磁法勘探.pptx
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1、第一节第一节 磁法勘探的理论基础磁法勘探的理论基础一、有关的磁学知识(复习)一、有关的磁学知识(复习)(一)磁场(一)磁场(Magnetic Field)l磁性磁性:磁铁能吸引铁、钴、镍等物质的特性,称:磁铁能吸引铁、钴、镍等物质的特性,称为磁性为磁性l磁性体磁性体:具有磁性的物体;:具有磁性的物体;l磁极磁极:磁体中两个磁性最强的部位,指北的一极:磁体中两个磁性最强的部位,指北的一极称为指北极或正磁极,用称为指北极或正磁极,用N表示,指南的一极称为表示,指南的一极称为指南极或负磁极,用指南极或负磁极,用S表示表示;l磁荷磁荷:正磁荷:正磁荷集中在磁体的集中在磁体的N极(极(+)负磁荷负磁荷集
2、中在磁体的集中在磁体的S极()极()l磁力磁力:两个磁体的磁极之间的相互作用力;:两个磁体的磁极之间的相互作用力;两个点磁极间的相互作用力为:两个点磁极间的相互作用力为:rFF磁场磁场:磁力作用的物质空间称为磁场:磁力作用的物质空间称为磁场磁场强度磁场强度(H):单位磁荷在磁场中所受的力,称为):单位磁荷在磁场中所受的力,称为该点的磁场强度,用该点的磁场强度,用H表示,单位为表示,单位为A/m(安培(安培/米)米)r方向为单位正磁荷在场中受力的方向方向为单位正磁荷在场中受力的方向磁力线磁力线:由磁体的正极出发终止于负极的封闭曲线:由磁体的正极出发终止于负极的封闭曲线磁感应强度磁感应强度B,根据
3、毕奥根据毕奥萨伐尔定律:恒定电流萨伐尔定律:恒定电流I的的无限长直导线周围,距离为无限长直导线周围,距离为a的各点上该电流产生的的各点上该电流产生的磁场。磁场。SI制单位特斯拉(制单位特斯拉(T),1T1Wb/m2,通常用较小,通常用较小的单位的单位nT(纳特),(纳特),1nT10-9T在在CGSM单位制中:用单位制中:用(伽傌)为磁场强度的单(伽傌)为磁场强度的单位;两种单位制之间的关系为:位;两种单位制之间的关系为:1 =1nT(二)磁化(二)磁化在外磁场作用下,没有磁性的物体获得磁性,称为磁化在外磁场作用下,没有磁性的物体获得磁性,称为磁化 1、磁偶极子磁偶极子相距很近的两个等量异性磁
4、极,作为一个整体称为相距很近的两个等量异性磁极,作为一个整体称为磁偶极子。磁偶极子。称为称为磁偶极矩磁偶极矩,方向由,方向由负磁极指向正磁极负磁极指向正磁极。l2、磁化的本质、磁化的本质 在外磁场作用下,物体中原子磁矩(在外磁场作用下,物体中原子磁矩(m)趋外磁场方)趋外磁场方向定向排列的结果。向定向排列的结果。3、磁化强度磁化强度(M)或磁极化强度()或磁极化强度(J)表示物体被磁化的表示物体被磁化的程度程度。磁化强度(磁化强度(M)单位体积的总磁矩单位体积的总磁矩 磁极化强度(磁极化强度(J)单位体积的总磁偶极矩单位体积的总磁偶极矩 在在SI单位制中单位制中 与与m、J与与M之间的关系:之
5、间的关系:4、面磁荷密度(面磁荷密度()与)与M的关系的关系 当物体磁化后,若磁体内各处的磁化强度大小相等,当物体磁化后,若磁体内各处的磁化强度大小相等,方向相同,则称该磁体为均匀磁化体。方向相同,则称该磁体为均匀磁化体。均匀磁化体内均匀磁化体内无磁荷分布,无磁荷分布,仅在其表面有磁荷分布仅在其表面有磁荷分布。H+M由右图可见,若把小圆柱体看成磁由右图可见,若把小圆柱体看成磁偶极子,则有:偶极子,则有:=l=s l另外由另外由 J 的定义得:的定义得:=JV=Js lsin=J s lcos =J cos=J =oMnn5、磁化强度(M)与外磁场(H)的关系 实验表明,当物体无限大时,则 M=
6、H M的方向与H的方向一致。磁化率,表示物质被磁化的难易程度难易程度。6、M与的单位M在SI单位制中:A/m在CGSM制中:CGSM关系为:1A/m=10 CGSM-3在SI单位制中:SI()在CGSM制中:CGSM()关系为:二、地球的磁场二、地球的磁场 存在地球周围的具有磁力作用的空间,称为的磁场(一)地磁场的构成(一)地磁场的构成地磁场(B)稳定的磁场(内源场)偶极子磁场(BsN)非偶极子场(Bm)磁异常(Ba)基本磁场(B0)变化的磁场B(外源场)长期变化的磁场短期变化的磁场静日变化扰动变化其中:(二)基本磁场(二)基本磁场 yzNIxO(地理东)磁北(地理北)在三个坐标轴上的分量分别
7、为:北向分量东向分量垂直分量上述各分量的方向与相应坐标轴的方向一致为正,反之为负。水平分量(方向指向磁北)I磁倾角。矢量B下倾,I为正;矢量B上倾,I为负。1、地磁要素D磁偏角。矢量H东偏,D为正;矢量H西偏,D为负。D由图可见各分量间的关系为:由图可见各分量间的关系为:X=Hcos(D)Y=Hsin(D)tgD=Y/XZ=Bsin(I)H=Bcos(I)tgI=Z/HH=X+Y B=X+Y+Z地磁绝对测量中,通常测定 I、D、H 三要素的绝对值绝对值磁法勘探则是测定Z 或B 的相对值相对值。上述的上述的B、X、Y、Z、H、I、D各量都是表示地磁场大各量都是表示地磁场大小和方向的物理量,称为小
8、和方向的物理量,称为地磁要素地磁要素。2、地磁图及地磁要素分布的基本特征、地磁图及地磁要素分布的基本特征(1)地磁图地磁图为了研究地磁要素在地表的分布特征,在世界各地建为了研究地磁要素在地表的分布特征,在世界各地建立了许多固定的测点(立了许多固定的测点(地磁台地磁台)及野外观测点,在这)及野外观测点,在这些点上测定地磁要素的绝对值,将地磁绝对测量的成些点上测定地磁要素的绝对值,将地磁绝对测量的成果绘制成地磁要素的等值线图,这种图称为地磁图。果绘制成地磁要素的等值线图,这种图称为地磁图。通常按要素分别绘制如下地磁图:通常按要素分别绘制如下地磁图:总磁场强度(总磁场强度(B)等值线图)等值线图特征
9、:等值线与纬度线近似平行,在磁赤道约特征:等值线与纬度线近似平行,在磁赤道约3000040000nT,向两极增大,在两极约为,向两极增大,在两极约为6000070000nT 垂直强度(垂直强度(Z)等值线图)等值线图特征:与纬度线大致平行,在磁赤道特征:与纬度线大致平行,在磁赤道Z=0,向两极绝对值增大,向两极绝对值增大,约为磁赤道水平强度的两倍,磁赤道以北约为磁赤道水平强度的两倍,磁赤道以北Z0,以南,以南Z0 水平强度(水平强度(H)等值线图)等值线图特征:沿纬度线排列,在磁赤道附近最大,向两极减小趋于特征:沿纬度线排列,在磁赤道附近最大,向两极减小趋于零,全球各点除两磁极区外都指向北零,
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