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第一篇 地磁学基础 －磁力勘探物理基础－ 磁力勘探研究的基本物理量是磁异常，而磁异常主要由磁性岩（矿）石在地球磁场磁 化作用下而产生，其中岩石磁性是内因，地球磁化场是外因。因此磁力勘探由内、外因结合 的物理基础是：地球磁场和岩石磁性。这两方面内容也从属于地磁学研究的范畴，在地磁学 中已有系统而深入的论述。这里从磁力勘探的背景场和产生磁性的磁化场与磁性载体的角度 来阐明磁力勘探的物理基础，同时选择地磁学中的有关基本部分，构成地磁学基础。考虑到 地球磁场包括现代磁场和古地磁场，而古地磁场又与地球的演化密切相关，从而为利用现代 样品的原生剩磁推测地质时期的磁场特征进而研究地质构造的演化提供了可能，因此本篇研 究的内容为：地球磁场、岩石磁性和古地磁场。由于古地磁场研究的基础是岩石的剩余磁性， 因此古地磁场在岩石磁性之后介绍。 第一章 地球磁场 地球周围存在的磁场称为地磁场。地磁矢量场的主体是稳定磁场。本章从稳定磁场基 本性质出发，结合地磁要素图建立地磁场的球谐分析式，从定性与定量角度分析研究地磁场 的组成与分布规律。基于在磁场随时间变化的资料，分析研究得出地磁场随时间长期与短期 变化规律。本章重点研究现代地磁场的变化规律，从而为消除正常的磁场随时间、空间变化 影响，获得地质目标体磁异常提供理论依据。 第一节 稳定磁场与磁偶极子场 来源于地球内部的基本磁场与磁力勘探研究的磁异常是稳定磁场，阐明稳定磁场的基 本概念及该物理量的单位对地球磁场的研究是必要的。 一、稳定磁场 磁场是由电流或运动电荷激发产生。永久磁铁因其内部存在分子电流而产生磁场。若 电流稳定不变，则其周围空间中的磁场也稳定不变，称为稳定磁场或静磁场。 在介质内，分子原子中的电子不断作轨道运动与自旋运动，它们相当于许多元电流线 圈。在无外磁场时，由于热运动，各元电流排列得很杂乱，因而不显宏观效果，当有外磁场 后，由于磁场对各元电流的取向作用使各元电流作有序排列，它们对外所产生的磁场互相迭 加，因而显出磁性来。上述磁电之间的本质联系直到十九世纪才逐渐为人们所认识。在这之 前，磁场的理论是建立在“磁荷”相互作用的基础之上的，由于符号相反的“磁荷”总是成 对地出现，库伦建立了分子磁偶极子的假说，即认为磁性体是由无数个分子磁偶极子组成的。 从实验或计算的结果均可证明，磁偶极子与分子电流的作用是等效的，因此虽然“磁荷”的 1 概念是虚构的，但利用它来研究静磁场更为直观简便，故我们沿用这个假说。 在磁力勘探中一般只需研究介质中无传导电流情况下的稳定磁场基本方程式，由场论 已知有： ∇=× H 0 ∇=⋅ B 0 （1.1-1） =+ B μKH +Hμ (1 H ) Mμ μ （1.1-2） 0 0 0 式中H 为磁场强度，B 为磁感应强度，μ为介质的磁导率，μ 为真空磁导率，K 为介质的 0 磁化率，M 为磁化强度。因为一个标量的梯度的旋度为零，故H 可用一标量函数的梯度来 表示。