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地 磁 §1 地球磁场的基本概念§2 基本磁场§3 变化磁场(δBT)§4 磁异常(Ba)观测§5 磁性体的磁异常§6 磁异常资料的处理与反演§7 磁异常资料的应用§1 地球磁场的基本概念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/M1.2 地磁场的基本性质：1) 地磁场的一级近似相当于置于地心的磁偶极子 磁场2) 偶极子磁轴与地理轴斜交θ≈11.5°3) 磁轴与地面的交点称为 地磁北极 Nm和 地磁南极 Sm1. 地磁场的平均近似性质§1 地球磁场的基本概念平均 B≈0.5×10－4 T＝5×104 nT，或 H ≈0.5 Oe2. 地磁场是一个弱磁场§1 地球磁场的基本概念3.地磁场是各种场源的磁场叠加， 基本上是稳定场总地磁场由主要来源于固体地球内部的 稳定场和起源于地球外部的变化磁场组成变化磁场比稳定磁场弱得多（最大的变 化磁场只占总地磁场的 2～4％ ），因此， 稳定磁场是地磁场的主要部分§1 地球磁场的基本概念1 直角坐标系：X、 Y、 Z X、 Y、 Z、 H、 BT、 I 和D 为地磁要素， 其中三个相互独立的地磁要素称为地磁三要素1.3 地磁要素x (地理北）y（东）z（向下）H (地磁北） XZYIDBTo地表坐标系观测点2 柱坐标系：H、 Z、 D 3 球坐标系：BT、 I、D §1 地球磁场的基本概念1.4 地磁场的结构稳定磁场变化磁场内源磁场外源场正常场磁异常偶极子场非 偶 极 子 场1. 地球磁场的成分：§1 地球磁场的基本概念3. 磁异常（1）地壳上部的磁异常体；（2）磁性介质层。

正常磁场2. 基本磁场和正常场稳定磁场§1 地球磁场的基本概念4. 磁层结构太阳的粒子和携带的磁场对地球磁场有很大的 作用，它限制了地磁场的范围对太阳风而言，形 成一个空腔，而地磁场完全被局限在这个空腔内 这个磁场的空腔称为磁层磁场的分布显然是不 对称的约在 r = 2R～7R 范 围内，磁场才保持着偶 极子磁场的的性质磁顶至地心约10R， 磁尾至少超过100R§1 地球磁场的基本概念2.1 地磁图1. 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：有两条D=0°的等偏 线，把世界地磁场偏角 分成正负两个区域有四个汇聚点，两 个地极，两个磁极世界地磁场倾角等值线图 （1990. 0年）等倾线图：由赤道向 两极，倾角由 0°逐渐增至 ±90°§2 基本磁场世界地磁场水平强度等值线图 （1990. 0年)）水平强度等值线图：是大致沿地理纬 度排列的曲线簇在 赤道附近值最大，向 南北磁极逐渐减小为 零最大值 4×104nT§2 基本磁场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：大致沿地理纬度排列南北两磁极处数值最 大，约（6～7）×104nT赤道附近数值为零§2 基本磁场世界地磁场总强度等值线图§2 基本磁场2. 中国地磁图§2 基本磁场§2 基本磁场非偶极子场 围绕几个中心分 布强异常可达 地磁场平均强度 的30％～35％弱异常只有 地磁场平均强度 的6％3. 非偶极磁场等值线图§2 基本磁场2.2 地心偶极子磁场地心偶极子磁场 是地球基本磁场的主要 部分，约占全部磁场的 8080～～8585％％。

θ0,λ0）NmNO(θ,λ)θφλ因此了解地心偶极 子场的分布情况，对于 掌握地磁场分布的大体 面目有重要意义§2 基本磁场地磁场的数学表示麦克斯韦方程：在地表 §2 基本磁场为无旋场，可引入标量磁位 U，使— 拉普拉斯方程§2 基本磁场拉普拉斯方程在球坐标系下的解为：其中： R— 地球半径，（r,λ,θ) — 测点坐标，Pnm(cosθ) — 缔合勒让德函数，gnm 、hnm —— 高斯系数，只与地球磁场的场源性质有关，与观测点无关§2 基本磁场（φ0,λ0）NmNO(φ,λ) Θψλ1. 在地理坐标中地心偶极子场磁位的表示式m — 地心偶极子的磁矩§2 基本磁场拉普拉斯方程解中，n＝1 阶的表达式为 偶极子场表示（设r =RE ):其中：§2 基本磁场得：2.磁感应强度表示式§2 基本磁场1) 磁场分布规律3. 讨论在假定地理轴与地磁轴重合时的地磁场 分布特征（φ0＝90°两极重合情况）：(1) 磁场分布只 与纬度有关，与经 度无关§2 基本磁场(2) 由于 Y＝0，故北向分量 X 即为水平分量H(3) 总强度值：§2 基本磁场——古地磁研究基本公式古地磁研究基本公式I — 磁倾角， φ— 地理纬度x (地理北）y（东）z（向下）H (地磁北）XZYIDBTo2) 磁倾角与纬度的关系§2 基本磁场BT两极＝2 BT赤道 3) 赤道与两极磁场的大小（1）赤道处： θ＝90°（φ＝0 °） H = μ0m /4πR3 Z=0 BT赤道 = H（2）两极处：θ＝0°、180 ° （φ＝±90 °） Z= ±μ0m / 2πR3 H=0 BT两极 = Z（3）总强度：§2 基本磁场4. 磁场的梯度1）垂直梯度：（1）水平分量 H 的垂直梯度：（2）垂直分量 Z 的垂直梯度：§2 基本磁场2）水平梯度：（1）水平分量 H 的水平梯度：（2）垂直分量 Z 的水平梯度：§2 基本磁场3）磁场梯度的含义例如某地磁场的强度是：Z＝46200 nT，H＝29900 nT，R＝6370km 磁场梯度为：表明：在该地每升高 1 km，H和Z分别减小14.4nT 和21.7nT；沿地表向北移动 1km ， H和Z分别减小 3.6nT和增加9.4nT。

§2 基本磁场2.4 地磁场的长期变化地球基本磁场并不是恒定的，而是随着时 间缓慢的变化这种变化称为基本磁场的长期基本磁场的长期 变化1. 长期变化率：设某地磁要素的年平均值为 F，则 定义为该要素在 t = t1 + (t2 － t1) / 2 年代的长 期变化率，又称年变率§2 基本磁场说明：由于地磁要素是随时间变化的，把观测值归算到某一特定日期，叫做通化世界地磁图通常每5年画一次日期选在某年的1月1日，称为某年零年地磁图；选在7月1日，称为某年地磁图或某年代地磁图§2 基本磁场2. 长期变化现象： 1) 磁偏角和磁倾角的长期变化§2 基本磁场§2 基本磁场2) 地球磁矩的变化 （1）地球磁矩的衰减：年代 磁 矩(×1022 A m2)年代 磁 矩(×1022 A m2)1829 8.45 1942 8.011835 8.56 1945 8.011845 8.49 1955 8.061880 8.36 1956 8.011885 8.34 1965 8.011922 8.17 1975 7.96各年代地球偶极子磁矩§2 基本磁场§2 基本磁场（2）地磁极位置的变化：地磁极沿纬度圈向西移动，约0.05°/ 年§2 基本磁场§2 基本磁场3）非偶极子场的西向漂移：§2 基本磁场从各年代非偶极子磁场图的对比中可以看出，非偶极子磁场的中心在不断的缓慢向西漂移。

漂移的速度平均值约为 0.2°/ 年漂移的原因：认为是地核以恒定的速度相对于地幔转动引起的§2 基本磁场4) 近代地磁场长期变化的六个特征（1）偶极子磁矩每年以0.05% 的速率衰减；（2）偶极子场以每年0.05°的速率沿经度方向向西移动；（3）偶极子场以每年0.02°的速率沿纬度方向向北移动；（4）非偶极子场以每年0.2°的速率沿经度方向西向漂移；（5）非偶极子场以每年10nT量级的速率增减；（6）地磁场长期变化本身以每年0.3°的速率向西漂移其中偶极子磁矩衰减和非偶极子场西向漂移是 近代地磁场长期变化最主要的两个全球性特征§2 基本磁场§3 变化磁场(δBT)变化磁场是起源于地球外部，并叠加在基本 磁场上的各种短期变化磁场变化磁场基本上分两类：平静变化和干扰变化它们都是起源于地球外部的电流体系平静变化起源于电离层中比较稳定的电流体 系；干扰变化主要起源于太阳喷射的带电粒子流 所产生的各种短暂的电流体系3.1 平静变化平静变化分为：平静太阳日变化（日变 Sq ）太阴日变化（L）年变化（Aν）1. 1. 日变日变 S Sq q：：以一个太阳日为周期，依赖于地方太阳时§3 变化磁场δBT一个太阳日周期 中，白天变化大，夜 间较平静。

夏季变幅大， 冬季变幅小 太阳活动高年变 幅大，太阳活动低年 变幅小1）随时间变化的特点：1）异常特征：§3 变化磁场δBT（2）空间分布特征 依赖于地方 太阳时，同一磁 纬度的不同地点 ，日变形态是一 样的不同纬度上 的点变幅不同113 23121.5 31.2116.5 40125.3 44§3 变化磁场δBT不 同 纬 度 上 Sq 的 变 化§3 变化磁场δBT3）日变校正：在磁法勘探中，是一种干扰，在野外磁测 的结果中要根据日变曲线进行校正，这项工作 叫做日变校正日变幅度较大（BT、Z）一般达10nT目的是排除日变对磁测结果的影响§3 变化磁场δBT2. 太阴日变化（L）太阴日变化依赖于地方太阴时，以半个 太阴日为周期太阴日变化 ( L ) 的变化幅度很弱 最大幅度： L(D)=40” , L(H)、L(Z)= 1～2nT§3 变化磁场δBT3. 年变化（Aν）以一年为周期，变化幅度 15～30 nT但变化周期长，在短时间（一天或几天）中，变 化微小3.2 干扰变化主要有： 磁暴地磁脉动§3 变化磁场δBT1.磁暴磁暴是一种全球性的强烈的地磁扰动① 具有全球同时性② 在中低纬度形态 规则，水平分量 H 变幅大、形态清楚分：初相、主相 、恢复相（1）特点：§3 变化磁场δBT（2）磁暴的起因：磁暴的起因是由于太阳活动区喷射的高速 等离子体流。

这些带电粒子流在 射向地球的运动过程中 ，与地磁场相互作用， 在磁层边界时，引起初 相（场增加），被阻挡 后产生由东向西的环流 ，引起主相（ H 下降 ），而后恢复§3 变化磁场δBT（3）磁暴在时间上的分布规律① 具有27天重现性（太阳表面黑子随太阳自转有27天的周期）② 具有季节性：春秋季磁暴多，冬夏季磁暴少③ 有11年的太阳周变化：太阳活动高年磁暴多，太阳活动低年磁暴少§3 变化磁场δBT（4）磁暴对磁法勘探的影响磁暴发生时，地磁场变化强烈，且无规则野外磁测工作只能停止§3 变化磁场δBT2.地磁脉动地磁脉动是地球磁层和太阳风中激发的磁流体波变幅几十分之一～n×10nT，最大可达100nT地磁脉动具有准周期性特点周期0.2~1000 s§3 变化磁场δBT§4 磁异常(Ba)观测1. 表示岩石和矿石磁性的物理量4.1 岩石和矿石的磁性（1）磁化强度：磁化强度 — 描述宏观物体的磁性强弱的 物理量 （磁异常 geomagnetic anomaly )磁化强度定义为： 单位体积内的总磁矩磁化强度 M 由两部分组成，一部分是感应 磁化强度 Mi ，另一部分是剩余磁化强度 Mr 。

§4 磁异常(Ba)观测Mi 感应磁化强度：是岩石在现今地磁场中感应磁化的结果Mr 剩余磁化强度：是岩石在形成时和在以后历史时期中的地 磁场作用下形成的§4 磁异常(Ba)观测（2）表示岩石和矿石磁性的物理量主要是磁化率κ和剩余磁化强度 Mr其中： κ— 磁化率(susceptibility)，无量纲，是物质磁性参量之一 H — 地磁场的磁场强度决定岩石磁性质的物理参数为κ 和 Mr §4 磁异常(Ba)观测2. 矿物和岩石的磁化率名 称磁化率κ(×4π×10－。