磁性測量課件

磁性測量張衛(wèi)國環(huán)境磁學(xué)Environmental

Magnetism將磁學(xué)方法應(yīng)用于環(huán)境問題的研究環(huán)境磁學(xué)的誕生Roy

ThompsonFrank

Oldfield北愛爾蘭Lough

Neagh年代問題，20世紀(jì)70年代，Roy

Thomposon的博士論文工作Thompson,

R.

and

Oldfield,

F.,

1986

"EnvironmentalMagnetism".

Allen

&

Unwin:

London

227pp.研究介質(zhì)沉積物/泥沙土壤巖石大氣懸浮顆粒物生物研究問題來源？污染？古環(huán)境變化。。。磁性測量做什么？-成分分析有機成分無機成分元素礦物光學(xué)磁學(xué)….強磁性礦物弱磁性礦物來源分析泥沙/沉積物沉積物地球化學(xué)過程磁學(xué)儀器做什么？分析沉積物/泥沙/土壤中的磁性礦物類型含量顆粒大小泥沙示蹤地球化學(xué)磁性礦物環(huán)境磁學(xué)與礦物學(xué)/地球化學(xué)環(huán)境磁學(xué)/礦物學(xué)礦物地球化學(xué)元素重礦物輕礦物磁性測量特點RapidSimpleCost-effectiveNon-destructive重要實驗室

Institute

for

Rock

Magnetism

(MinneapoliSAU):

/index.htmlhttp://www.geo.uu.nl/~forth/

Scripps

Institution

of

Oceanography

(LaJolla,

USA)

Lisa

Tauxe’s

website/

中科院地質(zhì)與地理所古地磁實驗室

相關(guān)期刊Earth

and

Planetary

Science

LettersGeophysical

Research

LettersJournal

of

Geophysical

ResearchGeophysical

Journal

of

InternationalPhysics

of

the

Earth

and

Planetary

Interiors中國科學(xué)科學(xué)通報地球物理學(xué)報地球物理進(jìn)展磁現(xiàn)象早在兩千多年前漢（公元前206－公元220年），中國人發(fā)現(xiàn)一種長條的石頭能指南北，他們管這種石頭叫做磁石。把磁石打磨鑿雕成一個勺形，磁石的南極（S極)磨成長柄，放在青銅制成的光滑如鏡的底盤上，再鑄上方向性的刻紋。這個磁勺在底盤上停止轉(zhuǎn)動時，勺柄指的方向就是正南，勺口指的方向就是正北，這就是我國祖先發(fā)明的世界上最早的指示方向的儀器，叫做司南。最早解答“指南針為何能夠指南”問題的是英國科學(xué)家吉爾伯特。“磁石之指南……莫可原其理！”沈括，(1031—1095年)吉爾伯特（1544～1603）是英國著名的醫(yī)生、物理學(xué)家。擔(dān)任英國女王伊麗莎白一世的御醫(yī)。他用觀察、實驗方法科學(xué)地研究了磁與電的現(xiàn)象，寫成名著《論磁》，于1600年在倫敦出版。奧斯特（Hans

Christian

Oersted；1777～1851）丹麥物理學(xué)家。1794年考入哥本哈根大學(xué)，1799年獲博士學(xué)位。1806年起任哥本哈根大學(xué)教授。1820年4月發(fā)現(xiàn)了電流對磁針的作用，即電流的磁效應(yīng)。同年發(fā)表《關(guān)于磁針上電沖突作用的實驗》，由此開辟了物理學(xué)的新領(lǐng)域──電磁學(xué)。1934年以“奧斯特”命名CGS單位制中的磁場強度單位“我不喜歡那種沒有實驗的枯燥的講課，所有的科學(xué)研究都是從實驗開始的”。安培，法國物理學(xué)家，最主要的成就是1820～1827年對電磁作用的研究電流的國際單位安培即以其姓氏命名。提出分子電流假說磁現(xiàn)象起源于電荷的運動。

原子的總磁矩應(yīng)是按照原子結(jié)構(gòu)和量子力學(xué)規(guī)律將原子中各個電子的軌道磁矩和自旋磁矩相加起來的合磁矩

總的來說，組成宏觀物質(zhì)的原子有兩類：一類原子中的電子數(shù)為偶數(shù)，即電子成

對地存在于原子中。這些成對電子的自

旋磁矩和軌道磁矩方向相反而互相抵消，使原子中的電子總磁矩為零，整個原子

就好像沒有磁矩一樣，習(xí)慣上稱他們?yōu)?/p>

非磁原子。

另一類原子中的電子數(shù)為奇數(shù)，或者雖為偶數(shù)但其磁矩由于一些特殊原因而沒有完全抵消使原子中電子的總磁矩（有時叫凈磁矩，剩余磁矩）不為零，帶有電子剩余磁矩的原子稱作磁性原子?；敬艑W(xué)量I:電流；r：據(jù)導(dǎo)線距離；單位：A/mI磁場強度Hr基本磁學(xué)量磁矩mI:電流；A：面積；單位：Am2Irm基本磁學(xué)量磁化強度M單位體積內(nèi)磁矩矢量和，單位：A/m基本磁學(xué)量磁化強度單位質(zhì)量內(nèi)磁矩矢量和，單位：Am2/kg基本磁學(xué)量質(zhì)量磁化率（體積)磁化率單位：無量綱單位：m3/kg為密度五種磁性質(zhì)鐵磁性、亞鐵磁性、反鐵磁性、順磁性、抗磁性五種磁性質(zhì)抗磁性：原子磁矩為零順磁性：原子間無交換作用，磁矩雜亂排列，凈磁矩為零主要的環(huán)境磁學(xué)參數(shù)磁化率magnetic

susceptibility,也叫：低場磁化率low

field磁化率儀AGICO

MFK1-FB?

=∑aiii種組分的磁化率為

i，它的百分含量為ai通常樣品的磁化率由絕對含量很低的亞鐵磁性礦物所主導(dǎo)。主要的環(huán)境磁學(xué)參數(shù)頻率磁化率frequency

dependence

of

magneticsusceptibility,fdlf

-lffd%=(fd=(hf

)/

100lf

-

hf）對SP顆粒敏感非滯后剩磁ARM，Anhysteretic

Remanent

MagnetizationARM）非滯后剩磁磁化率（ARM=

ARM/H對SD顆粒最敏感MolspinDtech-2000交變退磁儀Agico

JR6旋轉(zhuǎn)磁力儀ARM/---粒度指標(biāo)King

et

al.,

1982磁滯回線Magnetic

HysteresisMsMrsBcrBcMMVFTBMMVFTBMMVFTB主要功能：磁滯回線等溫剩磁熱磁曲線主要技術(shù)指標(biāo)：溫度：－180～＋700

C，磁場：0～1.2

T，靈敏度大于10-6

emu，最大樣品量不超過0.5

ga) 逆磁性。b)順磁性。c)超順磁d)單疇顆粒。e)赤鐵礦。f)假單疇顆粒。高矯頑力，低矯頑力礦物不同磁組分混合物的磁滯行為。a)磁鐵礦和赤鐵礦組合。SD/SP磁鐵礦組合之一（數(shù)據(jù)來自Tauxe

et

al.,1996）。SD/SP磁鐵礦組合之二。Day

Plot高場磁化率hf閉合直線段的斜率亞鐵磁性礦物磁化率ferri=-

hf等溫剩磁IRM，Isothermal

Ramnent

Magnetization飽和等溫剩磁SIRM，Saturation

Isothermal

Ramnent

Magnetization剩磁矯頑力BcrRemanence

Coercivit等溫剩磁IRM，Isothermal

Ramnent

Magnetization脈沖磁化儀旋轉(zhuǎn)磁力儀SIRM與

SIRM不受抗磁性、順磁性和超順磁顆粒影響SIRM/

比值A(chǔ)RM/SIRM---粒度指標(biāo)軟剩磁Soft

IRMIRM20mT

或者(SIRM－IRM－20mT)/2硬剩磁Hard

IRM

（HIRM）(SIRM

IRM－300mT)/2不完整反鐵磁性礦物（赤鐵礦或針鐵礦）的含量S比值S-300

亞鐵磁性礦物與不完整反鐵磁性礦物的相對比例（SIRM-IRM-300

mT）/（2

SIRM）

100S-100（SIRM-IRM-100

m