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重力与磁法勘探课后答案

篇一

一、题目

（一）学科：地球物理学，章节：重力勘探基础，难度：简单

1.重力的单位在国际单位制中是什么？

2.简述重力勘探的基本原理。

（二）学科：地球物理学，章节：磁法勘探基础，难度：中等

1.地磁场的三要素是什么？画出地磁场三要素的示意图并标注。

2.某地区地下存在一个磁性体，其产生的磁场垂直分量在地面某点的值为Bz，水平分量为Bx，已知该点地磁场的总强度为T，求该磁性体产生的磁场相对于地磁场的偏角θ。

（三）学科：地球物理学，章节：重力与磁法勘探仪器，难度：较难

1.简述重力仪的工作原理，并比较绝对重力仪和相对重力仪的异同点。

2.磁法勘探中常用的磁力仪有哪些类型？每种类型的工作原理、精度范围及适用范围是什么？

二、答案

（一）

1.在国际单位制中，重力的单位是牛顿（N）。

2.重力勘探的基本原理：地球的重力场是由地球内部物质的分布所决定的。不同的地质体具有不同的密度，当它们在地下存在时，会引起重力场的局部异常。通过测量地球表面重力场的变化，也就是重力加速度g的变化，可以推断地下地质体的分布、形状、大小和密度差异等情况。

（二）

1.地磁场的三要素为：磁偏角、磁倾角和磁场强度。（此处可画出简单示意图，一条水平线代表地磁水平分量，一条向下倾斜的线代表地磁总强度，二者夹角为磁倾角，磁偏角则是地磁北极与地理北极的夹角，标注好各个要素）

2.根据三角函数关系，tanθ=Bz/Bx，所以θ=arctan(Bz/Bx)。

（三）

1.重力仪的工作原理：重力仪是通过测量重力加速度的变化来工作的。一般是基于弹性原理，例如，当重力变化时，会使重力仪中的弹性元件发生形变，通过测量这个形变量来确定重力的变化。

相同点：绝对重力仪和相对重力仪都是用于测量重力加速度的仪器。

不同点：

绝对重力仪直接测量重力加速度的绝对值，精度非常高，其测量结果可作为重力测量的基准，但仪器复杂、昂贵且操作不便。

相对重力仪是测量两点之间重力加速度的差值，精度相对低一些，但操作方便、便于携带，适用于大面积的重力勘探工作。

2.磁法勘探中常用的磁力仪类型：

质子磁力仪：

工作原理：基于质子在地磁场中的拉莫尔进动现象。当对含有质子的液体施加一个极化磁场，然后切断极化磁场时，质子会在地磁场的作用下产生进动，进动频率与地磁场强度成正比，通过测量进动频率就可以得到地磁场强度。

精度范围：精度较高，一般可以达到1nT左右。

适用范围：广泛应用于地面、航空和海洋磁法勘探。

光泵磁力仪：

工作原理：利用原子的塞曼效应，通过光泵作用使原子处于特定的能级状态，然后根据地磁场对原子能级的影响来测量地磁场强度。

精度范围：精度比质子磁力仪更高，可以达到0.1nT甚至更高。

适用范围：常用于高精度的磁法勘探，如寻找弱磁性体等情况。

磁通门磁力仪：

工作原理：基于磁性材料的非线性磁化特性，当有外磁场存在时，通过检测磁性材料的磁通量变化来测量磁场强度。

精度范围：精度适中，一般在几个nT到几十nT之间。

适用范围：在地面磁法勘探中应用较多，特别是在磁场梯度测量方面有优势。

三、解析

（一）

1.解题思路：对于重力单位的问题，这是一个基本概念，直接根据国际单位制的定义就可以得出答案。关键信息就是“国际单位制”，没有陷阱。

2.解题思路：重力勘探原理这一问题，着眼点在于重力场与地下地质体的关系。要剖析的是重力场是由地质体的密度差异产生的，根据这一知识点来阐述其基本原理。重点在于理解密度差异与重力场变化的联系，难点在于如何清晰地表达这种联系。这个题目没有陷阱，只要掌握基本概念就可以正确回答。

（二）

1.解题思路：地磁场三要素是基本概念，要准确画出示意图需要对每个要素的定义有清晰的理解，尤其是磁偏角、磁倾角与磁场强度之间的空间关系。关键信息就是三要素的定义，陷阱在于如果对定义理解不准确，画出的示意图就会错误。

2.解题思路：对于求偏角θ的题目，首先着眼于三角函数关系，根据已知的垂直分量和水平分量来确定角度。剖析题目条件时，要明确给出的Bz和Bx是用于构建三角函数关系的。这里运用了三角函数中的正切函数知识点。关键信息是Bz和Bx的值，陷阱在于如果混淆了垂直分量和水平分量的位置关系，就会导致计算错误。这个题目通过建立垂直分量和水平分量与偏角的关系这一步骤，来实现从已知到未知的求解。常见的解题技巧就是熟练掌握三角函数关系，例如在其他类似题目中，如果已知斜边和一个直角边求角度，同样可以用三角函数求解。这类题目的重点是三角函数关系的运用，难点在于准确理解各个物理量在三角函数中的位置。在实际应用中，如在研究地下磁性体的磁场方向相对于地磁场方向的偏差时会用到，这有助于更准确地确定磁性体的位置和特性。

（三）

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