磁法勘探 (2).doc

磁法勘探
一、基础知识
1．磁法勘探
利用磁力仅观测由岩石的磁性差异引起的磁场变化的一种物探方法，称为磁法勘探，也称为磁力测量或磁测。按其观测的空间位置不同，可分为地面磁测、航空磁测及海洋磁测。
2．磁极、磁偶及磁矩
在磁性体的两端，带有符号相反的两种磁荷，即正磁荷和负磁荷，称之为磁极。磁极所含磁荷的多少，用磁量m表示。
由磁库仑定律可知，真空中(，，)点处的点磁荷对(，，)点上的正点磁荷的作用力为
(6—24)
式中——指向的失径，即由源点(，，)到场点(，，)的失径。
其值为

式中——真空磁导率。
在SI单位制中，（或H/m，亨利/米），磁荷的SI单位为m·N/A或Wb。
磁场强度是单位正磁荷所受的力，即
(6—25)
磁场强度的SI单位为A／m。
真空中，磁感应强度的定义式为
(6—26)
磁感应强度的SI单位是Wb/㎡或N/(A·m)，称特斯拉。
不管是条形磁铁或是磁针，都具有正负磁荷的两个磁极，宦们是磁量相等而符号相反的两个点磁极，总是成对共同出现，将其作为一个整体，通常称之为磁偶极子。
如图6—30所示，磁偶极子的极矩为
(6—27)
式中——磁量；
——两极之间距离。
磁偶极子的磁矩
(6—28)
磁偶所产生磁场如图6—31所示，任一点处的磁场强度可表示为

图6—30磁偶极子示意图图6—31磁偶产生磁场示意图

(6—29)
式中——磁矩；
——S，N之间中点到P点距离；
——S，N连线与r之间夹角。
由物理学可知，磁化强度的定义是单位体积（V）的磁矩。即

实验表明，同一物质磁化强度与磁化磁场成正比，以T表示磁化磁场则有
(6—30)
式中——比例系数，称做物质的磁化率。
磁化率表示物质磁化的难易程度。值越大，说明越容易磁化.由于是表示岩石磁性强弱的物理量，所以它是磁法勘探的物性依据，正如岩石的密度对重力勘探的意义一样，只有物性上有差别，才能引起异常。
3．物质的磁性
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。
抗磁性：它的磁化率很小，为(—1～—2)CGSM。有些常见的矿物是抗磁性的，如岩盐、石油、方解石等。(可看成无磁性物质)
顺磁性：其磁化率在0～500CGSM；有些矿物如黑云母、辉石、褐铁矿等是顺磁性的。
铁磁性：它的磁化率有几千至几百万个CGSM。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。
由上述可见，组成岩石的大多数矿物是属于无磁性或弱磁性，关系较大的是铁磁性物质。岩石之所以具有磁性，主要是因为岩石中含有铁磁性物质。对于铁磁性物质，不仅值大，而且还有两个明显的磁性特征。
(1)磁滞现象
如果用磁化曲线来表示磁性物质的磁化强度与磁化场强的关系，则顺磁性和抗磁性物质的曲线均为直线，见图6—32(a)所示，其磁化过程是可逆的。但铁磁性物质的磁化曲线却表现为复杂的磁滞回线，如图6—32(b)所示。当磁场强度增加时，磁化强度沿着A—B一C一D曲线增加，在C点达到饱和值。随着的降低，沿着另一条曲线D—C—E下降，=0时，不为零，还保留有磁化强度。再继续往下，相反的磁场抵消了剩余磁性，在点，时，等于零。以后随反向磁场增加到G时，达到饱合值-。然后又减小反向磁场，并又接着逐渐增大正向磁场，磁化强度沿G—H—I—C曲线变化。铁磁性物质的磁
图6—32抗磁质、顺磁质和铁磁质的磁化
(a)抗磁质和顺磁质的磁化（1-顺磁质；2-抗磁质）；(b)铁磁质的磁滞回线
化是不可逆的，称之为磁滞。其中称为饱和磁化强度，称为剩余磁化强度，称为矫顽磁力。只有铁磁性物质才有磁滞现象。
(2)物质的磁性和温度的关系
铁磁性物质当温度升高时，磁化率逐渐增加，临近某一点(居里点)时达到极大值，然后急剧下降趋于零，如图6—33所示。抗磁性物质的磁化率不随温度变化，顺磁性物质的磁化率与热力学温度成反比。
4．岩石的感应磁性和剩余磁性
实践表明：岩石所以有磁性，除岩石中需要含有磁性矿物外还需外加磁场。前面讨论过的公式
图6—33铁磁质磁化率随温度变化示意图
式中——外加地磁场；
——磁化率，它表岩石能被磁化的程度，即表征岩石的感应磁性。
表6—2列出了各种不同岩石的磁化率。从表中可以看出，沉积岩的磁化率最小，在某些地区，可以认为沉积岩是无磁性的；岩浆岩的最大，并且有很大的变化范围。
许多实际资料表明，岩石除具有感应磁性以外，岩石中只要含有铁磁性矿物，就有剩余磁性，用表示，其值可以比感应磁性还大，的方向可以与的方向不同，甚至相反。由于岩石不仅有感应磁性，还有剩余磁性，因此岩石实际的磁化强度应该是感应磁化强度和剩余磁化强度两个矢量的合成。
（6—31）
表6—2各种不同岩石的磁化率
岩石名称磁化率(CGSM)岩石名称磁化率(CGSM)沉积岩玄武岩1100石灰岩4～25蛇纹岩4300砂岩8～