[理学]地球物理勘探_第2章_磁法勘探_4h.ppt

第二章 磁法勘探 磁法勘探（Magnetic Prospecting）是以不同岩（矿）石间的磁性差异为基础，通过观测和研究天然磁场及人工磁场的变化规律，用以查明地质构造和寻找有用矿产的物探方法。 应用领域：主要用于地质填图、研究区域地质构造、寻找磁铁矿、寻找含有磁性矿物的各种金属和非金属矿床、勘查含油气构造及煤田构造、预测成矿远景区，以及直接研究油气藏等。 主要内容 主要内容 §2.1 磁法勘探的理论基础 §2.2 磁异常的地质解释及应用 §2.1 磁法勘探的理论基础 主要内容 §2.1.1 有关的磁学知识 §2.1.2 地磁场及其变化 §2.1.3 物质的磁性 §2.1.4 磁异常的正、反演 §2.1.1 有关的磁学知识 人类对磁现象的认识已有两千多年的历史。我国是发现磁铁最早的国家，早在春秋战国时期（公元前六、七世纪），《管子.地数》中就有“上有磁石者，其下有铜金”的记载。我国人民还最早发明了指南针并用于航海。 主要内容： 1. 基本磁现象 2. 磁偶极子的场 3. 磁现象的电本质 4. 磁学单位 1. 基本磁现象 人类早期对磁现象的认识限于磁极间的相互作用。 物体能吸引铁、钴、镍等物质的这种性质称为磁性，具有磁性的物体称为磁体，磁体两端磁性最强的区域称为磁极，两极中部磁性较弱的区域称为中性区。 磁极不能单独存在，总是成对出现。一根能在水平面内自由转动的条形磁铁或磁针静止下来时近似指向南北方向，指向北方的一极称为北极（N极），指向南方的一极称为南极（S极）。 磁库仑定律 参照静电现象的研究引入“磁荷”的概念，磁荷也有正负，规定“正磁荷”聚集在 N 极，“负磁荷”聚集在 S极。并根据实验结果，建立了磁库仑定律。 磁库仑定律指出：两个点磁极间磁力与磁量的乘积成正比，与距离的平方成反比。即： 式中 和 分别表示两个磁极的磁量， 为从 到 的矢径， ，常数 。 磁场及磁场强度 磁极间的相互作用力是通过磁场传递的，磁场是磁力作用的物质空间。 在磁量为 qm 的点磁极的磁场中，单位磁荷在场中某一点所受的力就是该点的磁场强度： 式中 r 是从源磁荷到场点的矢径。SI 单位制中磁场强度的单位是安培/米。 磁场是矢量场，一般用磁力线表示，其疏密程度正比于磁场强度。 2. 磁偶极子的场 由于正负磁极总是成对出现，不可分割，因而将其视为整体，称为磁偶极子或磁偶。描述磁偶极子的物理量是磁偶极矩： （SI单位：T.m2） （2.1.3） 和磁矩： （SI单位：A/m2） （2.1.4） 磁偶极子的磁标势 磁偶极子的磁标势： r+，r-分别是+qm，-qm到场点的距离。 设 r 为偶极子中心到场点的距离，当 r 2l 时 为径向 与轴向 的夹角 磁偶极子的场 磁偶极子的磁场强度： 在直角坐标系中： 在球坐标系中： 3. 磁现象的电本质 磁荷是人类根据磁现象和静电现象的对比引入的，至今尚未发现磁荷。 在研究磁本质的过程中发现了磁与电的相互关系，可用磁场对运动电荷或载流导线的作用描述磁场，并引入磁感应强度做为描述磁场的基本物理量： SI 制中，磁感应强度B的单位是特斯拉（Tesla），符号为 T 。 极化和磁化 在电流观点理论中，磁偶极子的场等效为元电流的场。磁场强度和磁感应强度是描述磁场性质的两个不同的物理量，二者是相互联系的。 放置于磁场空间的介质的分子电流将受到磁场的作用，导致介质分子电流的定向排列，呈现极化和磁化现象。 磁化与磁场 磁极化强度的定义是单位体积内的磁偶极矩： 磁极化强度的 SI 单位是 T 或 wb/m2。 磁化强度的定义是单位体积内的磁矩： 磁化强度的 SI 单位是 A/m。 总的磁场强度 B 应为： 磁化率与磁导率 引入描述介质被磁化难易程度的物理量：磁化率，定义式为：