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磁法勘探1-岩矿石磁性

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勘探地球物理学基础习题解答

勘探地球物理学基础习题解答

《勘探地球物理学基础》习题解答第一章 磁法勘探习题与解答（共8题）1、什么是地磁要素？它们之间的换算关系是怎样的？解答：地磁场T 是矢量，研究中令x 轴指向地理北，y 轴指向地理东，z 轴铅直向下。

地磁场 T 分解为：北向分量为X ，东向分量为Y ，铅直分量为Z 。

T 在xoy 面内的投影为水平分量H ，H 的方向即磁北方向，H 与x 的夹角（即磁北与地理北的夹角）为磁偏角D （东偏为正），T 与H 的夹角为磁倾角I （下倾为正）。

X 、Y 、Z ，H 、D 、I ，T 统称为地磁要素。

它们之间的关系如图1-1。

图1-1 地磁要素之间的关系示意图各要素间以及与总场的关系如下：222222T H Z X Y Z =+=++， cos X H D =， sin Y H D =⋅cos H T I =⋅， sin Z T I =⋅， tan /I Z H =， arctan(/)I Z H =tan /D Y X =， arctan(/)D Y X =2、地磁场随时间变化有哪些主要特点？解答：地磁场随时间的变化主要有以下两种类型：（1）地球内部场源缓慢变化引起的长期变化；（2）地球外部场源引起的短期变化。

其中长期变化有以下两个特点：磁矩减弱：地心偶极子磁矩正在衰减，导致地磁场强度衰减（速率约为10～20nT/a ）。

磁场漂移：非偶极子的场正在向西漂移。

（且是全球性的，但快慢不同，平均约0.2o/a ）。

短期变化有以下两个特点：平静变化：按一定的周期连续出现，平缓而有规律，称为平静变化。

地磁场的平静变化主要指地磁日变。

扰动变化：偶然发生、短暂而复杂、强弱不定、持续一定的时间后就消失，称为扰动变化。

地磁场的扰动变化又分为磁暴和地磁脉动两类。

3、地磁场随空间、时间变化的特征，对磁法勘探有何意义？解答：在实际磁法勘探中，一般工作周期较短，主要关心的是地磁场的短期变化，即地磁日变化、磁暴以及地磁脉动。

在高精度磁测中，地磁日变化是一种严重干扰，一般在地面磁测、航空磁测过程中设有专用仪器进行地磁日变观测，以便进行相应的校正，称为日变改正。

磁法勘探实验

磁法勘探实验

实验三 磁法勘探实验
一、实验目的：
1.学习磁法勘探的基本原理，会用磁力仪进行简单的勘探；
2.根据勘探的结果，能够反演出地下物体的基本形态和特征。

二、实验原理
磁法勘探是利用地壳内各种岩（矿）石间的磁性差异所引起的磁场变化（磁异常）来寻找有用矿产资源合查明隐伏地质构造的一种物探方法。

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、铜锦矿等）、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。

图1 磁异常示意图
三、实验内容及步骤
1.检查并连接好实验仪器；
2.选定要勘探的剖面并布置剖面线，设置勘探点之间的距离；
3.根据布置的线路进行勘探，记录测量的数据；
4.根据测量的数据，以点号为横坐标，磁场强度为纵坐标，绘出测量的剖面图，如下图。

实验数据表
测量
1 2 3 4 5 6 7 8 9 点号
磁场
47052.5 47175.4 47183 46859.1 46808.3 46738.6 46034 45614 45427 强度。

磁法勘探的基本原理及应用

磁法勘探的基本原理及应用
2、数学物理分析方法
建立各种规则或不规则磁性体的物理模型或成矿模式， 用数学物理方法求解模型周围空间磁场的分布及与模型 各参量的关系。根据这种分布和关系去分析待解释的异 常，从而对引起异常的磁性地质体的赋存状态和磁化状 态作出推断。
资料处理的一般过程
• 数据预处理：日变改正、高度改正、纬度 改正、曲线圆滑等
二、地磁场及岩石磁性
• 地磁场的正常梯度：地球表面正常分布的 地磁场强度随距离的变化率（伽马／公里）
• 南北向梯度大于东西向 • 随维度变化：Za梯度低纬度地区大，高纬
度地区小；H梯度与之相反 • 我国由南到北垂直分量的正常梯度值的变
化范围约为13.0—6.5伽马／公里 • 随垂直高度也有变化
二、地磁场及岩石磁性
• 影响岩石磁性的因素： • 铁磁性矿物含量越高，磁性越强 • 铁磁性矿物颗粒越大，磁性越强 • 铁磁性矿物胶结越紧密，磁性越强 • 压力、温度影响复杂
二、地磁场及岩石磁性
• 三大岩类磁性的一般特征： • 1、沉积岩：磁性较弱 • 2、火成岩：随基性增强而增强；喷发岩磁
化率变化大；热剩磁明显 • 3、变质岩：与原岩及生成条件有关
主异常处 无显示
次异常 值偏高
埋深 100米
矿体正演曲线 与实测曲线对比
主异常处 无显示
2条矿体模型 反演结果
引起异常的主 要矿体
钻探未 发现
ZK3-1
ZK0-1
ZK1-1
ZK0-2
钻探未见第一 层矿原因：
钻孔位于异常 边界，勘探线 未穿过矿体。
应避免旁侧线 定钻孔
磁场微弱、平静、单调 常作为正常场
部分砂页岩或含磁铁矿的大理岩显示 磁性
五、异常特征的识别
不同地质体上的异常特征

岩石磁性

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酸性岩类200-2000 1220喷出岩超基性岩类2000基性岩类837-5000 2860中性岩类445-6700 2750过渡岩类140-3000 1310酸性岩类150-4000 2370碱性岩类85火山碎屑岩类32-10600 2648一般变质岩磁参数特征统计表表2-3变质类型变质程度岩石名称K(X4πX10-6SI)K(X4πX10-6SI)平均Jr(X10-3A/m)Jr(X10-3A/m)平均区域变质浅变质岩带板岩14-3230 750 3-390 360千枚岩20-46 29中变质岩带石英片岩600-2000 1020 175绢云母片岩2300-16000 6700 600-8700 4000绿泥片岩2600-12000 8100 1200-1500 1416 绿泥斜长片岩26-7400 3310 3-3900 1650 角闪片岩6300-12000 9150 260 绿泥阳起片岩40-50 45 15-17 16 片岩类20-16000 4700 3-8700 1897 深变质岩带片麻岩类500-38150 12600 120-12200 3540角闪岩197-29000 10100 122-13000 4880接触变质接触变质岩大理岩20-132 58 73 矽卡岩化大理岩380-17000 4760 160-9900 1840 石英岩5-175 74角岩980-2100 1320 28-730 350 接触交代矽卡岩300-5400 2150 60-5500 1120 含磁铁矽卡岩102-91120 15500 32-8000 4060汽成热液变质蛇纹岩50-4280 2350 90-4109 2360变安山岩3100 1000 混合岩化混合岩混合花岗岩50-3000 600 30-400 142动力变质破碎角砾岩100绿泥岩7200 3000 绿色岩系含铁绿泥岩10660 2300磁铁石英岩6500-180000 39400 1000-200000 37200 ——变粒岩2520 8615[磁化率][磁化率]susceptibility，magnetic susceptibility 在磁法勘探中是指矿物、岩石和砂石的磁化率。

磁法勘探在固体矿产勘查中的应用练习题

磁法勘探在固体矿产勘查中的应用练习题

《磁法勘探在固体矿产勘查中的应用》读书前言本学期以来，我们系统的学习了地震勘探基础的课程，同时我也阅读了关于地震勘探基础的相关书籍和期刊，作为一个资源勘查工程（石油与天然气专业）的学生，学习和应用地球物理勘探是一个重要的工作，在上学期我们主要学习了地球物理勘探中的重力勘探、磁法勘探、电法勘探，本学期我们学习了地球物理中的的证勘探，对于我们专业来讲我知道地震勘探在石油地质学中有很大的应用空间，对寻找可以利用的油气藏有很大的作用，因此我对地震勘探尤为关注，从地震勘探的原理、地震数据的采集、地震数据的处理、以及地震数据的应用等方面进行学习和了解。

1磁法勘探特点和作用磁法勘探是对地下磁性矿物（体）的磁性差异而导致的磁异常进行观察和测量而实现找矿或查明地质结的一种应用最早的地球物理勘探方法。

基于铁矿石的强磁性，磁法勘探在铁矿勘探和开发中比其它的地质和物探方法更加优越、实用、应用广泛，成效显著，也成为了铁矿勘探的主要技术手段。

磁法勘探在寻找金矿控矿构造中也取得了明显的效果。

在通过磁法对铅锌矿的勘查中，通常会通过磁异常资料预测成矿有利部位实现找矿目的。

铜矿勘查中会较多的利用航磁资料寻找磁异常特征。

铂矿化通常参与不同磁性界面隆起和凹陷的交接部位，而利用磁法进行轴矿勘查的项目也颇多。

1.1 特点磁法勘探可直接对不同位置的磁性差异进行区分，并能直接圈定出铁磁性物质的投影位置范围，体现出磁法勘探有效的特点。

其它的地质工作客观条件不会对磁法勘探的实施有限制作用，体现出磁法勘探实用的特点。

磁法勘探所使用的仪器操作方便，还可自动调谐和记录，并能与计算机连接直接输出测量数据，降低工作量的同时，也减弱了劳动强度，体现出了磁法勘探高效的特点。

一旦磁法勘探成果推断解释经过验证后，便基本明确了地下铁矿体的空间赋存状态，并能指导下一步的找矿工作，由此体现出了磁法勘探的经济特点。

1.2 作用利用磁法勘探可实现面积性测量，寻找“靶”区；对矿山或已控制矿体周边进行磁法勘探，可实现攻“深”（矿体深部）找“盲”（周边隐伏盲矿体）;井下的测法三分量测量，指导生产；井中测量对地面磁测进行印证和补充；梯度测量提供勘探依据；磁参数测定对地面磁法勘探进行准确解释。

磁法勘探

磁法勘探

航空磁测：
工作方法
用安装在飞机的磁力仪进行磁测。具有快速，不受高山、水域、森林、 沼泽限制等特点。由于飞机距地面一定高度飞行，减弱了地表磁性不均 匀影响，更有利于磁力仪记录深部区域地质构造的磁场。
航磁比例尺根据地质任务、探测对象的规模、所测区域的地球物理特征 和航空定位技术等来确定。金属矿航磁比例尺一般多为 1:10万、1:5万， 有望远景区可达1:2.5万。构造航磁比例尺一般为1:100万、1:50万和1:20 万等。测线应与矿带或主要构造带垂直。为了获得明显可靠的磁异常信 息，飞行高度应尽量低，由比例尺、定位技术和地形条件等确定。 航磁工作中，一般采用无线电导航仪同步照相定位。为消除飞行本身的 磁干扰，还需采用特殊的磁补偿技术。航测过程中除进行测线上的磁场 测量外，还需进行基线飞行和辅助飞行。基线飞行是确定磁异常的起算 点和计算仪器的零点位移；辅助飞行包括：了解测区情况、飞行条件和 仪器工作状态的试验飞行；检查评价磁测质量的重复线飞行；检查调整 不同架次观测磁场水平的切割线飞行等。 航磁测量结果除进行与地面磁测相类似的改正外，还需进行偏向改正和 高度改正，改正后的结果再经切割线飞行观测资料调整，最后编绘航磁 异常剖面平面图和平面等值线图。
数据改正
磁法勘探野外观测数据应作各种改正才能得到正确的异常值。其中 主要的改正有﹕正常场改正﹑日变改正﹑仪器的温度系数和零点漂移改 由于磁异常的特点与磁性体的形状有关﹐故可根据磁异常的特点推断磁性体 正。作大面积磁测时﹐正常场的改正中﹐还应包括纬度改正。经过改正 的形状﹑埋深﹑走向﹑倾斜方向﹐及磁化强度的大小和方向等。这个过程称 后的异常值﹐常用等值线平面图表示。 为磁异常的解释﹐其内容大致是﹕根据工作地区已知的地质情况﹐岩石和矿 石的磁性资料﹐地磁纬度﹐磁异常的特点及积累的经验﹐初步推断引起磁异 常的地质原因﹐磁性体的大致形状和空间位置。根据上述推断结果﹐选择适 利用电子计算机可以对磁异常作各种处理﹐首先是匀滑曲线以消除 当的方法对磁异常作定量计算﹐例如计算磁性体的埋深﹑大小﹑走向和倾斜 偶然误差和随机干扰﹐提高观测数据的质量﹔其次﹐是将分布范围大的 方向等。根据前述推断结果﹐并综合其他物探方法的资料﹐确定引起磁异常 区域异常与分布范围小的局部异常分开﹐以便根据区域异常研究区域地 的地质原因﹐对工作地区的地质构造﹑矿体贮存情况及其大小等作出推论﹐ 质构造﹐根据局部异常研究局部地质构造﹐寻找有用矿产。对磁异常还 对下步工作提出建议。根据对磁异常验证结果﹐补做必要的工作﹐对异常作 可作各种变换﹐以突出异常的内在特点或改变条件 ﹐有利于解释推断。 再解释 (见地球物理勘探数据处理)。 例如将航磁异常化极﹐即化到垂直磁化时的垂向磁异常﹐可以消除倾斜 磁化的影响﹐使异常简化﹐便于解释。

3,地磁场和磁法勘探

磁法物质的磁性是带电粒子运动的结果磁性：a、抗磁性：抗磁性物质没有固有原子磁矩，受外磁场作用后，电子受到洛伦磁力的作用，其运动轨道绕外磁场做旋进，此旋进产生附加磁矩，其方向与外磁场相反，形成抗磁性b、顺磁性：有外磁场作用，原子磁矩顺着外磁场方向排列，显示顺磁性c、在有弱电磁场的作用下，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。

岩石、矿石的磁性特征：∙磁化强度和磁化率均匀无限磁介质受到无不磁场H作用，衡量物质被此话的程度是以磁化强度M表示，它与磁场强度的关系为M=kH,k为物质的磁导率∙磁感应强度和磁导率在各向同性介质内部任意点上，磁化场H在该点产生的磁感应强度为B=uH,u是磁导率Uo是真空磁导率，u=(1+k)uo,∙磁感应强度和剩余磁化强度位于岩石圈的地质体，处在约为0.5）*10^-4的地球磁场作用下；它们受到地磁场得磁化，而具有的磁化强度，叫感应磁化强度MiMi=k(T/uo)T是地磁场总强度M是岩石的总磁化强度：有两部分组成：M=Mi+Mr=k(T/uo)+Mr各类岩石的一般磁性特征：一般来说，沉积岩的磁性较弱，沉积岩的磁化率主要决定于副矿物的含量和成分，它们是磁化矿、磁磁赤铁矿、赤铁矿，以及铁的氢氧化物。

火成岩的磁性是最强的。

变质岩的磁化率和天然剩余磁化强度的变化范围很大。

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在类型、含量、颗粒大小与结构，以及温度、压力等因素决定的。

∙岩石中铁磁性矿物含量越大，磁性越强∙颗粒粗的较之颗粒细的磁化率大，颗粒相互胶结的比颗粒相互分散者磁性强∙顺磁性磁化率与温度的关系有居里定律决定。

温度越高导致岩石剩余磁性强度退磁。

岩石机械应力作用下，铁磁体的磁致伸缩，磁性大小会变化，岩石的剩余磁性强度随岩石受压力的增大而减小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地磁要素：磁场强度及其分量、磁偏角和磁倾角地磁场：基本磁场、变化磁场和磁异常居里温度点是铁磁物质失去其磁性的温度剩余磁性：地幔熔岩是没有磁性的，但熔岩溢出地表，温度降低，在经过居里温度时受地磁场的作用而带有当时地磁场的方向和强度。

地球物理勘探概论复习重点（安徽理工大学版）

地球物理勘探概论复习重点（安徽理⼯⼤学版）第1 章岩( 矿)⽯物性与各类矿床的地球物理特征1.简述岩矿⽯的密度特征及影响岩矿⽯密度的因素。

答：（1）⽕成岩的密度：它主要取决于矿物成分及其含量的数值⼤⼩，由酸性⾄中性⾄基性⾄超基性岩，随着密度⼤的铁镁暗⾊矿物含量的增多，密度逐渐增⼤。

此外，成岩过程中的冷凝、结晶分异作⽤也会造成不同岩相带岩⽯的密度差异；不同成岩环境也会造成同⼀类岩的密度有较⼤差异。

（2）沉积岩的密度：沉积岩⼀般具有较⼤的孔隙度。

这类岩⽯密度主要取决于孔隙度⼤⼩，⼲燥的岩⽯随孔隙度减少密度呈线性增⼤；孔隙中如有充填物，则充填物的成分及充填物占全部孔隙的⽐列也明显地影响密度值。

此外，随成岩时代的久远及埋深的加⼤，压实作⽤也会使密度值变⼤。

（3）变质岩的密度：这类岩⽯的密度变化很不稳定，要具体情况具体分析。

其密度与矿物成分、矿物含量和孔隙度均有关，这主要由变质的性质和程度来决定。

2.简述岩矿⽯的磁性特征及影响岩矿⽯磁性的因素。

答：（1）沉积岩的磁化率⽐⽕⼭和变质岩的磁化率低⼏个数量级，在⽕⼭岩类的侵⼊岩中随着岩⽯的基本增强⽽磁性增⼤，基性岩的磁性最强，酸性岩磁性弱或⽆磁性。

喷出岩与同类侵⼊岩有相近的磁性，但磁化率离散性较⼤。

（2）变质岩的磁性决定与原岩的磁性及变质过程中矿物成分的变化，若原岩是花岗岩或沉积岩则变质后⼀般不显磁性，若原岩是基性喷出岩或侵⼊岩，则变质后的岩⽯⼀般都有中等磁性。

影响因素：1.铁磁性矿物含量。

2.磁性矿物颗粒⼤⼩、结构。

3.温度、压⼒3.简述岩矿⽯的电性特征及影响岩矿⽯电性的因素。

答：（⼀）岩⽯、矿⽯的导电机制（1）固体矿物的导电机制：各种天然⾦属属于⾦属导体；⼤多数⾦属矿物属于半导体，其电阻率⾼于⾦属导体；绝⼤多数造岩矿物在导电机制上属于固体电解质。

（2）孔隙⽔的导电机制：孔隙⽔的电阻率⼀般都远⼩于造岩矿物。

影响因素：1.岩矿⽯成分和结构2.岩矿⽯所含⽔分3.温度4.压⼒4.简述岩⽯与地层的波速特征及影响岩⽯与地层波速的因素。

磁法勘探 02 岩石的磁性

第二章 岩石的磁性
概述： 概述：
岩石、矿物的磁性 是指其吸引铁、 磁性, 岩石、矿物的磁性 是指其吸引铁、镍等物质 的性质。 地壳内不同地质体之间存在的磁性差异, 的性质 。 地壳内不同地质体之间存在的磁性差异 是开展磁法勘探工作的地球物理前提条件 前提条件,也是对 是开展磁法勘探工作的地球物理 前提条件 也是对 磁测结果进行校正与解释不可缺少的参数。 磁测结果进行校正与解释不可缺少的参数。研究岩 石磁性,可以掌握岩石 、 矿物受磁化的原理 。 了解 石磁性 可以掌握岩石、 矿物受 磁化的原理。 可以掌握岩石 磁化的原理 岩石、 矿物的磁性的特征及其影响因素 磁性的特征及其影响因素,便于正确 岩石 、 矿物的 磁性的特征及其影响因素 便于正确 确定磁法能够解决的地质问题 地质问题,以及对磁异常作出 确定磁法能够解决的 地质问题 以及对磁异常作出 正确的解释。 有关岩石磁性的研究成果,可直接用 正确的解释 。 有关岩石磁性的研究成果 可直接用 基础地质问题,如区域地层对比 于解决某些基础地质问题 如区域地层对比,构造划 于解决某些 基础地质问题 如区域地层对比 构造划 分等。 分等。
µ = µ 0 (1 + κ )
8
(3) 感应磁化强度和剩余磁化强度 位于岩石圈中的岩体和矿体， 位于岩石圈中的岩体和矿体，处在约 0.5×10-4(T)的地球磁场作用之下，它 的地球磁场作用之下， × 的地球磁场作用之下 们受现代地磁场的磁化 现代地磁场的磁化(T)， 们受现代地磁场的磁化 ，而具有的 磁化强度， 感应磁化强度， 磁化强度，叫感应磁化强度，它表示为
b
c
各种铁磁性的原子磁矩排列示意图6 a-铁磁性；b-反铁磁性；c-亚铁磁性 铁磁性； 反铁磁性 反铁磁性； 亚铁磁性 铁磁性

用标量磁力仪测定岩(矿)石标本磁参数的几个问题

用标量磁力仪测定岩(矿)石标本磁参数的几个问题梁建;黄金辉;薛月芬;张川【摘要】磁参数测量是磁法勘探中的一个环节,对进行异常解释起着至关重要的作用.文章指出了梯度测量方式只是利用磁力仪的“梯度模式”在测量过程中进行日变改正.对高斯第一位置和高斯第二位置给出了明确的定义;指出高斯第一位置和高斯第二位置磁参数计算公式为何不同.讨论了水平测定方法和倾斜测定法之间的关系.对于定向标本指出了剩磁偏角和剩磁方位角的不同,并在最后给了最佳的测量方案.【期刊名称】《地质找矿论丛》【年(卷),期】2016(031)002【总页数】5页(P265-269)【关键词】标量磁力仪;磁参数;梯度;水平测量;倾斜测量【作者】梁建;黄金辉;薛月芬;张川【作者单位】中国冶金地质总局地球物理勘查院,河北保定 071051;中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院,北京 100083;中国冶金地质总局地球物理勘查院,河北保定 071051;中国冶金地质总局地球物理勘查院,河北保定 071051;中国冶金地质总局地球物理勘查院,河北保定 071051【正文语种】中文【中图分类】P318.63;P631.22磁法勘探找矿是地球物理探矿的方法之一，是寻找磁铁矿最主要的手段。

岩矿石磁性的差异，是产生磁异常的地质原因，是磁法勘探的地球物理基础。

因此要对磁异常进行正确的地质评价就必须对岩矿石的磁性参数进行测定，掌握各种岩石的磁性强弱及其空间分布特征。

可见获得研究区内的岩矿石的磁性参数在磁法勘探中是一项十分重要的工作，它对准确的进行磁异常地质解释具有重大意义[1]。

标量磁力仪测量地球的总场强度(T)，在磁参数的测量工作中，用标量磁力仪(如质子磁力仪)测量岩石标本产生的磁场来计算出岩石标本的磁化率(κ)和剩余磁化强度(Mr)。

由于磁法勘查在各行业所定的规范也不尽相同，对磁参数测定的方法也不相同，测量过程中遇到的问题主要集中在以下4个方面：①总场测量方式和梯度测量方式；②高斯第一位置和高斯第二位置；③倾斜测定法和水平测定法；④定向标本和非定向标本。

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3.变质岩的磁性 变质岩的磁化率和天然剩余磁化强度的变化范 围很大。按磁性，变质岩可分为铁磁 — 顺磁性和铁 磁性两类，其与原来的基质有关，也与其形成条件 有关。由沉积岩变质生成的，称副变质岩，其磁性 特征一般具有铁磁 — 顺磁性；由岩浆岩变质生成 的，称正变质岩，其磁性有铁磁 —顺磁性与铁磁性 两种。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。
第二章
磁法勘探
第一节 磁学的基础知识
一、磁场

磁体中两个磁性最强的部位，称为磁极。
磁极不仅有明显的吸铁作用，而且不同极性 的磁铁之间还存在相互作用，这种排斥力和 吸引力统称为磁力。
' 1 Qm Qm F0 40 r 2


磁场就是磁力作用的物质空间。
Qm F0 40 r 2 1
特点：
（ 1 ）强度正比于定向排列的磁性颗粒数目 , 比热剩磁小得多。
（ 2 ）形成碎屑剩磁的磁性颗粒来自火成岩 ,
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。
3.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
3.岩石磁性与温度、压力有关 （1）顺磁体磁化率与温度的关系由居里定律确定：
k C T TC
（2）铁磁性矿物的磁化率与温度的关系，有可逆及不可逆 两种。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；加热和冷却的过程，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。此 外，温度增高还引起矿物矫顽力减小。 铁磁体磁化，同时发生机械变形，其形状和体积的改变 称为磁致申缩。岩石的剩余磁化强度随着岩石受压的增大而 减小。
岩石生成之后，长期处在地球磁场作用下， 随时间的推移，其中原来定向排列的磁畴，逐渐 地弛豫到作用磁场的方向，这一过程中所形成的 剩磁称为黏滞剩余磁性。 特点： （1）强度与时间的对数成正比。 （2）随温度增高，黏滞剩磁增大。
5.等温剩余磁性（IRM） 在常温没有加热情况下，岩石受外磁场的作用（如
闪 电 作 用） ， 获 得的 剩 磁 称等 温 剩 余磁 性 ， 其大 小 和 方
磁畴的磁化均达到磁饱和。实验表明，磁畴磁矩起
因于电子的自旋磁矩。
1.磁化强度与
磁化场呈非线
磁滞回线
铁 磁 性
性关系。右图中
HC 称为矫顽磁
力。
2. 磁化率与温度的关系，服从居里 - 魏斯定律
即：
铁 磁 式中： C 是居里常数， T 是热力学温度 ,T 是居里温 C 性
度, 当T＞TC，铁磁性消失，转变为顺磁 性。 古地磁学
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，称为化学剩余磁
性（简称化学剩磁）。
特点：
（1）在弱磁场中,其强度正比于外磁场强 度。 （2）有较高的稳定性。 （3）在相同磁场中,化学剩磁强度只有热剩
磁的几十分之一，但大于碎屑剩磁强度。
上述三种剩余磁性，统称为原生剩磁。
4.黏滞剩余磁性（VRM）
2.铁磁性矿物 自然界中不存在 纯铁磁性矿物，最重 要的铁磁性矿物当推 铁—钛氧化物，由 FeO 、 Fe 2 0 3 、 TiO 3 组 合成的固熔体的主要 矿物及其他磁性矿物
二、各类岩石一般磁性特征 1.沉积岩的磁性 一般说来，沉积岩的磁性较弱，主要取决于副 矿物的含量和成分，它们是磁铁矿、磁赤铁矿、赤 铁矿，以及铁的氢氧化物。造岩矿物如石英、长 石、方解石等，对磁化率无贡献。
K:磁化率
抗 磁 性
（二）顺磁性

顺磁性是指有些物质可以受到外部磁场的影
响产生同指向的磁场的特性。这样的物质具
有正的磁化率。与顺磁性相反的现象被称为
抗磁性。
顺 磁 性
顺磁性物质的主要 特征是，不论外加磁
场是否存在，原子内
部存在永久磁矩。 M∝H
（三）铁磁性 Ferromagnetism

过渡族金属（如铁）及它们的合金和化合所具有的 磁性叫做铁磁性。法国P.E.外斯认为：铁磁体内部 存在强大的“分子场”，即使无外磁场，也能使内 部自发地磁化；自发磁化的小区域称为磁畴，每个
抗 磁 性
抗 磁 性
洛 伦 磁 力
抗磁性物质的原子（离子）的磁矩应为零, 即不存在永久磁矩。当抗磁性物质放入外磁 场中，受到外磁场作用后，电子受到洛仑兹 力的作用，外磁场使电子轨道改变，其运动 轨道绕外磁场做旋转（拉莫尔旋进），感生 一个与外磁场方向相反的磁矩，表现为抗磁 性。所以抗磁性来源于原子中电子轨道状态 的变化。
具有层状结构的变质岩，表现有磁各向异性。 其Mr方向往往近于片理方向。磁化率各向异性可 用下式来评价：
k
k最大 k最小 k平均
式中：λ k是磁化率各向异性系数。在强变质沉积 岩石中，λ k值可达1.0～1.5。
三、影响岩石磁性的主要因素 1.岩石磁性与铁磁性矿物含量有关 2.岩石磁性与磁性矿物颗粒大小、结构有关 （1）相对含量相同，磁化率与粒经成正比。 （ 2 ）衡量剩磁大小的矫顽力 H C ，与铁磁性矿 物颗粒成反比。喷出岩的剩磁常较同一成分的侵入 岩的剩磁大。 当磁性矿物相对含量、颗粒大小都相同，颗粒 相互胶结的比颗粒乘分散状者磁性强。
向随外磁场变化。 黏滞剩余磁性、等温剩余磁性，称为次生剩磁。 地壳岩石具有的原生剩磁，即是磁法勘探，也是古 地 磁 研 究的 对 象 。 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
1.火成岩剩磁的成因 热剩磁是形成火成岩原生剩磁的原因。 2，沉积岩剩磁的成因 沉积岩的剩余磁性，是通过沉积作用和成岩作用两个过程形 成的。前者形成碎屑剩磁，后者成岩作用经氧化和脱水过程,获 得化学剩磁。故,沉积岩的剩磁系碎屑与化学剩磁。 3.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副变质岩，它可能 有碎屑剩磁与化学剩磁。
四、岩石的剩余磁性
（一）岩石剩余磁性的类型 及特点 1.热剩余磁性（TRM） 在恒定的磁场作用下， 岩石从居里点以上的温度， 逐渐冷却到居里点一下，在 通过居里温度时受磁化所获 得的剩磁，称热剩余磁性 （简称热剩磁）。
热剩磁具有如下特点： （1）强度大，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,代表了成岩时的地磁 场方向。 （2）具有很高的稳定性，热剩磁的弛豫时间长。 （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）。 （4）热退磁过程也服从叠加定律（特里埃第二定律）。 岩石的热剩磁是古地磁研究的重要对象之一。
C k T TC
3.在无外磁场作用 时，各磁畴的磁化强 度矢量取向混乱，不 铁 呈磁性。当施加外磁 磁 性 场时，磁畴结构发生 变化;随外磁场增加, 通过畴壁移动和转动 的过程，显示出宏观 磁性。
第三节 岩石的磁性
一、矿物的磁性 1.抗磁矿物与顺磁矿物：绝大多数矿物属 顺磁性与抗磁性。
常见矿物的磁化率
2.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）为 B=μ H, μ =μ 0(1+k)
式中：B 以T[特（斯拉）]为单位，μ 是介质的磁导率， 单位为H/m[亨（利）/米]；H以A/m（安/米）为单位。

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四、物质的磁性
任何物质的磁性都是带电粒子运动的结果。
磁场强度H，单位：安培 /米 为了形象地描述磁场的分布，可以用一系列连 续曲线来反映磁场中各点的磁场强度，这些曲 线称为磁力线。
二、磁化强度与磁感应强度
1.磁化强度 将原来不显磁性的物体放入磁场中，由于磁 场的作用，该物体即表现出磁性，这种现象 称为磁化。 衡量物质被磁化的程度，称为磁化强度。
m M V
V—磁化体的体积，m—平面电流环定义的磁矩

能够被磁化的物体当受到外磁场H的作用时， 其本身就获得了一定程度的磁化，当去掉外磁 场时，磁化就消失了，这种磁化被认为是由外 加磁场感应产生的，称为感应磁化强度。
M i H

k是岩石、矿石的磁化率，衡量岩矿石被磁化的难易程
度



剩余磁化强度：岩石、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 漫长的地质过程，所保留下来的磁化强度，称 作天然剩余磁化强度，它与现代地磁场无关。 岩石的总磁化强度 M= Mi+ Mr 磁法勘探中，表征岩石磁性的物理量是:k （Mi）、Mr 及M。
2.火成岩的磁性 （ 1 ）不同类型的侵入岩，其 k 平均 值随着岩石的基性增强 而增大。它们的磁化率数值分布范围宽。 （ 2 ）超基性岩是火成岩中磁性最强的。超基性岩体系在 经受蛇纹石化时，辉石被蚀变分解成蛇纹石和磁铁矿，使磁 化率增大，可达到几个SI（k）单位。 （3）基性岩、中性岩，一般说来其磁性较超基性岩低。 （ 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。由于喷出岩迅速且不均匀冷却，结 晶速度快，其Q= Mr /Mi 称为柯尼希斯贝格比。不同岩石 组 成的Q值范围，可在0-10或更大范围内变化。
原子总磁矩 电子轨道磁矩电子自旋磁矩 原子核自旋磁矩
（一）抗磁性（逆磁性）
又叫逆磁性、反磁性。一些物质的原子中电
子磁矩互相抵消，合磁矩为零。当受到外加磁场
作用时,电子轨道运动会发生变化,而且在与外加
磁场 的 相反 方 向产 生 很小 的 合磁 矩 , 如 H 2 O, SiO 2 ,
AlCI2 。
2.碎屑剩余磁性（DRM） 沉积岩中含有从母岩分化剥蚀带来的许多 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，会沿地磁 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 结成岩石，保存下来的磁性称为碎屑剩余磁 性（沉积剩余磁性，简称碎屑剩磁）。