磁法勘探 浅谈磁法勘探
(一)磁法勘探方法简介
磁法勘探是利用地壳内各种岩(矿)石间的磁性差异所引起的磁场变化(磁异常)来寻找有用矿产资源和查明地下地质构造的一种物探方法。应用磁法勘探在研究大地构造、了解基底起伏、圈定火成岩体和寻找含水破碎带等方面均取得了良好的效果,广泛地应用于地热资源勘探中。
1.地磁场
在地球上任何一处,悬挂的磁针都会停止在一定的方位上,这说明地球表面各处都有磁场存在,这个磁场被称为地磁场。地磁场在地球表面的分布是有规律的,它相当于一个位于地心的磁偶极子的磁场,S极位于地理北极附近,N极位于地理南极附近,地磁轴和地理轴有一偏角,常称为磁偏角。
为了研究空间某点的地磁场强度,通常选用直角坐标系统,其原点O选在观测点上,xoy平面为水平面,X轴指向为地理北方,Y轴指向为地理东方,Z轴垂直向下。
地磁强度一般用T表示,它在X,Y,Z3个轴上的投影分量分别为:北分量X,东分量Y,垂直分量Z。T在xoy平面上的投影称为水平分量H,其方向指向磁北。地磁场各分量的方向与坐标轴方向一致时取正,反之取负。H与X轴的夹角称为磁偏角D,当H偏东时,D取正,反之取负。H与T的夹角称为磁倾角I,T下倾时I取正,反之取负。上述X,Y,Z,H,T,D,I各量统称为地磁要素,它们之间的关系如下:
沉积盆地型地热田勘查开发与利用
分析这些关系可知,地磁要素中有各自独立的3组:I,D,H;X,Y,Z;H,Z,D。如果知道其中一组,则其他各要素即可求得。在地磁绝对测量中通常测I,D,H3个要素。磁法勘探一般都是相对测量,地面磁测主要测Z的变化,有时也测H和T;航空磁测主要测定T的变化。
描述磁场的单位,在国际单位制中为特斯拉(T),在磁法勘探中常用它的十亿分之一为单位,称为纳特(nT),即1nT=10-9T。
2.磁异常
在磁法勘探中,实测磁场总是由正常磁场和磁异常两部分组成。其中正常磁场又由地磁场的偶极子场和非偶极子场(大陆磁场)组成。而磁异常则是地下岩、矿体或地质构造受地磁场磁化后,在其周围空间形成,并叠加在地磁场上的次生磁场。其中含分布范围较大的深部磁性岩层或构造引起的部分,成为区域异常;而由分布范围较小的浅部岩、矿体或地质构造引起的部分,称为局部异常。
如实测磁场为T,正常磁场为T0,则磁异常Ta可表示为
Ta=T-T0 3-5
在航空磁测中,大多测量地磁场总强度T和正常磁场强度T0的模数差ΔT,即
ΔT=|T|-|T0| 3-6
在地面磁测中,主要测量磁场的垂直分量变化值Za,称为垂直磁异常,即
Za=Z-Z03-7
式中:Z为实测垂直磁场强度;Z0为正常垂直磁场强度。
3.岩(矿)石的磁性
自然界的各种岩石具有不同的磁性,即使同种岩石,由于矿物成分、结构特点不同,其磁性也不相同。岩石之间的磁性差异是磁法勘探的物理基础。
岩石的磁性由磁化率和磁化强度表示。磁化率M表示单位体积所具有的磁矩,岩石的磁化强度分为两部分,即
M=Mi+Mr 3-8
式中:Mi为感应磁化强度,表示各种岩石在现代地磁场的磁化下所具有的磁性,Mi主要决定于岩石的磁化率(k)和地磁场强度(T),其关系式为
Mi=kT 3-9
Mr为剩余磁化强度,表示各种岩石在地质历史条件下被古地磁场磁化所保留下来的磁性。Mr基本上不受现代磁场的影响而保持着其固有的数值和方向。古地磁学研究证明,几乎所有的火成岩和大部分陆屑沉积岩都具有剩余磁化强度。
(二)盆地磁性特征
华北盆地天津地区从太古宇结晶基底到第四系盖层,都存在着纵向及横向的磁性差。反映在磁场图上,是区域背景值的相对升高或降低,曲线的平缓或密集,局部异常的大小,强弱及展布方向特点。这种反映正是磁异常解释的依据。
根据有关物探资料,天津及周边地区地层磁性参数见表3-2。
表3-2 天津周边地区地层磁性参数
由表可见,天津及周边区域地层磁性具有如下特征。
在整个地层序列中,磁性呈相对的渐变过渡,以奥陶系为磁性的最低点,向老地层或新地层方向逐渐增高,而侏罗系的磁性表现出突变的性质。
根据磁性强弱将本区自上而下划分为4个磁性层。
顶部弱磁性层,对应于新生界的粉砂、粘土、泥岩、砂质泥岩和中生界侏罗系砂砾岩、细砂岩。
中部强磁性层,对应中生界侏罗系的火山碎屑岩。
中部弱磁性层,对应古生界泥岩、灰岩、砂岩。
底部强磁性层,对应元古宇白云岩和太古宇片麻岩、麻粒岩等。
磁力勘探结果是利用不同岩层磁性强弱首先作出磁力异常图,对等异常曲线的形状加以分析,推测得出一定的地质结论。
1)查明断裂。异常表现为以下几种形态。连续的正异常:在剖平图上表现为连续的正异常带,在平面上等值线则表现为有一定长度的梯度密集带。断裂形成时或形成后岩浆活动多次发生,岩浆沿断裂向上侵入,这样在断裂的上方就形成了一定长度和一定强度的正异常。串珠状线性异常:构造带各处薄弱程度不同,岩浆侵入的宽窄和深度不同,航磁异常则反映为串珠状的线性异常。线性强磁异常被错开:从剖面图和平面等值线图都可看出,强磁异常轴有明显错动,这往往是平移断层的反映。
2)了解基底起伏。由于老地层和覆盖层有一定的磁性差异,所以航磁是了解基底起伏的有效手段之一,和重力方法有异曲同工之妙。二者可以互相参照,互相补充,从不同物理场反映了基底起伏。
3)圈定火成岩体。岩体是形成地热田的重要因素之一,由于中酸性火成岩体有较强的磁性,根据航磁异常推断,呈长轴状的高磁异常皆为岩体之反映。
(三)天津地区磁场特征与构造关系
从天津地区航磁ΔT等值线图(图3-2)上可以看出,研究区磁性高低相间分布,ΔT在-100～250nT之间,磁异常具有以下特征:
1)武清区西北部磁力低,ΔT为-100nT,反映了武清凹陷的分布。
2)周良庄、尔王庄、胡连庄等地的磁力正异常,反映了沧县隆起的位置;八里台附近的负异常,则反映了隆起区的断凹-白塘口凹陷的位置;静海县磁力高,反映了大城凸起的分布。
3)沿宁河—汉沽—塘沽—大港一带,出现多个正负相间的杂乱磁场区,反映了黄骅坳陷的分布,其中宁河县附近的磁力正异常,反映坳陷区的凸起—宁河凸起的位置。
4)宝坻区南北磁力正负异常呈串珠状分布,反映了宁河-宝坻断裂的存在,同样,天津市东北部以零等值线为界,磁力正负异常相间分布,反映了沧东断裂的分布。
(四)重磁异常与地质剖面关系
图3-3为重磁异常与地质剖面对比图,剖面线以东经117°13'为界,自南向北,从天津市南部边界到宝坻区。从图中可以明显地看出,随着重力异常曲线的高低变化,地质剖面表现为凸凹相间,为正相关关系,在小韩庄凸起、潘庄凸起、王草庄凸起等处,重力异常值高,而在板桥凹陷、白塘口凹陷、武清凹陷等处,重力异常值则低。从图中还可以发现,磁异常曲线与地质剖面的基底起伏基本对应一致,航磁异常曲线高基底表现为凸起,航磁曲线低基底则表现为凹陷,另外在白塘口凹陷附近,有磁性体存在。
什么是磁法勘探？~
通过探测自然界岩石和矿石因不同的磁性特征而产生各不相同的磁场变化出现的磁异常，并利用仪器发现和研究这些磁异常，从而达到寻找磁性矿体和研究地质构造目的的一种地球物理勘探方法。
1 磁法勘探基础
1.1 地磁要素
我们生活的地球是一个巨大的磁性体，它在周围的空间产生磁场，这个磁场称为地磁场。为了研究的方便，我们将地面上任一点的地磁场总强度在一确定直角坐标系下分解开，其中每一描述该点磁场特征的量都称为一个地磁要素。
如图1所示，地面上任意一点的地磁场总强度为T。直角坐标轴x指向正北，y轴指向东，z轴垂直向下。在三个坐标轴上的投影分别为北向分量X、东向分量Y和垂直分量z；在水平面内的投影H称为水平分量，它指向磁北方向；T与H间的夹角称为T的倾斜角I，当T下倾时I为正，反之为负；通过该点H方向的铅直平面称为磁子午面，它与地理子午面的夹角称为磁偏角D，磁北自地理北向东偏时，D为正，西偏时则为负。上面所述的T、Z、X、Y、H、I及D，这几个量都是表示该点地磁场大小或方向特征的物理量，都称为地磁要素。
通过几何关系不难得出
中国煤矿物探研究
上述7个量可分为三组，直角坐标系中有X、Y及Z，球坐标系中有H、D和I，柱坐标系中有Z、H和D。知道了其中一组就可求出其他几个量。
图1
1.2 地磁场的结构和磁异常
地磁场是一个复杂的磁场，它包含多种场源，有的分布在地球内部，有的位于地面之上。按场源和磁场的变化规律可将地磁场T表示为
中国煤矿物探研究
式中：Tsi和Tse为稳定磁场；δTi和δTe为变化的磁场。Ts；起因于地球内部，占稳定磁场总量的90%以上，Tse起源于地球外部，仅占稳定磁场的1%以下；δTe是变化磁场的外源场，约占变化磁场总量的2/3，δTi为内源变化场，约占变化磁场总量的1/3。一般情况下，变化场为稳定场的万分之几到千分之几，偶尔可达到百分之几。通常所指的地球稳定磁场主要是内源稳定场，它由3部分组成，即有
中国煤矿物探研究
式中：T0为中心偶极子磁场；Tm为非偶极子磁场，也称为大陆磁场或世界异常，这两部分的磁场之和又称为地球基本磁场，编制的世界地磁图大多为地球基本磁场的分布图。其中T0场几乎占80%～85%，故它代表了地磁场空间分布的主要特征。Ta是地壳内的岩石矿物及地质体在基本磁场磁化作用下所产生的磁场，称为地壳磁场，又称为异常场或磁异常，是磁法勘探的重点研究内容。它可分解为x轴方向的水平分量Hax、y轴方向的水平分量Hay和沿z轴的垂直分量Za，这3个分量是磁法勘探的观测对象。
磁法勘探中，正常地磁场（正常场）和磁异常（异常场）是相对的概念，这和重力勘探中的基准场和重力异常的概念是类似的。正常场可认为是磁异常（即所要研究的磁场）的背景场或基准场。如在弱磁性或非磁性地层中要圈定强磁性岩体或矿体，通常将前者引起的磁场作为正常背景场，而后者产生的磁场为磁异常；如要在磁性岩层中圈定非磁性地层，这时可把磁性岩层的磁场作为正常场，而非磁性地层中的磁场相对变化为异常场。
磁法勘探中一个重要的量ΔT简述如下。
磁异常总强度Ta可以近似看成是磁场强度T与正常场T0的矢量差，而ΔT则是T与T0的模量差，即
中国煤矿物探研究
ΔT既不是Ta的模量，也不是Ta在T0方向上的投影。根据三角形余弦定理有：
中国煤矿物探研究
经过变换，得到：
中国煤矿物探研究
这表明，当磁异常强度Ta不大时，可近似将ΔT看成是Ta在T0方向上的投影。
1.3 地磁图
地磁要素是随时空变化的，要了解其分布特征，必须把不同时刻所观测的数值都归算到某特定的日期，国际上将此日期一般选在1月1日零点零分，这个步骤称之为通化。将经通化后的某一地磁要素值按各个测点的经纬度坐标标在地图上，再把数值相等的各点用光滑的曲线连接起来，编绘成某个地磁要素的等值线图，便称为地磁图。按编图范围，地磁图又可分为世界地磁图和局部地磁图两种（图2、图3）。另外，根据地磁要素随时间变化的观测资料，还可求出相应要素的年变化平均值，称为地磁要素的年变率。同样可以编制出相应年代的要素年变率等值线图。
图2 地球磁场强度分布图
图3 赤道和极域的分布图（磁偏角）
1.4 地球磁场是变化的磁场
叠加在地球基本场之上的变化磁场可分为两大类：一类是地球内部场源缓慢变化的长期变化场；另一类是主要起因于地球外部场源的短期变化场。长期变化场周期较长，一般可达几年、几十年、甚至更长。其变化机理还正在研究之中。短期变化场主要起因于地球外部的各种电流体系，它又可分为周期性和非周期性两类。周期性变化又称为平静变化，包括太阳静日变化和太阴日变化。非周期性变化又称扰动变化，如：磁暴、地磁脉动等。
2 磁法勘探方法及仪器简介
2.1 磁法勘探方法简介
自然界的岩石和矿石具有不同磁性，可以产生各不相同的磁场，它使地球磁场在局部地区发生变化，出现地磁异常。其中磁异常是指磁性体产生的磁场叠加在地球磁场之上而引起的地磁场畸变。通过观测和分析由岩石、矿石（或其他勘测对象）的磁性差异所引起的磁异常，进而研究地质构造和矿产资源（或其他探测对象）的分布规律的地球物理勘探方法称为磁法勘探。
磁法勘探是观测研究地下介质磁场变化的一种地球物理勘探方法。根据测得的磁场变化寻找具有磁性异常的岩矿体、埋设物体等的大小及位置。主要方法：有磁场强度法、磁梯度法等。
岩石磁性主要取决于铁磁性矿物的包裹体，最常见的铁磁性矿物有磁铁矿、钛磁铁矿、磁黄铁矿和磁赤铁矿。岩石、矿石的磁性由感应磁化强度和剩余磁化强度两部分组成。岩石、矿石受现代地磁场的磁化而产生感应磁化强度与现代地磁场强度的比值（即磁化率）表示其受磁化的难易程度。在形成过程中，岩石、矿石受到当时地磁场的磁化而获得磁性，称为剩余磁化强度。岩石、矿石磁性的差异是磁法勘探借以解决地质找矿问题的基础。
磁测工作按照观测磁异常的空间地域不同，分为地面磁测、航空磁测、海洋磁测和井中磁测。由于地球本身就是个大磁体，所以对磁力的预测值应进行校正，求出只与岩石矿物磁性有关的磁力异常。磁异常的观测数据的处理和改正，主要有正常场改正、日变改正、仪器的温度系数和零点漂移改正。作大面积磁测时，正常场的改正中，还应包括纬度改正。由此获得准确的异常值，常用等值线平面图和剖面图来表示。
一般铁磁性矿物含量愈高，磁性愈强。在油气田区，由于烃类向地面渗漏而形成还原环境，可把岩石或土壤中的氧化铁还原成磁铁矿，用高精度的磁力仪可以测出这种磁异常，从而与其他勘探手段配合，发现油气田。
2.2 磁法勘探仪器
测量磁场强度和方向的仪器统称为磁力仪。测量地磁场强度的磁力仪可分为绝对磁力仪和相对磁力仪两类。绝对磁力仪测定值的准确度由仪器本身确定，相对磁力仪测定值的准确度与绝对磁力仪比测后才能确定。常用的磁力仪有以下几种。
（1）地磁感应仪。测量地磁倾角的仪器。它是w.E.韦伯于是1837年根据电磁应原理制成的。测量精度可达数秒。
（2）磁偏计。测量地磁偏角的仪器。主要由磁系、悬丝、照准望远镜和水平度盘等组成。测量精度可达数秒。
（3）石英丝水平强度磁力仪。测量地磁场水平强度的相对磁力仪。它是丹麦学者D.拉库尔于1936年根据扭力矩与磁力矩平衡的原理设计制成的。仪器的主要部分是一条精制的石英丝和磁针。这种仪器可供野外地磁测量使用，也可供地磁台作地磁记录的校正。使用前必须先用绝对磁力仪对它的常数进行标定。
（4）零点磁秤。测量地磁场垂直强度的相对磁力仪。它是拉库尔于1942年根据重力矩与磁力矩平衡的原理，利用两根磁针间的相互作用制成的。
（5）磁通门磁力仪。测量地磁场强度和方向的相对磁力仪。仪器由独立的磁通门探头组合而成。每一个磁通门探头能独立地探头组合而成。每一个磁通门探头能独立地探知某一方向上地磁场的强度，把3个探头相互垂直地组合在一起，即可同时测出地磁场强度的3个分量。磁通门磁力仪是在第二次世界大战中为了从飞机上探测敌方潜艇而发展起来的，已在地磁台以及陆地磁测、航空磁测、卫星磁测等方面得到广泛应用。
（6）质子旋进磁力仪。测量地磁场总强度的绝对磁力仪。强磁场使水或碳氢化物中的质子极化，当强磁场突然去掉时，质子就以角速度ω绕地磁场旋进。测定质子的旋进频率即可算出地磁场总强度。这种仪器不怕震动，适于装载在船舶、气球、飞机、人造卫星等运载工具上使用。
磁力仪可分为磁通门磁力仪、质子旋进磁力仪（图4）、光泵磁力仪、超导磁力仪、霍尔效应磁力仪、磁阻效应磁力仪等六大类。
图5 质子磁力仪
3 磁法勘探的应用
磁法勘探适用于区域地质调查、磁铁矿勘察、煤矿火烧区探测、寻找地下热源、含水破碎带、地下金属管线、地下电缆、地下未爆炸弹、废弃金属障碍物、沉船、古代冶炼、制陶窑遗址、居民区的烧火坑遗迹和其他带有磁性的文物（如铁器、陶制品）等。
经常会遇到各种地下障碍物，如隐埋的爆炸物、矿渣、人防工程、旧建筑的基础、地下管线等，这些物体有的可能威胁建筑物的安全，有的可能使建筑物地下施工（如打桩、开挖、掘进等）受阻，有的可能造成地下管线的破坏。
3.1 隐埋爆炸物探测
隐埋爆炸物的探测是磁法勘探的重要应用领域，如探测以往战争中未爆的炸弹、地雷等。在实际应用中，探测二战时期的炸弹、隐藏的弹药库等均取得了成功，解除了隐患，为保证人民群众生命财产的安全提供了保证。上海市采用磁梯度法和不同高度磁测对比法，在强磁干扰背景下准确地分辨出铁磁性爆炸物所产生的异常，并通过初测、复测和终测，确保不遗漏爆炸物。自1978年起，先后在石化总厂和宝钢各期工程中，用磁法寻找隐埋爆炸物，共清除炸弹、炮弹和地雷等各种爆炸物2000多枚，总量约30多t，消除了工程建设中的隐患，保证了工程的安全。
1990年4月，在石化总厂涤纶厂三期工程轮胎及矿用帘子布原料车间建筑场地进行探测时，查出并排除6枚100磅炸弹，其中5号弹坑在挖出1枚炸弹后，经复测发现仍有磁异常存在，再经过降低高度的加测发现异常增大，断定坑内还有铁磁性物体，继续开挖结果，又挖出了1枚炸弹。
3.2 地下管线探测
地下管线，特别是金属管线的探测，为磁法勘探提供了一个新的领域。城市管网由于时间久远，档案不全，其走向及具体位置不清，给城市人民生活和建设施工带来隐患。一方面对已有管网容易造成破坏，另一方面由于管网的受损造成泄漏而给施工人员和居民及设备带来损失，所以查清地下管网的工作对城乡建设具有重要的意义。磁法勘探应用于地下管网的探测有其优势，实际应用中取得了很多的成果。20世纪80年代后期，上海市开始应用磁法勘探手段，为地铁一号线的各站台施工场地开展地下管线探测，取得良好的效果，保证了地铁施工的安全。之后，上海的许多重点市政工程建设、施工场地和厂区中，广泛运用磁法勘探技术开展地下管线探测，其中有杨浦大桥主墩工程、内环线和南北高架道路工程、石化总厂和高桥化工厂等。
3.3 掩埋煤气凝水井探测
上海煤气管道铺设，已有100多年的历史。至1992年，煤气管道总长2400多km。为了排除煤气管道内积存的凝结水，每隔一定距离必须设置1个凝水井，定期抽水疏通管道。但由于道路修建、房屋改造，凝水井被掩埋在沥青路面、人行道、街心花坛、绿化地带下面，有些在地面上的也已无法辨认，给定期抽水带来很大困难。上海自1989～1991年，成功地利用磁梯度法寻找出掩埋凝水井200多只，为煤气管道的正常疏通作出了贡献。
3.4 水域工程地质调查中的应用
1985年10月，上海市对延安东路越江隧道进行水上地球物理调查。调查手段采用测深、旁测声纳扫描、浅地层剖面和磁法，并用微波测距仪进行导航定位。通过磁法调查，发现9个磁异常点，其顶部与江面水面垂直距离为6～13.6m，后经潜水员水下探摸验证，确为沉船和建筑构件及江底电缆等。
3.5 地质假说的验证
航磁为现代大地构造学说——板块学说的建立提供了充足的地球物理依据：因为海底是由地幔物质上升通过海岭涌出并向两边扩张而形成的，它边扩张，边冷却，当这些地幔物质在冷却过程中温度下降到自身居里点以下时，便获得了磁性，其方向与当时地磁场方向一致。由于地幔物质在扩张过程中，地磁场多次转向，而海底在凝固后其磁性是稳定的，因此，不断扩张的海底在不同时期具有不同的磁化方向。航磁异常发现的海底平移断层和条带状构造，圆满地解答了魏格纳提出的大陆漂移学说在力学方面的难题。
3.6 矿产勘查和地质填图应用
一般情况下，矿石中含有磁性矿物（常见的是磁黄铁矿，有时是磁铁矿），能引起磁异常。磁法勘探是用于寻找金属矿床或进行地质填图的一种物探手段，已有成熟的工作方法和经验。在成矿带、矿田预测研究中，地球物理勘查技术常用的区域资料有中、大比例尺（1∶10万～1∶5万）航磁（航空综合站）、重力，地面方法常用小比例尺（1∶5万～1∶2万）磁测。“八五”期间，利用综合物探技术在康古尔塔格成矿带找矿取得了重大突破，先后发现了石英脉型金矿、浅成低温热液型金矿、以铜为主的多金属矿及铜硫化物矿等类型矿床。
在矿床普查、勘探中，磁法常常与其他地球物理勘查技术配合使用，如：布格重力、电阻率法、自电（SP）、激发极化法（IP）、电磁法（TEM、CSAMT）、地震法和各种地下物探方法（包括井中物探和坑道物探）等。例如，天湖铁矿的发现和勘查过程中，地面磁法发挥了重要的作用；可可塔勒铅锌矿的找矿勘探史可归纳为：1∶20万化探扫面发现异常—1∶5万化探异常检查—1∶2万地质、磁法和激电扫面圈定异常范围—1∶2万TEM圈定矿体—TEM测深隐伏矿定位。该矿床的储量由小型变成大型，磁法勘探起了较大的作用。
3.7 煤田勘探及煤田火烧区探测
煤田地面物探目前应用磁法、重力、电法和地震四种。磁法和重力多在找煤和普查阶段使用，可以在隐伏煤田圈定含煤岩系范围，寻找含煤盆地，研究基底起伏等，也可以用以探测陷落柱，老窑采空区及确定煤层燃烧带。
磁法探测煤矿火烧区的实质是，煤层上覆岩石中一般含有大量的菱铁矿及黄铁矿结核，煤层自燃时，上覆岩石受到高温烘烤，其中铁质成分发生物理化学变化，形成磁性物质，并且保留有较强的磁性。烘烤后的上覆岩石的磁性随自燃温度升高而增强。早在20世纪60年代我国西北各省就用磁法结合电法勘探煤田火区，取得了一定成果。印度也利用此法确定Jharia煤田的自燃火灾区域范围，得到了十分满意的效果。俄罗斯、乌克兰也曾用此法确定煤田自燃火区范围。从这一方法的实质和目前应用的情况看，磁探测法主要用于煤田火区，而对于生产矿井自燃高温的探测应用较少，这主要是因为：①当自燃火源温度小于400℃时和烘烤时间短时，上覆岩石或煤层中就不能形成较高的磁性；且对于生产矿井而言，要处理的是煤自燃高温区域，自燃煤温较低和烘烤时间短，这样用磁法探测的效果并不理想。②对于生产矿井，井下高温区域周围铁磁性物质多，磁探测法则无法有效使用。③煤层顶底板和煤中分布的铁质结核不均匀，给磁测法探测自燃火区带来一定困难。
3.8 磁法在非金属矿及油气勘探中的应用
在油气资源勘探中，磁法勘探可用于研究测区内的大地构造，圈定一些面积较小、最有可能存在石油和天然气远景构造的区域，并在条件有利时直接发现这些构造。另外，近年有人提出在油田上空发现仔在高波数（高频）磁异常。认为这种异常反映近地表的磁铁矿，而磁铁矿是由氢氧化铁、氧化物或赤铁矿的还原形成。这种磁铁矿的形成被认为是石油渗出的直接结果，因而利用这种异常可以判定油气藏的存在。目前对此还在试验探索中。对于固体非金属矿床，通常不能采用直接方法找矿，而只能采用间接方法。例如，我们不可能用磁法勘探直接寻找金刚石矿，但赋存金刚石的金伯利岩爆破岩筒在磁测中可能会表现出磁性异常。所以，我们可以先寻找金伯利岩爆破岩筒，然后再进一步勘查岩筒的含矿特性。又例如，通过查找热液蚀变地段可以发现硫磺矿。
3.9 磁法在环境、考古中的应用
在古环境研究中已形成环境磁学。对黄土的环境磁学的研究可确定黄土形成时的古气候特征。在考古方面，磁法已有较成熟的应用。人类古文化遗迹和古墓往往具有不同于周围沉积物的磁性特征，特别是古代的窑、炉灶、砖墙、火灾现场、陶瓷器堆集处，具有较大的磁异常强度。运用磁法勘探可以探测古文化遗址的位置和埋深，以及古文化层的埋深和厚度等。
4 地面高精度磁法勘探简介
4.1 什么是地面高精度磁测
在地面进行的磁测称为地面磁测。地面磁测根据磁测精度的不同又分为精度低于5nT（纳特）的中、低精度地面磁测和精度高于5nT的高精度磁测。磁测总误差小于或等于5nT的磁测工作，统称为高精度磁测工作。
高精度磁测中，又据磁测总误差的大小分为5nT、2nT、1nT三个精度等级。
4.2 高精度地面磁测的特点
以间接找矿为主，应用范围较广。精度要求≤5nT，以电子式磁力仪为主，如质子磁力仪等。基本不受温度及机械振动影响。不需严格定向及调水平。工作效率较高，操作误差很小。以测地磁场总量异常（ΔT）为主，能作绝对测量。观测一次只需1～2s，自动记录。将观测值时间归一化。无需建立基点网传递场值及基点网联测。只进行日变及正常梯度（含高度）改正，改正自动化程度高。精度提高，信噪比相对降低，提取有效目标物异常成为解释推断前提。
4.3 高精度地面磁测的应用范围
高精度地面磁测可以寻找具备磁测前提的矿床、地层、控矿构造、有关蚀变岩石等，在构造研究、地质填图、直接和间接找矿、矿区勘探等多方面发挥作用。配合大、中、小比例尺区域地质调查提供研究基础地质资料。在成矿远景区的调查中寻找弱磁性矿产或进行间接找矿（如圈定岩体、划分地层、追踪断裂、寻找盲矿等），以圈出找矿靶区。其中包括贵金属，有色、多金属，黑色金属及具磁测找矿前提的非金属矿床等。配合矿区及外围普查勘探，对弱磁异常进行研究，为寻找深部隐伏矿提供线索。勘查油气矿床及煤田普查。在环境地质、水文地质及工程地质中应用。在寻找地下管线、爆炸物、考古、水上打捞等其他方面应用。
4.4 高精度地面磁测使用的质子磁力仪基本原理
目前我队使用加拿大的G SM一19T v6.0质子磁力仪进行高精度地面磁测。质子磁力仪，又称质子旋进磁力仪，其工作原理如下：
质子磁力仪探头中的工作物质为富含氢的液体，如水、酒精、煤油、甘油、苯等。氢原子核的质子是一种带有正电荷的粒子，本身在不停地自旋，具有一定的磁性。在外磁场作用下，自旋质子将按一定方向排列，去掉外磁场，则质子在地磁场作用下将以同一相位绕地磁场（T）旋进。研究证明，质子旋进频率（f）与地磁场（T）有T=23.4872f的关系（T单位为nT）。当测定出频率f后，即可计算出地球磁场总磁场强度T的数值。利用这一原理制成的仪器称为质子磁力仪或称质子旋进磁力仪、核子旋进式磁力仪。质子磁力仪具有精度高，稳定性好，温度影响小，没有零点掉格，自动化程度高等优点。
4.5 高精度地面磁测的精度要求
磁测精度是衡量野外磁测质量的主要标志，也是确定野外工作方法技术的依据，精度低影响工效和成本，故正确确定磁测精度是磁测工作设计中极为重要的环节。
规定用磁场观测精度的均方误差作为衡量精度的标准，均方误差大，表示磁测精度低，反之，磁测精度高。
采用何种磁测精度，首先要考虑磁测的地质任务，探测对象的最小有意义磁异常强度。据误差理论，大于3倍均方误差的异常是可信的。而据物探图件要求，要正确圈定磁异常形态至少要有两条非零的等值线，等值线的间距不得小于三倍均方误差，故磁测精度通常由有意义的最弱异常极大值的五分之一到六分之一来确定。
什么是电法勘探?
答：根据岩石和矿石电学性质（如导电性、极化性、导磁性和介电性）的差异来找矿和研究地质构造的一种地球物理勘探方法。它是通过仪器观测人工的、天然的电场或交变电磁场，分析和解释这些场的特点和规律达到找矿勘探的目的。电法勘探可分为两大类，研究直流电场的，统称为直流电法，包括电阻率法、充电法、...
石油勘探的方法有哪些?
答：（1）重力勘探：通过测量地面上不同位置的重力加速度值，推算地下岩层的密度分布情况，从而判断地下地质构造特征。（2）磁法勘探：通过测量地磁场强度值，推算地下岩石的磁性分布情况，从而判断地下地质构造特征和寻找磁性矿物分布。（3）电法勘探：通过测量地电场强度值，推算地下岩石的电导率分布情况，从而...
地球物理勘探常用的方法有哪些??它们的主要原理是什么
答：其中电法勘探利用的是各种岩石矿体的电磁学性质（ 如导电性、导磁性、介电性）和电化学特性的差异，通过对人工或天然电场、电磁场或电化学场的空间分布规律和时间特性的观测和研究，寻找不同类型有用矿床和查明地质构造及解决地质问题的地球物理勘探方法。磁法勘探主要是通过判断岩石和其它地质体的磁性异常...
电法勘探的勘探特点
答：高密度电阻率法是一种阵列勘探方法，野外测量时只需将全部电极（几十至上百根）置于测点上，然后利用程控电极转换开关和电测仪便可实现数据的快速和自动采集。当测量结果传送至电脑后，对数据进行处理并给出关于地电断面分布的各种物理解释的结果。相对于常规电阻率法而言，它具有以下特点：1、电极布设是...
电法勘探的概念
答：电法勘探是地球物理勘探中的一个重要分支方法（简称电法或电探）,是以地下岩、矿石之间的电学性质差异为基础,通过观测和研究人工或天然电场、电磁场的空间和时间分布规律,来进行资源勘查和工程勘察,寻找有用矿产资源,解决工程、环境、灾害等地质问题的一类地球物理勘探方法。可见,电法勘探的物质基础是岩、...
电法勘探方法与重力,磁发勘探方法有何异同点
答：不同点是：电法勘探是通过观测不同岩石的导电性差异来了解地下地层和岩石情况的方法。与油气有关的沉积岩往往导电性良好（电阻率低），应用电法勘探可以寻找和确定这类地层；重力勘探是通过观测不同岩石引起的重力差异来了解地下地层的岩性和起伏状态的方法。油气生成于沉积盆地，应用重力勘探可以确定沉积...
电法勘探和地震勘探方法在原理,应用上的区别
答：地震勘探：可以查清楚地下岩层的速度和密度物理参数，用来解释地下岩层的起伏形态，构造的分布状况，岩性的变化情况 电法勘探：可以查清地下的电阻率电导率物理参数，常用来经行水、金属或者其他高阻类的地质体 磁法勘探：可以查清大地电磁的分布情况，用来查清探测区域的磁力异常，通过磁力异常来定位特殊矿产...
电法勘探和地震勘探方法在原理,应用上的区别
答：地震勘探： 可以查清楚地下岩层的速度和密度物理参数，用来解释地下岩层的起伏形态，构造的分布状况，岩性的变化情况 电法勘探： 可以查清地下的电阻率电导率物理参数，常用来经行水、金属或者其他高阻类的地质体 磁法勘探： 可以查清大地电磁的分布情况，用来查清探测区域的磁力异常，通过磁力异常来...
电法勘探的作用
答：电法勘探的研究目的是寻找有用矿产资源,解决工程、环境、灾害等地质问题。电法是物探当中最丰富多彩的一类方法。电阻率法除了传统的电测深、电剖面法外,近年来,高密度电法从方法到应用都有较大的进展,在工程物探方面得到广泛应用,并取得良好效果；激发极化法在寻找多金属矿和探查地下水方面有特殊的效果,...
高密度电法基本勘探原理
答：2-D高密度电法勘探通常采用很多根电极（25根或更多）连接到一条多芯电缆上（Griffiths et al.，1993），通过一台微型计算机与一台电极转换开关装置连接，每次自动选择相关的4根电极进行数据观测（图3.1）。目前，2-D电阻率法勘探技术和设备得到相当快的发展，必要的数据采集设备可以从一些国际商业公司...
