磁法勘探PPT課件.ppt

磁法勘探第一節(jié)理論基礎(chǔ) 2 1 1磁場 磁場強(qiáng)度及單位一 磁場 磁場強(qiáng)度及其單位磁力 磁鐵相互之間有同性相斥 異性相吸的性質(zhì) 不論是吸引或排斥 都顯示有力的作用存在 這個(gè)力稱為磁力 磁場 凡是一根磁棒在其周圍顯示具有磁力作用的空間 這個(gè)空間 稱之為磁場 磁性體不論大小 在其周圍空間或大小都會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)范圍的磁場 即有源必有場 有場必有源 2020 1 9 1 磁力線 磁力線方向從N極出發(fā)回歸S極 磁力線越密集 磁場強(qiáng)度越強(qiáng) 磁場強(qiáng)度方向?yàn)槟滁c(diǎn)北磁極的受力方向 條形磁鐵兩端附近磁場強(qiáng)度最強(qiáng) 中間處最薄弱 而且隨著距離的增加磁場強(qiáng)度逐漸減弱 2020 1 9 2 磁庫侖定律磁庫侖定律 兩個(gè)點(diǎn)極間的斥力 或吸力 F與兩點(diǎn)極的磁量的乘積成正比 與兩點(diǎn)極間距離的平方成反比 圖2 1點(diǎn)磁距的相互作用 即 此處F是指在真空中的力 真空中的導(dǎo)磁率 0 4 10 7享 米 2020 1 9 3 2 磁場強(qiáng)度 磁場中某一點(diǎn)的磁場強(qiáng)度 就是在該點(diǎn)上設(shè)有一單位正 N極 磁荷所受的力 如果該點(diǎn)的磁量為 Qm 所受的力為F 則該點(diǎn)的磁場強(qiáng)度T的大小可用下式表示 T是個(gè)矢量 其方向即為該點(diǎn)正磁荷所受力F的方向 2020 1 9 4 S I N 2020 1 9 5 3 磁感應(yīng)強(qiáng)度 通電導(dǎo)線在磁場中受力的大小 F ILBI 電流的大小L 磁場中導(dǎo)體的長度B 磁感應(yīng)強(qiáng)度表達(dá)式B F IL磁場強(qiáng)度和磁感應(yīng)強(qiáng)度都表示磁場的強(qiáng)弱 本章中大多數(shù)地方指的都是磁感應(yīng)強(qiáng)度 2020 1 9 6 4 磁場強(qiáng)度的單位在SI國際單位制中磁感應(yīng)強(qiáng)度的單位是T 特斯拉 1T 特斯拉 109nT 納特 在高斯單位制 CGSM 中 磁場強(qiáng)度的單位是奧 Oe 1Oe 奧 伽瑪1伽瑪 1納特1 1nT 實(shí)用單位 磁偶極子 兩個(gè)磁荷相等 符號(hào)相反 距離2 非常小的磁極 稱為磁偶極子 相對于研究的點(diǎn)磁鐵的長度2L很小時(shí) 2020 1 9 7 2 1 2 1地磁場 地磁要素 地磁圖 磁場隨空間及時(shí)間的變化一 地磁場地磁場 在地球內(nèi)部及其周圍具有磁力作用的空間 地球是個(gè)大磁體 它有兩個(gè)磁極 其磁北極位于地理北極附近 磁南極位于地理南極附近 但不重合 地磁軸與地球自轉(zhuǎn)軸的夾角現(xiàn)在約為11 44 人們已經(jīng)實(shí)測的磁北極位于北緯72 西經(jīng)102 加拿大北部 磁南極位于南緯68 東經(jīng)146 南極洲 2020 1 9 8 2 4地球磁場圖 2020 1 9 9 2020 1 9 10 二 地磁要素 先引入力的解 及水平分量的投影 用在直角坐標(biāo)系中的分量和方向角來表示地磁場強(qiáng)度T 直角坐標(biāo)系是以觀測點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)X指向地理北 y軸指向東 z軸垂直向下 T在Z軸上的分量為垂直分量Z 指下為正 指上為負(fù) T在XOY平面上的分量為水平分量H 水平分量H又可分為北向分量X和東向分量Y H和T的夾角為磁傾角 當(dāng)T向下傾時(shí) 角為正 T向上傾時(shí) 為負(fù)角 H的指向?yàn)榇疟狈较?該方向的延伸方向即為磁子午線 該點(diǎn)磁子午線與地理子午線的平面夾角 稱為磁偏角D 磁子午線偏向地理子午線之東 D為正值 反之為負(fù)值 2020 1 9 11 T Z H D X Y各量都是表示某點(diǎn)地磁場強(qiáng)度的大小和方向特征的物理量 稱為地磁要素 2020 1 9 12 七個(gè)地磁要素之間的關(guān)系式如下 三 地磁圖為表示地磁場的地理分布特征 可以根據(jù)地磁測量的資料 將所得的各地磁要素值按測點(diǎn)的經(jīng)緯度座標(biāo) 在地理圖上把數(shù)據(jù)相同的點(diǎn)連成光滑的等值線 編成各要素的等值線平面圖 這種圖稱為地磁圖 2020 1 9 13 總場強(qiáng)度T在磁南北極最大 其值為60000nT 70000nT 在磁赤道處其值最小 約為30000nT 40000nT 從磁赤道到磁南北極磁場強(qiáng)度T逐漸變大 等值線基本與緯向平行 2020 1 9 14 圖2 6世界地磁場垂直分量等值線平面圖 單位為度 2020 1 9 15 圖2 7世界地磁場等偏線平面圖 單位為度 2020 1 9 16 垂直強(qiáng)度等值線基本與緯向平行 向南北梯度變化最大 在赤道附近強(qiáng)度為零 向兩極逐漸增強(qiáng) 到兩極 強(qiáng)度增加到6萬 7萬nT Z值在北半球?yàn)檎?南半球?yàn)樨?fù) 水平強(qiáng)度等值線與緯線也大致平行 強(qiáng)度在赤道附近達(dá)到最大 約3萬 4萬nT 向兩極逐漸減小 在兩個(gè)極點(diǎn) 場值為零 2020 1 9 17 2020 1 9 18 2 1 2 2地磁場 地磁要素 地磁圖 磁場隨空間及時(shí)間的變化一 地磁場的空間變化在我國廣大地區(qū) I T Z H等值線幾乎是沿磁緯度線均勻分布的 其最大梯度方向是子午線方向 我國T Z向北的變化率分別為 T 26 27nT Z 20 21nT H 向北變化是負(fù)值 3 4nT 2020 1 9 19 場強(qiáng)隨高度的增加是不斷衰減的 T 20 26nT Z 20 23nT H 13 15nT 以上的變化量 我們稱為地磁場的正常水平梯度和正常垂向梯度 2020 1 9 20 二 地磁場隨時(shí)間的變化1 地磁場的組成地球偶極子場 T0 和大陸磁場 Tm 組成了地球的基本磁場 由于地殼巖石磁性差異和分布不均引起的地殼磁場 又稱區(qū)域磁場 在數(shù)平方公里以內(nèi)的磁場就稱為局部磁場Ta 它是磁法勘探研究的主要對象 以上都是地球內(nèi)的平靜磁場 另一種是來自球外的磁場Te 它包括外層空間如電離層或宇宙射線等 2020 1 9 21 2 地磁場的長期變化基本地磁場隨時(shí)間有緩慢的長期變化 且呈緩慢的歷經(jīng)數(shù)百年為周期的有規(guī)律變化 對于小范圍的磁法勘探而言 此變化可忽略不計(jì) 3 地磁場的短期變化來自外源磁場引起的短期變化分兩類 一類是連續(xù)的 比較有規(guī)律的 有確定周期的變化 稱為平靜變化 表現(xiàn)為以一個(gè)太陽日為周期的變化 稱作日變 2020 1 9 22 一類是偶然性的 突發(fā)急烈的短暫變化 它與太空電離層有關(guān) 如磁擾和磁暴 磁場突然性 不規(guī)則的變化稱磁擾 它們形態(tài)復(fù)雜 變化急烈 強(qiáng)度大的磁擾稱磁暴 2020 1 9 23 三 磁異常由于局部磁場是迭加在更大級(jí)次的磁場之上的 為了突出研究局部磁場 必須要把它從總磁場中分離出來 獲得純的局部磁場 這種分離就是將總磁場強(qiáng)度T減去To Tm T區(qū) 即Ta T To Tm T區(qū) 我們稱To Tm T區(qū)是Ta的正常場 Ta則稱為異常場 在磁法勘探中 我們把由于地下地質(zhì)體引起的磁場強(qiáng)度的變化稱為磁異常 2020 1 9 24 磁異常是個(gè)相對的概念 若我們在尋找石油構(gòu)造時(shí) 往往是尋找數(shù)十 數(shù)百平方公里的磁場 此時(shí)它們的區(qū)域背景場為To Tm 而數(shù)平方公里以內(nèi)的局部場就成為干擾場 如果要找脈狀金剛石原生礦時(shí) 數(shù)平方公里的局部異常又可能成為它的背景場 2020 1 9 25 圖2 9河北某地磁異常圖 2020 1 9 26 2 1 3物質(zhì)的磁化 磁化強(qiáng)度和磁化率 巖石的磁性 一 物質(zhì)的磁化凡是原來不具有磁性的物質(zhì) 在外磁場作用下具有了磁性 這種現(xiàn)象就叫磁化 鐵棒被磁化的原因 是其內(nèi)部固有的雜亂無章排列的磁分子 在外磁場作用下 沿著磁化方向作定向排列 此時(shí) 在磁棒兩端就有磁荷分布 若磁鐵N極靠近鐵棒的情況下 則鐵棒的靠近端集中負(fù)磁荷 另一端集中等量的正磁荷 物質(zhì)的磁化 與物質(zhì)內(nèi)部原子中的電子運(yùn)動(dòng)有關(guān) 電子的自旋和軌道旋轉(zhuǎn) 都產(chǎn)生各自的磁矩 2020 1 9 27 由于物質(zhì)內(nèi)部無數(shù)的電子環(huán)形電流所產(chǎn)生的磁矩方向是雜亂無章的 故總體沒有磁性 在外磁場作用下 電子自旋或軌道運(yùn)動(dòng)方向都會(huì)定向排列 使產(chǎn)生的磁矩方向與外磁場的磁化方向趨于一致 物質(zhì)由此而顯出磁性 這是一種感應(yīng)磁化 2020 1 9 28 二 磁化強(qiáng)度與磁化率磁化強(qiáng)度 M 表示物質(zhì)被磁化程度的物理量 分為感應(yīng)磁化強(qiáng)度與剩余磁化強(qiáng)度 原來無磁性的物質(zhì)在外磁場的作用下具有了磁性 它的磁化強(qiáng)度稱為感應(yīng)磁化強(qiáng)度 Mi表示 有些磁性物質(zhì)具有的磁化強(qiáng)度與外磁場無關(guān) 它是古地磁作用后保存下來的磁化強(qiáng)度 被稱為剩余磁化強(qiáng)度 Mr表示 磁性體的總磁化強(qiáng)度M Mi Mr 它是一個(gè)矢量 2020 1 9 29 2 磁化率磁化率是表征物質(zhì)磁化難易程度的一個(gè)物理量 即在一定磁場強(qiáng)度T的作用下 Mi的大小與 成正比關(guān)系 即Mi T 值大 M也相應(yīng)增大 無量剛 2020 1 9 30 三 巖礦石的磁性1 礦物的磁性抗磁性k 礦物原子內(nèi)電子成對出現(xiàn) 自旋磁矩相互抵消 在外磁場中 獲得與外磁場方向相反的磁矩 磁化率是負(fù)的 如金 銀 銅 碳 水 煤油 石墨 石膏 石英 惰性氣體等 順磁性K 物質(zhì)原子殼層中含有非成對電子 自旋磁矩不會(huì)抵消 在外磁場中 電子自旋磁矩趨向外磁場方向 這種特性叫順磁性 在外磁場中 獲得與外磁場方向相同的磁矩 磁化率是正的 如鉑 鋁 石榴子石 輝石 黑云母 電氣石 稀土金屬等 2020 1 9 31 抗磁性與順磁性礦物磁化后磁化率極小 在磁法勘探一般忽略不計(jì) 鐵磁性有極強(qiáng)的磁化率k 0 01 10 如鐵 鎳 鈷 釓及其合金 鐵磁性礦物又可分為 1 純鐵磁性物質(zhì) 地球表面很少 存在于隕石 月巖中 2 亞鐵磁性物質(zhì) 如磁鐵礦 鈦鐵礦等鐵的氧化物或硫化物 3 反鐵磁性物質(zhì) 如赤鐵礦 2020 1 9 32 表2 2抗磁性與順磁性磁化率對比 2020 1 9 33 3 居里點(diǎn)鐵磁性物質(zhì)當(dāng)溫度升到一定值后 可轉(zhuǎn)變?yōu)轫槾判?反之亦然 所以它們磁性的歸屬依賴于溫度 當(dāng)溫度增加到某一定值時(shí) 鐵磁性物質(zhì)磁化率迅速消失 那么這個(gè)消失點(diǎn)的溫度值 稱為居里點(diǎn) 當(dāng)溫度下降到居里點(diǎn)以下時(shí) 磁化率又會(huì)不同程度的恢復(fù) 基本恢復(fù)者為可逆型 否則為不可逆型 磁鐵礦 赤鐵礦的居里點(diǎn)溫度為560 580度 磁黃鐵礦的居里點(diǎn)溫度約為300度 2020 1 9 34 2 巖石磁性 1 決定巖石磁性的因素主要決定于所含磁性礦物的多少 其次與磁性礦物的分布狀態(tài)有關(guān) 膠結(jié)狀比顆粒狀磁性強(qiáng) 還受擠壓變形程度有關(guān) 擠壓變形越嚴(yán)重 剩磁越小 2 各類巖石的一般磁性特征沉積巖的磁性一般來說 沉積巖的磁性很弱 火成巖的磁性一般規(guī)律是超基性巖磁性最強(qiáng) 次之是基性巖 它一般有中等磁性 酸性巖一般磁性較弱 變質(zhì)巖的磁性變質(zhì)巖的磁性一般決定于變質(zhì)前的原巖磁性以及變質(zhì)的程度 2020 1 9 35 3 巖石剩磁的成因在地磁場中 巖漿巖在冷卻后獲得的剩磁稱熱剩余磁性 沉積巖在沉積過程中 磁性礦物按當(dāng)時(shí)地磁場方向排列而獲得的剩磁稱沉積型剩余磁性 因化學(xué)作用的結(jié)果 是磁性礦物顆粒增大或產(chǎn)生新的磁性礦物而獲得的剩磁稱為化學(xué)剩余磁性 剩磁反映了不同的古地磁環(huán)境 在解決地質(zhì)問題方面越來越受到重視 剩磁研究已發(fā)展成為一門學(xué)科 古地磁學(xué) 2020 1 9 36 第二節(jié)磁力儀 工作方法和成果圖示2 2 1常用磁力儀及所測量的物理量 一 磁力儀的分類 據(jù)結(jié)構(gòu) 原理分為 一 機(jī)械式磁力儀1 懸絲式垂直磁力儀2 水平磁力儀 二 電子式磁力儀1 質(zhì)子磁力儀2 光泵磁力儀3 磁通門磁力儀4 超導(dǎo)磁力儀據(jù)使用領(lǐng)域分為 1 地面磁力儀2 航空磁力儀3 海洋磁力儀4 井中磁力儀 2020 1 9 37 二 懸絲式垂直磁力儀基本工作原理圖2 10Cs2 61型懸絲式垂直磁力儀測量參數(shù) 垂直分量Z測量方法 相對測量 2020 1 9 38 原理 該儀器的核心是磁系 它是由一根特制的合金絲穿過磁系中心 略偏上方 再將懸絲兩端呈水平地固定于支架上 磁棒就懸掛在合金絲上 圖2 10 并能在垂直于懸絲的平面內(nèi)靈活地自由轉(zhuǎn)動(dòng) 磁棒轉(zhuǎn)動(dòng)的大小直接反映了磁場的變化 2020 1 9 39 N端短一些 磁系質(zhì)量中心就偏向S極下方 這與羅盤的 S極繞銅絲起平衡作用相似 其次 懸掛磁棒的懸絲當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)個(gè)角度后 懸絲會(huì)對磁棒產(chǎn)生一個(gè)扭力 當(dāng)磁棒N向下或向上偏轉(zhuǎn)太大 則可扭動(dòng)懸絲 可以反向?qū)⑵渑せ氐浇咏綘顟B(tài) 1 平衡系統(tǒng) 2020 1 9 40 2 光學(xué)觀測系統(tǒng)讀數(shù)原理 光源經(jīng)采光鏡進(jìn)入三棱鏡 全反射照亮棱鏡底部的標(biāo)線尺 它與刻度尺同刻在一塊玻璃上 并位于主焦面上 標(biāo)線尺成了物鏡的光源 光線經(jīng)物鏡折射后變成平行光向下到磁系反光鏡 又經(jīng)磁系反光鏡反射向上經(jīng)物鏡 又向上到主焦面左方的刻度尺上成像 此時(shí)可看到標(biāo)線尺的圖像在刻度尺上前后晃動(dòng) 這是磁系剛打開時(shí)反光鏡晃動(dòng)的反映 磁系靜止后 標(biāo)線尺圖像就與刻度尺重疊 此時(shí)就可以讀數(shù)了 2020 1 9 41 圖2 13磁力儀光系結(jié)構(gòu)圖 目鏡組和物鏡組 光源采光鏡 三棱鏡 刻度尺 標(biāo)線尺 凹透鏡 物鏡 2020 1 9 42 3 格值測定地磁場強(qiáng)度的大小等于磁力儀的讀數(shù)與儀器格值的乘積 儀器讀的是磁棒偏轉(zhuǎn)的格數(shù) 要知道地磁場強(qiáng)度值必須知道儀器每格相當(dāng)?shù)膱鲋?是測定磁力儀格值的專用設(shè)備 它是由格值線圈與電流控制裝置兩部分組成 測定格值時(shí) 線圈中通以不同強(qiáng)度的電流 觀測磁力儀在線圈磁場作用下讀數(shù)的變化 即可計(jì)算出儀器的格值 2020 1 9 43 4 扭鼓 調(diào)測程 扭鼓是磁系每轉(zhuǎn)一圈所引起磁系偏轉(zhuǎn)量大小 即偏轉(zhuǎn)一圈的場值是一個(gè)常量 稱扭鼓常數(shù) 扭鼓使用 1 儀器從甲地轉(zhuǎn)到乙地工作時(shí) 兩地磁場差值大于儀器可讀的測程范圍 此時(shí)已看不到儀器讀數(shù) 此時(shí)需要?jiǎng)优す?使磁棒調(diào)節(jié)近于水平 2 工作區(qū)遇到強(qiáng)磁異常 其變化也超出了測程范圍 此時(shí)要?jiǎng)优す?但要記下正向或負(fù)向扭動(dòng)的圈數(shù) 以便對測點(diǎn)場值進(jìn)行扭鼓改正 2020 1 9 44 三 質(zhì)子磁力儀工作原理測量參數(shù)為 總場強(qiáng)度T 一般做絕對測量 也可做相對測量 質(zhì)子磁力儀工作原理簡介1 測量原理 該磁力儀是利用煤油 水或酒精等含氫原子中的質(zhì)子自旋的磁矩 經(jīng)人工磁場HO磁化后 沿HO方向排列而產(chǎn)生磁矩mP 在人工磁場切斷后 其磁矩的方向由人工場方向逐漸趨向地磁場方向 在這個(gè)過程中 它是以圍繞T旋進(jìn)中趨向T方向的 這種旋進(jìn)稱拉莫爾旋進(jìn) 其旋進(jìn)頻率與地磁場強(qiáng)度成正比 其表達(dá)式 T 23 4874f 2020 1 9 45 2 頻率測量探頭 接收訊號(hào)的探頭它是由裝滿煤油的罐狀無磁性玻璃鋼瓶 并繞上一組人工磁場激勵(lì)和接收頻率訊號(hào)的共用線圈組成 工作時(shí) 先產(chǎn)生一個(gè)人工磁場H0 H0 T H0方向垂直于地磁場 切斷后 質(zhì)子磁矩在拉莫爾旋進(jìn)中切割訊號(hào)線圈 由此產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢 它是振幅不斷減小的正弦波圖形 通過儀器測定拉莫爾旋進(jìn)頻率數(shù) 根據(jù)公式T 23 4874f 可求得地磁場強(qiáng)度值 2020 1 9 46 圖2 14點(diǎn)感應(yīng)訊號(hào)隨t的衰減質(zhì)子磁力儀由四部分組成 分別為主機(jī) 傳感器 探桿 測量線 2020 1 9 47 2 2 2 1磁法勘探的野外工作方法設(shè)計(jì)階段野外施工階段資料整理階段成果圖示階段報(bào)告編寫階段一 地球物理前提分析磁法能解決地質(zhì)問題 是由于目標(biāo)體與測區(qū)巖石有明顯的磁性差異 如目標(biāo)體與圍巖和其他地質(zhì)體有明顯的磁性差異時(shí) 則目標(biāo)體與圍巖和其他局部地質(zhì)體所引起的異?？梢詤^(qū)分 這時(shí)磁法勘探方法的應(yīng)用具有地球物理前提 2020 1 9 48 二 測網(wǎng)的選擇等軸體 正方形測網(wǎng) 長軸礦 長方形測網(wǎng) 測線方向垂直于礦體長軸方向 2020 1 9 49 普查 選擇的原則是保證有1 2條線通過有工業(yè)意義的最小礦體異常 點(diǎn)距應(yīng)保證至少有2 3個(gè)測點(diǎn)落在異常上 詳查 線距的選擇應(yīng)保證有3 5條測線通過異常 測線上要求有5 8個(gè)測點(diǎn)通過異常 同時(shí)在觀測時(shí)要隨時(shí)注意加點(diǎn) 以找到極值或轉(zhuǎn)折點(diǎn) 2020 1 9 50 三 磁測精度的確定一般在強(qiáng)磁區(qū) 磁測精度可適當(dāng)降低 弱磁區(qū)則要設(shè)計(jì)較高的精度 由誤差理論可知 一般大于三倍均方誤差 m 的觀測值是可信值 那么在普查時(shí) 精度確定在 最低異常值 3m 即m應(yīng)小于最低異常值的三分之一 通常測定磁測精度為m 1 5 1 6 最低異常值 m 均方誤差 2020 1 9 51 四 測量質(zhì)量的評定對測量結(jié)果的實(shí)際精度 常用均方誤差 m 來衡量 選n n 30 個(gè)點(diǎn)作為檢查點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)測量 若檢查點(diǎn)有n個(gè) 若每個(gè)點(diǎn)的第一次觀測值為Ti 第二次觀測值為Ti 其差值 i Ti Ti i 1 n 則質(zhì)量評價(jià)公式 2020 1 9 52 練習(xí) 有以下檢查點(diǎn) 這些檢查點(diǎn)前后兩次讀書分別用和表示 單位為nT 求均方誤差m 2020 1 9 53 五 地面磁測工作方法概述1 敷設(shè)基點(diǎn)或基點(diǎn)網(wǎng)進(jìn)行T相對測量時(shí) 首先在測區(qū)附近選擇平靜場設(shè)為基點(diǎn) 作為該區(qū)磁場零值點(diǎn) 測區(qū)范圍大時(shí) 可設(shè)總基點(diǎn) 主基點(diǎn) 分基點(diǎn) 供作早晚基用 也可設(shè)基點(diǎn)網(wǎng) 2 基點(diǎn) 測點(diǎn)的觀測 1 早 晚基觀測在野外施工中 當(dāng)天出工前先要在設(shè)立的基點(diǎn)上觀測取數(shù) 俗稱 對早基 收工前必須又在同一基點(diǎn)觀測取數(shù) 2020 1 9 54 2020 1 9 55 2 測點(diǎn)觀測在測點(diǎn)觀測時(shí) 在記錄本有關(guān)項(xiàng)應(yīng)記錄工作日期 線號(hào) 點(diǎn)號(hào) 觀測值 觀測時(shí)間及儀器溫度 遇到變化大的異常要立即自行加密測點(diǎn)觀測 追蹤異常極大值 極小值 3 質(zhì)量檢查為了對全區(qū)觀測質(zhì)量作出精度的估價(jià) 要階段性的對不同時(shí)間測點(diǎn)觀測結(jié)果布置一定量的第二次獨(dú)立觀測 二次觀測的儀器應(yīng)不低于第一次觀測儀器的精度 力求做到三不同 不同時(shí)間 不同人 不同儀器觀測 每次檢查點(diǎn)數(shù)應(yīng)不少于30個(gè) 2020 1 9 56 4 精測剖面為了解釋異常 一般垂直異常長軸方向 并通過異常中心 布置一條點(diǎn)距更密的剖面 更詳細(xì)了解異常的形態(tài) 用于進(jìn)行重點(diǎn)定性定量解釋 2020 1 9 57 2 2 2磁法勘探的野外工作方法 懸絲式磁力儀的 Z資料室內(nèi)計(jì)算1 基點(diǎn)改正 即將當(dāng)日各測點(diǎn)觀測值減去早基值 得到與基點(diǎn)的相對值 2 日變改正 根據(jù)當(dāng)日日變曲線 確定早基觀測時(shí)間的日變?yōu)槠鹗剂阒?各點(diǎn)日變值在日變曲線上相應(yīng)時(shí)間位置查取改正值 日變值為負(fù)時(shí) 改正值為正值 1 先作日變曲線 2 畫出零值線 找出各個(gè)測點(diǎn)的日變值 校正值符號(hào)與之相反 日變值為正 校正值為負(fù) 2020 1 9 58 例 已知某天日變站上的儀器觀測得下列數(shù)據(jù) to 500509 00t1 500529 10t2 500559 20t3 500609 30t4 500569 40t5 500529 50t6 5004910 00t7 5004510 10并在測點(diǎn)上觀測得以下數(shù)據(jù) 500809 05測點(diǎn)A 500909 25測點(diǎn)B 5008810 00求 A B兩點(diǎn)做日變校正和基點(diǎn)校正后的磁異常分別為多少 2020 1 9 59 解 1 先以時(shí)間為橫坐標(biāo) 各個(gè)時(shí)間對應(yīng)的磁場值為縱坐標(biāo)畫日變曲線 2 以早基觀測時(shí)刻對應(yīng)的日變值為起點(diǎn)畫一條零值線 某測點(diǎn)的日變值 為該測點(diǎn)觀測時(shí)間所對應(yīng)的日變值與零值線之間的差值 3 日變值為正的 校正值為負(fù) 日變值為負(fù)的 校正值為正 2020 1 9 60 零值線 2020 1 9 61 例 已知某天日變站上的儀器觀測得下列數(shù)據(jù) to 502008 00t1 502108 10t2 502258 20t3 502208 30t4 502108 40t5 502008 50t6 501989 00t7 501959 10并在基點(diǎn)和110號(hào)線上各點(diǎn)測得以下數(shù)據(jù) 502018 10T1 503008 30T2 503058 35T3 503208 42T4 503238 50T5 503188 55T 503138 58T7 503109 05求 求這些測點(diǎn)做日變校正和基點(diǎn)校正后的磁異常分別為多少 并畫出它們的磁異常剖面圖 2020 1 9 62 3 溫度改正 求出各測點(diǎn)與早基的溫差 再用溫差與溫度變化率的乘積作為應(yīng)改正的值 改正值為 a t t0 4 正常梯度改正 以基點(diǎn)為零改正值線 各測點(diǎn)改正值 即可在相應(yīng)位置查取 1 水平梯度改正 利用資料做1nT為間隔的等值線圖 使通過總基點(diǎn)的等值線為零值線 水平梯度改正時(shí)每向北過一條等值線減1nT 向南加1nT 2 垂向梯度改正比總基點(diǎn)高42米加1nT 低42米減1nT 2020 1 9 63 二 磁測結(jié)果的圖示1 磁異常剖面圖以橫坐標(biāo)表示測點(diǎn) 縱坐標(biāo)表示異常值 以上為正 以下為負(fù) 將每個(gè)測點(diǎn)的磁場值按比例展在圖上 每兩點(diǎn)間用直線相連 即勾繪出磁異常沿剖面的變化 2020 1 9 64 2 剖面平面圖根據(jù)工作比例尺 在平面上按測網(wǎng)實(shí)際圖繪出全部測線的異常剖面 圖2 16 平剖面圖的主要優(yōu)點(diǎn)是對整個(gè)測區(qū)每個(gè)異常在多條剖面上的異常形態(tài)結(jié)構(gòu)有較客觀的反映 所以是面上異常解釋的基礎(chǔ)圖件 2020 1 9 65 3 平面等值線圖根據(jù)工作比例尺 在平面上按測網(wǎng)實(shí)際圖繪出全部測線的異常剖面編制方法 是將全部測點(diǎn)及其磁場值展繪在圖上 然后根據(jù)異常值勾繪等值線圖 應(yīng)注意 1 要考慮實(shí)際精度確定等值線場值間距 2 要結(jié)合平面剖面圖綜合分析異常大致形態(tài) 特征 異常軸之后勾等值線圖 不能單純考慮觀測場值 2020 1 9 66 2020 1 9 67 三 磁法勘探應(yīng)用實(shí)例1 長江中下游 隱伏磁鐵礦該鐵礦是與中性火成巖有關(guān)的接觸交代型內(nèi)生鐵礦 磁性強(qiáng) 從剖面圖分析 無負(fù)異常 正異常近于對稱 故可視為無限延深順層磁化薄板狀礦體 即礦體傾角與剖面內(nèi)磁化強(qiáng)度傾角一致 由磁化強(qiáng)度方向和傾角定出礦體傾向 傾角較大 2020 1 9 68 2020 1 9 69 重力勘探第一節(jié)重力勘探的理論基礎(chǔ)1 1地球和地球的重力場一 地球的形狀和它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)地球是一個(gè)梨狀的旋轉(zhuǎn)橢球體 赤道半徑 a 6378 160km極半徑 c 6356 755km地球扁率 a c a 1 298地球的質(zhì)量M近似為5 976 kg 2020 1 9 70 2020 1 9 71 二 地球的重力場地球的表面及其附近空間 一切物體都要同時(shí)受到兩種力的作用 其一是地球質(zhì)量對它產(chǎn)生的引力 其二是地球自轉(zhuǎn)而引起的慣性離心力 這兩個(gè)力的合力就是重力 存在重力作用的空間叫做重力場 重力場強(qiáng)度表示單位質(zhì)量的物體在某點(diǎn)所受的力 g G m在國際單位制 規(guī)定以1m 的百萬份之一作為國際通用重力單位 gravityunit 簡寫g u 即1m g u 2020 1 9 72 在CGS單位制 即厘米 克 秒單位制 在該單位制中 為了紀(jì)念意大利科學(xué)家伽利略 重力加速度的單位規(guī)定為SI單位與CGS單位的換算關(guān)系為1mgal 10g u為了便于引用過去的資料 在這份教材的圖件中 均以n 10g u來表示重力加速度 以下簡稱重力 的大小 2020 1 9 73 1 2正常重力公式 一 正常重力公式的基本形式 2020 1 9 74 式中的 赤道重力值 2020 1 9 75 1 3重力測量的方法和原理 2020 1 9 76 2020 1 9 77 3 重力儀的彈簧原理 2020 1 9 78 2020 1 9 79 1 4重力異常 在重力勘探中 我們把由于地下巖礦石密度的變化所引起的重力場強(qiáng)度的變化稱為重力異常 重力異常是個(gè)相對的概念 2020 1 9 80 2020 1 9 81 2020 1 9 82 第二節(jié)重力勘探儀器 觀測方法及資料整理2 1石英彈簧重力儀 2020 1 9 83 2020 1 9 84 2 2基點(diǎn)網(wǎng)的觀測及質(zhì)量評價(jià) 一 基點(diǎn)網(wǎng)觀測三程循環(huán)觀測的順序是 1 2 1 2 3 2 3 4 3 4 5 n n 1 n 1 完成一個(gè)基點(diǎn)網(wǎng)的閉合環(huán)路的觀測 其它環(huán)路的方法以此類推 采用三程循環(huán)觀測時(shí) 應(yīng)該根據(jù)重力儀零點(diǎn)位移情況的不同而采用不同的圖解方法來校正零點(diǎn)位移影響 2020 1 9 85 1 若重力儀的零點(diǎn)位移基本與閉合時(shí)間成正例 則可以用作圖的方法求解兩個(gè)相鄰結(jié)點(diǎn)的重力差 作圖的方法是以重力儀的讀數(shù)為縱坐標(biāo) 以時(shí)間為橫坐標(biāo) 將相應(yīng)的點(diǎn)繪在厘米方格紙上 見圖3 2 1 再把相同測點(diǎn)的讀數(shù)用直線連接起來 構(gòu)成一條條基本平行排列的直線 如圖3 3 1中的1 1 2 2 3 3 等直線段 由于1 1 和2 2 等相鄰線段相互平行 所以 1 2兩點(diǎn)的重力差可由下式計(jì)算 2020 1 9 86 2020 1 9 87 2 如果圖中各直線的斜率變化較大 即同一點(diǎn)三次取數(shù)相差較大時(shí) 可采用圖3 2 2所示的方法繪成某一段時(shí)間內(nèi)重力儀零點(diǎn)位移曲線 首先 將2 2 折線沿S軸垂直向下 或向上 平移 使2點(diǎn)落在直線1 1 的相應(yīng)點(diǎn)上 再將3 3 折線上的3點(diǎn)評移到移動(dòng)后的2 2 的相應(yīng)點(diǎn)上 以此類推 直到把各線移完為止 如圖上點(diǎn)線所示 然后根據(jù)這條點(diǎn)線取一條曲線 即為重力儀讀數(shù)零點(diǎn)位移曲線 此外 若通過該曲線上與早基點(diǎn)觀測時(shí)間相當(dāng)之點(diǎn) 引一條水平線 此線至該曲線之縱軸截距即為各觀測時(shí)間的零點(diǎn)影響值 反號(hào)后即得零點(diǎn)位移校正值 2020 1 9 88 2020 1 9 89 2020 1 9 90 二 根據(jù)上述內(nèi)容 建立基點(diǎn)網(wǎng)的主要目的有三 1 檢查重力儀在某一段工作時(shí)間內(nèi)的零點(diǎn)位移 確定零點(diǎn)位移校正系數(shù) 2 提高普通測點(diǎn)重力測量的精度 減少誤差積累和提高普通點(diǎn)重力測量的工作效率 3 作為每次重力測量的起算點(diǎn) 求出每一普通點(diǎn)相對起始基點(diǎn)的重力差以便于求出它們相對總基點(diǎn)的重力差 2020 1 9 91 三 根據(jù)上述目的 在建立基點(diǎn)網(wǎng)時(shí)應(yīng)考慮 1 基點(diǎn)應(yīng)均勻分布于全區(qū) 2 為了保證基點(diǎn)網(wǎng)重力測量的精度 應(yīng)該使用質(zhì)量較高的一臺(tái)或幾臺(tái)重力儀 并用快速的運(yùn)輸工具運(yùn)送儀器 而且 觀測路線應(yīng)按閉合環(huán)路進(jìn)行 環(huán)路中的首尾點(diǎn)必須聯(lián)測 3 基點(diǎn)應(yīng)該建立在交通方便和標(biāo)志明顯的地方 2020 1 9 92 2 3重力測量和質(zhì)量檢查 一 普通測點(diǎn)觀測根據(jù)現(xiàn)代重力儀的質(zhì)量 在進(jìn)行普通點(diǎn)重力測量時(shí) 一般都采用單次觀測 如果在測區(qū)內(nèi)已經(jīng)建立了基點(diǎn)網(wǎng) 每次觀測都是從就近的某一個(gè)基點(diǎn)Gj開始 然后逐個(gè)觀測普通點(diǎn) 見圖3 3 1 最后在一定的時(shí)間內(nèi)閉合在就近的另一個(gè)基點(diǎn)Gi上 在這段時(shí)間內(nèi)重力儀的零點(diǎn)位移值可由下式確定 2020 1 9 93 20