岩石的磁性

第二章岩石的磁性

位于地壳中的岩石和矿体处在地球磁场中，从它们形成时起，就受其磁化而具有不同程度的磁性，其磁性差异在地表引起磁异常。研究岩石磁性，其目的在于掌握岩石和矿物受磁化的原理，了解矿物与岩石的磁性特征及其影响因素，以便正确确定磁力勘探能够解决的地质任务，以及对磁异常作出正确的地质解释。有关岩石磁性的研究成果，亦可直接用来解决某些基础地质问题，如区域地层对比，构造划分等。

第一节物质磁性

任何物质的磁性都是带电粒子运动的结果。原子是组成物质的基本单元，它由带正电的原子核及其核外电子壳层组成。电子绕核沿轨道运动，具有轨道磁矩。电子还有自旋运动，具有自旋磁矩。这些磁矩的大小，与各自的动量矩成正比。

原子核为带正电粒子组成，呈自旋转动，亦具有磁矩，但数值很小。

因此，原子总磁矩是电子轨道磁矩、自旋磁矩、及原子核自旋磁矩三者的矢量和。

各类物质，由于原子结构不同，它们在外磁场作用下，呈现不同的宏观磁性。

一、抗磁性（逆磁性）

抗磁性或逆磁性，是由于该类物质原子的各电子壳层中，电子成对出现，自旋方向相反，因而抵消了它的自旋磁矩；其轨道磁矩也因相邻轨道磁场的相互作用而抵消，故这类原子没有剩余磁矩。当受外磁场作用后，电子受到洛伦兹力的作用，其运动轨道绕外磁场作旋进（拉莫尔旋进），此旋进产生附加磁矩，其方向与外磁场相反，形成抗磁性。实际上它是物质的一种普遍性质。当外磁场去掉时，附加磁矩随即消失，并与温度无关。这类物质的磁化率为负值，且数值很小，如图1.2-1所示。

图1.2-1 抗磁性与顺磁性物质的磁化

二、顺磁性

物质原子的不同电子壳层中，含有非成对的电子，其自旋磁矩未被抵消，在外磁场作用下，电子自旋的磁矩方向转为与外磁场平行，这种特性叫顺磁性。然而，若失去外磁场的作用，热骚动使原子磁矩取向混乱。顺磁性物质，其磁化率为不大的正值，且其磁化率与绝对温度成反比。服从居里定律：

C

K=，C为居里常数，T为温度（1.2-1）

三、铁磁性

在弱外磁场作用下，铁磁性物质即可达到磁化饱和，其磁化率要比抗、顺磁性物质的磁化率大很多。它具有下述磁性特征：

（一）磁化强度与磁化场呈非线性关系

如图1.2-2所示，对未磁化样品施加磁场H 的作用，随H 值由零增至H s ，而后减去零，反向由零减至-H ，再由-H 增至H s s s ，变化一周，样品的磁化强度M ，沿O 、A 、B 、C 、D 、E 、F 、A 变化，诸点所围之曲线，称磁滞迥线，表明铁磁性物质的磁化强度随磁化场变化，呈不可逆性。其H 称为矫顽磁力，不同铁磁性物质它的变化范围较大。

c

图1.2-2 铁磁性的磁滞回线

（二）磁化率与温度的关系

铁磁性物质当温度升高时，磁化率逐渐增加，临近居里点时达到极大值，然后急剧下降，趋于零。居里点为铁磁性物质的磁化强度陡然降低，物质由铁磁性转为顺磁性的温度。

服从居里—魏斯定律。即

c T T C k ?= （1.2-2）

是居里温度，当T>T 式中，C 是居里常数，T 是热力学温度，T c c ，铁磁性消失，转变为顺磁

性。一般铁磁体的T 很高，例如铁（1043K ）

，钴（1388K ）。 c （三）铁磁物质的基本磁矩为电子自旋磁矩，而轨道磁矩基本无贡献。 实验证明，铁磁物质内，包含着很多个自发磁化区域，它叫做磁畴。在无外磁场作用时，各磁畴的磁化强度矢量取向混乱，不呈磁性。当施加外磁场时，磁畴结构将发生变化，随外磁场增强，通过畴壁移动和磁畴转动的过程，显示出宏观磁性。

由于磁畴内原子间相互作用的不同，原子磁矩排列情况有别，铁磁性又分为三种类型，如图1.2-3所示。

图1.2-3 各种铁磁性，原子磁矩排列示意图

（a-铁磁性；b-反铁磁性；c-亚铁磁性）

1. 铁磁性 磁畴内原子磁矩排列在同一方向，例如铁、镍、钴即属于此。

2. 反铁磁性 磁畴内原子磁矩排列相反，故磁化率很小，但具有很大的矫顽磁力。

3. 亚铁磁性 或称铁淦氧磁性，磁畴内原子磁矩反平行排列，磁矩互不相等，故仍具有自发磁矩。此类物质具有较大的磁化率和剩余磁化强度。

第二节 岩（矿）石磁性特征

解释推断磁异常，以解决地质找矿问题，离不开分析研究岩石的磁性特征。

一、表征磁性的物理量

（一）磁化强度和磁化率

均匀无限磁介质，受到外部磁场H 的作用，衡量物质被磁化的程度，以磁化强度M 表示，它与磁化场强度之间的关系为：

M =k H （1.2-3） 式中，k 是物质的磁化率，它表征物质受磁化的难易程度，是一个无量纲的物理量。实际工作中，磁化率仍注以所用单位制，SI 单位制它用SI （k ）标明，CGSM 单位制，它用CGSM （k ）标明，两者的关系是1SI π

41)(=k CGSM(k )。在二种单位制中，磁化强度的单位，分别是安培/米及CGSM （M ），二者的关系是1安培/米=10-3CGSM （M ）

。 （二）磁感应强度和磁导率

在各向同性磁介质内部任意点上，磁化场H 在该点产生的磁感应强度（磁通密度）由（1.1-2）式表示为

B =μH 若介质为真空，则有

B =μH

0（相对磁导率）

，代入前式得 0/μμμ=r 0μ是真空的磁导率，令式中，B =μ0μr H =μ0H +μ0（μr -1）H =μ0（1+k ）H =μ0（H +M ） （1.1-4） 1?=r k μ式中，此式表明，物质磁性与外磁场的定量关系。显然，在同一外磁场H 作用下。空间为磁介质充填，与空间为真空二者相比，B 增加了k H 项，即介质受磁化后所产生的附加场，其大小与介质的磁化率成正比。磁介质的k r +=1μμ0μ是一个纯量。与二者之间的关系为：

（1.1-5）

)1(0k +=μμ（三）感应磁化强度和剩余磁化强度

-4位于岩石圈中的岩体和矿体，处在约为0.5×10（T ）的地球磁场作用之下，它们受现代地磁场的磁化，而具有的磁化强度，叫感应磁化强度，它表示为

M i =k T （1.1-6） 式中，T 是地磁场总强度，k 是岩矿石的磁化率，它取决于岩矿石的性质。

岩、矿石在生成时，处于一定条件下，受当时的地磁场磁化，成岩后经历漫长的地质年代，所保留下来的磁化强度，称作天然剩余磁化强度M r ，它与现代地磁场无关。 岩石的总磁化强度M ，是由两部分组成，即

M =M i +M =k T +M （1.1-7） r r 磁力勘探中，表征岩石磁性的物理量是k （M ）、M 及M 。

i r 二、矿物的磁性

矿物组合成岩石，岩石的磁性强弱与矿物的磁性有直接关系。

（一）抗磁性矿物与顺磁性矿物

自然界中，绝大多数矿物属顺磁性与抗磁性的。对其中几种常见矿物的磁化率，列表于1.2-1：

表1.2-1 抗 磁 性 矿 物 顺 磁 性 矿 物

名 称 k ·10-5

SI(k ) 名 称 k ·10-5SI(k )名 称k 平均·10-5SI(k )名 称 k 平均·10-5SI(k )

石 英 -1.3 方铅矿 -2.6 2 绿泥石 20-90 橄榄石正长石 -0.5 闪锌矿 -4.8 10-80 金云母 50 角闪石锆 石 -0.8 石 墨 -0.4 15-65 斜长石 1 黑云母方解石 -1.0 磷灰石 -8.1 辉 石40-90 尖晶石 3 岩 盐 -1.0 重晶石 -1.4 750 白云母 4-20 铁黑云母

由表可见：

①抗磁性矿物，其磁化率都很小，在磁力勘探中通常视为无磁性的。

②顺磁性矿物，其磁化率要比抗磁性矿物大得多，约两个数量级。

（二）铁磁性矿物

自然界并不存在纯铁磁性矿物，主要存在的是铁淦氧磁性矿物，如铁的氧化物和硫化物及其它金属元素的固熔体等。它们的磁性很强，对岩石磁性起着决定性作用。

铁的氧化物能用图1.2-4所示的三元素图来描述。图中属4243)1(O T Fe x O xFe i ??固溶体系列的叫做钛磁铁矿，属系列的叫做钛赤铁矿。钛磁铁矿形成固溶体系列表明和是彼此互溶的。磁铁矿具有反尖晶石结构，其居里温度随固溶体中钛尖晶石的克分子百分数的增加而线性下降，由磁铁矿的578℃直至钛尖晶石的约-150℃的居里温度。与此相类似，钛铁矿含量的增加也使钛赤铁矿系列的居里点近乎线性下降，从赤铁矿的680℃到钛铁矿的-223℃。在钛磁铁矿系列中，饱和磁化强度随x 的降低而减小，它取决于Fe 332)1(O FeT x O xFe i ??42O T Fe i 43O Fe 2+3+4+、Fe 和Ti 离子在两种可能晶位上的有序程度。在钛赤铁系列中，随着x 的变化存在复杂的磁性变化，当1≥x>0.5时呈弱磁性，当0.5>x>0.2时呈亚铁磁性，当0.2>x>0时呈反铁磁性。研究表明，当钛赤铁中钛的含量增加时，钛赤铁矿系列从弱磁性过渡到亚铁磁性最后成为反铁磁性，当其在x ≈0.5时的亚铁磁性状态在室温下的饱和磁化强度可达磁铁矿的四分之一，此时在岩石中的磁性作用不可忽视。

图1.2-4 铁钛氧化物的三元系统

除上面给出的铁的氧化物系列矿物外，还有铁的硫化物和一些分布较广而磁性的铁磁性矿物，列出其磁化率参数于表（1.2-2）。

地壳中的纯磁铁矿少见，大都由不同比例的铁、钛、氧组成复杂的固溶体，它是典型的亚铁磁性。在我国鲁、冀、鄂、苏、皖等省的铁矿区，磁铁矿的磁化率一般为（0.002~0.2）·SI （k ），其剩余磁化强度一般为（2.2~2325）A/m 。可见，磁铁矿不仅有较强的磁化率，且有较强的剩余磁性，其变化范围较大。

磁黄铁矿属铁-硫二元系，它常见于汞、砷、锑层控矿床。当0

αγ型和

表1.2-2 铁磁性矿物磁化率 矿 物 分子式 k ，SI （k ）

磁铁矿 Fe 3O 0.07~0.2

4钛磁铁矿 xFe 3O 4·(1-x)TiFe 2O 410-7-2

~1032O Fe γ磁赤铁矿 0.03~0.2 32O Fe α-6-5

赤铁矿 10~10磁黄铁矿 FeS 1+x 10-3-4

~10铁镍矿 NiFe 2O 0.05

4锰尖晶石 MnFe 2O 2.0

3镁铁矿 MgFe 2O 0.08

4FeOOH α针铁矿 (0.02-80)×10-4

FeOOH γ纤铁矿 (0.9-2.5)×10-4

菱铁矿 FeCO (20-60)×10-43

三、各类岩石的一般磁性特征

地壳岩石可分为沉积岩、火成岩及变质岩三大类。

（一）沉积岩的磁性

一般来说，沉积岩的磁性较弱，如表1.2-3所示。沉积岩的磁化率主要决定于副矿物的含量及成分，它们是磁铁矿、磁赤铁矿、赤铁矿以及铁的氢氧化物。其造岩矿物如石英、长石、方解石等，对磁化率无贡献。沉积岩的天然剩余磁性，与由母岩剥蚀下来的磁性颗粒有关，其数值不大。

表1.2-3

岩石类型

k ，10-6SI(k) M r A/m 岩石类型 k ，10-6SI(k) M r A/m 超基性岩

1013~1010-11~10变质岩 10-12~1010-3-1~10基 性 岩

1003~1010-31~10沉积岩 10-11~1010-3-1~10酸 性 岩 1002~1010-31~10

（注：表中数字表示数量级）

（二）火成岩的磁性

依据火成岩的产出状态，又可分为侵入岩和喷出岩。

1. 侵入岩的不同岩石组（花岗岩、花岗闪长岩、闪长岩、辉长岩、超基性岩等），其k 平均值，随着岩石的基性增强而增大。它们的磁化率，均具有数值分布范围宽的相同特征。

2. 超基性岩是火成岩中磁性最强的。超基性岩体在经受蛇纹石化时，辉石被分解形成蛇纹石和磁铁矿，使磁化率急剧增大，可达几个SI （k ）单位。

3. 基性、中性岩，一般来说其磁性较超基性岩次之。

4. 花岗岩建造的侵入岩，普遍是铁磁—顺磁性的，磁化率不高。

5. 喷出岩在化学和矿物成分上与同类侵入岩相近，其磁化率的一般特征相同。由于喷发岩迅速且不均匀的冷却，结晶速度快，使磁化率离散性大。

6. 火成岩具有明显的天然剩余磁性，其Q=M /M r i 称作柯尼希斯贝格比。不同岩石组的Q 值范围，可从0~10或更大。

（三）变质岩的磁性

变质岩的磁化率和天然剩余磁化强度，其变化范围很大。按其磁性变质岩可分为铁磁—顺磁性，和铁磁性两类，与原来的基质有关，也与其生成条件有关。由沉积岩变质生成的，称水成变质岩，其磁性特征一般具有铁磁—顺磁性；由岩浆岩变质生成的，称火成变质岩，其磁性有铁磁—顺磁性与铁磁性两组。这和原岩的矿物成分，以及变质作用的外来性或原生性有关。

在片麻岩中，正片麻岩磁性与花岗岩接近，而付片麻岩磁性很弱，与泥砂岩接近。纯的大理岩和石英岩磁性很弱，千枚岩磁性稍强。如果这些岩石含有铁质矿物其磁性会增强，如含铁石英岩、铁质千枚岩等磁性均较强。

在具有层状结构的变质岩中，往往其磁性随方向不同而异，表现有磁的各向异性，剩余磁化强度的方向往往近于片理的方向，且沿片理方向上的磁化率数值比垂直片理方向上的要大。

四、影响岩石磁性的主要因素

岩石的磁性是由所含磁性矿物的类型、含量、颗粒大小与结构以及温度、压力等因素决定的。

（一）岩石磁性与铁磁性矿物含量的关系

根据实验资料和相关分析，侵入岩的磁化率与铁磁性矿物含量之间存在统计相关关系，如图1.2-5所示。由图可见，该曲线明显地分为两部分。在铁磁性组分含量小于0.001%，铁磁体为稀有颗粒，即属于深色矿物中的杂质，k 和C φM 之间未发现有规律的关系。在铁磁性组分含量大于0.01%，铁磁效应主要是由大颗粒磁铁矿（钛磁铁矿）造成的，这些岩石的k 和C φM 之间，呈有规律的相关关系。

图1.2-5 侵入岩磁化率与铁磁性组分含量的关系曲线

1-花岗岩类；2-闪长岩和辉长岩；3-超基性岩；4-理论计算相关分析

一般来说，岩石中铁磁性矿物含量愈多。磁性也愈强。

（二）岩石磁性与磁性矿物颗粒大小、结构的关系

m A H /10435.13π

=实验结果表明，在给定的外磁场作用下，铁磁性矿物的相对含量不变，其颗粒粗的较之颗粒细的，磁化率大。可用于衡量剩磁大小的矫顽力H c ，与铁磁性矿物颗粒大小的关系恰相反，如图1.2-6所示。表明H c 随铁磁性矿物颗粒的增大，呈减小的相关关系。喷发岩的剩磁常较同一成分侵入岩的剩磁大。

图1.2-6 Hc 与铁磁性矿物颗粒大小的关系

此外，铁磁性矿物在岩石中的结构，对其磁化率也有影响。当磁性矿物相对含量，颗粒大小都相同，颗粒相互胶结的比颗粒呈分散状者磁性强。

（三）岩石磁性与温度、压力的关系

高温与高压，对矿物和岩石的磁性会产生影响。顺磁体磁化率与温度的关系，已由居里定律确定。

铁磁性矿物其磁化率与温度的关系，有可逆型不可逆型。前者磁化率随温度增高而增大，接近居里点则陡然下降趋于零，加热和冷却过程，在一定条件下磁化率都有同一个数值。后者其加热和冷却曲线不相吻合，即不可逆，它是温度增高后不稳定的那类铁磁性矿物的特征。此外，温度增高还能引起矿物矫顽磁力H 的减小。

c 岩石磁化率与温度的相依关系比单纯矿物复杂，岩石的k-t 曲线与铁磁性矿物的成分有关，如图1.2-7所示。曲线具有跃变形状，此特征代表岩石中含有不同居里点的几种矿物。

岩石的居里温度T c 分布仅与铁磁性矿物成分有关，

而与矿物的数量，大小及形状无关。因此，热磁曲线（k-t 曲线）可用于分析确定岩石中的铁磁矿物类型。温度增高，还导致岩石剩余磁化强度退磁。

图1.2-7 岩石磁化率与温度的关系

1-花岗闪长岩；2-黑云母角闪石花岗岩；3-闪长岩；4-黑云母花岗岩

研究岩石磁性与压力的依赖关系是利用高精度磁测预报地震的物理基础而受到重视。 岩石在机械应力作用下，由于铁磁体的磁致伸缩，其磁性大小会有变化。实验结果表明，含有亚铁磁性矿物的岩石，其磁化率及剩磁随着压力的增大而近于线性地降低，在100MPa 时可降低（10-20）%，在1000MPa 时可降低50%。

经理论研究，在压力作用下，在压应力σ方向上，磁化率k （σ）与压（应）力σ的关系为：

σσk S k k +=11)0()(11 （1.2-8） 其中，k (0)为未施加压力时岩石的磁化率，S 为一物理常数。

k 在垂直于压力方向上，磁化率增大有

σσk S k k 2111)0()(?=⊥ （1.2-9）

-3-1对于磁铁矿来说，S 的理论值约为1.11×10（MPa ）。

k 岩石的剩余磁化强度与压力的依赖关系与上相似，实验结果表明，当压力为100MPa 时，剩磁可减小（10-20）%，当压力再增大时，仍有减小的趋势。

地壳内岩石随着深度的增加，地温升高时，岩石圈的（静）压力也加大，二者对岩石磁性有较大影响，因此在解释深部磁异常估计地壳岩石磁性时应考虑温度、压力的影响。例如在不同的大地构造单元，地温梯度是不同的，在古老地盾区，地温梯度约为10℃/km ；而在海洋区，地温梯度约为17℃/km 。因此在地壳某一深度上，地温可能有所不同。在10公里深处，地温可能在（80-230）℃之间，岩石的静压力约为320MPa 。在20km 深处，地温可能在（140-520）℃之间，即在地温梯度大的地方，地温已接近于磁铁矿的居里点，在此深度处，岩石的静压力约为640MPa 。在30km 深处，地温可能在（210-720）℃之间，即在地温梯度大的地方，地温已超过磁铁矿的居里点，而岩石的静压力接近1000MPa 。据此可以大致了解地壳内岩石失去铁磁性的深度。

应该指出，研究含亚铁磁性矿物岩石的居里点T 与压力的关系是十分重要的，根据目前c

-2一些实验结果看：磁铁矿及钛磁铁矿T c 与压力P 的关系为dT c /dP=2.0×10℃(MPa)-1，由此推测在30km 深度上，T 大约升高20℃，可以认为压力对T 影响不大。

c c 五、地质体磁化的消磁作用

地壳内岩体、矿体一般都是有限体。有限物体在地磁场中受磁化，其磁化强度与它的形状有关。为了讨论这种关系，引入消磁作用概念。

（一）消磁作用和视磁化率

如图1.2-8所示，设均匀有限磁介质，受外部磁场（地磁场）T 0磁化，则其两端表面将

有面磁荷分布，它在其内部产生与磁化场T 方向相反的磁场T 0c ，称为消磁场（退磁场）

。则有限体内部的磁场为

图1.2-8 有限物体消磁场示意图

T =T +T （1.2-10） 0c 对于均匀磁化磁性体，可证明其退磁场为

T =-N M （1.2-11） c 式中，N 为消磁系数（退磁系数），它是与磁性体形状有关的张量。负号表示T c 与M 二者方向相反。许多情况下，例如当磁化沿椭球体的某个主轴时，消磁张量简化为标量N 。在直角坐标系中，若沿三个坐标轴的消磁因子为N 、N 和N ，则有：N +N x y z x y +N z =1，因此对球体有31z y x ===N N N 2

1=z N （x 为柱轴），对于薄园盘有N 0=Nx ，对于无限长园柱体有和z =1，N x =N z =0（z 轴垂直于园盘面）。

由（1.2-10）式，它可改写成：

)(r i c N M M T +?=则在消磁作用下，有限体受磁化后其感应磁化强度应为：

)]([)(00r i c i N k k k M M T T T T M +?=+==经移项整理可得

r i N Nk

k Nk k M T M +?+=110 （1.2-12） 令 k N k k Nk k k ′?′=+=′11或 （1.2-13）

则

r i N k k M T M ′?′=0 （1.2-14）

若是不考虑剩磁，，则有

0=r M 0T M k i ′=

（1.2-15） ′它表示均匀有限磁介质，其感应磁化强度与磁化场的关系。k 叫视磁化率，它是一个与形状有关的物理量。与之对应，k 叫真磁化率。

由（1.2-13）式知，当Nk ≤1时，才有k ′=k 。考虑到N 值的大小在0至1之间（在CGSM

制中在0-4π之间）

，若取N =0.08，让Nk <0.01，那么只要k <0.001SI(k )，则视磁化率与真磁化率可看成是相等的，其误差小于1%，消磁作用可忽略不计。

（二）消磁作用对M i 方向的影响

除球体外，同一形体不同方向的消除系数不同，因此消磁作用不仅会影响M i 的大小，还会影响到M i 的方向。若有一长度很大的水平圆柱磁性体，受到倾角为45o的地磁场T 0的磁化。设磁性体k =0.1(4π)SI ，讨论其由消磁作用所引起的M i 大小和方向的变化。由图 1.2-9可见，M i 沿x ，z 轴的分量为

x x x i T k N k M 01+= z

z z i T k N k M 01+= 2

1=z N ，则有： 由于，0=x N D 45sin 2110T k k M z i +=

D 45cos 0KT M x i =；的倾角α由下式求得：

i M 61.0)

2(1.011=+==παx i z i M M tg 得。由此可见，消磁作用使得偏离磁化场T D 31=αi M 0而且接近长轴达13o多。一般来说，k 愈大，偏离T i M 0的方向愈大，而且总是偏向磁性体的长轴方向。

图1.2-9 消磁对的影响

i M

第三节 岩石的剩余磁性

岩石在成岩过程中获得天然剩余磁化强度，它是岩石磁性的重要组成部分。不论是磁力勘探，还是古地磁测定，都要十分注意研究岩石的剩余磁性。

一、岩石剩余磁性的类型及特点

由于形成剩余磁性的磁化历史（如磁化场、矿物成分、温度及化学反应等）的不同，因而剩余磁性的类型、特点不相同。

（一）热剩余磁性（TRM ）

在恒定磁场作用下，岩石从居里点以上的温度，逐渐冷却到居里点以下，在通过居里温度时受磁化所获得的剩磁，称热剩余磁性（温度顽磁性，简称热剩磁）。

应当提到，热剩磁并非全都在居里温度时产生的，如令岩石自居里点逐渐冷却至室温，且只在某一温度区间施以外磁场，由此得到的热剩余磁性，称部分热剩磁，如图1.2-10所示。

图1.2-10 热剩磁和部分热剩磁

热剩磁的特点：

1、它的强度大。在弱磁场中，其热剩磁强度大致正比于外磁场强度，并同外磁场方向一致。因此，火成岩的天然剩余磁化强度方向，一般代表了成岩时的地磁场方向。

2、热剩磁具有很高的稳定性。剩磁随时间衰减的现象，叫做磁性弛豫。热剩磁的稳定，表现为其弛豫时间很长。实验表明，外磁场的变化，温度在200~300℃内的热作用，很难影响热剩磁的变化。

3、实验证明，总热剩磁是居里温度至室温，各个温度区间的部分热剩磁之和。即热剩磁服从叠加定律（特里埃第一定律），见图1.2-10。

4、若将已具有热剩磁M rt的岩石标本，在零磁场空间内，从室温加热到某一个温度T1，然后再冷却至室温，则标本中T1温度以下的部分热剩磁全被清洗掉，称部分热退磁（或热清洗）。此过程可通过不断提高加热温度来重复进行，最终得到一个热剩余磁化强度。说明热退磁过程亦服从叠加定律（特里埃第二定律）。因此，岩石的热剩磁是古地磁研究的主要对象之一。

（二）碎屑剩余磁性（DRM）

沉积岩中含有从母岩风化剥蚀带来的许多碎屑颗粒，其中磁性颗粒（磁铁矿等）在水中沉积时，受当时的地磁场作用，使其沿地磁场方向定向排列，或者是这些磁性颗粒在沉积物的含水孔隙中转向地磁场方向。沉积物固结成岩后，按其碎屑的磁化方向保存下来的磁性，称碎屑剩余磁性（沉积剩余磁性，简称碎屑剩磁）。

碎屑剩磁的特点：

①它的强度正比于定向排列的磁性颗粒数目。其强度比热剩磁小得多。

②形成碎屑剩磁的磁性颗粒大都来自火成岩，这些颗粒的原生磁性来自热剩磁，因此碎屑剩磁比较稳定。

③等轴状颗粒，其碎屑剩磁方向和外磁场（地磁场）方向一致。

（三）化学剩余磁性（CRM）

在一定磁场中，某些磁性物质在低于居里温度的条件下，经过相变过程（重结晶）或化学过程（氧化还原），所获得的剩磁，称化学剩余磁性（简称化学剩磁）。

化学剩磁的特点：

①在弱磁场中，其剩磁强度正比于外磁场的强度。

②化学剩磁有较高的稳定性。

③在相同磁场中，化学剩磁强度只有热剩磁强度的几十分之一。但大于碎屑剩磁强度。

上述三种剩余磁性，又称为原生剩磁。

（四）粘滞剩余磁性（VRM）

岩石生成之后，长期处在地球磁场作用下，随着时间的推移，其中原来定向排列的磁畴，逐渐地弛豫到作用磁场的方向，所形成的剩磁称粘滞剩余磁性。

粘滞剩余磁性的特点：

①它的强度与时间的对数成正比。

②随温度增高，粘滞剩磁增大。裸露于地表的岩石，受昼夜及季节的温差变化的热骚动影响，随时间增长，会形成较强的粘滞剩磁。具有较大粘滞剩磁的岩石样品，不宜用于古地磁研究。

（五）等温剩余磁性（IRM）

在常温没有加热情况下，岩石因爱外部磁场的作用（比如闪电作用），获得的剩磁称等

温剩余磁性。

等温剩磁是不稳定的，其大小和方向随外磁场变化。

上述（四）、（五）两种剩磁，是在岩石生成之后，因受某些外部因素的作用而获得的，因此称它们为次生剩磁。

地壳岩石具有的原生剩磁，既是磁力勘探，也是古地磁研究的对象。但是，次生剩磁不能作为古地磁研究的“化石”。

二、各类岩石剩余磁性的成因

岩石的天然剩磁M r，其形成的因素是复杂的。由成岩至今，经历各种地质作用，物理和化学的变化过程，这些都会影响剩余磁性。对岩石的原生剩磁，不同类型的岩石，其形成的原因不同。

（一）火成岩剩磁的成因

大量实际资料与实验资料表明，热剩磁是形成火成岩原生剩磁的原因。熔融岩浆由高温冷却，通常当温度降至1073K时开始凝固，形成各种固熔体。铁磁性矿物的居里点一般在973K以下。当火成岩由高于居里点温度，下降到铁磁性组分的居里点以下，受地磁场的磁化作用，磁性矿物磁畴排列到地磁场方向上，而获得强的磁性。随着温度继续下降，磁畴热扰动能量减小，不足以使磁畴体积变化和使磁畴转向，从而保留下来剩余磁性，即热剩磁。

（二）沉积岩剩磁的成因

沉积岩的生成与火成岩完全不同，没有高温冷却过程。沉积岩的剩余磁性，是通过沉积作用和成岩作用二个过程形成的。前者形成碎屑剩磁，后者成岩作用经受氧化和脱水过程，获得化学剩磁。因此，沉积岩的剩磁系碎屑剩磁与化学剩磁。

（三）变质岩剩磁的成因

变质岩的剩余磁性与其原岩有关，由火成岩变质生成的正变质岩，它可能有热剩磁。由沉积岩变质生成的付变质岩，它可能有碎屑剩磁与化学剩磁。

第四节下地壳和上地幔的磁性

在研究大区域磁异常或长波磁异常时了解下地壳和上地幔岩石的磁性是十分重要的。由于人们可以从地表露头和钻孔获得岩石标本以测定磁性，故对上地壳的磁性特征已有较多了解，这里将重点阐述下地壳和上地幔岩石的磁性。

一、大陆下地壳的磁性

陆壳一般分为两层，其厚度在陆棚区小于20km，而在西藏高原及秘鲁地区厚度约为70km。从岩石学观点看，上层岩石化学成分介于酸性和基性岩浆之间，更近于花岗闪长岩；下层岩石可能是一种酸性到中性岩石的高压形式，即麻粒岩。下地壳是指地表（10~15km）以下到莫霍面的这一层。

研究下地壳岩石的磁性可用两类方法，第一类方法是根据航空和卫星磁测结果作解释或正演模拟，以估算出岩石的磁化强度；第二类方法是直接测定下地壳岩石标本的磁性。

第一类方法解释大范围长波长磁异常，与之相应的磁源体的水平尺度在几十到百公里

以上，厚度应在（10~30）km以上，才可能包含下地壳的岩石。根据70~80年代众多的研

究成果得到：下地壳岩石的磁化强度，一般在（0~3）A/m，个别地区磁化强度值可达6A/m。

研究下地壳岩石磁性的第二类方法是直接测定下地壳岩石标本的磁性。下地壳岩石标

本可以从包裹体中获得，也可从下地壳的上升块体中获得，或者从古老地质的深剥蚀地区获

得。

根据对下地壳经剥蚀后而出露的地区的研究结果，岩石学家一般认为下地壳最常见的

岩石为：（a）花岗岩岩类和片麻岩类；（b）在最底部是基性到中性变质岩和岩浆岩。

在乌克兰地盾区，测量7000余块标本，其中4000余块标本可能是下地壳岩石。将这

些岩石分（a）、（b）两类，其磁化强度值列于表1.2-4中。

表1.2-4 下地壳各类岩石磁化强度实测值

感应磁化强度（A/m）

标本块数

岩石类型

（T=50000nT）

（a）组—长英质岩石

花岗岩 0.1-0.7 18200 （b）组—镁铁质岩石

基性片麻岩 0.2-0.6 13200 角闪岩 0.4-1.3 4500 基性岩浆岩 0.7-3.1 3600

超基性岩 0.8-2.5 5800

（b）组总计 0.2-3.1 27100 在挪威一个地区测定4000余块标本，其平均感应磁化强度为1.4A/m，其中麻粒岩相片

麻岩为1.9A/m，基性、超基性岩为2.7A/m。

总结以上数据，下地壳岩石的磁化强度变化范围为：（a）M=（0-0.7）A/m；（b）M=（0-3.1）

A/m，考虑到高温条件下粘滞剩磁的影响可达30~50%，则下地壳岩石的磁化强度可能的变

化范围是：（a）M=（0-1.0）A/m；（b）M=（0-4.6）A/m。

总之，从磁性观点看，陆壳无论横向分块或纵向分层都是很不均匀的，从而构成了复

杂的长波长磁异常图景。

二、海洋地壳的磁性

洋壳较陆壳薄，厚度稳定，除海水外，海底地壳分为三层，第一层是未凝结的沉积层，

厚度变化大，约（0-2）km；第二层厚约（0.5-2.5）km，主要是细粒枕状玄武岩、粗玄岩、

块状玄武岩席；第三层是主要层辉长岩，厚度约4.5km。

表1.2-5中列出了某些平衡结果。由表可见，除辉长岩外，氧化或变质作用可急剧降低

各类岩石的剩余磁性，并使其感应磁化强度也有所降低。另一事实是，剩余磁化强度比感应

磁化强度大，这是解释条带状海洋磁异常的前提。

表1.2-5 海洋地壳岩石的磁化强度

岩石类型 NRM（A/m）感应磁化强度（A/m，T=50000nT）未氧化的枕状玄武岩 24 1.75

氧化的枕状玄武岩 0.86 0.172

未氧化的致密岩流 6.5 0.419

氧化的致密岩流 1.2 0.065

未变质的辉长岩 0.84 0.168

变质的辉长岩 0.90 0.095 蛇纹岩 4.76 0.342

三、上地幔的磁性

自70年代末80年代初为了解释卫星磁异常，需要有大陆地壳的磁性底界面位于何处的约束，从此才开始探讨地幔岩石的磁性特点问题。

可以通过几种方法了解地幔岩的磁性，一是根据地幔岩的成分及所处的物理条件，由有关的物理定理计算得出。在大陆下方，地壳较厚，地幔岩所处的压力—温度—氧挥发度条件，尚不足以产生岩石磁性的主要载体——磁铁矿，因此需要运用表示顺磁性物质磁化率的

、Fe等离子的有效玻耳磁子数，居里定律来计算。基于地幔岩平均成分的数据，以及Fe2+3+

由居理定律算得，地幔岩的顺磁磁化率为 5.25×10-4SI。洋壳一般很薄为（6-7）km，其下地幔岩所处的条件与上不同，可能有磁铁矿存在，故不宜用这种方法估算。

另一种研究地幔岩磁性的方法是直接测定标本的磁性。目前所能获得的地幔岩标本是由深源熔岩流带到地表的地幔岩包裹体。这种包裹体在上升过程中是否遭受有改变尚难确定，因此在使用这种标本时，应注意与其它资料结合，以判明在上升过程中，包裹体是否遭受改变。美国哥达德宇航中心测定这类地幔岩石标本的磁性（14块），其磁化率平均值为4.09 SI。我国部分地区地幔岩包裹体（10块）测定平均磁化率值为3.11×10SI，密度平×10-4-4

均值为3.20g/cm3。对某些标本的化学分析结果计算了顺磁磁化率，其平均值为6.4×10-4SI。综上所述，可以认为大陆地区上地幔岩石主要呈顺磁性，其磁化率约为n×10-4SI。

最后指出：如果大陆地壳岩石的磁性是由其中的磁铁矿引起，而且在相应的莫霍面深度处，温度低于580℃，则莫霍界面可能是磁性底界面；如果相应莫霍面深度处，温度高于580℃，则磁性底界面可能在莫霍面之上，且位于地温为580℃的深度处。在海洋地壳以下，这个问题比较复杂，目前还不能作出概括性的判断。

第五节月球与陨石的磁性

一、月球磁性

9

月球诞生于4.6×10年前。月面与卫星磁力仪资料表明：目前月球只有很小的磁场，月面磁场偶尔可达300nT以上。目前，大约15%月面上已有磁场测量可被利用，观测到的磁场一般在强度和方向上都有相当变化，被认为主要起源于月壳的磁化强度。从月球带回的样品中发现强度大的剩磁。推测月球磁偶极矩上限为1.3×1015Am2数量级，与目前地磁偶极矩8×1022Am2相比要小得多。月球是否存在月球核争论十分复杂，且不易解决。磁数据的精度尚不能分辨是否有核，电磁测量也不能证明是否有月核存在，但它提供了导电月核尺度的限度约为400~500km半径（就体积而论最大约占2%）。月球的平均磁导率尚未很好测定，推测可能在1.006-1.018μ0。

自发现从月球带回的第一块月岩具有稳定剩磁以来，一直致力于确定其剩磁的起源与性质研究。目前认为，初始磁性主要由于陨石与微陨石的撞击而破碎，形成最初的表土。随后的撞击在原始磁性物质与新的磁性物质中产生振动及热效应，加上微陨石本身带来额外的Fe-Ni物质可能形成粘合集块岩。后来样品经受了月球温度日变化与粘滞磁化效应的作用而具有剩磁。

对月球样品古强度测定数据在解释时虽有争议，但大多数研究者认为，在最初的1-2×

T~10T（0.1-1高斯）。如果这一关于月球内源古109年中，月球磁场强度的最佳估计为10-4-5

磁场的证据成立，且这内源是熔融状态内的“发电机”造成的，显然对研究月球的历史与结

构有重要意义。由于现代月球磁场很弱，从而表明其磁场强度随时间而衰减。

上述认识是基于为数不多的样品及覆盖面有限的磁测数据得出，对月球结构、岩石剩余磁性的起因以及磁场全貌特征的了解相差甚远，需要进一步绕月与登月探测收集更多资料加以深入研究才能洞察月球的奥秘为人类所用。

二、陨石的磁性

陨石是从椭圆形轨道上掉落到地球的铁质或石质的物体。它们可能来源于太阳系中火星与木星的小行星带。某些陨石的放射性年龄表明，它们形成于46亿年之前太阳系的早期阶段。因此陨石的研究对太阳系的化学与起源的了解极为重要。

大部分陨石是富含橄榄石、铁纹石和镍纹石的铁镍陨石，铁纹石主要由铁和百分之几的镍的体心立方矿物组成，镍纹石主要由含25%或更多的镍的面心立方铁矿组成。球粒状陨石与无球粒状陨石会在磁场中获得剩余磁性，单个球粒体比整个岩石的磁性要强。碳粒陨石，其中小晶粒Ni3Fe对剩磁的贡献要比通常认定的大得多。碳粒陨石比月球样品具有大得多的剩磁，而且这种剩磁常显示良好的稳定性。

从磁性的观点看，陨石的研究可能阐明太阳系早期的磁场强度，可以用对陨石进行古磁学测量以获得古强度值的方法来检验。目前，已有学者用这种古磁学测量方法获得接近10-4T的古强度估计值。如果能进一步证实的话，则这些估计值非常重要，因为它们比现在行星磁场大四或五个量级。若假定强的古磁场估计是正确的，则可推测那个阶段太阳磁场是很强的可以引起较强磁化。

习 题

1. 铁磁性的类型和特点有哪些？

2. 感应磁化强度M i和剩余磁化强度M在成因方面有何不同？

r

3. 剩余磁化强度的类型及其实际意义？

4. 影响岩石磁性的因素有哪些？各起何作用？

5. 如何理解磁性差异是磁法工作的地球物理前提？

6. 视磁化率与真磁化率有何不同？讨论地质体磁化的消磁作用有何意义？

岩石物理性质

岩石物理性质 地球物理勘探中所涉及的各类岩石和矿物的物理性质。岩石的密度、弹性波传播速度、磁化率、电阻率、热导率、放射性等,是形成各种地球物理场的基础（表1）。 磁性常用的岩石磁性参数是磁化率、磁化强度、剩余磁化强度矢量，以及剩余磁化强度同感应磁化强度的比值Q。 矿物按其磁性的不同可分为3类： ①反磁性矿物,如石英、磷灰石、闪锌矿、方铅矿等。磁化率为恒量，负值，且较小。 ②顺磁性矿物，大多数纯净矿物都属于此类。磁化率为恒量,正值，也比较小。 ③铁磁性矿物,如磁铁矿等含铁、钴、镍元素的矿物。磁化率不是恒量，为正值，且相当大。也可认为这是顺磁性矿物中的一种特殊类型。 岩石的磁性主要决定于组成岩石的矿物的磁性，并受成岩后地质作用过程的影响。一般说，橄榄石、辉长石、玄武岩等基性、超基性岩浆岩的磁性最强；变质岩次之；沉积岩最弱。 ①岩浆岩的磁性取决于岩石中铁磁性矿物的含量。结构构造相同的岩石，铁磁性矿物含量愈高，磁化率值愈大。铁磁性侵入岩的天然剩余磁化强度，按酸性、中性、基性、超基性的顺序逐渐变大。铁磁性侵入岩的特点是Q值一般小于1。由接触交代作用而形成的岩石,Q值可达1～3，甚至更大。 ②沉积岩的磁性主要也是由铁磁性矿物的含量决定的。分布最广的沉积岩造岩矿物，如石英、方解石、长石、石膏等，为反磁性或弱 1顺磁性矿物。菱铁矿、钛铁矿、黑云母等矿物之纯净者是顺磁性矿物；含铁磁性矿物杂质者具有强顺磁性。沉积岩的磁化率和天然剩余磁化强度值都比较小。

③变质岩的磁性是由其原始成分和变质过程决定的。原岩为沉积岩的变质岩，磁性一般比较弱；原岩为岩浆岩的变质岩在变质作用相同时，其磁性一般比原岩为沉积岩的变质岩强。大理岩和结晶灰岩为反磁性变质岩。岩石变质后，磁性也发生变化。蛇纹石化的岩石磁性比原岩强；云英岩化、粘土化、绢云母化和绿泥石化的岩石，磁性比原岩减弱。 岩石磁性的各向异性是岩石的层状结构造成的。磁化率高，变质程度深的岩石，磁各向异性很明显。褶皱区沉积岩的磁各向异性一般要比地台区的大。 岩石的天然剩余磁化强度矢量是在岩石形成过程中，按当时当地的地磁场方向“冻结”下来的。这个矢量的指极性与现代地磁场方向一致的称为正极性。岩石的年代愈古老，它的剩余磁化强度矢量的成分愈复杂。岩石剩余磁性由各种天然磁化过程形成。岩石在磁场中从居里点以上温度冷却时获得的剩余磁性称为热剩余磁性；岩石中的铁磁性物质在磁场中由于磁粘滞性而获得的剩余磁性称粘滞剩余磁性；沉积岩中的微小磁性颗粒在沉积过程中受磁场作用采取定向排列因而获得的剩余磁性称为沉积剩余磁性；沉积物中的铁矿物沉积后，在磁场中经化学变化而获得的剩余磁性称化学剩余磁性；还有等温剩余磁性是常温下磁性物质在磁场中获得的剩余磁性（见岩石磁性）。岩石的剩余磁性是古地磁学赖以建立的基础。 岩石和矿物的磁性与温度、压力有关系。顺磁性矿物的磁化率与温度的关系遵循居里定律。铁磁性矿物的居里温度一般为300～ 2700℃，其磁化率一般随温度升高而增大（可达50％），至居里温度附近则迅速下降。铁磁性矿物的磁化率与温度的关系有两种类型：一为可逆型，即在矿物加热和冷却过程中温度相同时磁化率值相同，如纯磁铁矿、钛铁矿。另一种为不可逆型，即矿物加热和冷却过程中温度相同时磁化率值不同，如对升温不稳定的铁磁性矿物。岩石加热时，磁化率也逐步升高，至200～400℃迅速下降。岩石的磁化率和磁化强度值都随压力的增大而减小。 密度和孔隙度矿物的密度是由构成该矿物各元素的原子量和矿物的分子结构决定的。大多数造岩矿物如长石、石英、辉石等具有 3

岩石物性资料

岩石物性资料

岩（矿）石物性资料 （2008年12月11日） 一、密度： 表1-1 常见矿物的密度 名称 密度/g.3cm - 名称 密度/g.3cm -石英 2.65 金刚石 2.6-2.9 正长石 2.55-2.63 重晶石 4.4-4.7 钠长石 2.63 刚玉 3.9-4.0 钙长石 2.76 岩盐 3.1-3.2 方解石 2.72-2.94 硬石膏 2.7-3.0 白云石 2.86-2.93 石膏 2.2-2.4 白云母 2.77-2.88 霞石 2.55-2.65 黑云母 2.7-3.3 绿高岭石 1.72-2.5 角闪石 3.62-3.65 白榴石 2.45-2.5 透闪石 2.99-3.00 硅灰石 2.79-2.91 阳起石 3.1-3.2 蛇纹石 2.5-2.6 星叶石 3.0-3.15 赤铁矿 4.5-5.2 钠闪石 3.3-3.46 磁铁矿 4.8-5.2 纳钙闪石 3.3-3.46 黄铁矿 4.9-5.2 钛铁矿 4.5-5.0 磁黄铁矿 4.3-4.8 铬铁矿 3.2-4.4 黄铜矿 4.1-4.3 辉铜矿 5.5-5.8 斑铜矿 4.9-5.2 海绿石 2.2-2.9 石墨 2.09-2.25 多水高岭土 1.9-2.6 蛋白石 1.9-2.5 钾盐 1.99 叶绿泥石 2.6-3.0 硬绿泥石 3.3-3.6 金红石 4.18-4.23 锰矿 3.4-6.0 钨酸钙矿 5.9-6.2 铝矾土 2.4-2.5 煤 1.2-1.7 褐煤 1.1-1.3 表1-2 常见岩石密度 名称 密度/g.3cm - 名称 密度/g.3 cm -纯橄榄岩 2.5-3.3 橄榄岩 2.5-3.6 玄武岩 2.6-3.3 辉长岩 2.7-3.4 安山岩 2.5-2.8 辉绿岩 2.9-3.2 鞍山玢岩 2.6-2.9 花岗岩 2.4-3.1 石英岩 2.6-2.9 流纹岩 2.3-2.7 片麻岩 2.4-2.9 云母片岩 2.5-3.0 千枚岩 2.7-2.8 蛇纹岩 2.6-3.2 大理岩 2.6-2.9 白云岩 2.4-2.9

四年级科学下册第四单元：《岩石和矿物》重点练习题合成

四年级科学下册第四单元：《岩石和矿物》重点练习题合成

蓟县小学科学四年级下册第四单元复习题 《岩石和矿物》 A科学概念 1.地壳是由岩石构成的。岩石是一种或多种矿物组成的，岩石、矿物是组成地球的重要物质。 2.不同的岩石和矿物有不同的形态、性质和用途。 3.人们生产、生活用品的许多原料取自岩石和矿物。 B目标检测题 一、填空题： 1.按岩石的成因可以把岩石分成三大类，一类是（1），一类是（2），一类是（3）。 2.（1）爆发时地下溶化的岩石不会从火山的喷发流淌出来。 3.观察岩石的方法（1）、（2）、（3），通过学习我认识的岩石有（4）、（5）、（6）等。 4.在岩石中可以看到一些古代生物的遗体或遗迹，这些叫做（1）。 5.所有的岩石都是有一种或几种（1）组成的，（2）。 6.岩石在（1）、水、（2）等长期联合作用下发生变化的现象叫风化。 7.一些保留有古代生物遗体或（1）的岩石叫做（2），它们对科学家研究地球的历史有很 重要的作用。 8.常见的岩石有（1）、（2）、（3）、（4）和（5）等，其中遇盐酸冒泡的是（6）和（7）。 9.我能在家里找到一些岩石制品。如我们用的铅笔是用（1）做的。 10.认识岩石的步骤是：先观察岩石的（1）和（2），再测试岩石的（3），最后观察岩石遇 到（4）的反映。 11.矿物中硬度最大的是（1），硬度最小的是（2）。 12.花岗岩是由（1）、（2）、（3）组成的。 13.岩石的主要特征： 花斑状，坚硬由石英、长石、云母三种矿物构成的岩石是（1）。 看起来像混凝土，由碎石子或卵石组成，粗糙很硬的岩石是（2）。 薄层状结构，颗粒细，较软常有化石的岩石是（3）。 青灰色或灰色，颗粒细，光滑，较硬遇盐酸冒泡的岩石是（4）。 纯白色或有花纹，颗粒较粗，粗糙，较软，遇盐酸冒泡的岩石是（5）。 土黄色或灰色，由许多颗粒粗细差不多的沙子黏合在一起，粗糙，坚硬的岩石是（6）。

岩石物性资料

岩（矿）石物性资料 （2008年12月11日） 一、密度： 表1-1 常见矿物的密度 名称 密度/g.3cm - 名称 密度/g.3cm -石英 2.65 金刚石 2.6-2.9 正长石 2.55-2.63 重晶石 4.4-4.7 钠长石 2.63 刚玉 3.9-4.0 钙长石 2.76 岩盐 3.1-3.2 方解石 2.72-2.94 硬石膏 2.7-3.0 白云石 2.86-2.93 石膏 2.2-2.4 白云母 2.77-2.88 霞石 2.55-2.65 黑云母 2.7-3.3 绿高岭石 1.72-2.5 角闪石 3.62-3.65 白榴石 2.45-2.5 透闪石 2.99-3.00 硅灰石 2.79-2.91 阳起石 3.1-3.2 蛇纹石 2.5-2.6 星叶石 3.0-3.15 赤铁矿 4.5-5.2 钠闪石 3.3-3.46 磁铁矿 4.8-5.2 纳钙闪石 3.3-3.46 黄铁矿 4.9-5.2 钛铁矿 4.5-5.0 磁黄铁矿 4.3-4.8 铬铁矿 3.2-4.4 黄铜矿 4.1-4.3 辉铜矿 5.5-5.8 斑铜矿 4.9-5.2 海绿石 2.2-2.9 石墨 2.09-2.25 多水高岭土 1.9-2.6 蛋白石 1.9-2.5 钾盐 1.99 叶绿泥石 2.6-3.0 硬绿泥石 3.3-3.6 金红石 4.18-4.23 锰矿 3.4-6.0 钨酸钙矿 5.9-6.2 铝矾土 2.4-2.5 煤 1.2-1.7 褐煤 1.1-1.3 表1-2 常见岩石密度 名称 密度/g.3cm - 名称 密度/g.3 cm -纯橄榄岩 2.5-3.3 橄榄岩 2.5-3.6 玄武岩 2.6-3.3 辉长岩 2.7-3.4 安山岩 2.5-2.8 辉绿岩 2.9-3.2 鞍山玢岩 2.6-2.9 花岗岩 2.4-3.1 石英岩 2.6-2.9 流纹岩 2.3-2.7 片麻岩 2.4-2.9 云母片岩 2.5-3.0 千枚岩 2.7-2.8 蛇纹岩 2.6-3.2

矿物和岩石

第一章矿物与岩石 Ⅰ.名词解释(6道) 矿物岩石磨圆度层理岩性岩石结构流纹状构造片理构造 矿物:矿物就是天然生成的、具有一定物理性质与一定化学成分的自然元素或化合物,就是组成地壳的基本物质单位。P3 岩石:矿物在地壳中按一定的规律共生组合在一起,形成由一种或几种矿物或火山玻璃组成的天然集合体。P4 磨圆度:碎块、颗粒圆滑的程度称磨圆度。P13 层理:层理就是指岩层中物质的成分、颗粒大小、形状与颜色在垂直方向发生改变时产生的纹理。P14 岩性:岩石的地质特性简称岩性,包括岩石的结构、构造与矿物成分。P10 岩石结构:岩石颗粒形态特征及其相互关系。P10 片理构造:岩石中矿物呈定向平行排列的构造称片理构造。P20 流纹状构造:岩石中柱状、针状矿物、拉长的气孔、不同颜色的条带,相互平行、定向排列,形成流纹状构造。它就是喷出岩构造,就是酸性喷出岩流纹岩的特有构造。P10 Ⅱ.单项选择题(在下列各题中选最佳答案,将其代码填在括号中)(23道) 1.方解石的晶体形态就是( )。P5 A.短柱状 B.板状 C.立方体 D.菱面体 2.条痕就是指矿物的( )。P5 A.固有颜色 B.粉末的颜色 C.杂质的颜色 D.表面氧化物的颜色 3.肉红色就是( )的固有颜色。P7 A.石英 B.滑石 C.方解石 D.正长石 4.解理就是指( )。P6 A.岩石受力后形成的平行破裂面 B.岩石中不规则的裂隙 C.矿物受力后沿不规则方向裂开的性质 D.矿物受力后沿一定方向平行裂开的性质 5.断口就是矿物受锤击后沿( )方向产生的断裂。P6 A.不规则方向 B.平行所有晶面方向 C.平行某一晶面方向 D.锤击方向 6.在下列矿物中,硬度最高的就是( )。P6 A.石英 B.长石 C.滑石 D.方解石

几种常见岩石的辨别和描述(图文)

几种常见岩石的辨别和描述（野外编录） 三种常见的岩浆岩： 1．花岗岩是分布最广的深成侵入岩。主要矿物成分是石英、长石和黑云母，颜色较浅，以灰白色和肉红色最为常见，具有等粒状和块状构造。花岗岩既美观抗压强度又高，是优质建筑材料。 2．橄榄岩侵入岩的一种。主要矿物成分是橄榄石及辉石，深绿色或绿黑色，比重大，粒状结构。是铂及铬矿的惟一母岩，镍、金刚石、石棉、菱铁矿、滑石等也同这类岩石有关。 3．玄武岩一种分布最广的喷出岩。矿物成分以斜长石、辉石为主，黑色或灰黑色，具有气孔构造和杏仁状构造，玄武岩本身可用作优良耐磨的铸石原料。 (沉积岩) 又叫“水成岩”。是在常温常压条件下岩石遭受风化作用的破坏产物，或生物作用和火山作用的产物，经过长时间的日晒、雨淋、风吹、浪打，会逐渐破碎成为砂砾或泥土。在风、流水、冰川、海浪等外力作用下，这些破碎的物质又被搬运到湖泊、海洋等低洼地区堆积或沉积下来，形成沉积物。随着时间的推移，沉积物越来越厚，压力越来越大，于是空隙逐渐缩小，水分逐渐排出，再加上可溶物的胶结作用，沉积物便慢慢固结而成岩石，这就是沉积岩。沉积岩分布极广，占陆地面积的75％，是构成地壳表层的主要岩石。四种常见的沉积岩： 1．砾岩一种颗粒直径大于2毫米的卵石、砾石等岩石和矿物胶结而成的岩石，

多呈厚层块状，层理不明显，其中砾石的排列有一定的规律性。 2．砂岩颗粒直径为0．1～2毫米的砂粒胶结而成的岩石。分布很广，主要成分是石英、长石等，颜色常为白色、灰色、淡红色和黄色。 3．页岩由各种黏土经压紧和胶结而成的岩石。是沉积岩分布最广的一种岩石，层理明显，可以分裂成薄片，有各种颜色，如黑色、红色、灰色、黄色等。 4．石灰岩俗称“青石”，是一种在海、湖盆地中生成灰色或灰白色沉积岩。主要由方解石的微粒组成，遇稀盐酸会发生化学反应，放出气泡。石灰岩的颜色多为白色、灰色及黑灰色，呈致密块状。 变质岩：地壳中的火成岩或沉积岩，由于地壳运动、岩浆活动等所造成的物理、化学条件的变化，使其成分、结构、构造发生一系列改变，这种促成岩石发生改变的作用称为变质作用。由变质作用形成的新岩石叫做变质岩，例如由石英砂岩变质而成的石英岩，由页岩变质而成的板岩，由石灰岩、白云岩变质而成的大理岩。变质岩常有片理构造。三种常见的变质岩： 1．大理岩由石灰岩或白云岩重结晶变质而成。颗粒比：石灰岩粗，矿物成分主要为方解石，遇酸剧烈反应，一般为白色，如含不同杂质，就有各种不同的颜色。大理岩硬度不大，容易雕刻，磨光后非常美观，常用来做工艺装饰品和建筑石材。 2．板岩由页岩和黏土变质而成。颗粒极细，矿物成分只有在显微镜下才能看到。

岩石的密度

岩石的密度: 大多数造岩矿物如长石、石英、辉石等具有离子型或共价型结晶键密度为2.2～3.5克/厘米3（极少数达4.5克/厘米3）。 结晶键为离子-金属型或共价-金属型的矿物，如铬铁矿、黄铁矿、磁铁矿等密度较大,为3.5～7.5克/厘米3。 在金属矿区,岩石中金属矿物的含量增高，岩石的密度就增大。矿区花岗岩的密度有的就高达2.7克/厘米3以上。 矿物的密度是由构成该矿物各元素的原子量和矿物的分子结构决定的。 岩石按其磁性的不同可分为3类： 1、反磁性矿物,如石英、磷灰石、闪锌矿、方铅矿等。磁化率为恒量，负值，且较小。 2、顺磁性矿物大多数纯净矿物都属于此类。磁化率为恒量,正值，也比较小。 3、铁磁性矿物,如磁铁矿等含铁、钴、镍元素的矿物。磁化率不是恒量，为正值，且相当大。也可认为这是顺磁性矿物中的一种特殊类型。 岩石的磁性主要决定于组成岩石的矿物的磁性，并受成岩后地质作用过程的影响。一般说，橄榄石、辉长石、玄武岩等基性、超基性岩浆岩的磁性最强而变质岩次之，沉积岩最弱。 岩石具有的放射性：

天然放射性勘探方法所依据的是岩石和矿石中放射性元素成分和含量的差别。 放射性矿物如铀矿等的放射性元素含量最高，锆石等稀有副矿物和磁铁矿等金属矿物次之，绝大多数造岩矿物的放射性元素含量都比较低。 岩石的放射性元素含量以岩浆岩和变质岩为最高，沉积岩次之。岩浆岩中，按超基性、基性、中性、酸性的顺序，放射性元素含量逐渐增加。 人工放射性勘探方法中最重要的参数是元素的热中子俘获截面。氢、锂等元素的热中子俘获截面较小；镉、钆等元素的热中子俘获截面较大，钍、铀等元素的热中子俘获截面次之。

岩石物性资料

岩（矿）石物性资料 （2008年12月11日） 一、密度： 表1-1 常见矿物的密度 名称 密度/g.3cm - 名称 密度/g.3cm -石英 2.65 金刚石 2.6-2.9 正长石 2.55-2.63 重晶石 4.4-4.7 钠长石 2.63 刚玉 3.9-4.0 钙长石 2.76 岩盐 3.1-3.2 方解石 2.72-2.94 硬石膏 2.7-3.0 白云石 2.86-2.93 石膏 2.2-2.4 白云母 2.77-2.88 霞石 2.55-2.65 黑云母 2.7-3.3 绿高岭石 1.72-2.5 角闪石 3.62-3.65 白榴石 2.45-2.5 透闪石 2.99-3.00 硅灰石 2.79-2.91 阳起石 3.1-3.2 蛇纹石 2.5-2.6 星叶石 3.0-3.15 赤铁矿 4.5-5.2 钠闪石 3.3-3.46 磁铁矿 4.8-5.2 纳钙闪石 3.3-3.46 黄铁矿 4.9-5.2 钛铁矿 4.5-5.0 磁黄铁矿 4.3-4.8 铬铁矿 3.2-4.4 黄铜矿 4.1-4.3 辉铜矿 5.5-5.8 斑铜矿 4.9-5.2 海绿石 2.2-2.9 石墨 2.09-2.25 多水高岭土 1.9- 2.6 蛋白石 1.9-2.5 钾盐 1.99 叶绿泥石 2.6-3.0 硬绿泥石 3.3-3.6 金红石 4.18-4.23 锰矿 3.4-6.0 钨酸钙矿 5.9-6.2 铝矾土 2.4-2.5 煤 1.2-1.7 褐煤 1.1-1.3 表1-2 常见岩石密度 名称 密度/g.3cm - 名称 密度/g.3cm -纯橄榄岩 2.5-3.3 橄榄岩 2.5-3.6 玄武岩 2.6-3.3 辉长岩 2.7-3.4 安山岩 2.5-2.8 辉绿岩 2.9-3.2 鞍山玢岩 2.6-2.9 花岗岩 2.4-3.1 石英岩 2.6-2.9 流纹岩 2.3-2.7 片麻岩 2.4-2.9 云母片岩 2.5-3.0 千枚岩 2.7-2.8 蛇纹岩 2.6-3.2 大理岩 2.6-2.9 白云岩 2.4-2.9

岩石矿物和我们(研究课)

7.岩石、矿物和我们 一、教材简析： 本课是《岩石和矿物》这一单元的最后一课，通过本单元前几节课的学生，学生了解了观察、描述矿物的方法，能用学到的方法辨别几种常见的岩石。教材一共安排了两个部分的内容。第一：岩石和矿物的用途。本课的第一部分是学生汇报、交流他们在上节课后收集的有关岩石和矿物用途的信息。要求每个学生收集两种矿物或岩石的用途，学生收集信息的途径是多样的，可以通过网络、书籍、报刊等，也可以通过调查、请教等，接着是在课堂上对收集到的信息进行交流。通过交流使学生获得更多的相关信息。这些信息是根据学生的喜好自行收集的，汇报的时候也一样，怎样让这些丰富的信息更有条理，能让学生比较系统地了解岩石和矿物对人类的价值和意义呢？必须对这些信息进行整理。那么怎么整理呢，希望学生进行讨论。分成哪几类，也是学生要思考的问题。教材上表格提示的是按“冶炼金属”“建筑材料”“生活用品”“医药”等不同方面的用途来分类，学生也可以按自己的方式来分类。 第二部分：保护岩石和矿产资源。这部分课文的内容主要有两个方面。第一是保护矿产资源的意义。地球上的岩石和矿物资源被开采后就不能再生。然而人类社会的发展却离不开这些资源，人类对矿产资源的开发和利用速度有增无减，这就意味着地示上数量有限期矿产资源迟早要面临枯竭的。人类为了生存和发展，必须要保护矿产资源。第二是国家关于矿产资源的有关法规。通过本课教学，希望学生关注我国矿产资源的开发利用和保护，在课后了解家乡有哪些矿产资源，以及人们是如何开采、利用、保护的。 二、学情分析： 四年级的学生对岩石、矿物和我们的关系知道得并不多，他们见得最多的就是岩石在建筑、修路方面的用途，对矿物的用途可能知道和关注得更少，尽管在前几课中零星地了解了一些相关的知识。便是不全面和系统，不能使学生真正感受到岩石、矿物对人们的不可缺少的意义。在本课中，学生课前的对“生活中的岩石和矿物的用途”的资料的收集显得尤其重要。这是学生亲历并获得的岩石和矿物与我们生活的关系最直接的知识、资料，本课教学也是以此为起点的。所以教师在课前可以指导学生从不同的方面收集资料，在交流中让学生认识到岩石和矿物与我们生活的不同方面的联系。

什么是矿物、矿物与岩石及形成

什么是矿物 人类的衣、食、住、行等各个方面都离不开矿物。比如建造房屋所需要的各种材料，随身佩带的宝石，日常食用的食盐，都来自于矿物。 什么是矿物呢？ 只有具备以下条件的物质才能称为矿物： 1）矿物是各种地质作用形成的天然化合物或单质，比如火山作用。它们可以是固态(如石英、金刚石)、液态(如自然汞)、气态（如火山喷气中的水蒸气）或胶态(如蛋白石)。 2）矿物具有一定的化学成分。如金刚石成分为单质碳(C)，石英为二氧化硅(SiO2)，但天然矿物成分并不是完全纯的，常含有少量杂质。 3）矿物还具有一定的晶体结构，它们的原子呈规律的排列。如石英的晶体排列是硅离子的四个角顶各连着一个氧离子形成四面体，这些四面体彼此以角顶相连在三维空间形成架状结构。 如果有充分的生长空间，固态矿物都有一定的形态。如金刚石形成八面体状，石英常形成柱状，柱面上常有横纹。当没有生长空间时，它们的固有形态就不能表现出来。 4）矿物具有较为稳定的物理性质。如方铅矿呈钢灰色，很亮的金属光泽，不透明，它的粉末（条痕）为黑色，较软（可被小刀划动），可裂成互为直角的三组平滑的解理面(完全解理)，很重(比重为7.4-7.6)。 5）矿物是组成矿石和岩石的基本单位。

矿物与矿石 什么是矿石呢？ 通常，从金属矿床中开采出的并具有冶炼金属价值的固体物质 均称作矿石，俗名常简称为矿。在选矿的术语上则叫做原矿、粗矿 或冒沙。矿石一般是由有用的金属矿物，即由矿石矿物与其伴生的 脉石所构成。 矿石矿物是指在工业上能从其中提起一种或数种有用金属元素的矿物。矿石矿物大多数是不透明矿物，往往具有金属光泽，如黄铜矿、方铅矿分别为铜、铅的矿石矿物。但也有一些是透明矿物。矿石矿物有时作为自然金属产出，如自然金、铂等，但其大多数为化合物。 工业上所用的各种金属是从许多种金属矿物中提炼出来的。一种金属元素可以从几种不同的矿石矿物中提取出来，如铜可从辉铜矿、斑铜矿、黄铜矿、赤铜矿、自然铜及孔雀石等中提炼；同样有的矿石矿物也可以提取两种或者两种以上的金属元素，如钾钒铀矿可提取铀和钒。 在我国的文字中，“矿”和“鑛”两个字是通用的，但最初却反映人们对自然界两类性质不同矿产的认识：前者是指非金属矿产，后者却是指金属矿产。在我国古代，凡矿山采掘物未经过加工精炼的，都叫做“矿”和“鑛”。人们最先采用的是石头和泥土，后来才开始熔炼金属矿石。“矿”和“鑛”两字的产生、并存和通用，正是这种社会生产力发展的反映。 “矿”字，原写成“”，象征着一种采矿工具的形象。早在战国时期（公元前475-前221年），已有掌管采矿的官员称“人”，音矿（Kuang），象征采矿之声音。 在西方，采矿活动开始较晚，至中世纪规模才日益扩大，故“矿物”（mineral）一词的出现也比较晚。它来自于中世纪拉丁文minera，原是矿、矿石和矿山的意思，开矿和采矿（mine）一字，也是由此而来。显然，在西方“矿物”的概念也是在生产实践的基础上形成的。

小学四年级科学下册第四单元(岩石和矿物)知识要点

小学四年级科学下册第四单元（岩石和矿物）知识要点第 1 课各种各样的 岩石 1. 岩石是各种各样的，在颜色、花纹、软硬、轻重、颗粒大小、手感、形状等方面有各自的特点。 2. 岩石可以按照上述不同的特点为标准分成不同的类别，不同的分类标准其分类的结果也可能不同。大小最好不要作为岩石分类的标准，而形状可以作为分类标准。 3. 以岩石的形成原因为标准，可以把岩石分为岩浆岩，沉积岩，变质岩。 第 2 课认识几种常见的岩石 1. 我们可以用感官和借助工具来观察岩石。 2. 我们可以从岩石的结构、构造等方面来认识岩石。结构主要指组成岩石的矿物颗粒的颜色、形状、大小，以及相互关系等。构造主要指各组成岩石的矿物的排列方式和充填方式所赋予岩石的外貌特征，比如层理构造、流纹构造、气孔构造等。 3. 不同种类的岩石在结构和构造上有不同的特征，岩石的特征和它的成因有关。认识页岩、砂岩、花岗岩、石灰岩、大理岩等几种常见岩石的显著特征（详见课文P 68、"69）。 4. 大理岩和石灰岩滴上稀盐酸后会冒气泡，石灰岩冒气泡的情况比大理岩猛烈。 第 3 课岩石的组成 1. 岩石是由一种或多种矿物有规律组合而成的矿物集合体。地球上已知的矿物有近 4 000 种，常见的有五六十种。 2. 花岗岩主要由石英、长石和云母三种矿物组成。石英晶体是一端有尖角的柱状或长柱状，颜色常因混人不同的杂质而具有多种色彩;长石晶体常呈柱状或

板状、细粒状，颜色肉红、浅黄色、白或灰白;云母呈片状或鳞片状，颜色呈黑、棕红、白、浅灰等。花岗岩也是多种多样的。 第 4 课观察、描述矿物 （一） 1. 颜色、条痕、软硬是矿物的重要特性。 2. 颜色是最容易观察到的矿物的特征，也是辨认矿物的重要根据之 一。"有些矿物以颜色命名，有些矿物具有多种色彩（如石英），颜色不同是因为所含杂质不同；有些不同的矿物却具有相同的色彩（金矿、黄铁矿、黄铜矿都具有美丽的金色）。 3. 矿物的条痕比矿物的外表颜色更可靠。条痕指的是矿物粉末的颜色，将矿物放在白色的无釉瓷板上擦划，瓷板上留下的粉末痕迹就是矿物的条痕。矿物条痕的颜色可以和矿物的颜色一致，比如金，其颜色和条痕都是金黄色。石墨的颜色和条痕都是黑色。矿物条痕的颜色也可以和矿物的颜色不一致，比如黄铁矿的颜色是浅铜黄色，但条痕是绿黑色。 4. 几种矿物的条痕： 自然XX——黄色 黄铁矿、黄铜矿——绿黑色 1 方铅矿——黑色 石墨——黑色 XX——白色或近于白色 赤铁矿--- XX红色 5. 矿物抵抗刻画和磨擦的能力称为硬度。通常人们确定矿物硬度的方法是用两种矿物相互刻画，即用已知硬度的矿物来确定未知矿物的硬度。我们还可以先比较指甲、铜钥匙（回形针）、小钢刀哪个最软，哪个较软，哪个较硬。然后用它们作为判断软硬的标准，分别去刻划矿物，从而知道矿物的硬度。从软到硬的顺序排序，云母＜长石＜石英。

岩石物性资料

岩（矿）石物性资料 密度： 一． 表1-1 常见矿物的密度 名称 密度/g.3cm - 名称 密度/g.3cm -石英 2.65 金刚石 2.6-2.9 正长石 2.55-2.63 重晶石 4.4-4.7 钠长石 2.63 刚玉 3.9-4.0 钙长石 2.76 岩盐 3.1-3.2 方解石 2.72-2.94 硬石膏 2.7-3.0 白云石 2.86-2.93 石膏 2.2-2.4 白云母 2.77-2.88 霞石 2.55-2.65 黑云母 2.7-3.3 绿高岭石 1.72-2.5 角闪石 3.62-3.65 白榴石 2.45-2.5 透闪石 2.99-3.00 硅灰石 2.79-2.91 阳起石 3.1-3.2 蛇纹石 2.5-2.6 星叶石 3.0-3.15 赤铁矿 4.5-5.2 钠闪石 3.3-3.46 磁铁矿 4.8-5.2 纳钙闪石 3.3-3.46 黄铁矿 4.9-5.2 钛铁矿 4.5-5.0 磁黄铁矿 4.3-4.8 铬铁矿 3.2-4.4 黄铜矿 4.1-4.3 辉铜矿 5.5-5.8 斑铜矿 4.9-5.2 海绿石 2.2-2.9 石墨 2.09-2.25 多水高岭土 1.9- 2.6 蛋白石 1.9-2.5 钾盐 1.99 叶绿泥石 2.6-3.0 硬绿泥石 3.3-3.6 金红石 4.18-4.23 锰矿 3.4-6.0 钨酸钙矿 5.9-6.2 铝矾土 2.4-2.5 煤 1.2-1.7 褐煤 1.1-1.3 表1-2 常见岩石密度 名称 密度/g.3cm - 名称 密度/g.3cm -纯橄榄岩 2.5-3.3 橄榄岩 2.5-3.6 玄武岩 2.6-3.3 辉长岩 2.7-3.4 安山岩 2.5-2.8 辉绿岩 2.9-3.2 鞍山玢岩 2.6-2.9 花岗岩 2.4-3.1 石英岩 2.6-2.9 流纹岩 2.3-2.7 片麻岩 2.4-2.9 云母片岩 2.5-3.0 千枚岩 2.7-2.8 蛇纹岩 2.6-3.2 大理岩 2.6-2.9 白云岩 2.4-2.9 石灰岩 2.3-3.0 页岩 2.1-2.8 砂岩 1.8-2.8 白垩岩 1.8-2.6 干砂岩 1.4-1.7 粘土 1.5-2.2 表土 1.1-2.0 花岗闪长岩 2.69

岩石的磁性

第二章岩石的磁性 位于地壳中的岩石和矿体处在地球磁场中，从它们形成时起，就受其磁化而具有不同程度的磁性，其磁性差异在地表引起磁异常。研究岩石磁性，其目的在于掌握岩石和矿物受磁化的原理，了解矿物与岩石的磁性特征及其影响因素，以便正确确定磁力勘探能够解决的地质任务，以及对磁异常作出正确的地质解释。有关岩石磁性的研究成果，亦可直接用来解决某些基础地质问题，如区域地层对比，构造划分等。 第一节物质磁性 任何物质的磁性都是带电粒子运动的结果。原子是组成物质的基本单元，它由带正电的原子核及其核外电子壳层组成。电子绕核沿轨道运动，具有轨道磁矩。电子还有自旋运动，具有自旋磁矩。这些磁矩的大小，与各自的动量矩成正比。 原子核为带正电粒子组成，呈自旋转动，亦具有磁矩，但数值很小。 因此，原子总磁矩是电子轨道磁矩、自旋磁矩、及原子核自旋磁矩三者的矢量和。 各类物质，由于原子结构不同，它们在外磁场作用下，呈现不同的宏观磁性。 一、抗磁性（逆磁性） 抗磁性或逆磁性，是由于该类物质原子的各电子壳层中，电子成对出现，自旋方向相反，因而抵消了它的自旋磁矩；其轨道磁矩也因相邻轨道磁场的相互作用而抵消，故这类原子没有剩余磁矩。当受外磁场作用后，电子受到洛伦兹力的作用，其运动轨道绕外磁场作旋进（拉莫尔旋进），此旋进产生附加磁矩，其方向与外磁场相反，形成抗磁性。实际上它是物质的一种普遍性质。当外磁场去掉时，附加磁矩随即消失，并与温度无关。这类物质的磁化率为负值，且数值很小，如图1.2-1所示。 图1.2-1 抗磁性与顺磁性物质的磁化 二、顺磁性 物质原子的不同电子壳层中，含有非成对的电子，其自旋磁矩未被抵消，在外磁场作用下，电子自旋的磁矩方向转为与外磁场平行，这种特性叫顺磁性。然而，若失去外磁场的作用，热骚动使原子磁矩取向混乱。顺磁性物质，其磁化率为不大的正值，且其磁化率与绝对温度成反比。服从居里定律： C K=，C为居里常数，T为温度（1.2-1）

矿物、岩石及磁性物质的矫顽力

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟矿物、岩石及磁性物质的矫顽力 矿物、岩石及磁性物质的矫顽力如下表：矿物、岩石及磁性物质的矫顽力 名称矫顽力A/m（Oe）注磁铁矿赤铁矿磁黄铁矿磁铁矿矿石红砂岩土壤↘角 砾岩月岩辉长岩斜长岩↗基性岩铁镍钴钢纯铁硅铁45 号透磁合金镍铁高导 磁合金镍铁钼超导磁合金铁钴磁性合金碳钢钴钢铝镍钴永磁合金Ⅰ同上Ⅳ同上 Ⅵ铬铁氧体铂钴合金1590（10）60420（760）34185（430）1192.5～1590 （15～20）23850～76320（300～960）198750～477000（2500～6000）1590～1987.5（20～25）1192.5～9540（15～120）795（10）636～1192.5（8～15）636～1590（8～20）7.95～159（0.1～2）39.75～239.5（0.5～3）1192.5～2862 （15～36）397.5～1590（5～20）2385～7155（30～90）143.1（18）79.5（1）39.75（0.5）5.565（0.07）3.975（0.05）0.159（0.002）159（2）3975（50）11925（150）34980（440）55650（700）59625（750）79500（1000）286200 （3600）纯（24℃）纯（24℃）纯（24℃）全成纯TiO2＜1%英国12 个样2 个 样有的为（21～100）[Oe]（160～225）淬火样淬火样冷加工样淬火样冷加工样 冷轧Fe 98.5%Fe 99.91%Fe 96%Fe 54.7% Ni 45%Mn 0.3%Fe 18% Ni 75% Cr 2%Cu 5%Fe 15.7% Ni 79%Mo 5% Mn 0.3%Fe 49% Co 49% V 2%Fe 98.1% Mn 1%C 0.9%Fe 98.1% Co 17%C 0.75% Cr 2.5% W 8%Fe 63% Al 12% Ni 20%Co 5%Fe 55% Al 12% Ni 28%Co 5%Fe 49% Al 8% Ni 15%Co 24% Cu 23% Ti7%Fe2O 3% Fe3O4 44%Cr2O3 26%Pt 77% Co 33% tips:感谢大家的阅读，本文由我司收集整编。仅供参阅！

矿物、岩石、金属的磁性饱和居里点及奈耳温度

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 矿物、岩石、金属的磁性饱和居里点及奈耳温度 矿物、岩石、金属的磁性饱和居里点及奈耳温度如下表：矿物、岩石、金 属的磁性饱和居里点及奈耳温度矿物磁性①居里点Tc 奈耳温度TN，℃②磁性 饱和CgsEmu/cm3MKSA/m，×103 磁铁矿（Fe3O4）钛磁铁矿钛铁晶石 （Fe2TiO4）磁赤铁矿（r-Fe2O3）赤铁矿（a-Fe2O3）钛赤铁矿辉石 （FeSiO3）磁黄铁矿（Fe1-xS）陨硫铁（FeS）软锰矿（MnO2）二氧化铬 （CrO2）菱铁矿（MnCO3）菱锰矿（MnCO3）铁（Fe）镍（Ni）钛铁矿 （FeTiO3）方铁矿（FeO）针铁矿（α-FeOOH）正方纤铁矿（β-FeOOH）镁铁 矿（MgFe2O4）黑镁锰铁矿Jacobsite（MnFe2O4）铬铁矿（FeCr2O4）铁镍尖 晶石（ZnFe2O4）铁橄槛石（Fe2SiO4）镍（Ni）钴（Co）硅-铁4%铁钴合金 砂岩基性岩角砾岩钙长角砾岩斜长岩火成岩角砾岩及细晶岩4 铁陨石（如Ni- Fe）铁磁性Ti 0.6%Ti 0.06%抗铁磁性铁磁性抗镁磁性有“缺陷”⑤抗铁磁性抗铁 磁性抗铁磁性抗铁磁性铁磁性抗铁磁性抗铁磁性铁磁性铁磁性抗铁磁性抗铁磁 性抗铁磁性抗铁磁性铁磁性铁磁性⑥铁磁性铁磁性抗铁磁性铁磁性铁磁性（红 色）（钛磁铁矿）↘月岩↗578582575210-153675④675670680725≈10-233300～325320300320-189-119-233-243770358-205-216-87-83120-19623310440300- 185585-258-264-147360370112069440400980200～40076076560～790745～790600～780480510575410～430480～500407③4177502.62.12.6 2.262905151714485110110140416400408270300267510142014450.2～0.0120.2～2.20.05～20.1450.2～2.6480510575410～430480～5004074177502.62.12.6 2.262905151714485110110140416400408270300267510142014450.2～0.0120.2～2.20.05～20.1450.2～2.6①在居里点及奈耳温度以下的磁性状态是顺磁质的；② Te 为居里点温度，适合于铁磁质；TN 为奈耳（Neel）温度，适合于抗磁质；

组成岩石和矿石的矿物磁性

组成岩石和矿石的矿物磁性 绝大部分矿物属逆磁性和顺磁性，只有少部分的矿物具有铁磁性。 一、属于逆磁性的矿物 岩盐石膏方解石石英石油大理石石墨金刚石及某些长石等，其值的数量级为-10-6CGSM单位。基本上可视为接近于零。但有时在某些简单的地质条件下，在某些盐丘和石英脉上能观测到微弱的负异常。 二、属于顺磁性的矿物 如黑云母、辉石、角闪石、蛇纹石、石榴子石、堇青石、褐铁矿等。磁化率变化范围由0—5000×10-6CGSM单位。有时，由于矿物中掺有磁铁矿而出现较高的磁化率。 三、自然界并不存在纯铁磁性矿物，主要是铁淦氧磁性的（也有反铁磁性的）矿物 如铁的氧化物和硫化物及铁的氧化物和其他金属氧化物的混合结晶体。这些矿物虽然数量不多，但磁性很强。 1. 磁铁矿（FeO.Fe2O3）:它是典型的铁淦氧磁体。在弱磁场中的磁化率为0--29CGSM，Jr=4--20 CGSM，Tc=560—5650C。饱和磁化Js=485 CGSM。Hc=7—30Oe。 2. 氧化铁Fe2O3: 有两种类型,即γFe2O3和αFe2O3。前者是磁赤铁矿к=0.1CGSM，Tc=7200C，Hc=30—400Oe。后者是赤铁矿，为菱

形晶体系，具有反铁磁性，к=20-100×10-6CGSM，Tc=6750C，Hc=7600Oe。天然的赤铁矿常含有铁磁性杂质（γFe2O3和Fe3O4）使к及Jr增加。赤铁矿的一个重要特性是当其从高温冷却下来时，会得到很强的温差剩磁，比感磁大数千倍。 3. 钛铁矿（FeO.TiO2）：顺磁性，к=500×10-6CGSM。钛铁矿常与磁铁矿形成钛磁铁矿，表现铁磁性。在自然界中，大部分的铁淦氧磁体差不多都有FeO、Fe2O3及TiO2三种成分组合而成，称之为FeO —Fe2O3—TiO2三元系。在矿物组合中，这三种化合物的比例不同组成不同性质的磁性矿物。 4. 磁黄铁矿FeS(1+X): 铁和硫的化合物有特殊的磁性, FeS2为黄铁矿,具有顺磁性。而FeS(1+X)，（Fe11S12—Fe6S7）一般具有铁淦氧磁性，称为磁黄铁矿Tc=300—3250C，Hc=15—20Oe。 5. 褐铁矿（Fe2O3.nH2O）: к=50--500×10-6CGSM。但有铁磁性杂质时有明显的铁磁性。Hc=100Oe，Jr=0.01 CGSM。 6. 针铁矿（α—Fe2O3.H2O）,纤铁矿(γ—Fe2O3.H2O)及菱铁矿(FeCO3)。前二者为顺磁性，к=40×10-6CGSM。后者是反铁磁性矿物。

岩矿石的磁性

岩(矿)石的磁性 一、物质的磁性 任何物质的磁性都是带电粒子运动的结果。各类物质，由于原子结构不同，它们在外磁场作用下，呈现不同的宏观磁性。 1.抗磁性(逆磁性) 在外磁场H作用下，这类物质的磁化率为负值，且数值很小，如图所示。抗磁性物质没有固有原子磁矩，受外磁场作用后，电子受到洛仑兹力的作用，其运动轨道绕外磁场作旋进（拉莫尔旋进），此旋进产生附加磁矩，其方向与外磁场相反，形成抗磁性。抗磁性磁化率很小，约为10-5数量级。 2.顺磁性 顺磁性物质受外磁场作用，其磁化率为不大的正值，这类物质中原子具有固有磁矩，当无外磁场作用时，热骚动使原子磁矩取向混乱。有外磁场作用，原子磁矩（电子自旋磁矩所作的贡献）顺着外磁场方

向排列，显示顺磁性。顺磁性物质其磁化率与绝对温度成反比，称为居里定律。 3.铁磁性 在弱外磁场的作用下，铁磁性物质即可达到磁化饱和，其磁化率要比抗磁性、顺磁性物质的磁化率大很多。 它具有下述磁性特征: (1)磁化强度与磁化场呈非线性关系。如图1-2-2所示，对未磁化样品施加磁场H作用，随H值由零增至Hc，而后减至零，反向由零减至-Hc，再由-Hc增至Hc，变化一周，样品的磁化强度M沿O、A、B、C、D、E、F、A变化，诸点所围之曲线，称磁滞回线，表明铁磁性物质磁化强度随磁化场的变化呈不可逆性。其中Hc称为矫顽磁力，不同铁磁性物质它的变化范围较大。 (2)磁化率与温度的关系，服从居里—魏斯定律。 式中是C居里常数，T是热力学温度，Tc是居里温度，当，铁磁性消失，转变为顺磁性。 (3)实验室结果说明，铁磁性物质的基本磁矩为电子自旋磁矩，而轨道磁矩基本无贡献。

岩石磁性

岩石磁性 岩石磁性 rock magnetism 由岩石所含铁磁性矿物产生的磁性。岩石磁性的强弱由岩石的磁化强度决定。岩石如被放入磁场则被磁化。当把外磁场去掉以后，岩石仍会保留一部分磁化强度，叫做剩余磁化强度，简称剩磁。它不仅同岩石性质和外磁场有关，也同岩石所处的物理状态以及化学过程有关。研究岩石磁性，可以追溯岩石的磁化历史，发现古地磁场的变化情况。 岩石在自然界中获得剩磁的方式有：①热剩磁（TRM）。在高于居里点的状态下，对铁磁性物质进行磁化，并且逐步降温，当温度低于居里点时去掉外磁场，铁磁性物质将获得永久性的剩磁。②碎屑剩磁（DRM），又称沉积剩磁。是已经磁化的岩石碎屑在水中或空气中沉积时，受到地磁场的定向排列作用而产生的剩磁。这种剩磁相当稳定。③化学剩磁（CRM）。在常温下，在较弱的外磁场中，岩石中的磁性矿物由于氧化等化学反应、相变或结晶增长等过程而获得的剩磁。其强度和稳定性都可同热剩磁相比。此外，还有等温剩磁、粘滞剩磁、压剩磁等也与地磁场作用有关。 一般沉积岩的磁参数表2-1 岩石名称K X10-5SI Jr X10-3A/m 砂岩10～150 50 含铁砂岩1180 2440 砂砾岩10～600 页岩10～750 10～300 表土25～120 黄土3～500 灰岩0～100 0～11 一般火成岩磁化率参数统计表表2-2 产状岩石名称K X10-5SI 平均K X10-5SI 深成岩超基性岩类30-15490 3410 基性岩类200-39000 6530 中性岩类37-8683 2600 过渡岩类800-2500 2150 酸性岩类100-2800 1020 碱性岩类60-1650 740 脉岩类600-6800 3020 浅成岩基性岩类100-10000 2760 中性岩类230-8300 2900 过渡岩类208