磁法勘探(2).ppt

1、第二章磁法勘探主要内容2.1磁法勘探的理论基础2.2磁力仪及野外工作方法2.3磁异常的推断解释2.4磁法勘探的应用第三节第三节磁异常的推断解释磁异常的推断解释一、几种规则磁性体的磁异常（磁异常正演）一、几种规则磁性体的磁异常（磁异常正演）观测面是水平的；观测面是水平的；磁性体为单个的规则形体；磁性体为单个的规则形体；磁体被均匀磁化；磁体被均匀磁化；剩余磁化强度与感应磁化强度方向一致；剩余磁化强度与感应磁化强度方向一致；不考虑退磁的影响；不考虑退磁的影响；围岩无磁性。围岩无磁性。为了便于分析，作出如下假设：为了便于分析，作出如下假设：坐标系坐标系原点：原点：磁性体的中心或顶部中心在地面的投影点

2、Y轴：轴：平行磁性体走向；X轴：轴：垂直磁性体走向；Z轴：轴：垂直向下；观测平面：观测平面：XOY面OXYZOX 有效磁化强度矢量有效磁化强度矢量 假设磁性体为均匀磁化且不考虑退磁和剩磁，磁化强度矢量 M 的空间分布如图。M M:总磁化强度矢量；总磁化强度矢量；MsMs:有效磁化强度矢量；有效磁化强度矢量；M MH H:水平磁化强度矢量；水平磁化强度矢量；i:i:磁化倾角；磁化倾角；isis:有效磁化倾角；有效磁化倾角；A A 为为 MxMx 与与 M MH H 间的夹角，间的夹角，测线方位角测线方位角 A A 为磁性体走向与为磁性体走向与M MH H的夹角的夹角 以上关系式表明：磁性体被磁化

3、与地磁场的大小和方向、自身磁化率地磁场的大小和方向、自身磁化率有关。磁性体的磁化强度与磁性体的走向或剖面方向磁化强度与磁性体的走向或剖面方向有关。当形体确定后，磁化强度的方向磁化强度的方向是决定磁场特征的重要因素oyzMMsMxMyMzNisA，xIA，为测线方位角I 为磁倾角有效磁化强度有效磁化强度 Ms：总磁化强度总磁化强度 M 在观测剖面内的投影在观测剖面内的投影有效磁化倾角有效磁化倾角 is：Ms与与 x 轴正向的夹角轴正向的夹角两个重要概念：两个重要概念：3、90A，0，即磁性体走向为任意：即磁性体走向为任意：MzMsMIi 90（斜磁化）斜磁化）1、A，=0（剖面为南北方向），即磁

4、性体走向为东西：剖面为南北方向），即磁性体走向为东西：Ms=M is=I I （倾斜磁化）倾斜磁化）讨论讨论 在中高纬度区，以济南地区为例，在中高纬度区，以济南地区为例，I=53I=532、A，=90（剖面为东西方向），即磁性体走向为南北：剖面为东西方向），即磁性体走向为南北：Ms=Mz is=90 （垂直磁化）垂直磁化）53Ms+SNWEMs+，磁化方向与磁性体表面磁荷分布的关系磁化方向与磁性体表面磁荷分布的关系 磁化方向穿入面的表面分布负磁荷，穿出面分布正磁荷。-+Ms T T与与ZaZa、HaHa的关系的关系 1、T的物理意义的物理意义质子磁力仪测定总磁场T及其模量变化T。即不是Ta的模

5、量，也不是Ta在T0方向的投影。地磁场总强度地磁场总强度正常地磁场强度正常地磁场强度磁异常总强度磁异常总强度总磁场模量异常总磁场模量异常根据矢量三角形的余弦定量：根据矢量三角形的余弦定量：两端取平方，并除以两端取平方，并除以T02：当当TaT0时，上式中的平方项可去掉：时，上式中的平方项可去掉：T T与与ZaZa、HaHa的关系的关系 2、T与Za、Ha的关系T是是Ta的三个分量分别投影到的三个分量分别投影到T0方向之和方向之和令t0表示T0单位矢量，其与X、Y、Z轴的方向余弦cos(x,t0)=cos，cos(y,t0)=cos，cos(z,t0)=cos。T T与与ZaZa、HaHa的关系

6、的关系 2、T与Za、Ha的关系当磁性体为二度体时，沿当磁性体为二度体时，沿y方向无限延长，方向无限延长，磁位沿磁位沿y方向无变化，磁位对方向无变化，磁位对y的微商为零，的微商为零，即即Hay为零。为零。I=900时：时：（一）顺层磁化体磁场与斜磁化体磁场表达式的转换（一）顺层磁化体磁场与斜磁化体磁场表达式的转换MsHaZaTaox-Qmhp(x)（1）磁场表达式）磁场表达式1.垂直磁化、无限延垂直磁化、无限延伸直立柱体伸直立柱体(nT)ZaHav 剖面特征剖面特征负点磁荷的负点磁荷的Za 曲线是一条曲线是一条正的纵轴对称曲线，正的纵轴对称曲线，Ha曲线是一曲线是一条具有条具有正负原点对称曲线

7、正负原点对称曲线。v 平面特征平面特征负点磁荷的负点磁荷的Za 异常平面等值线为以柱体顶面中心在地面异常平面等值线为以柱体顶面中心在地面的投影点为的投影点为圆心的一系列疏密不等的同心圆圆心的一系列疏密不等的同心圆。随随h的增加，的增加，Za值减小，而异常的范围变宽。值减小，而异常的范围变宽。（2）磁场特征）磁场特征1.垂直磁化、无限延伸直立柱体垂直磁化、无限延伸直立柱体MsHaZaTaox+Qmhp(x)(nT)ZaHa按照上面的分析，可得到正点磁荷的磁场：按照上面的分析，可得到正点磁荷的磁场：正点磁荷的正点磁荷的Za 曲线是一条曲线是一条负的纵轴对称曲线负的纵轴对称曲线。（一）顺层磁化体磁场

8、与斜磁化体磁场表达式的转换（一）顺层磁化体磁场与斜磁化体磁场表达式的转换2.顺层磁化、无限延顺层磁化、无限延伸倾斜柱体伸倾斜柱体MsHaZaTaox-Qmhp(x)Mn由于磁性体顶面的磁化强度Ms与顶面斜交，则顶面外法线方向的磁化强度Mn=Ms.sina。故磁异常Za、Ha的曲线形态特征仍与垂直磁化时相同，仅场强幅值有变化。（一）顺层磁化体磁场与斜磁化体磁场表达式的转换（一）顺层磁化体磁场与斜磁化体磁场表达式的转换3.斜磁化条件下规则体磁场斜磁化条件下规则体磁场适用于二度体适用于二度体（二）规则体的磁场公式及其异常特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征1.球体磁场球体磁场（1）垂直磁化条件下剖

9、面特征）垂直磁化条件下剖面特征通过球心投影中心的特定主剖面通过球心投影中心的特定主剖面上（上（y=0）：）：is=I=900;ms=mORMsP(x)（二）规则体的磁场公式及其异常特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征1.球体磁场球体磁场（1）垂直磁化条件下剖面特征）垂直磁化条件下剖面特征MsHa（二）规则体的磁场公式及其异常特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征1.球体磁场球体磁场（1）垂直磁化条件下平面特征）垂直磁化条件下平面特征Za等值线为一系列以等值线为一系列以原点为中心的同心圆。原点为中心的同心圆。Ha等值线为绝对值同等值线为绝对值同心圆等值线，但向量心圆等值线，但向量均指向圆心。均

10、指向圆心。（二）规则体的磁场公式及其异常特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征1.球体磁场球体磁场（2）斜磁化条件下剖面特征）斜磁化条件下剖面特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征1.球体磁场球体磁场（2）斜磁化条件下平面特征）斜磁化条件下平面特征Za等值线为正、负伴生的等轴状等轴状，负异常包围着正异常；负异常位于正异常的北側。（二）规则体的磁场公式及其异常特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征2.水平圆柱体磁场水平圆柱体磁场（1）垂直磁化条件下剖面特征）垂直磁化条件下剖面特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征2.水平圆柱体磁

11、场水平圆柱体磁场（1）垂直磁化条件下平面特征）垂直磁化条件下平面特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征2.水平圆柱体磁场水平圆柱体磁场（2）斜磁化条件下剖面特征）斜磁化条件下剖面特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征2.水平圆柱体磁场水平圆柱体磁场（2）斜磁化条件下平面特征）斜磁化条件下平面特征异常有明显走向。异常有明显走向。圆柱体东西走向时，圆柱体东西走向时，Za北侧负异常明显，南侧北侧负异常明显，南侧以正异常为主，有负异以正异常为主，有负异常，但极弱；常，但极弱；圆柱体南北走向时，主圆柱体南北走向时，主剖面东西向时，剖面东

12、西向时，Za以中以中间正异常为主体，两侧间正异常为主体，两侧有微弱负异常伴生。有微弱负异常伴生。N斜磁化柱体斜磁化柱体EW走向时走向时（二）规则体的磁场公式及其异常特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征3.无限延长、无限延深薄板磁场无限延长、无限延深薄板磁场对于顶部宽度小于其埋深对于顶部宽度小于其埋深而又沿走向沿伸很长的矿而又沿走向沿伸很长的矿脉或岩脉，均可以将其看脉或岩脉，均可以将其看成为薄板。成为薄板。顺层磁化时，磁场表达式：顺层磁化时，磁场表达式：（二）规则体的磁场公式及其异常特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征3.无限延长、无限延深薄板磁场无限延长、无限延深薄板磁场（1）剖面特征）剖

13、面特征Za曲线为正的纵轴对称，曲线为正的纵轴对称，极大值对应于原点。极大值对应于原点。-hox-x1x2-x2Msx1（2）平面特征）平面特征Za平面等值线为平行薄平面等值线为平行薄板走向的板走向的“狭长状异常狭长状异常”。x100 50501010（二）规则体的磁场公式及其异常特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征3.无限延长、无限延深薄板磁场无限延长、无限延深薄板磁场（二）规则体的磁场公式及其异常特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征3.无限延长、无限延深薄板磁场无限延长、无限延深薄板磁场斜磁化时，磁场表达式：斜磁化时，磁场表达式：+ioxh+P(x)Ms=90时，Za异常曲线为异常曲线为

14、一条以原点为一条以原点为反对称曲线反对称曲线oxhP(x)Ms+（1）剖面磁场特征）剖面磁场特征-hoxMs =0顺层磁化顺层磁化无限延无限延深薄板，深薄板，Za剖面曲线为正剖面曲线为正的纵轴的纵轴对称曲线对称曲线，极大值，极大值对应于原点。对应于原点。角为任意（角为任意（0 90)Za异常曲线为：异常曲线为：一侧有负值的不对称曲线；一侧有负值的不对称曲线；负值出现在负值出现在角所在的一侧；角所在的一侧；极大值偏离原点，向极大值偏离原点，向角所在的相反一侧位移。角所在的相反一侧位移。ioxhP(x)Ms（1）剖面磁场特征）剖面磁场特征下图给出了下图给出了不同不同角角薄板薄板Za的剖面曲线。板状

15、体的磁场剖的剖面曲线。板状体的磁场剖面特征，主要面特征，主要由由角决定角决定，只要，只要保持不变，对不同的板保持不变，对不同的板倾角倾角和磁化倾角和磁化倾角i，Za曲线形态不变。曲线形态不变。121=1502=30Za1=Za2MsMs（二）规则体的磁场公式及其异常特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征4.无限延长、无限延深厚板磁场无限延长、无限延深厚板磁场2biMshOP(x,0)ABBrArrBdA当2b（板的上顶宽度）h（板的上顶埋深）厚板厚板 （1）顺层磁化（顺层磁化（=i）（二）规则体的磁场公式及其异常特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征4.无限延长、无限延深厚板磁场无限延长、无限

16、延深厚板磁场（1）顺层磁化（顺层磁化（=i）（二）规则体的磁场公式及其异常特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征4.无限延长、无限延深厚板磁场无限延长、无限延深厚板磁场（2）斜磁化斜磁化P(x)ozxzxMs4590OOOZaZaZa（图a）（图b）（图c）MsMsMs（二）规则体的磁场公式及其异常特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征5.水平薄板磁场水平薄板磁场h2bohMsMsis可看成 =90、顶部埋深分别为h和h+h（h 很小）的两个无限延深厚板磁场表达式相减得到.（二）规则体的磁场公式及其异常特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征6.垂直台阶磁场垂直台阶磁场Za剖面曲线为一侧有负值的不对称曲线，沿台阶延伸方剖面曲线为一侧有负值的不对称曲线，沿台阶延伸方向为正值，台阶外侧为负值。向为正值，台阶外侧为负值。DOBACiMsP(x)X（二）规则体的磁场公式及其异常特征（二）规则体的磁场公式及其异常特征7.对称背斜磁场对称背斜磁场无限延深的对无限延深的对称背斜，垂直称背斜，垂直磁化时，磁化时，Za对对称。称。斜磁化时，均斜磁化时，均不不对称。对称。ZaTHa（三）规则磁性体源场之间的