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磁异常解释中的剩余磁化问题张昌达1 ,董浩斌2( 1. 中国地质大学 地球物理与空间信息学院 ,湖北 武汉430074; 2. 中国地质大学 机械与电子信息学院 ,湖北 武汉430074 )摘 要 :磁铁矿矿石与强磁性火山岩磁性有明显的差别 ,前者以感应磁化为主 ,后者以剩余磁化为主 。推荐一种利用地磁场变化磁场确定磁异常源磁性特征的方法 ,评论了几种涉及由剩余磁化引起的磁异常的解释方法 。关键词 :岩石与矿石的磁性 ;区分感磁和剩磁 ; Zie tz2A nd rea sen方法 ;赫耳比希矩法 ; L e lièvre2O ldenbu rg方法中图分类号 : P631文献标识码 : A文章编号 :1000 - 8918 ( 2011) 01 - 0001 - 06通过判断、估算或反演 ,求得剩余磁化的方向具有重要的意义。笔者将在下面论证 :其一 ,磁铁矿矿 体的磁异常主要由感应磁化引起 ,而火山岩磁异常主要由剩余磁化引起 ,如果判定磁异常是由剩余磁 化引起 ,则这个异常就不应作为勘探铁矿的对象 ;其 二 ,许多反演方法和处理方法 (如化向磁极处理 R TP) ,需要知道研究区地磁场的方向 ;其三 ,在不能 采集标本来测定剩磁时 ,由磁异常求得剩余磁化方向 ,可为古地磁研究提供重要的数据。 半个世纪以来 , 勘探地球物理学家一直在探讨判断、估算或反演剩余磁化方向的方法 。起初采用 定性的或半经验的方法 ,进而采用多种先进的定量 方法。在研究反演问题时 ,由不考虑剩磁到把磁化矢量当作未知数进行反演。由于越来越多的勘探地 球物理学家意识到剩磁这个问题的重要性 ,特别是 近 10年来 ,许多科学家投入了这方面的研究工作 , 掀起了一个小高潮。的重要的学科 ———古地磁学。两种磁化的比值 Q 称为柯尼希斯贝格比 ( Koe2n igsbe rge r ( K?n igsbe rge r) ra tio) Q = 0 Ir 0 / 0 Ii 0 。 柯氏比 Q 衡量感应磁化和剩余磁化的相对大小 , Q值小于 1 表示以感应磁化为主 , Q 值大于 1 表示以剩余磁化为主 。剩余磁化受岩石中磁铁矿的颗粒大 小 (是单畴颗粒还是多畴颗粒 ) 、形状和结构的影响 非常之大。通常按经验法则说 , 岩石的磁化率取决于磁性 铁矿 (主要是磁铁矿 ) 的含量。火成岩的磁性由酸 性岩石到基性岩石逐渐增强 , 侵入岩的 Q 值低 , Q 值在 1 上下 , 喷出岩的 Q 值高 , 特别是玄武岩 , 其最 高的 Q 值接近 100; 沉积岩的磁性很弱 。以上说的是一般情况 , 也有许多例外的情况 , 因此特别注意要 具体情况具体分析 , 分别对待 。2 强磁性火山岩的磁性与磁铁矿矿石磁性相当洋壳和陆壳岩石中普遍存在剩余磁化。20 世 纪五六十年代各国大规模进行航空磁测 , 发现了一 些幅度达数千纳特的异常 , 打钻验证 , 有一些没有见 到磁铁矿矿体 , 见到的是具有强剩余磁化的火山岩。 国外有这种情况 , 国内也有这种情况。在我国大 、小兴安岭地区 , 广泛分布许多类型的 火山岩 , 有的磁性很强 , 如玄武岩 , Ir = 25 A /m, Q =25。特别令人惊奇的是 , 有的酸性火山岩 , 流纹斑岩 和玄武岩 , 磁性一样强 , Ir = 25 A /m, Q = 25, 而其磁 铁 矿的含量只有 1 % 上下 。在大 、小兴安岭地区执1 感应磁化与剩余磁化磁化强度 I由感应磁化 Ii 与剩余磁化 Ir 合成 : I= Ii + Ir , I、Ii 和 Ir 都是矢量 。 Ii =κ 0 H 0 ,κ是磁 化率 , 是一个常数 , H 是外磁场或磁化磁场。当 H 存在时 , 才产生 Ii , 当 H 消失时 , Ii 随之消失。由此 容易理解 , 当 H 变化时 , Ii 也随之而变化。 Ir 是外 磁场消失后磁化强度残留的部分 , 它不受弱磁场 (如地磁场这样的磁场 ) 的影响 , 持久保留。 Ir 记录 了磁性矿物形成时地磁场的方向 , 可以说是“磁化 石 ”。对 Ir 这种类型的磁化的研究 , 创建了一门新收稿日期 : 2010 - 01 - 29基金项目 : 863 项目 ( 2007AA12 Z129 )资助物 探 与化 探35卷·2·行航空磁测 , 飞行高度 100 m , 磁异常最高可达 5000 nT,一般都有 3 000 ～4 000 nT, 与有名的鞍山铁 矿上空磁异常幅度相仿。有幅度很大的正异常 , 有 幅度很大的负异常 , 也有幅度很大的正负交替的异 常。在多处打钻验证未见铁矿 , 后经研究确认磁异常是各类火山岩引起 [ 1 - 3 ] 。在国内外其他地方也有 类似情况 。美国许多