海洋地球物理探测5—海洋磁法测量3

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1、 一、计算磁性体磁场的意义和条件一、计算磁性体磁场的意义和条件 二、计算磁性体磁场的基本公式二、计算磁性体磁场的基本公式 三、规则几何地质体的磁场三、规则几何地质体的磁场 5.4.1 5.4.1 规则几何地质体的磁异常规则几何地质体的磁异常1 1、球体的磁场、球体的磁场- -计算公式计算公式 如图所示，设球体中心埋深为如图所示，设球体中心埋深为R R，磁化强度为磁化强度为M M，体积为，体积为v v，磁矩，磁矩m=Mvm=Mv，球，球心坐标为心坐标为Q Q（0 0，0 0，R R），球心到空间任），球心到空间任一点一点P(x,y,zP(x,y,z）的距离：）的距离： 球体磁场表达式可由泊松公式

2、导出，球体磁场表达式可由泊松公式导出，球体的引力位为：球体的引力位为： 按照上述方法求二次导数后，令按照上述方法求二次导数后，令Z=0Z=0，带入可得：，带入可得： （3 3）式为任意剖面方向时的剖面磁场表达式。）式为任意剖面方向时的剖面磁场表达式。磁化强度矢量图磁化强度矢量图 仅考虑通过原点的中心剖面仅考虑通过原点的中心剖面（或称主剖面（或称主剖面XOZXOZ）的球体磁场表）的球体磁场表达式：达式： 此时：此时：y=0y=0，M Ms s=Mcos=Mcos。 球体的磁场与其位置、体积、磁化强度的大小和方球体的磁场与其位置、体积、磁化强度的大小和方向、计算剖面的位置和方向、计算点的坐标等有关

3、系。向、计算剖面的位置和方向、计算点的坐标等有关系。垂直磁化垂直磁化斜磁化斜磁化水平磁化水平磁化磁化球体磁化球体ZaZa、HaHa剖面图剖面图 Z Za a为对称曲线，为对称曲线，Z Zmaxmax在原点处；在原点处； Z Za a=0 =0 时，时，x x0 0= =2R2R； 当球体被沿特定方向磁化，当球体被沿特定方向磁化，面也取特定方向（主剖面）时：面也取特定方向（主剖面）时： 垂直磁化：即垂直磁化：即A A=0=0, , i is s=i= 90=i= 90,m,ms s=m=m球体的磁场球体的磁场- -垂直磁化垂直磁化a.a.剖面特征：剖面特征：H Ha a为点对称曲线；为点对称曲线

4、；b.b.平面特征：平面特征：磁化倾角磁化倾角I=9OI=9O( (垂直磁化垂直磁化) )时时, ,磁异常磁异常Za Za 和和TT的平面等值线图与三维立体图的平面等值线图与三维立体图 在原点处，异常取得最大值；在原点处，异常取得最大值； 平面图上，异常等值线呈等轴状对称分布，负异常包平面图上，异常等值线呈等轴状对称分布，负异常包围着正异常；围着正异常；磁化球体磁化球体Z Za a、H Ha a剖面图剖面图 斜磁化时，斜磁化时，Z Za a为两边有为两边有负值的非对称曲线；最大负值的非对称曲线；最大值点向值点向M M水平分量反方向移水平分量反方向移动；最小值则在正方向一动；最小值则在正方向一侧

5、；两点之间曲线较陡；侧；两点之间曲线较陡； H Ha a为非对称曲线；为非对称曲线； T T与与Z Za a曲线形态类曲线形态类似似；斜磁化：斜磁化： 0 0 i is s=i90=iRR2 2时，时，Z Za a值为负；值为负；Z Za a为两边有负值的轴对称曲线；为两边有负值的轴对称曲线； 水平磁化，水平磁化，i is s=0=0 斜磁化斜磁化水平圆柱体水平圆柱体i is s不同时的不同时的Z Za a、H Ha a曲线曲线 0i 0is s90 0 时，时，Za在在Ms穿出板的一侧出现负值，极大值向穿出板的一侧出现负值，极大值向Ms穿出板的穿出板的另一侧移动而偏离原点另一侧移动而偏离原点

6、;Hax在在Ms穿出板的一侧出现极小值（见图穿出板的一侧出现极小值（见图b）；）；当当 = 90 时，时， Za曲线为原点反对称曲线；曲线为原点反对称曲线； Hax为反向轴对称曲线（见为反向轴对称曲线（见图图c）。）。4590OOOZaZaZa（图a）（图b）（图c）MsMsMsHaxHaxHaxc. c. 垂直磁化（垂直磁化（i is s=90=90 ）-倾角为倾角为9090 ：ZaZa为两端无负值的轴对称曲线，最大值在为两端无负值的轴对称曲线，最大值在板状体中心位置；板状体中心位置；H Haxax为原点对称曲线，零值与板状体中心对为原点对称曲线，零值与板状体中心对应；应；-倾角为倾角为13

7、5135 ：Z Za a和和HaxHax曲线均是非对称曲线；在板状体曲线均是非对称曲线；在板状体倾向侧，倾向侧，ZaZa曲线较平缓，曲线较平缓，HaxHax幅值较低；幅值较低；-倾角为倾角为4545 ：Z Za a和和HaxHax曲线均是非对称曲线；在板状体倾曲线均是非对称曲线；在板状体倾向侧，向侧，ZaZa曲线较平缓，曲线较平缓，HaxHax幅值较低；幅值较低；（2 2）有限延深厚板的磁场）有限延深厚板的磁场a. a. 垂直磁化（垂直磁化（i is s=90=90 ）-倾角为倾角为9090 ：ZaZa为两端有负值的轴对称曲线，最大值在为两端有负值的轴对称曲线，最大值在板状体中心位置；板状体中

8、心位置；H Haxax为原点对称曲线，零值与板状体中心对为原点对称曲线，零值与板状体中心对应；应；-倾角为倾角为135135 ：Z Za a和和HaxHax曲线均是非对称曲线；在板状体曲线均是非对称曲线；在板状体倾向侧倾向侧ZaZa曲线较平缓，曲线较平缓，HaxHax幅值较低；幅值较低；-倾角为倾角为4545 ：Z Za a和和HaxHax曲线均是非对称曲线；在板状体倾曲线均是非对称曲线；在板状体倾向侧，向侧，ZaZa曲线较平缓，曲线较平缓，HaxHax幅值较低；幅值较低；MsooMsMso 无论是顺层磁化（无论是顺层磁化（ = 90 = 90除外），还是斜交磁除外），还是斜交磁化，化，ZaZ

9、a剖面曲线都不对称剖面曲线都不对称 ，两侧均有负值，明显的负值在，两侧均有负值，明显的负值在M Ms s穿出板的一侧。穿出板的一侧。b.b.顺层磁化和斜磁化顺层磁化和斜磁化（3 3）无限延深薄板的磁场）无限延深薄板的磁场剖面特征：剖面特征：顺层磁化顺层磁化斜磁化斜磁化-Z-Za a为轴对称曲线，且无负值；为轴对称曲线，且无负值；-H-Haxax曲线对称于原点；曲线对称于原点；-T T曲线为曲线为Z Za a和和H Haxax分别乘上分别乘上不同角函数后的合成结果；不同角函数后的合成结果；剖面特征：变化规律同厚板剖面特征：变化规律同厚板 下图给出了下图给出了不同不同角角薄板薄板Z Za a的剖面

10、曲线。板状体的剖面曲线。板状体的磁场剖面特征，主要的磁场剖面特征，主要由由角决定角决定，只要，只要保持不变，对保持不变，对不同的板倾角不同的板倾角和磁化倾角和磁化倾角i i， Z Za a曲线形态不变。曲线形态不变。12OMsMs 顺层磁化无限顺层磁化无限延深厚板与顺层磁化无延深厚板与顺层磁化无限延深薄板限延深薄板Z Za a磁场特征磁场特征类似，类似，区别仅在于，埋区别仅在于，埋深相同深相同ZaZa曲线的宽度和曲线的宽度和幅值不同幅值不同，板越宽，幅，板越宽，幅值越大、曲线越宽。值越大、曲线越宽。12Za2Za14 4、台阶的磁场、台阶的磁场台阶示意图台阶示意图接触面倾角接触面倾角=-is台

11、阶：台阶：磁性接触带和断层（其下降盘在地面产生的磁场可不计的断层）。磁性接触带和断层（其下降盘在地面产生的磁场可不计的断层）。 台阶是有限延深厚板沿一个方向趋于无穷远时的特例。台阶是有限延深厚板沿一个方向趋于无穷远时的特例。- i iS S由由0 0变变化化到到9090：ZaZa由由轴轴对对称称曲曲线线变变为为点点对对称称曲曲线线；H Haxax由点对称曲线变化为轴对称曲线；由点对称曲线变化为轴对称曲线；i is s=0=0，4545 ，9090时的时的Z Za a和和H Haxax：垂直台阶的磁场的剖面特征垂直台阶的磁场的剖面特征i is s=0=0i is s=45=45i is s=90

12、=90TT曲线为：曲线为：- i iS S为为0 0时，与时，与H Haxax相当；相当；- i iS S为为9 90 0时，与时，与Z Za a相当；相当；- i iS S为其他角度时，是二者与不同角函数相乘合成的结果；为其他角度时，是二者与不同角函数相乘合成的结果；倾斜接触面台阶磁异常剖面图倾斜接触面台阶磁异常剖面图（h=1,2l=5,ih=1,2l=5,is s=60=60,=135,=135） -z za a,H,Haxax, ,TT都都是不对称曲线是不对称曲线; ; -Z -Za a在台阶延伸在台阶延伸方向为正，反方向为方向为正，反方向为负值；负值；倾斜台阶的磁场的剖面特征倾斜台阶的

13、磁场的剖面特征-背斜；背斜；-二度多边形截面水平柱体；二度多边形截面水平柱体；-直立长方体；直立长方体；-二度半多边形截面柱体及其组合三度体；二度半多边形截面柱体及其组合三度体；-单元长方体组合任意形状三度体；单元长方体组合任意形状三度体；-磁性界面等；磁性界面等；5 5、其他磁性体的磁场、其他磁性体的磁场平面特征：平面特征：-多种多样：等轴状或同心圆状、椭圆状、条带状多种多样：等轴状或同心圆状、椭圆状、条带状 等轴状与椭圆状等轴状与椭圆状三度体；条带状或长椭圆状三度体；条带状或长椭圆状二度体；异常轴方二度体；异常轴方向反映地质体的走向；向反映地质体的走向； 二度体的界定：二度体的界定： 走向

14、长度走向长度55倍埋深；倍埋深； 根据异常等值线判断：取根据异常等值线判断：取1/21/2极大值等值线，长轴长度极大值等值线，长轴长度/ /短轴长度短轴长度3:13:1，即为二度体；，即为二度体；-三度体异常一般是正负成对出现三度体异常一般是正负成对出现 在北半球，负异常在偏北一侧，若整个正异常周围有负异常环绕，在北半球，负异常在偏北一侧，若整个正异常周围有负异常环绕，表示磁性体向下延深不大；表示磁性体向下延深不大；-二度体异常一般在正异常一侧伴生负异常二度体异常一般在正异常一侧伴生负异常 例外：顺层磁化无限延伸的板状体例外：顺层磁化无限延伸的板状体ZaZa曲线是两侧无负值的对称曲线是两侧无负

15、值的对称异常异常6 6、规则磁性体与其异常的对应关系、规则磁性体与其异常的对应关系 主要指异常的对称性与正负异常的伴生关系。主要指异常的对称性与正负异常的伴生关系。根据根据Z Za a曲线形态，可分为：曲线形态，可分为： -两侧无负值的两侧无负值的Z Za a曲线曲线 - -一侧有负值的一侧有负值的Z Za a曲线曲线 - -两侧有负值的两侧有负值的Z Za a曲线曲线剖面特征：剖面特征： 两侧无负值的两侧无负值的ZaZa曲线曲线： -顺层磁化且无限延伸的板状体或柱体异常；顺层磁化且无限延伸的板状体或柱体异常； -曲线对称，无负值，极大值对应原点；曲线对称，无负值，极大值对应原点； -无负值表

16、明向下无限延伸；无负值表明向下无限延伸； 一侧有负值的一侧有负值的Z Za a曲线：曲线： - -斜磁化无限延伸的板状体；斜磁化无限延伸的板状体； -Z -Za a曲线不对称，不对称性取决于曲线不对称，不对称性取决于角的大小；角的大小； - -原点位于极大、极小值之间；原点位于极大、极小值之间； - -负值位于穿出板面的一侧；负值位于穿出板面的一侧； - -当东西剖面内观测时（相当于垂直磁化），可根当东西剖面内观测时（相当于垂直磁化），可根据异常的形态判断板状体的倾向。据异常的形态判断板状体的倾向。 两侧有负值的两侧有负值的Z Za a曲线；曲线； -球体、水平圆柱体、有限延伸的板状体、柱体等

17、；球体、水平圆柱体、有限延伸的板状体、柱体等； - -两侧有负值是磁性体下延深度有限的标志；两侧有负值是磁性体下延深度有限的标志； -Z -Za a曲线对称且异常极值对应原点时，反映磁性体曲线对称且异常极值对应原点时，反映磁性体截面为轴对称形，且为垂直磁化，如球体、水平圆柱体、垂直截面为轴对称形，且为垂直磁化，如球体、水平圆柱体、垂直板体或柱体；板体或柱体； -Z-Za a曲线不对称时，反映有限延伸磁性体的斜磁化情曲线不对称时，反映有限延伸磁性体的斜磁化情况，此时原点位于两极值点坐标之间，如斜磁化的球体、水平况，此时原点位于两极值点坐标之间，如斜磁化的球体、水平圆柱体、板体或柱体；圆柱体、板体

18、或柱体； -对顺层磁化有限延伸的板状体，板状体倾向一侧对顺层磁化有限延伸的板状体，板状体倾向一侧负值较强；负值较强； - -对斜磁化的倾斜板状体，对斜磁化的倾斜板状体，Z Za a曲线不对称性不仅取决曲线不对称性不仅取决于于角的大小，还与下端面的位置有关；角的大小，还与下端面的位置有关；5.4 5.4 磁力资料解释方法磁力资料解释方法 5.4.1 5.4.1 规则几何地质体的磁异常规则几何地质体的磁异常 5.4.2 5.4.2 磁异常的处理与转换磁异常的处理与转换 5.4.3 5.4.3 磁测资料解释磁测资料解释 根据磁异常的数学物理特征，对实测磁异常进行必要根据磁异常的数学物理特征，对实测磁

19、异常进行必要的数学加工处理，使之满足某些特定的需要的过程称为磁的数学加工处理，使之满足某些特定的需要的过程称为磁异常的处理和转换。异常的处理和转换。5.4.2 5.4.2 磁异常的处理与转换磁异常的处理与转换一、磁异常的处理与转换的概念、目的一、磁异常的处理与转换的概念、目的1 1、概念、概念2 2、磁异常处理与转换的目的、磁异常处理与转换的目的目的目的1 1：使实际异常满足或接近解释理论所要求的假设条使实际异常满足或接近解释理论所要求的假设条件，即把复杂异常处理成简单异常。件，即把复杂异常处理成简单异常。 如如: : 把分布在曲面上的实测异常换算成分布在同一平面上的异常；把分布在曲面上的实测

20、异常换算成分布在同一平面上的异常；把叠加异常分解为孤立异常等；把叠加异常分解为孤立异常等；目的目的2 2：使实际异常满足解释方法的要求。使实际异常满足解释方法的要求。 如如: : 由磁场某单分量测量结果换算其他分量的值；斜磁化换算成由磁场某单分量测量结果换算其他分量的值；斜磁化换算成垂直磁化；由磁场值转换成为频谱值等，以提供多方面的异常信息来垂直磁化；由磁场值转换成为频谱值等，以提供多方面的异常信息来满足一些解释方法本身的要求。满足一些解释方法本身的要求。 目的目的3 3：突出磁异常某一方面的特点。突出磁异常某一方面的特点。 如：通过向上延拓等方法来压制浅部磁性体的异常，相对突出深如：通过向上

21、延拓等方法来压制浅部磁性体的异常，相对突出深部磁性体的异常；通过方向滤波或换算方向导数来相对突出某一走向部磁性体的异常；通过方向滤波或换算方向导数来相对突出某一走向方向的磁异常特征等；方向的磁异常特征等； 圆滑和划分异常：圆滑和划分异常：如区域场与局部场的分离，深源场与浅源场的如区域场与局部场的分离，深源场与浅源场的分离等；分离等； 磁异常的空间换算：磁异常的空间换算：由实测异常换算其他无源空间部分的磁场；由实测异常换算其他无源空间部分的磁场； 分量换算：分量换算：由实测异常进行由实测异常进行T T、Z Za a、H Ha a和和T Ta a之间的分量互算；之间的分量互算； 导数换算导数换算（

22、由实测异常计算垂向导数、水平导数等）（由实测异常计算垂向导数、水平导数等）； 不同磁化方向之间的换算以及曲面上磁异常转换等等。不同磁化方向之间的换算以及曲面上磁异常转换等等。3 3、磁异常处理与转换的内容、磁异常处理与转换的内容内容主要有：内容主要有：1 12 23 34 45 5磁异常的空间换算（磁异常的解析延拓）磁异常的空间换算（磁异常的解析延拓） 根据某观测面上的实测磁异常，换算场源以外其他空根据某观测面上的实测磁异常，换算场源以外其他空间位置的磁异常称为磁异常的解析延拓。具体包括向上延间位置的磁异常称为磁异常的解析延拓。具体包括向上延拓和向下延拓。拓和向下延拓。.向上延拓向上延拓 换算

23、场源以外的磁异常，当换算平面位于实测平面之上，换算场源以外的磁异常，当换算平面位于实测平面之上，称为向上延拓。称为向上延拓。 观测面观测面换算面换算面向上延拓示意图向上延拓示意图 向上延拓是一种常用的处理方法，主要用途是削弱局部干向上延拓是一种常用的处理方法，主要用途是削弱局部干扰异常，反映深部异常。扰异常，反映深部异常。物理依据：物理依据：磁场随距离的衰减速度与磁场随距离的衰减速度与磁性体体积和埋深磁性体体积和埋深有关：有关： 体积：体积： 体积大，磁场衰减慢；体积小，磁场衰减快。体积大，磁场衰减慢；体积小，磁场衰减快。 埋深：埋深： 体积相同的磁性体，埋深大，磁场衰减慢；埋体积相同的磁性体

24、，埋深大，磁场衰减慢；埋深小，磁场衰减快。深小，磁场衰减快。 小而浅的磁性体磁场比大而深的磁性体磁场随距离小而浅的磁性体磁场比大而深的磁性体磁场随距离衰减要快得多。衰减要快得多。系数用向上延拓压制浅部玄武岩异常的影响用向上延拓压制浅部玄武岩异常的影响（1 1）玄武岩；（）玄武岩；（2 2）沉积岩；）沉积岩；.向下延拓向下延拓 当换算平面位于实测平面之下，称为向下延拓，即当换算平面位于实测平面之下，称为向下延拓，即由实测磁场向磁源方向延拓。由实测磁场向磁源方向延拓。 向下延拓示意图向下延拓示意图观测面观测面换算面换算面向下延拓公式的一般形式：向下延拓公式的一般形式：向下延拓的应用：向下延拓的应用

25、： 处理旁侧叠加异常；处理旁侧叠加异常； 由于磁性体埋深越大，异常显得越宽缓；观测面越接近磁性体，由于磁性体埋深越大，异常显得越宽缓；观测面越接近磁性体，磁异常的范围越接近磁性体边界，因此将叠加的磁异常向下延拓到磁异常的范围越接近磁性体边界，因此将叠加的磁异常向下延拓到接近磁性体界面时就可能把几个磁性体的异常分离开来，增加分辨接近磁性体界面时就可能把几个磁性体的异常分离开来，增加分辨能力。能力。例如，对两个相邻的板状体而言，当它接近地表时，实测磁异常可例如，对两个相邻的板状体而言，当它接近地表时，实测磁异常可能明显地显示两个峰值。但当埋深大于两个板状体的距离时，则其叠加异能明显地显示两个峰值。

26、但当埋深大于两个板状体的距离时，则其叠加异常将显示为一个宽而平的异常。常将显示为一个宽而平的异常。1 1 利用延拓到不同高度上的异常数据可以估算磁性体形状参利用延拓到不同高度上的异常数据可以估算磁性体形状参数，判断磁性体形态；了解场源异常场的空间分布等，以增加数，判断磁性体形态；了解场源异常场的空间分布等，以增加解释推断的信息。解释推断的信息。 评价低缓异常。评价低缓异常。 低缓异常是指幅度和梯度都比较小的异常，是磁性体埋藏较低缓异常是指幅度和梯度都比较小的异常，是磁性体埋藏较深的标志。低缓异常的某些异常特征不明显。深的标志。低缓异常的某些异常特征不明显。 向下延拓一方面可以突出叠加在区域背景

27、上的局部异常，使向下延拓一方面可以突出叠加在区域背景上的局部异常，使之尽量少受区域场的影响。另一方面可以之尽量少受区域场的影响。另一方面可以“放大放大”某些在低缓异常中某些在低缓异常中不够明显的异常特征（如拐点、极值点、零值点等），有利于进一步不够明显的异常特征（如拐点、极值点、零值点等），有利于进一步的解释推断。的解释推断。2 23 3向下延拓分离旁侧叠加异常向下延拓分离旁侧叠加异常磁异常的分量换算磁异常的分量换算 实测磁测中，一般只测某一分量实测磁测中，一般只测某一分量Z Za或或T T，在磁异常解，在磁异常解释推断中，有时需要磁场的多种分量，增加解释信息。释推断中，有时需要磁场的多种分量

28、，增加解释信息。 .同测线同测线Z Za a与与H Ha a的互算的互算 在复杂磁异常的解释中，同时使用在复杂磁异常的解释中，同时使用Z Za a和和H Ha a两个要素进行两个要素进行解释，会使有些问题易于解决，或提高解释的可靠性。如判解释，会使有些问题易于解决，或提高解释的可靠性。如判断磁性体形状和磁化方向等；断磁性体形状和磁化方向等； 对二度异常用对二度异常用Z Za a和和H Ha a合成合成T Ta a, , 则可以在受地形影响的情况下推断磁性体的位置；用则可以在受地形影响的情况下推断磁性体的位置；用Z Za a与与H Ha a互算做正常场的改正等。互算做正常场的改正等。 .不同磁化

29、方向的换算不同磁化方向的换算 磁化方向对异常曲线的特点有很大的影响。将实测异常换磁化方向对异常曲线的特点有很大的影响。将实测异常换算成垂直磁化或顺层磁化的异常，可使解释推断工作变得简单。算成垂直磁化或顺层磁化的异常，可使解释推断工作变得简单。 将将Z Za a换算成垂直磁化的换算成垂直磁化的Z Zaa和和H Haa 在垂直磁化条件下，水平圆柱体、直立板状体的在垂直磁化条件下，水平圆柱体、直立板状体的Z Za a异常是异常是对称的，解释比较简单。对称的，解释比较简单。 将将T T换算成换算成Z Za a或或Z Zaa 有助于将航测资料与地面磁测资料进行比较（以往多数地有助于将航测资料与地面磁测资

30、料进行比较（以往多数地面磁测资料是面磁测资料是Z Za a资料），资料），T T换算成换算成Z Zaa也可简化解释工作。也可简化解释工作。将将Z Za a换算成顺层磁化的换算成顺层磁化的Z Za a和和H Ha a 顺层磁化时，无限延深的板状体的顺层磁化时，无限延深的板状体的Z Za a曲线呈对称分布；有曲线呈对称分布；有限延深板状体的限延深板状体的Z Za a曲线总的来说是不对称的，但在拐点以内曲曲线总的来说是不对称的，但在拐点以内曲线仍近似于对称，极大值仍在原点附近且负值大的一侧反映了线仍近似于对称，极大值仍在原点附近且负值大的一侧反映了磁性体倾向。即将磁性体倾向。即将Z Za a异常换算

31、成顺层磁化将有利于板状体磁异异常换算成顺层磁化将有利于板状体磁异常的解释推断。常的解释推断。 磁异常的导数换算磁异常的导数换算 磁异常导数是压制区域场、圈定局部场，分离叠加异磁异常导数是压制区域场、圈定局部场，分离叠加异常的常用方法。常的常用方法。 当当x x、Z Z很小时，磁异常的一阶导数可近似为：很小时，磁异常的一阶导数可近似为： 能区分相邻磁性体的异常，减少其相互叠加的影响，或能区分相邻磁性体的异常，减少其相互叠加的影响，或者分离叠加在背景常中的局部场；者分离叠加在背景常中的局部场； 1 1 减轻磁性围岩的干扰。因为磁性围岩异常经过导数换算减轻磁性围岩的干扰。因为磁性围岩异常经过导数换算

32、后，异常的幅度和范围都会大大减小。后，异常的幅度和范围都会大大减小。2 2 可将某些非二度异常转化为二度异常来进行解释。如椭可将某些非二度异常转化为二度异常来进行解释。如椭圆状磁性体，当其磁异常沿圆状磁性体，当其磁异常沿x x方向求一阶导数后，则相当于它方向求一阶导数后，则相当于它的两侧边缘磁性体所产生的磁异常。显然这种异常更符合二的两侧边缘磁性体所产生的磁异常。显然这种异常更符合二度异常的条件。因而可以用二度异常来进行解释。度异常的条件。因而可以用二度异常来进行解释。3 3磁异常导数换算的应用：磁异常导数换算的应用： 用垂向二阶导数圈定磁性体的范围和位置。如厚板状磁用垂向二阶导数圈定磁性体的

33、范围和位置。如厚板状磁性体，其垂向二阶导数的零值点为其边界的位置，一般棱柱性体，其垂向二阶导数的零值点为其边界的位置，一般棱柱体异常也具有同样的特点。因此，将实测异常换算成垂直磁体异常也具有同样的特点。因此，将实测异常换算成垂直磁化，再计算其垂向二阶导数后，其零值线基本上反映了磁性化，再计算其垂向二阶导数后，其零值线基本上反映了磁性体的范围。体的范围。 能消除正常场背景值（常数）的影响。正常背景值的导能消除正常场背景值（常数）的影响。正常背景值的导数为零，对磁异常换算成导数异常后正常背景值就消失。数为零，对磁异常换算成导数异常后正常背景值就消失。4 45 55.4 5.4 磁力资料解释方法磁力

34、资料解释方法 5.4.1 5.4.1 规则几何地质体的磁异常规则几何地质体的磁异常 5.4.2 5.4.2 磁异常的处理与转换磁异常的处理与转换 5.4.3 5.4.3 磁测资料解释磁测资料解释 已知磁场的空间分布特征来确定地下所对应的场源已知磁场的空间分布特征来确定地下所对应的场源特征。特征。 确定磁性体的空间位置、几何参数、形状、产状；确定磁性体的空间位置、几何参数、形状、产状； 确定磁性参数：磁化强度的大小和方向；确定磁性参数：磁化强度的大小和方向；一、磁异常的地质解释一、磁异常的地质解释 根据磁测资料、岩（矿）石（目标物）的磁性资料以及根据磁测资料、岩（矿）石（目标物）的磁性资料以及地

35、质和其他物化探资料，运用磁性体磁场理论和地质理论解释推地质和其他物化探资料，运用磁性体磁场理论和地质理论解释推断引起磁异常的地质原因及其相应地质体（目标体）的空间赋存断引起磁异常的地质原因及其相应地质体（目标体）的空间赋存状态、平面展布特征、矿产和地质构造或其他目标体分布的全过状态、平面展布特征、矿产和地质构造或其他目标体分布的全过程。程。 包括两方面的内容：包括两方面的内容： 一是初步解释引起磁异常的地质原因；一是初步解释引起磁异常的地质原因； 二是根据实测磁异常的特点，结合地质特征，运用二是根据实测磁异常的特点，结合地质特征，运用磁性体与磁场的对应规律，大体判定磁性体的形状、产状磁性体与磁

36、场的对应规律，大体判定磁性体的形状、产状及其分布。及其分布。二、磁异常的定性解释；二、磁异常的定性解释； 基性超基性侵入岩，一般含有较多的铁磁性矿物。在出基性超基性侵入岩，一般含有较多的铁磁性矿物。在出露或埋藏较浅时，在地面可引起露或埋藏较浅时，在地面可引起数千纳特的强磁异常数千纳特的强磁异常。由于磁性矿物含量的不均匀，曲线有一定程度的跳跃。有时由于磁性矿物含量的不均匀，曲线有一定程度的跳跃。有时岩体中含有百分之几到百分之十几的磁铁矿，此时岩体磁异岩体中含有百分之几到百分之十几的磁铁矿，此时岩体磁异常与磁铁矿体磁异常往往难以区分。常与磁铁矿体磁异常往往难以区分。1 1、基性超基性岩体的磁场特征

37、：、基性超基性岩体的磁场特征：（一）、岩石的磁场特征（一）、岩石的磁场特征2 2、基性火山岩、基性火山岩玄武岩等的磁场特征玄武岩等的磁场特征 已知玄武岩体上的磁异常值已知玄武岩体上的磁异常值变化很大变化很大，有数百纳特以下有数百纳特以下的弱异常，也有数千纳特的强异常，以上千纳特的异常较为的弱异常，也有数千纳特的强异常，以上千纳特的异常较为常见。这些异常常具有常见。这些异常常具有锯齿状剧烈跳跃锯齿状剧烈跳跃的特点，与其他岩的特点，与其他岩体有明显的区别。体有明显的区别。 闪长岩常具有闪长岩常具有中等强度中等强度的磁性，在出露岩体上可以引起的磁性，在出露岩体上可以引起100010003000 nT

38、3000 nT磁异常。当磁性不均匀时，异常曲线在一磁异常。当磁性不均匀时，异常曲线在一定背景上有不同程度的跳跃变化；当磁性均匀时，曲线跳跃定背景上有不同程度的跳跃变化；当磁性均匀时，曲线跳跃幅度较小。幅度较小。 3 3、中性火成岩、中性火成岩闪长岩的磁场特征闪长岩的磁场特征 在出露安山岩体上的磁异常，强者可达数千纳特，弱者在出露安山岩体上的磁异常，强者可达数千纳特，弱者百纳特以下。一般多百纳特以下。一般多在数百至在数百至2000 nT2000 nT左右。异常曲线往往起左右。异常曲线往往起伏较大，跳跃频繁。与玄武岩相比，正、负异常急剧交替伏较大，跳跃频繁。与玄武岩相比，正、负异常急剧交替 的的情

39、况较少，并且岩体中弱异常所占比重相对较多。情况较少，并且岩体中弱异常所占比重相对较多。4 4、中性火山岩、中性火山岩安山岩等的磁场特征安山岩等的磁场特征 花岗岩类一般磁性较弱，在多数出露岩体上只有花岗岩类一般磁性较弱，在多数出露岩体上只有数百纳数百纳特特左右的磁异常，有时甚至在百纳特以下。曲线起伏左右的磁异常，有时甚至在百纳特以下。曲线起伏跳跃较跳跃较小小，少数岩体上也有形成数千纳特异常的。，少数岩体上也有形成数千纳特异常的。 花岗岩体有时有不同的岩相带，常形成不同的磁场特征，花岗岩体有时有不同的岩相带，常形成不同的磁场特征，且且边缘相边缘相的磁场强度往往相对的磁场强度往往相对较高较高。花岗闪

40、长岩的磁异常常花岗闪长岩的磁异常常较花岗岩为高，而与闪长岩相近。较花岗岩为高，而与闪长岩相近。5 5酸性火成岩酸性火成岩花岗岩等的磁场特征花岗岩等的磁场特征 沉积岩形成的变质岩一般磁性微弱，磁场平静。由火沉积岩形成的变质岩一般磁性微弱，磁场平静。由火成岩形成的变质岩异常与中酸性岩体异常相近。含铁石英成岩形成的变质岩异常与中酸性岩体异常相近。含铁石英岩情况特殊，往往形成有明显走向的强磁异常。岩情况特殊，往往形成有明显走向的强磁异常。 6 6酸性火山岩酸性火山岩流纹岩等的磁场特征流纹岩等的磁场特征 这类岩石的磁性一般较弱，磁场平静。也有个别磁性很这类岩石的磁性一般较弱，磁场平静。也有个别磁性很强能

41、引起数千纳特的异常。强能引起数千纳特的异常。 7 7沉积岩类的磁场特征沉积岩类的磁场特征 沉积岩多数只有微弱的磁性，故磁场平静、单调。有些沉积岩多数只有微弱的磁性，故磁场平静、单调。有些砂岩、页岩或含有磁铁矿的大理岩，因含有少量磁铁矿物而砂岩、页岩或含有磁铁矿的大理岩，因含有少量磁铁矿物而出现磁异常。有的盐丘，因其组成矿物具有反磁性而有数十出现磁异常。有的盐丘，因其组成矿物具有反磁性而有数十纳特的负磁异常。纳特的负磁异常。8 8变质岩类的磁场特征变质岩类的磁场特征通过几种岩体和岩层的通过几种岩体和岩层的Z Za a剖面异常曲线剖面异常曲线1-辉长岩；2-黑云母细粒花岗岩；3-花岗岩；4-玢岩；

42、5-玄武岩墙；6-砂岩；7-灰岩页岩层；8-超基性岩；9-破碎带；超基性岩超基性岩黑云母细粒黑云母细粒花岗岩花岗岩砂、页砂、页岩岩辉长岩辉长岩不同岩石的磁异常特征不同岩石的磁异常特征（1 1）、沿断裂有磁性岩脉（岩体）充填，这时沿断裂）、沿断裂有磁性岩脉（岩体）充填，这时沿断裂方向会有高值带状异常（或线型异常带）分布；方向会有高值带状异常（或线型异常带）分布；（2 2）、若沿断裂方向因岩浆活动不均匀，可能产生断）、若沿断裂方向因岩浆活动不均匀，可能产生断续的串珠状异常；续的串珠状异常；（3 3）、有些断裂破碎带范围较大，构造应力比较复杂，）、有些断裂破碎带范围较大，构造应力比较复杂，既有垂直变

43、位也有水平变位和扭转现象，在这种情况下既有垂直变位也有水平变位和扭转现象，在这种情况下会造成雁行排列的岩浆活动通道，因此，在这类构造上会造成雁行排列的岩浆活动通道，因此，在这类构造上就会出现雁行状异常带。就会出现雁行状异常带。（4 4）断块活动较复杂地区，可出现放射状异常带组，）断块活动较复杂地区，可出现放射状异常带组，每一个线性异常，标志一条断裂岩浆活动线。每一个线性异常，标志一条断裂岩浆活动线。（二）、断裂、破碎带与褶皱的一般特征：（二）、断裂、破碎带与褶皱的一般特征：1 1、断裂的磁异常特征、断裂的磁异常特征 深大断裂是一种特殊的断裂类型，通常深大断裂是一种特殊的断裂类型，通常是两个不同

44、大地构造单元的分界线；是两个不同大地构造单元的分界线； 断裂切割地球的硅铝层，甚至更深；断裂切割地球的硅铝层，甚至更深； 断裂活动和岩浆活动具有多轮回性，断裂活动和岩浆活动具有多轮回性，它多半是现代地震的活动带。它多半是现代地震的活动带。 它是一个宽度可达几十公里，长几它是一个宽度可达几十公里，长几百公里的复杂断裂束，是一个宽大的岩浆剧百公里的复杂断裂束，是一个宽大的岩浆剧烈活动通道。烈活动通道。 2 2、深大断裂的磁异常特征、深大断裂的磁异常特征深大断裂磁异常图深大断裂磁异常图 一般上盘的磁异常强度小，范围小；下盘的磁异常表一般上盘的磁异常强度小，范围小；下盘的磁异常表现为缓、宽、弱和较平稳

45、。现为缓、宽、弱和较平稳。 若断层为水平错动，磁异常等值线发生扭曲，异常若断层为水平错动，磁异常等值线发生扭曲，异常轴向发生明显变化。轴向发生明显变化。3 3、断层的磁异常、断层的磁异常磁异常的密集带或正负异常的突变带。磁异常的密集带或正负异常的突变带。磁场分布性质的突变带或异常走向的突变带。磁场分布性质的突变带或异常走向的突变带。串珠状、带状或雁行排列的异常带。串珠状、带状或雁行排列的异常带。异常强度和宽度发生变化。异常强度和宽度发生变化。不同特征磁场区的分界线。不同特征磁场区的分界线。 小结：断裂的磁异常特征小结：断裂的磁异常特征磁异常等值线图磁异常等值线图 西北部磁异常较平缓，范围大；东

46、南面磁异常数目多，较不平西北部磁异常较平缓，范围大；东南面磁异常数目多，较不平静。产生这一现象的原因，可以认为是由于断层的存在，两边岩石的静。产生这一现象的原因，可以认为是由于断层的存在，两边岩石的埋藏深度不同，从而表现出两边磁异常的性质不同。埋藏深度不同，从而表现出两边磁异常的性质不同。 由于断层的存在，使岩石在断层的两边有深度差和水平方由于断层的存在，使岩石在断层的两边有深度差和水平方向有位移，从而引起异常走向的突然转向和异常线突然变疏的现向有位移，从而引起异常走向的突然转向和异常线突然变疏的现象。象。 磁异常等值线图磁异常等值线图 在某些油气盆地，在沉积地层中常存在磁性标志层，在某些油气

47、盆地，在沉积地层中常存在磁性标志层，岩石受力发生弯曲，磁性层也随之褶皱，而形成背斜和向岩石受力发生弯曲，磁性层也随之褶皱，而形成背斜和向斜。斜。 一般背斜轴部上方会出现高值正异常，而在向斜两一般背斜轴部上方会出现高值正异常，而在向斜两翼上方为升高的正异常，在向斜轴部为相对低的平缓异常。翼上方为升高的正异常，在向斜轴部为相对低的平缓异常。当背斜轴部被剥蚀掉时，其异常类似于两个相隔一定距离，当背斜轴部被剥蚀掉时，其异常类似于两个相隔一定距离，倾斜方向不同的板状体异常迭加。倾斜方向不同的板状体异常迭加。 4 4、褶皱构造的磁异常、褶皱构造的磁异常堤状隆起顶部T磁异常构造轮廓磁场等值线一个半封闭型向斜

48、状矿床上的一个半封闭型向斜状矿床上的Z Za a异常异常a.a.平面等值线图；平面等值线图；b.b.剖面图剖面图 磁性体与其磁场平面分布的对应关系：单个磁性体磁性体与其磁场平面分布的对应关系：单个磁性体Z Za a磁异磁异常的平面等值线形状大体可分为三种：常的平面等值线形状大体可分为三种： 长带状：二度板状体和水平圆柱体等的长带状：二度板状体和水平圆柱体等的ZaZa等值线为长带等值线为长带状；状； 等轴状：球体的等轴状：球体的Z Za a等值线为等轴状；等值线为等轴状； 椭圆状：有限长水平圆柱体和板状体；椭圆状：有限长水平圆柱体和板状体；磁性体形状的初步判断磁性体形状的初步判断（三）、磁性体形

49、状与产状的定性分析（三）、磁性体形状与产状的定性分析 平面等值线的形态反映了磁性体水平展布情况，磁异常平面等值线的形态反映了磁性体水平展布情况，磁异常轴的方向一般反映地质体的走向。轴的方向一般反映地质体的走向。 根据根据Z Za a等值线的形状，把磁性体区别为：二度异常和三度异等值线的形状，把磁性体区别为：二度异常和三度异常。取常。取1/21/2极大值等值线，若长轴为短轴长度的三倍以上，则视极大值等值线，若长轴为短轴长度的三倍以上，则视为二度异常；否则为三度异常；为二度异常；否则为三度异常； 三度异常可分为长、短轴近于相等的等轴状异常和长三度异常可分为长、短轴近于相等的等轴状异常和长短轴之比大

50、于短轴之比大于1 1而小于而小于3 3的似二度异常。的似二度异常。磁性体产状的判断磁性体产状的判断磁性体的磁性体的Z Za a剖面曲线有三种基本形态：两侧无负剖面曲线有三种基本形态：两侧无负异常；一侧有负异常；两侧都有负异常；异常；一侧有负异常；两侧都有负异常；两侧无负异常：极大值对应原点；顺层（顺轴）磁化向两侧无负异常：极大值对应原点；顺层（顺轴）磁化向下无限延伸板状体（或柱状体）；下无限延伸板状体（或柱状体）；一侧有负异常：一侧有负异常：Z Za a曲线不对称，原点位于曲线不对称，原点位于Z Zamaxamax和和Z Zaminamin之之间；斜磁化无限延深板状体，负值位于间；斜磁化无限延

51、深板状体，负值位于M Ms s穿出板面的一侧。穿出板面的一侧。曲线的不对称性决定于曲线的不对称性决定于的大小；的大小； 角愈大，曲线愈不对角愈大，曲线愈不对称。当磁性体呈南北走向时，称。当磁性体呈南北走向时，M Ms s垂直向下，可根据垂直向下，可根据Z Za a曲线的曲线的陡缓判定板状体的倾向。陡缓判定板状体的倾向。两侧有负值：两侧有负值：Z Za a剖面曲线两侧出现负值，是磁性体下延深度不大的剖面曲线两侧出现负值，是磁性体下延深度不大的表现。球体、有限延深的柱体和板状体、水平圆柱体等。表现。球体、有限延深的柱体和板状体、水平圆柱体等。有限延深磁性体的截面为轴对称形的，如球体、水平圆柱有限延

52、深磁性体的截面为轴对称形的，如球体、水平圆柱体和直立板状体等。体和直立板状体等。垂直磁化：为两侧有负值的对称曲线，且极值对应原垂直磁化：为两侧有负值的对称曲线，且极值对应原点。点。斜磁化：为两侧有负值的非对称曲线，原点位于二极斜磁化：为两侧有负值的非对称曲线，原点位于二极值点坐标之间。值点坐标之间。顺层磁化有限延深板状体，在板体倾向一侧负值较强，顺层磁化有限延深板状体，在板体倾向一侧负值较强，对有限延深、倾斜且斜磁化的板状体，其曲线的非对称性对有限延深、倾斜且斜磁化的板状体，其曲线的非对称性不仅与不仅与角有关，还与磁性体下端的位置有关。角有关，还与磁性体下端的位置有关。 - -特征点法；特征点

53、法； - -切线法；切线法； - -磁异常梯度的积分磁异常梯度的积分法；法； - -希尔伯特变换法；希尔伯特变换法； - -矢量解释法；矢量解释法； - -磁异常快速自动反演方法；磁异常快速自动反演方法； - -最优化方法；最优化方法； - -三维物性反演方法；三维物性反演方法； - -人机交互可视化反演；人机交互可视化反演； - -复场强与磁场球谐级数展开反复场强与磁场球谐级数展开反演方法；演方法； - -磁场频谱反演方法；磁场频谱反演方法；三、磁异常的定量解释三、磁异常的定量解释 定量解释通常在定性解释的基础上进行。定量解释通常在定性解释的基础上进行。 是依据反演所得到的地质体的位置、几何

54、参数和物性参数，是依据反演所得到的地质体的位置、几何参数和物性参数，进一步判断引起磁异常的地质原因，提供岩石进一步判断引起磁异常的地质原因，提供岩石( (地层地层) )的的 深度、倾角深度、倾角和厚度在平面或剖面上的变化，以便推断地下的地质构造，提供地和厚度在平面或剖面上的变化，以便推断地下的地质构造，提供地质体在平面上的投影位置及地质体的深度、倾向等。质体在平面上的投影位置及地质体的深度、倾向等。 特征点法：特征点法：利用磁异常曲线上一些特征值，利用磁异常曲线上一些特征值，如如极大值、半极值、极大值、半极值、1/41/4极值，拐点，零值点及极小值极值，拐点，零值点及极小值等坐等坐标位置和坐标

55、之间的距离，求解磁源体参数的方法。标位置和坐标之间的距离，求解磁源体参数的方法。 方法实质：方法实质：就是求解出不同形状磁源体磁场解就是求解出不同形状磁源体磁场解析式的特征点与该磁源体参数间的关系式，然后由异常曲析式的特征点与该磁源体参数间的关系式，然后由异常曲线上读取各个特征值代入相应关系式计算磁源体参数。线上读取各个特征值代入相应关系式计算磁源体参数。 特征点法特征点法实例：球体实例：球体 斜磁化球体的磁场表达式斜磁化球体的磁场表达式( (通过原点的中心剖面，通过原点的中心剖面，或称主剖面或称主剖面) )：令： 求其极值时，令：求其极值时，令： 则有三个根对应其极值横坐标，其中极大值坐标则有三个根对应其极值横坐标，其中极大值坐标x xmaxmax和一个明显的极小值坐标和一个明显的极小值坐标x xminmin之间的距离之间的距离d dm m为：为： 将极值点坐标将极值点坐标x xmaxmax代入代入Z Za a表达式中得：有表达式中得：有 进而可得截面磁矩有：进而可得截面磁矩有：的函数的函数的函数的函数根据不同根据不同 计算这些函数关系式的值，制成表：计算这些函数关系式的值，制成表：（1 1）在实测异常曲线上得到）在实测异常曲线上得到d dm m和极值比和极值比K K值；值；（2 2）由）由K K值查表得到值查表得到都是都是