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磁法勘探

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測量地磁異常以確定含磁性礦物的地質體及其他探測對象存在的空間位置和幾何形狀,從而對工作地區的地質構造、有用礦產分布及其他情況作出推斷。
  磁性巖體及礦體產生的磁場疊加在地球磁場之上,引起地磁場的畸變。這種畸變一般稱為地磁異常。
  在造巖礦物中,只有磁鐵礦、鈦磁鐵礦、磁黃鐵礦和磁赤鐵礦等少數礦物具有強磁性(見巖石物理性質)。因此,巖石及礦石的磁性強弱,主要決定于上述礦物的含量及分布情況。
  根據測定,沉積巖的磁化率比巖漿巖和變質巖的磁化率低幾個數量級。在巖漿巖中,基性及超基性巖的磁性最強,酸性巖是弱磁性或無磁性的。變質巖的磁性決定于原巖的成分及變質過程中的化學變化。如果原巖是花崗巖及泥巖等,則變質后的巖石一般無磁性;如果原巖是基性噴出巖或侵入巖等,則變質后的巖石一般具有中等磁性。
應用范圍
  在區域地質調查中的應用包括:
 ?、龠M行大地構造分區,研究深大斷裂,確定接觸帶、斷裂帶、破碎帶和基底構造;
 ?、趧澐殖练e巖、侵入巖、噴出巖以及變質巖的分布范圍,進行區域地質填圖;
 ?、垩芯繀^域礦產的形成和分布規律。
  在普查找礦工作中的應用包括:
 ?、僦苯訉ふ掖盆F礦床,普查與磁鐵礦共生的鉛、鋅、銅、錫等弱磁性礦床,普查與磁鐵礦共生的金、錫、鉑等砂礦床;
 ?、谄詹殇X土礦、錳礦、褐鐵礦和菱鐵礦等弱磁性沉積礦床;
 ?、鄄槊鞲鞣N控礦構造并進行控礦因素填圖,圈定基性、超基性巖,尋找鉻、鎳、釩、鈷、銅、石棉等礦產;
 ?、苋Χɑ鹕筋i以尋找金剛石,圈出熱液蝕變帶以尋找夕卡巖型礦床和熱液礦床(見氣化熱液礦床;
 ?、萜詹橛蜌馓锖兔禾飿嬙?,研究磁性基底控制的含油氣構造,圈定沉積蓋層中的局部構造,以及探測與油氣藏(見圈閉)有關的磁異常,進行普查找油研究與火成巖有關的煤田構造及圈定火燒煤區的范圍。
  在礦產詳查勘探中,對磁異常作定量解釋可用來追索和圈定磁性礦體,確定鉆探孔位并指導鉆探工作的進行。
  磁法勘探還可用于研究深部地質構造,估算居里點深度以研究地熱和進行地震蘊震層分析及地震預報的研究。還可應用于考古、尋找地下金屬管道等工作。
使用儀器
  磁法勘探用的儀器有磁秤﹑磁通門磁力儀及質子旋進磁力儀。高精度磁測工作用光泵磁力儀﹐以及超導磁力儀。
  磁秤是機械式磁力儀。它所觀測的是一個可繞固定軸自由旋轉的磁棒在磁場中的偏轉角(用重力矩平衡)﹐用來在地面測量地磁場強度相對于一個固定點的改變值。
  磁通門磁力儀是電子磁力儀。它比機械式磁力儀有許多優點﹐因而迅速用于生產。這種儀器用透磁合金(坡莫合金)或類似物質作靈敏元件﹐它在弱磁場中就能達到磁飽和狀態。圍繞靈敏元件有一個線圈﹐產生一個交變(例如 400赫)磁場﹐將靈敏元件激發到接近飽和狀態。如果無外加磁場存在﹐元件中感應的交變磁場在正反兩個半周期內是對稱的﹔若存在一個沿元件軸的外加磁場﹐ 則元件在一個半周期內比在另一個半周期內將更快地達到飽和狀態﹐因而引起的磁通量不能互相抵消。根據這種現象可測定外加磁場的大小。磁通門磁力儀的測量精度為5納特左右﹐主要用于地面磁測﹐也可用于航空磁測﹐記錄地磁場的日變等。
  質子旋進磁力儀也是目前生產中廣泛使用的一種磁力儀。是根據儀器探頭內的液體所含的氫質子在地磁場中自由旋進的現象設計的﹐它測量地磁場總強度的測量精度為1納特左右﹐主要用于航空和海洋磁力測量。
  應用核共振原理﹐利用銣蒸氣﹑銫蒸氣或亞穩態氦設計的光泵磁力儀能連續工作﹐儀器的靈敏度可達10-2納特﹐能記錄幾赫的地磁場變化﹐可在變化幅度較大的磁場范圍內工作。
  近年來﹐又制造出利用超導體在磁場中的某些特性測定外磁場強度的超導磁力儀﹐這種儀器的靈敏度為10-5~10-6納特﹐測量范圍從零到幾千奧斯特。利用這種儀器可作成磁力梯度儀。
工作方法
基本方法
  磁法勘探可在地面(地面磁法)﹑空中(航空磁法)﹑海洋(海洋磁法)和鉆孔中(井中磁法)進行。在地面磁法勘探中﹐一般是布置一系列的平行等距的測線﹐垂直于被尋找的對象(例如礦體)的走向﹐在每條測線上按一定距離設置測點﹐在測點上測地磁場垂直分量的相對值﹐測線距與測點距之比從10﹕1到1﹕1。在航空及海洋磁法勘探中﹐飛機或觀測船沿預先設計好的航線行進(用導航儀控制)﹐用航空或海洋磁力儀自動記錄總磁場強度。
  無論地面或航空磁法﹐測量點間的距離要小于所要找的異常的寬度。例如石油勘探用航空磁法找大片磁異常﹐航測的線距是1~5公里﹐飛行高度0.3~1公里﹔在金屬礦區﹐線距要小一些﹐有時小于100米(見航空地球物理勘探﹑海洋地球物理勘探﹑地下地球物理勘探)。
地面磁測
  地面上設置測網,用磁力儀觀測磁異?,F象和分布規律。測網一般是由互相平行的等間距的測線和測線上等間距分布的測點組成。測網形狀和密度決定于研究對象的規模、需要研究的程度和經濟效益等方面。普查階段主要是發現磁異常,線距應小于最小探測對象的長度,點距應保證有3個以上測點落在磁異常范圍內;詳查階段主要是研究磁異常,測網密度則要保證磁異常的形態特征細節能被反映出來。根據探測對象產生磁異常的強弱來選擇儀器類型、磁測精度和觀測方式。一般來講,磁測工作首先在正常區建立基點作為全區磁異常的起算點,然后按測線、測點觀測總磁場強度及垂向梯度或垂直分量的相對值。在個別情況下,還可觀測水平分量相對值。在磁測工作中為評價磁測質量需要進行一定數量測點的重復觀測。由于觀測數據中還存在其他干擾,因此需要對觀測數據作必要的改正才能得到正確的異常值。主要的改正有正常場改正(包括緯度改正)和日變改正,有些還需作溫度改正和零點漂移改正。經改正后的異常值,常用等值線平面圖(圖1)和剖面圖(圖2)表示。
航空磁測
  用安裝在飛機的磁力儀進行磁測。具有快速,不受高山、水域、森林、沼澤限制等特點。由于飛機距地面一定高度飛行,減弱了地表磁性不均勻影響,更有利于磁力儀記錄深部區域地質構造的磁場。
  航磁比例尺根據地質任務、探測對象的規模、所測區域的地球物理特征和航空定位技術等來確定。金屬礦航磁比例尺一般多為 1:10萬、1:5萬,有望遠景區可達1:2.5萬。構造航磁比例尺一般為1:100萬、1:50萬和1:20萬等。測線應與礦帶或主要構造帶垂直。為了獲得明顯可靠的磁異常信息,飛行高度應盡量低,由比例尺、定位技術和地形條件等確定。
  航磁工作中,一般采用無線電導航儀同步照相定位。為消除飛行本身的磁干擾,還需采用特殊的磁補償技術。航測過程中除進行測線上的磁場測量外,還需進行基線飛行和輔助飛行?;€飛行是確定磁異常的起算點和計算儀器的零點位移;輔助飛行包括:了解測區情況、飛行條件和儀器工作狀態的試驗飛行;檢查評價磁測質量的重復線飛行;檢查調整不同架次觀測磁場水平的切割線飛行等。
  航磁測量結果除進行與地面磁測相類似的改正外,還需進行偏向改正和高度改正,改正后的結果再經切割線飛行觀測資料調整,最后編繪航磁異常剖面平面圖和平面等值線圖。
海洋磁測
  用安裝船舶上的磁力儀進行磁測。海洋磁測將探頭拖在船后并采用無線電導航。海洋磁測還需進行方位測量、電纜長度試驗測量和探頭沉放深度試驗等。方位測量用以進行船體影響改正。電纜長度試驗測量用以求得船體影響在磁測精度允許下電纜離船體的最小距離。探頭沉放深度試驗用以求得探頭合適的沉放深度,避免探頭激起浪花及波涌浮動對磁測的影響。
井中磁測
  用磁測井儀沿鉆孔剖面測量地磁場強度相對變化或巖石、礦石磁化率的變化(見鉆孔地球物理勘探)。

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