线之间,X,Z,Za,T,Ha,i,磁性体的磁场 水平薄板状体的磁场,Za,T,Ha,X,Z,磁性体的磁场 厚板状体的磁场（1）,自然界中，有的火成岩体、含铁石英岩等，当宽度相对于埋深来讲，其宽度大于埋深的，可视为厚板状体。 X：剖面方向；2b：矿体厚度；h：矿体埋深。 有效磁化强度，是磁化强度在剖面线所在断面（XOZ）上的分量，i：有效磁化倾角； ：矿体倾角；P：测点；：测点
38、到矿体上顶面的张角。 i=90时：垂直磁化；i=时：顺层磁化； I时：斜磁化,h,2b,O,P,X,Z,i,r1,r2,磁性体的磁场 厚板状体的磁场（2）,1、无限延伸、垂直磁化、直立厚板状体（无限延伸顺层磁化倾斜厚板状体） Za曲线是一条反正切曲线，对称且无负值；曲线极大值部分的圆滑程度，是与2b、的大小有关， 2b越大， 越大， Za值也越大。 在平面上等值线是具有明显走向的一系列长椭圆形状的封闭异常。 Ha曲线是一条对数曲线，呈反对称； T曲线与Za曲线两者形态一致，但强度有别。,Za,T,Ha,Z,X,磁性体的磁场 厚板状体的磁场（3）,2、无限延伸、斜磁化厚板状体 Za曲线为单边有负
39、值的不对称曲线，其不对称性与- i 的大小有关。当- i =90时， Za曲线出现反对称。在平面上等值线是具有明显走向的一系列长椭圆形状的封闭异常，且伴有负值。 Za（0）= Za min+ Zamax由此可找到厚板中心。 不同倾斜的厚板，只要- i 的大小相等，其Za曲线形态一致。 Ha曲线也不对数曲线； T曲线介于 Za、 Ha曲线之间。,i,Za,Ha,X,Za,Ha,i,X,磁性体的磁场 半无限空间的磁场,当磁性岩体（如火成岩、侵入岩、火山岩体等）大面积出露地表，若我们在露头中心地段进行观测，这时大面积出露的磁性岩体的磁场，就相当于半无限空间的磁场。 所谓半无限空间，相当于厚板的水平宽
40、度2b趋于无限大，这时，观测点对其厚板顶面两个端点的张角也趋于。此时 Za=2J ，这也是岩体可能引起的异常最大值。 Za=2J的意义和用途： 1、在实际工作中，可以根据地表露头的磁参数值，来估算它所能引起的最大磁异常值 Zamax，并和实测值进行对比，借以区分异常是地表引起的，或是地下磁性体所引起。它在定性地判断异常性质上是经常用到的。 2、已知Za，反求J。 3、实际上，当仪器高1米，岩体露头的直径为20米时，仪器在岩体中心观测，就可按半无限空间来计算其磁场。,磁性体的磁场 不同磁性岩层接触界面的磁场,磁性岩层和非磁性岩层的接触带，或磁性岩层受构造变动发生了断裂，这类问题均可以认为是接触界
41、面的问题。 Za曲线在接触面的一侧为负值，通过接触面时，曲线由负急剧地变成正， Zamax值位于接触面的上方。 Za的正负值的大小，与其厚度和埋深有关。,Za,Ha,T,X,磁性体的磁场 背斜的磁场,X,T,Za,Ha,Z,当i=90， 且背斜两 翼对称时， Za、 T 曲线呈对 称形态； 而Ha曲线为反对称,磁性体的磁场 向斜的磁场,X,Z,Za,磁性体的磁场 不同磁化倾角的磁场,Za曲线随磁化倾角由垂直（i=90）转向水平（i= 0） ，极大值逐渐减小；极值点由球体正上方逐渐向磁化倾角反方向偏移；曲线由以Z轴对称过度到以O点对称的反对称，并与Ha （i=90）曲线达到一致；而负值则逐渐增大
42、。 Ha曲线随磁化倾角的减小 ，由反对称转为不对称；极大值逐渐减小；极值点逐渐向磁化倾角反方向偏移；而负值则逐渐增大。,90,60,30,0,90,60,30,0,Za,Ha,磁性体的磁场 磁化倾角与矿体倾角的不 同 夹 角 的 磁 场,Za曲线在=0时（即为顺层磁化），为以Z轴为对称轴的对称曲线；随的逐渐增大，极大值逐渐减小；极值点由矿体正上方逐渐向磁化倾角反方向偏移；当=90时曲线由以Z轴对称过度到以O点对称的反对称，并与Ha （i=0）曲线达到一致；而负值则逐渐增大。,i,0,30,60,90,Za,磁性体的磁场 不 同 埋 深 的 磁 场,Za曲线在矿体埋深相对较小的情况下，曲线表现为
43、幅值大，范围窄的高而瘦形态，异常细节明显的形式；而埋深相对较大的情况下，曲线表现为幅值低，范围广的矮而胖的低缓异常，异常细节逐渐消失，接近于简单形体的异常。中等埋深的曲线则介于二者之间。,Za,磁性体的磁场 不 同 埋 深 的 磁 场,在垂直磁化的情况下，Za曲线在直立矿体上时，曲线对称，但在矿体倾斜时，曲线极大值不但有所减小，而且其极值点向倾斜方向偏移，同时，曲线变缓，相反在反倾向方向，曲线变陡，并有可能出现负值，是否出现负值?这要根据矿体埋深和倾角大小决定。这是根据曲线形态，判断矿体倾向的方法之一。若i90，根据曲线形态判断倾向就会出现多解心性，这一点很重要，单纯根据曲线形态，判断矿体倾向
44、有时会出现截然相反的结果（如62）。,Za,决定磁异常形态的主要因素 磁性体的形状和大小,磁性体的形状和大小直接影响磁异常的平面形态和范围。在斜磁化情况下，它们之间的关系比较复杂。只有在磁性体延深较大、埋深较浅，且磁化强度方向与磁性体侧面夹角不大时，才能粗略地根据梯度变化最大（平面等值线最密）的异常部位，确定磁性体在地表的投影位置。,决定磁异常形态的主要因素 磁性体的延深,磁性体的下延深度对磁异常的影响，实质上就是磁性体下端正磁极所产生的负异常对总磁场的影响。有限延深磁性体的异常表现为正异常周围出现负异常，只有无限延深又顺层磁化的磁性体其异常才不出现负值。,决定磁异常形态的主要因素 磁性体的倾
45、向,磁性体的倾向对磁异常的影响是比较复杂的。因为磁异常的特征不是直接取足于磁性体的倾角 ，而主要取足于磁性体倾斜方向与有效磁化强度方向 i 的夹角，一般来说，磁性体倾角不等于有效磁化倾角时， Za曲线不对称；当= i 时，只有无限延深磁性体，才是Za曲线对称的。,决定磁异常形态的主要因素 磁性体的走向,具有明显走向（即走向长度比埋深大很多）的磁性体引起狭长异常，且异常走向与磁性体走向大体一致；无明显走向或虽有走向，但其埋深与走向长度相当的磁性体，引起等轴状异常。 当磁性体是南北走向时，即i=90，说明东西剖面内J是垂直向下的；当磁性体是东西走向时，即i=i0，说明南北剖面内J的方向与地磁场方向
46、一致。因此，在任何地区，当磁性体走向由东西逐渐改变为南北时，在观测剖面内，有效磁化强度方向由与地磁场一致转向垂直向下，此时磁异常的特征也随着发生变化。,决定磁异常形态的主要因素 磁性体的埋藏深度,Za曲线在磁性体体埋深相对较小的情况下，曲线表现为幅值大，范围窄的高而瘦形态，异常细节明显；而埋深相对较大的情况下，曲线表现为幅值低，范围广的矮而胖的低缓异常，异常细节逐渐消失，接近于简单形体的异常。,决定磁异常形态的主要因素 磁性体的磁化强度,一般来讲，磁性体的磁化强度越大，磁异常就越强，但并不成正比关系。因为磁性体内的消磁作用，常常导致磁异常的幅值降低。此外，磁化强度的方向，对磁异常的影响也很大，
47、通常磁化强度的正方向使异常减小，而反方向使异常增大。,磁异常的解释,磁异常的解释可分为定性解释和定量解释。 定性解释：根据获得的磁异常资料，结合地质情况，初步分析引起异常的原因，并对异常进行分类；判断引起异常的磁性体的位置、范围、形状、走向、倾向以及埋深等。 定量解释：在定性解释的基础上，根据工区的磁场、磁参数、地质及其它物化探资料，运用数学物理的方法，定量计算表征地下磁性地质体赋存状态的几何参数，以及它的磁化状况等。 磁异常的正演（正问题）：根据静磁场理论，运用数学工具由已知的磁性体求出磁场的分布特征。 磁异常的反演（反问题）：由磁异常求磁性体的磁性参数和几何参数。,磁异常的定性解释 磁异常特征的认识,
