资源描述
地 磁 1 地球磁场基本概念2 基本磁场3 改变磁场(BBT T)4 磁异常(Ba)观察5 磁性体磁异常6 磁异常资料处理与反演7 磁异常资料应用第第1页页1 地球磁场基本概念1.1 磁场基本物理量磁感应强度 B：T、nT磁场强度 H：A/M磁化强度 M：A/M第第2页页1.2 地磁场基本性质：1)地磁场地磁场一级近似相当于置于一级近似相当于置于地心磁偶极子地心磁偶极子磁场磁场2)偶极子偶极子磁轴与地理轴斜交磁轴与地理轴斜交 11.53)磁轴与地面交点磁轴与地面交点 称为称为 地磁北极地磁北极 Nm 和和 地磁南极地磁南极 Sm1.地磁场平均近似性质地磁场平均近似性质1 1 地球磁场基本概念地球磁场基本概念第第3页页 平均平均 B0.5104 T5104 nT，或或 H 0.5 Oe2.地磁场是一个弱磁场地磁场是一个弱磁场1 1 地球磁场基本概念地球磁场基本概念第第4页页3.地磁场是各种场源磁场叠加，地磁场是各种场源磁场叠加，基基本上是稳定场本上是稳定场 总地磁场由主要起源于固体地球内部总地磁场由主要起源于固体地球内部稳稳定场定场和起源于地球外部和起源于地球外部改变磁场改变磁场组成组成 改变磁场比稳定磁场弱得多（最大改变改变磁场比稳定磁场弱得多（最大改变磁场只占总地磁场磁场只占总地磁场 24），所以，），所以，稳定稳定磁场是地磁场主要部分磁场是地磁场主要部分1 1 地球磁场基本概念地球磁场基本概念第第5页页1 直角坐标系：直角坐标系：X、Y、Z X、Y、Z、H、BT、I 和和D 为地磁要素，为地磁要素，其中三个相互独立地磁要素称为其中三个相互独立地磁要素称为地磁三要素地磁三要素1.3 地磁要素x (地理北）地理北）y（东）（东）z（向下）（向下）H(地磁北）地磁北）XZYIDBTo地表坐标系观察点观察点2 柱坐标系：柱坐标系：H、Z、D 3 球坐标系：球坐标系：BT、I、D 1 1 地球磁场基本概念地球磁场基本概念第第6页页1.4 地磁场结构稳定磁场稳定磁场改变磁场改变磁场内源磁场内源磁场外源场外源场正常场正常场磁异常磁异常偶极子场偶极子场非非偶偶极极子子场场1.地球磁场成份：1 1 地球磁场基本概念地球磁场基本概念第第7页页3.磁异常（1）地壳上部磁异常体；）地壳上部磁异常体；（2）磁性介质层。）磁性介质层。正常磁场正常磁场2.基本磁场和正常场稳定磁场稳定磁场1 1 地球磁场基本概念地球磁场基本概念第第8页页4.4.磁层结构磁层结构 太阳粒子和携带磁场对地球磁场有很大作用，太阳粒子和携带磁场对地球磁场有很大作用，它限制了地磁场范围。它限制了地磁场范围。对太阳风而言，形成一个空对太阳风而言，形成一个空腔，而地磁场完全被局限在这个空腔内。这个磁场腔，而地磁场完全被局限在这个空腔内。这个磁场空腔称为空腔称为磁层磁层。磁场分布显然是不对磁场分布显然是不对称。称。约在约在 r=2R7R 范范围内，磁场才保持着偶极围内，磁场才保持着偶极子磁场性质子磁场性质 磁顶至地心约磁顶至地心约10R，磁尾最少超出磁尾最少超出100R1 1 地球磁场基本概念地球磁场基本概念第第9页页第第10页页2.1 地磁图1.世界地磁图世界地磁图世界地磁场偏角等值线图（1990.0年)）2 基本磁场等偏线图：等偏线图：有两条有两条D=00等偏线，等偏线，把世界地磁场偏角分成把世界地磁场偏角分成正负两个区域。正负两个区域。有四个汇聚点，两有四个汇聚点，两个地极，两个磁极。个地极，两个磁极。第第11页页世界地磁场倾角等值线图（1990.0年）等倾线图等倾线图：由赤道向由赤道向两极，倾角由两极，倾角由0逐步增至逐步增至90。2 2 基本磁场基本磁场第第12页页世界地磁场水平强度等值线图（1990.0年)）水平强度等值线图水平强度等值线图：是大致沿地理纬是大致沿地理纬度排列曲线簇。在赤度排列曲线簇。在赤道附近值最大，向南道附近值最大，向南北磁极逐步减小为零。北磁极逐步减小为零。最大值最大值 4104nT2 2 基本磁场基本磁场第第13页页世界地磁场垂直强度等值线图（1990.0年）年）垂直强度等值线图：垂直强度等值线图：大致沿地理纬度排列大致沿地理纬度排列南北两磁极处数值最南北两磁极处数值最大，约大，约（6 67 7）10104 4nTnT赤道附近数值为零赤道附近数值为零2 2 基本磁场基本磁场第第14页页世界地磁场总强度等值线图2 2 基本磁场基本磁场第第15页页2.中国地磁图中国地磁图2 2 基本磁场基本磁场第第16页页2 2 基本磁场基本磁场第第17页页 非偶极子场非偶极子场围绕几个中心分围绕几个中心分布布 强异常可达强异常可达地磁场平均强度地磁场平均强度3035 弱异常只有弱异常只有地磁场平均强度地磁场平均强度63.非偶极磁场等值线图非偶极磁场等值线图2 2 基本磁场基本磁场第第18页页2.2 地心偶极子磁场 地心偶极子磁场地心偶极子磁场是地球基本磁场主要部是地球基本磁场主要部分，约占全部磁场分，约占全部磁场80808585。（0,0）NmNO(,)所以了解地心偶极所以了解地心偶极子场分布情况，对于掌子场分布情况，对于掌握地磁场分布大致面目握地磁场分布大致面目有主要意义。有主要意义。2 2 基本磁场基本磁场第第19页页 地磁场数学表示 麦克斯韦方程：麦克斯韦方程：在地表在地表 2 2 基本磁场基本磁场第第20页页为无旋场，可引入标量磁位为无旋场，可引入标量磁位 U，使，使 拉普拉斯方程2 2 基本磁场基本磁场第第21页页拉普拉斯方程在球坐标系下解为：拉普拉斯方程在球坐标系下解为：其中：R 地球半径，（r,)测点坐标，Pnm(cos)缔合勒让德函数，gnm、hnm 高斯系数，只与地球磁场 场源性质相关，与观察点无关。2 2 基本磁场基本磁场第第22页页（0,0）NmNO(,)1.在地理坐标中地心偶极子场磁位表示式m m 地心偶极子磁矩地心偶极子磁矩2 2 基本磁场基本磁场第第23页页 拉普拉斯方程解中，拉普拉斯方程解中，n1 阶表示式为偶阶表示式为偶极子场表示（设极子场表示（设r=RE):其中：其中：2 2 基本磁场基本磁场第第24页页得：2.磁感应强度表示式2 2 基本磁场基本磁场第第25页页1)磁场分布规律磁场分布规律3.讨论在假定地理轴与地磁轴重合时地磁场分布特征（090两极重合情况）：两极重合情况）：(1)磁场分布只磁场分布只与纬度相关，与经与纬度相关，与经度无关。度无关。2 2 基本磁场基本磁场第第26页页(2)因为因为 Y0，故北向分量，故北向分量 X 即为水平分量即为水平分量H(3)总强度值：总强度值：2 2 基本磁场基本磁场第第27页页古地磁研究基本公式古地磁研究基本公式I 磁倾角，磁倾角，地理纬度地理纬度x (地理北）y（东）z（向下）H(地磁北）XZYIDBTo2)磁倾角与纬度关系磁倾角与纬度关系2 2 基本磁场基本磁场第第28页页 BT两极两极2 BT赤道赤道 3)赤道与两极磁场大小赤道与两极磁场大小（1）赤道处：赤道处：90（0）H=0m/4R3 Z=0 BT赤道赤道=H（2）两极处：两极处：0、180 （90）Z=0m/2R3 H=0 BT两极两极=Z（3）总强度：）总强度：2 2 基本磁场基本磁场第第29页页4.磁场梯度1）垂直梯度：）垂直梯度：（1）水平分量）水平分量 H 垂直梯度：垂直梯度：（2）垂直分量）垂直分量 Z 垂直梯度：垂直梯度：2 2 基本磁场基本磁场第第30页页2）水平梯度：）水平梯度：（1）水平分量）水平分量 H 水平梯度：水平梯度：（2）垂直分量）垂直分量 Z 水平梯度：水平梯度：2 2 基本磁场基本磁场第第31页页3）磁场梯度含义）磁场梯度含义比如某地磁场强度是：比如某地磁场强度是：Z46200 nT，H29900 nT，R6370km磁场梯度为：磁场梯度为：表明：在该地每升高表明：在该地每升高 1 km，H和和Z分别减小分别减小14.4nT和和21.7nT；沿地表向北移动；沿地表向北移动 1km，H和和Z分别减小分别减小3.6nT和增加和增加9.4nT。2 2 基本磁场基本磁场第第32页页2.4 地磁场长久改变 地球基本磁场并不是恒定，而是伴随时间地球基本磁场并不是恒定，而是伴随时间迟缓改变。这种改变称为迟缓改变。这种改变称为基本磁场长久改变。基本磁场长久改变。基本磁场长久改变。基本磁场长久改变。1.1.长久改变率：长久改变率：设某地磁要素年平均值为设某地磁要素年平均值为 F，则，则 定义为该要素在定义为该要素在 t=t1+(t2 t1)/2 年代长久年代长久改变率，又称年变率。改变率，又称年变率。2 2 基本磁场基本磁场第第33页页说明：因为地磁要素是随时间改变，把观察值归算到某一说明：因为地磁要素是随时间改变，把观察值归算到某一 特定日期，叫做通化。世界地磁图通常每特定日期，叫做通化。世界地磁图通常每5年画一次。年画一次。日期选在某年日期选在某年1月月1日，称为日，称为某年零年地磁图某年零年地磁图；选在；选在 7月月1日，称为日，称为某年地磁图某年地磁图或某年代地磁图。或某年代地磁图。2 2 基本磁场基本磁场第第34页页2.长久改变现象：1)磁偏角和磁倾角长久改变磁偏角和磁倾角长久改变2 2 基本磁场基本磁场第第35页页2 2 基本磁场基本磁场第第36页页2)地球磁矩改变地球磁矩改变 （1）地球磁矩衰减：）地球磁矩衰减：年代 磁 矩(1022 A m2)年代 磁 矩(1022 A m2)1829 8.45 1942 8.01 1835 8.56 1945 8.01 1845 8.49 1955 8.06 1880 8.36 1956 8.01 1885 8.34 1965 8.01 1922 8.17 1975 7.96各年代地球偶极子磁矩各年代地球偶极子磁矩2 2 基本磁场基本磁场第第37页页2 2 基本磁场基本磁场第第38页页（2）地磁极位置改变：）地磁极位置改变：地磁极沿纬度圈向西移动，约地磁极沿纬度圈向西移动，约0.05/年年2 2 基本磁场基本磁场第第39页页2 2 基本磁场基本磁场第第40页页3）非偶极子场西向漂移：）非偶极子场西向漂移：2 2 基本磁场基本磁场第第41页页 从各年代非偶极子磁场图对比中能够看从各年代非偶极子磁场图对比中能够看出，非偶极子磁场中心在不停迟缓向西漂移。出，非偶极子磁场中心在不停迟缓向西漂移。漂移速度平均值约为漂移速度平均值约为 0.2/年。年。漂移原因：认为是地核以恒定速度相对于漂移原因：认为是地核以恒定速度相对于 地幔转动引发。地幔转动引发。2 2 基本磁场基本磁场第第42页页4)近代地磁场长久改变六个特征近代地磁场长久改变六个特征（1 1）偶极子磁矩每年以）偶极子磁矩每年以0.05%0.05%速率衰减；速率衰减；（2 2）偶极子场以每年）偶极子场以每年0.050.05速率沿经度方向向西移动；速率沿经度方向向西移动；（3 3）偶极子场以每年）偶极子场以每年0.020.02速率沿纬度方向向北移动；速率沿纬度方向向北移动；（4 4）非偶极子场以每年）非偶极子场以每年0.20.2速率沿经度方向西向漂移；速率沿经度方向西向漂移；（5 5）非偶极子场以每年）非偶极子场以每年10nT10nT量级速率增减；量级速率增减；（6 6）地磁场长久改变本身以每年）地磁场长久改变本身以每年0.30.3速率向西漂移。速率向西漂移。其中其中偶极子磁矩衰减和非偶极子场西向漂移是偶极子磁矩衰减和非偶极子场西向漂移是近代地磁场长久改变最主要两个全球性特征近代地磁场长久改变最主要两个全球性特征2 2 基本磁场基本磁场第第43页页3 改变磁场(BBT T)改变磁场是起源于地球外部，并叠加在基本改变磁场是起源于地球外部，并叠加在基本磁场上各种短期改变磁场。磁场上各种短期改变磁场。改变磁场基本上分两类：改变磁场基本上分两类：平静改变平静改变和和干扰改变干扰改变 它们都是起源于地球外部电流体系。它们都是起源于地球外部电流体系。平静改变平静改变起源于电离层中比较稳定电流体系；起源于电离层中比较稳定电流体系；干扰改变干扰改变主要起源于太阳喷射带电粒子流所产生主要起源于太阳喷射带电粒子流所产生各种短暂电流体系。各种短暂电流体系。第第44页页3.1 平静改变平静改变分为：平静太阳日改变（日变平静改变分为：平静太阳日改变（日变 Sq）太阴日改变（太阴日改变（L）年改变（年改变（A）1.日变日变日变日变 S Sq q ：以一个太阳日为周期，依赖于地方太阳时以一个太阳日为周期，依赖于地方太阳时 3 3 改变磁场改变磁场BBT T第第45页页 一个太阳日周期一个太阳日周期中，白天改变大，夜中，白天改变大，夜间较平静。间较平静。夏季变幅大，夏季变幅大，冬季变幅小。冬季变幅小。太阳活动高年太阳活动高年变变幅大，幅大，太阳活动低年太阳活动低年变幅小。变幅小。（1）随时间改变特点：）随时间改变特点：1）异常特征：）异常特征：3 3 改变磁场改变磁场BBT T第第46页页（2 2）空间分布特征）空间分布特征 依赖于地方依赖于地方太阳时，同一磁太阳时，同一磁纬度不一样地点，纬度不一样地点，日变形态是一样。日变形态是一样。不一样纬度不一样纬度上点变幅不一样。上点变幅不一样。113 23121.5 31.2116.5 40125.3 44 3 3 改变磁场改变磁场BBT T第第47页页不不一一样样纬纬度度上上Sq改改变变 3 3 改变磁场改变磁场BBT T第第48页页3）日变校正：）日变校正：在磁法勘探中，是一个干扰，在野外磁测在磁法勘探中，是一个干扰，在野外磁测结果中要依据日变曲线进行校正，这项工作叫结果中要依据日变曲线进行校正，这项工作叫做做日变校正日变校正。日变幅度较大（日变幅度较大（BT、Z）普通达）普通达10nT。目标目标是排除日变对磁测结果影响。是排除日变对磁测结果影响。3 3 改变磁场改变磁场BBT T第第49页页2.太阴日改变（L）太阴日改变依赖于地方太阴时，以半个太阴日为周期。太阴日改变(L)改变幅度很弱。最大幅度：最大幅度：L(D)=40”,L(H)、L(Z)=12nT 3 3 改变磁场改变磁场BBT T第第50页页3.年改变（A）以一年为周期，改变幅度以一年为周期，改变幅度 1530 nT。但。但改变周期长，在短时间（一天或几天）中，改改变周期长，在短时间（一天或几天）中，改变微小。变微小。3.2 干扰改变 主要有：主要有：磁暴磁暴 地磁脉动地磁脉动 3 3 改变磁场改变磁场BBT T第第51页页1.磁暴磁暴是一个全球性强烈地磁扰动。磁暴是一个全球性强烈地磁扰动。含有全球同时性含有全球同时性 在中低纬度形态在中低纬度形态规则，水平分量规则，水平分量 H H 变幅大、形态清楚变幅大、形态清楚 分：初相、主相、分：初相、主相、恢复相恢复相（1）特点：）特点：3 3 改变磁场改变磁场BBT T第第52页页（2 2）磁暴起因：）磁暴起因：磁暴起因是因为太阳活动区喷射高速等离磁暴起因是因为太阳活动区喷射高速等离子体流。子体流。这些带电粒子流在这些带电粒子流在射向地球运动过程中，射向地球运动过程中，与地磁场相互作用，在与地磁场相互作用，在磁层边界时，引发初相磁层边界时，引发初相（场增加），被阻挡后（场增加），被阻挡后产生由东向西环流，引产生由东向西环流，引发主相（发主相（H H 下降），下降），而后恢复。而后恢复。3 3 改变磁场改变磁场BBT T第第53页页（3 3）磁暴在时间上分布规律）磁暴在时间上分布规律 含有含有27天重现性（太阳表面黑子随太阳自转天重现性（太阳表面黑子随太阳自转 有有27天周期）天周期）含有季节性：含有季节性：春秋季磁暴多，冬夏季磁暴少春秋季磁暴多，冬夏季磁暴少 有太阳周改变：有太阳周改变：太阳活动高年磁暴多，太阳活动低年磁暴少太阳活动高年磁暴多，太阳活动低年磁暴少 3 3 改变磁场改变磁场BBT T第第54页页（4 4）磁暴对磁法勘探影响）磁暴对磁法勘探影响 磁暴发生时，地磁场改变强烈，且无规则。磁暴发生时，地磁场改变强烈，且无规则。野外磁测工作只能停顿。野外磁测工作只能停顿。3 3 改变磁场改变磁场BBT T第第55页页2.地磁脉动地磁脉动是地球磁层和太阳风中激发磁流体波地磁脉动是地球磁层和太阳风中激发磁流体波 变幅几十分之一变幅几十分之一n10nT，最大可达，最大可达100nT 地磁脉动含有准周期性特点。周期地磁脉动含有准周期性特点。周期0.21000 s 3 3 改变磁场改变磁场BBT T第第56页页4 磁异常(Ba)观察1.表示岩石和矿石磁性物理量4.1 岩石和矿石磁性（1 1）磁化强度：）磁化强度：磁化强度磁化强度 描述宏观物体磁性强弱物理描述宏观物体磁性强弱物理量。量。（磁异常（磁异常 geomagnetic anomaly)第第57页页磁化强度定义为：磁化强度定义为：单位体积内总磁矩。单位体积内总磁矩。磁化强度磁化强度 M M 由两部分组成，一部分是感应由两部分组成，一部分是感应磁化强度磁化强度 M Mi i，另一部分是剩下磁化强度，另一部分是剩下磁化强度 M Mr r。4 4 磁异常磁异常(Ba)(Ba)观察观察第第58页页M Mi i 感应磁化强度：感应磁化强度：是岩石在现今地磁场中感应磁化结果。M Mr r 剩下磁化强度：剩下磁化强度：是岩石在形成时和在以后历史时期中地磁场作用下形成。4 4 磁异常磁异常(Ba)(Ba)观察观察第第59页页（2 2）表示岩石和矿石磁性物理量主要是）表示岩石和矿石磁性物理量主要是 磁化率磁化率和剩下磁化强度和剩下磁化强度 M Mr r其中：其中：磁化率磁化率(susceptibility)，无量纲，无量纲，是是 物质磁性参量之一。物质磁性参量之一。H 地磁场磁场强度。地磁场磁场强度。决定岩石磁性质物理参数为决定岩石磁性质物理参数为 和和 Mr 4 4 磁异常磁异常(Ba)(Ba)观察观察第第60页页2.矿物和岩石磁化率 名名 称称磁化率磁化率(410(4106 6）名名 称称 磁化率磁化率(410(4106 6）改变范围改变范围常见常见值值 改变范改变范围围常见值常见值沉沉积积岩岩 灰岩灰岩 2 2280280 25 25变变质质岩岩 片岩片岩 25 25240240 120 120 砂岩砂岩 0 016601660 30 30片麻岩片麻岩 10 页岩页岩 5 514801480 50 50石英岩石英岩 350 350岩岩浆浆岩岩花岗岩花岗岩 0 040004000 200 200矿矿石石 石墨石墨 8 8辉绿岩辉绿岩 80 80130001300045004500 煤煤 2 2玄武岩玄武岩 20 20145001450060006000磁铁矿磁铁矿10105 51.6101.6106 6 510 5105 5闪长岩闪长岩 50 50100001000070007000磁黄铁矿磁黄铁矿 10 102 25105105 51.25101.25105 5橄榄岩橄榄岩7600760015600156001300013000赤铁矿赤铁矿 40 4030003000 550 5504 4 磁异常磁异常(Ba)(Ba)观察观察第第61页页 0 物质称为顺磁物质称为顺磁性，性，0 物质称为铁磁性物质称为铁磁性反磁性矿物：岩盐、石英、石膏、方解石、反磁性矿物：岩盐、石英、石膏、方解石、石油、大理石、石墨、金刚石等。石油、大理石、石墨、金刚石等。顺磁性矿物：黑云母、辉石、角闪石、蛇纹石、顺磁性矿物：黑云母、辉石、角闪石、蛇纹石、石榴子石、褐铁矿等。石榴子石、褐铁矿等。铁磁性矿物：铁磁性矿物：铁、钴、镍及它们合金和化合物。铁、钴、镍及它们合金和化合物。4 4 磁异常磁异常(Ba)(Ba)观察观察第第62页页3.影响岩石磁性原因1）铁磁性矿物含量；）铁磁性矿物含量；2）岩石结构与铁磁性矿物颗粒大小；）岩石结构与铁磁性矿物颗粒大小；3）形成过程中温度与机械力；）形成过程中温度与机械力；4）剩磁与年代相关。）剩磁与年代相关。4.岩石磁性普通规律 火成岩磁性强，沉积岩磁性弱，变质岩火成岩磁性强，沉积岩磁性弱，变质岩介于二者之间。介于二者之间。4 4 磁异常磁异常(Ba)(Ba)观察观察第第63页页4.3 野外磁测工作与磁测数据整理1.基点（基点网）与测网2.磁测数据整理1）日变更正；）日变更正；2）温度更正；）温度更正；3）零点位移更正；）零点位移更正；4）纬度更正等。）纬度更正等。4 4 磁异常磁异常(Ba)(Ba)观察观察第第64页页3.磁测数据图示1）剖面图；）剖面图；2）平面剖面图；）平面剖面图；4 4 磁异常磁异常(Ba)(Ba)观察观察第第65页页3）平面等值线图）平面等值线图4 4 磁异常磁异常(Ba)(Ba)观察观察第第66页页4.4 航磁测量值TTBnBTBa1.测量值：测量值：T 总磁场标量异常，总磁场标量异常，即：地磁场总强度即：地磁场总强度BT与与正常场强度正常场强度Bn模数差。模数差。4 4 磁异常磁异常(Ba)(Ba)观察观察第第67页页 表明表明T物理意义是异物理意义是异常场常场 Ba 在正常场方向投影。在正常场方向投影。2.T与与Ba关系：关系：3.T与与Za、Ha关系：关系：BnBTBa4 4 磁异常磁异常(Ba)(Ba)观察观察第第68页页4 4 磁异常磁异常(Ba)(Ba)观察观察第第69页页5 磁性体磁异常磁异常特征取决于：1 1）地质体磁性（磁化强度大小、方向）地质体磁性（磁化强度大小、方向）2 2）磁性地质体体积大小、形状、位置和产状）磁性地质体体积大小、形状、位置和产状 1）简单几何形状；2）均匀磁化（M M常矢量）；3）磁性体孤立；4）观察面水平；5）普通情况下不考虑剩磁方向简化惯用假设第第70页页5.1 顺轴磁化柱体磁场1.单极磁场：单极磁场：实际情况中，可作为截面直径实际情况中，可作为截面直径比埋深得多小，向下延深较大顺轴比埋深得多小，向下延深较大顺轴磁化柱体近似。磁化柱体近似。1）磁场表示式：）磁场表示式：点磁荷磁位：点磁荷磁位：则磁感应强度：则磁感应强度：5 5 磁性体磁异常磁性体磁异常第第71页页单极产生异常场垂直分量单极产生异常场垂直分量Za和水平分量和水平分量Ha：2)特征讨论：特征讨论：（1）含有轴对称性）含有轴对称性oZaHao5 5 磁性体磁异常磁性体磁异常第第72页页（2 2）剖面特征）剖面特征 Za是是x偶函数，在偶函数，在x0点有最大值点有最大值|x|Za 0 5 5 磁性体磁异常磁性体磁异常第第73页页 Ha 是是 x 奇函数，奇函数，是一条反对称曲线，是一条反对称曲线，x0 Ha0|x|Ha 05 5 磁性体磁异常磁性体磁异常第第74页页Za曲线曲线x1/2与与 h 关系：关系：x1/20.766h h 1.3 x1/2 可见埋藏越深，可见埋藏越深，Za极大值越小，极大值越小，x1/2值越大，值越大，曲线越宽。曲线越宽。Ha曲线极值点：曲线极值点：5 5 磁性体磁异常磁性体磁异常第第75页页2.2.双极磁场：双极磁场：（顺轴磁化有限延伸柱体）（顺轴磁化有限延伸柱体）1）磁场表示式：）磁场表示式：2）Za不含有对称性，不含有对称性，在柱体倾斜一侧出现负在柱体倾斜一侧出现负值值ZaZa Za5 5 磁性体磁异常磁性体磁异常第第76页页5.4 板状体和接触带Za曲线1.无限延伸顺层磁化薄板：无限延伸顺层磁化薄板：（相当于一条单极线）其中 b 板厚，h 板顶埋深，板倾角。在在 x 剖面剖面Za含有对称性含有对称性5 5 磁性体磁异常磁性体磁异常第第77页页2.斜交磁化无限延伸薄板：斜交磁化无限延伸薄板：斜交磁化薄板斜交磁化薄板Za曲线展现出不对曲线展现出不对称性。称性。不但与不但与 i 方向方向相关，而且与相关，而且与和和 i 方向相关。方向相关。5 5 磁性体磁异常磁性体磁异常第第78页页3.台阶：台阶：磁性接触带和一磁性接触带和一些断层可视为台阶。些断层可视为台阶。曲线出现不对称，曲线出现不对称，磁性岩石一侧出现正磁性岩石一侧出现正值，非磁性岩石一侧值，非磁性岩石一侧出现负值。出现负值。5 5 磁性体磁异常磁性体磁异常第第79页页5.5 小结1.在平面图上：在平面图上：含有显著走向地质体，异常长轴与地质体走含有显著走向地质体，异常长轴与地质体走向一致。三度体无显著走向，异常为等轴状异向一致。三度体无显著走向，异常为等轴状异常。常。2.在在 Za 剖面图上：剖面图上：有限延深磁性地质体，有限延深磁性地质体，Za正值两侧有负值；正值两侧有负值；无限延深斜交磁化时，无限延深斜交磁化时，Za一侧出现负值；一侧出现负值；无限延深顺层磁化时，无限延深顺层磁化时，Za异常无负值。异常无负值。5 5 磁性体磁异常磁性体磁异常第第80页页3.Za 对称时，高值在磁性体上方；对称时，高值在磁性体上方；Za不对称时，地质体中心普通在极大值不对称时，地质体中心普通在极大值 与极小值之间与极小值之间4.磁异常值大小正比于磁化强度磁异常值大小正比于磁化强度Ms、与、与 磁性体规模（磁性体规模（V）。）。5.磁性体埋深增大，磁性体埋深增大，Za值减小，异常宽度值减小，异常宽度d1/2 增大，异常改变梯度减小。增大，异常改变梯度减小。5 5 磁性体磁异常磁性体磁异常第第81页页6 磁异常资料处理与反演实测磁异常日变更正、纬度更正、地形更正向上延拓：由地表值，换算到空中或地下某一深度磁场值导数变换：分量间变换：ZaXa、Ya T Za化极：Za Za 向上延拓抑制浅部磁性体干扰，突出深部磁性体磁异常突出浅部磁异常，抑制深部磁异常。含有较高分辨率 使异场特征简化，便于综合分析 减弱由斜磁化造成影响 磁异常定性分析与反演分析第第82页页实例：实例：鄂尔多斯及邻区航磁异常特征鄂尔多斯及邻区航磁异常特征及其大地结构意义及其大地结构意义 地球物理学报地球物理学报，50（1），），P163-170，（SCIE收录）收录）第第83页页中国中部晚新生代拉张走滑结构简图（据9，有修改）F1海原断裂，F2昆仑断裂，F3鲜水河断裂，F4甘肃断裂，F5郯庐断裂1逆断层，2正断层，3走滑断层，4挤压应力，5拉张应力，6逆冲推覆方向 鄂尔多斯块体隶属华北克拉通，南缘与秦岭祁连造山带相邻鄂尔多斯块体隶属华北克拉通，南缘与秦岭祁连造山带相邻,经受多期结构作用，块体及其周缘地质结构形态极为复杂经受多期结构作用，块体及其周缘地质结构形态极为复杂第第84页页 鄂尔多斯及邻区航磁异常图鄂尔多斯及邻区航磁异常图（单位：（单位：nT）区：区：鄂尔多斯磁异常区鄂尔多斯磁异常区 区：区：太原临汾（东边界）太原临汾（东边界）磁异常区磁异常区区：区：东阿拉善（西边界）东阿拉善（西边界）磁异常区磁异常区 区：区：秦岭祁连（西南秦岭祁连（西南边界）磁异常区边界）磁异常区区：区：青藏东北缘磁异常区青藏东北缘磁异常区 第第85页页鄂尔多斯及邻区航磁Za化极上延30 km 等值线图（单位：nT）第第86页页 鄂尔多斯及邻区航磁cos()等值线图 第第87页页图5 鄂尔多斯及邻区地震分布及航磁Za（化极）垂向一阶导数等值线图（单位：nT/km）第第88页页结果表明结果表明:鄂尔多斯块体虽含有整体刚性，但其内部也存在非均鄂尔多斯块体虽含有整体刚性，但其内部也存在非均质性；质性；块体东缘华北克拉通地域经后期改造，产生近块体东缘华北克拉通地域经后期改造，产生近SN向基向基底软弱带；底软弱带；青藏高原地壳缩短增厚同时，其东北缘下地壳韧性物青藏高原地壳缩短增厚同时，其东北缘下地壳韧性物质分别沿秦岭、祁连两个软弱带向周缘塑性流动，而且青质分别沿秦岭、祁连两个软弱带向周缘塑性流动，而且青藏高原巨大藏高原巨大NE向挤压应力造成鄂尔多斯块体逆时针旋转；向挤压应力造成鄂尔多斯块体逆时针旋转；鄂尔多斯块体及其边界多样化结构特征反应了不一样鄂尔多斯块体及其边界多样化结构特征反应了不一样刚性程度地质体在外部不一样应力作用下产生了显著差异刚性程度地质体在外部不一样应力作用下产生了显著差异地质结构形态，这种结构形态含有继承性和叠加性。地质结构形态，这种结构形态含有继承性和叠加性。第第89页页7 7 磁异常资料应用磁异常资料应用第第90页页7 7 磁异常资料应用磁异常资料应用第第91页页7.1 7.1 依据磁异常特征划分岩性依据磁异常特征划分岩性7 7 磁异常资料应用磁异常资料应用第第92页页7 7 磁异常资料应用磁异常资料应用第第93页页7.2 7.2 依据磁异常特征发觉和追踪断裂结构依据磁异常特征发觉和追踪断裂结构7 7 磁异常资料应用磁异常资料应用第第94页页7 7 磁异常资料应用磁异常资料应用第第95页页塔里木盆地剩下磁异常图 7 7 磁异常资料应用磁异常资料应用第第96页页 塔东塔东 ZaZa（化极）垂向一阶导数（化极）垂向一阶导数河河河河库库 鲁鲁 克克 塔塔 格格阿阿 尔尔 金金 山山罗布泊罗布泊车车尔尔臣臣孔孔雀雀7 7 磁异常资料应用磁异常资料应用第第97页页 罗布庄以东南边近罗布庄以东南边近EW向向高磁异常带与红柳沟拉配高磁异常带与红柳沟拉配泉蛇绿岩带对应，是镁铁质泉蛇绿岩带对应，是镁铁质超镁铁质岩体反应超镁铁质岩体反应 北边一条含有相同北边一条含有相同特点，应有相同物理特点，应有相同物理性质性质高磁异常带对应巴什考供断裂高磁异常带对应巴什考供断裂南缘南缘NEE向串珠状高磁异常带，向串珠状高磁异常带，对应阿尔金断裂对应阿尔金断裂第第98页页7.3 7.3 利用磁异常研究基底结构利用磁异常研究基底结构7 7 磁异常资料应用磁异常资料应用孔雀河位于线性正异常和北东孔雀河位于线性正异常和北东向宽缓高磁异常分界区向宽缓高磁异常分界区 盆地南边猛烈改变高磁异常十分清楚盆地南边猛烈改变高磁异常十分清楚 车尔臣河位于北东向正负磁异常改车尔臣河位于北东向正负磁异常改变带处变带处 第第99页页塔里木盆地东部塔里木盆地东部 基底分析基底分析第第100页页黄骅坳陷及邻区重力异常黄骅坳陷及邻区重力异常7 7 磁异常资料应用磁异常资料应用第第101页页黄骅坳陷及邻区航磁异常黄骅坳陷及邻区航磁异常第第102页页7.4 7.4 研究居里点深度界面研究居里点深度界面居里点：居里点：居里点：居里点：介质温度高于居里点温度，铁磁性介质温度高于居里点温度，铁磁性 物质转变为顺磁性，磁性将大大降低。物质转变为顺磁性，磁性将大大降低。居里面：居里面：居里面：居里面：在此界面之上，介质温度低于居里在此界面之上，介质温度低于居里 温度，介质含有较强磁性；在此界温度，介质含有较强磁性；在此界 面之下，介质温度高于居里温度，面之下，介质温度高于居里温度，介质磁性突降。介质磁性突降。磁性介层：磁性介层：结晶基底顶面到居里点深度界面 介质层7 7 磁异常资料应用磁异常资料应用第第103页页实例实例2：中国东北地域航磁特征中国东北地域航磁特征及居里面分析及居里面分析地球物理学报，地球物理学报，49（6）：）：P1674-1681（SCI）第第104页页 航航磁磁异异常常化化极极Za图图第第105页页航磁Za上延15公里 环形负磁场稳定环形负磁场稳定区揭示松辽盆地区揭示松辽盆地内部巨厚弱磁性内部巨厚弱磁性沉积地层沉积地层第第106页页航磁航磁Za上延上延30公里公里 航航磁磁异异常常分分区区特特征征反反应应了了不不一一样样块块体体之之间间深深部部结结构构磁磁性性差差异异，可可能能是是基基底底性性质质差异造成。差异造成。第第107页页 航磁航磁ZaZa一阶一阶导数主要反应了导数主要反应了浅部异常源造成浅部异常源造成磁异常，与地壳磁异常，与地壳附近火成岩体分附近火成岩体分布相对应布相对应第第108页页第第109页页 航航磁磁异异常常反反应应断断裂裂第第110页页居里面起伏与大地热流值相关性居里面起伏与大地热流值相关性大地热流值较高大地热流值较高分布在居里面隆分布在居里面隆起或隆起边缘，起或隆起边缘，而居里面深处大而居里面深处大地热流值普遍较地热流值普遍较低。低。居里面估算结果，居里面估算结果，松辽盆地内居里松辽盆地内居里面有起有伏、隆面有起有伏、隆坳相间，并非简坳相间，并非简单上隆；单上隆；第第111页页满-绥GGT过研究区地壳结构剖面居里面起伏特征结合满洲里-绥芬河地学断面解释剖面、地温资料探讨该区当前地壳热结构状态；结果显示居里面起伏趋势与软流圈起伏相关性 较强第第112页页居里面起伏与地震、火山活动沿依兰沿依兰-伊通断裂带伊通断裂带是居里面显著改变带，是居里面显著改变带，断裂带东南侧居里面断裂带东南侧居里面较深，起伏平缓，西较深，起伏平缓，西北侧显著较浅，沿此北侧显著较浅，沿此断裂带浅源地震较多断裂带浅源地震较多,同时也有岩浆活动同时也有岩浆活动敦化敦化-密山断裂带位密山断裂带位于居里面上隆带，近于居里面上隆带，近代火山活动较为活跃代火山活动较为活跃区内南部库伦区内南部库伦-四平四平一带近一带近EW向分布居向分布居里面隆起条带与古亚里面隆起条带与古亚洲洋时期形成近东西洲洋时期形成近东西向断裂带相关，表明向断裂带相关，表明先存断裂带可能成为先存断裂带可能成为岩浆活动通道岩浆活动通道第第113页页全球结构尺度 41 39 37 35 33 31292725Datong V.Changbai V.JapanNSKurilJapan.IzuMarianaPacific&Philippine Sea slabs under East Asia2%0%-2%第第114页页东北火山活动地球动力学模型东北火山活动地球动力学模型第第115页页思索题1.研究地球内部结构主要方法？2.怎样布格重力异常、均衡异常？3.布格异常特点和地质意义？4.航磁异常地质意义？第第116页页第第117页页
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