文档介绍：,磁法勘探仪器方法简介
磁法勘探
通过观测和分析由岩石、矿石(或其他探测对象)磁性差异所引起的磁异常,进而研究地质构造和矿产资源(或其他探测对象)的分布规律的一种地球物理勘探方法。测量地磁异常以确定含磁性矿物的地质体及其他探测对象存在的空间位置和几何形状﹐从而对工作地区的地质构造﹑有用矿产分布及其他情况作出推断。
磁性岩体及矿体产生的磁场叠加在地球磁场之上﹐引起地磁场的畸变。这种畸变一般称为地磁异常。
磁法勘探利用地下体不同矿体,岩体等物质的磁性不同,进而得出磁异常。
磁法勘探仪器
(1),第一代磁力仪。它是应用永久磁铁与地磁场之间相互力矩作用原理,或利用感应线圈以及辅助机械装置。如机械式磁力仪、感应式航空磁力仪等。
(2),第二代磁力仪。它是应用核磁共振特性,利用高磁导率软磁合金,以及专门的电子线路。如质子磁力仪,光泵磁力仪,及磁通门磁力仪等。
(3),第三代磁力仪。它是利用低温量子效应,如超导磁力
机械式磁力仪
器工作原理
磁系主要是一根圆柱形磁棒,它悬吊在铬、镍、钛合金恒弹性扁平丝的中央,丝的一端固定于扭鼓,另一端固定于弹簧,压于压丝台上。工作时磁系旋转轴(悬丝)应是水平的,磁棒摆动面严格垂直于磁子午面。打开仪器开关后,磁棒绕轴摆动,它受到地磁场垂直强度力、重力、及悬丝扭力三个力矩的作用,当力矩相对平衡时,磁棒会停止摆动。如右图所示,则平衡方程为:
m Zcos(θ)=P d cos(β-θ)+2τθ
Z——地磁场垂直分量;
m——磁棒的磁矩;
P——磁系受到的重力;
θ——磁棒偏转角;
d——磁系重心到支点的距离;
β——d与磁轴的夹角;
τ——悬丝的扭力系数。
上式经变换整理,并考虑到仪器设计中偏转角范围很小,不超过2°,可视θ=tanθ,则得
a=d cosβ(重心到支点沿磁轴方向距离);
h= d sinβ: (重心到支点垂直磁轴方向距离);
在仪器的结构上,利用光系将偏转角θ放大并反映为活动标线在标尺上的偏离格数。由上图并考虑到θ角很小,可是tan2θ=2tanθ,则有
f——光系物镜的焦距;
s——磁棒偏转θ角时光系标尺的读格;
s0——磁棒水平时光系标尺的读格。
由以上两式得
由上式表明,悬丝式垂直磁力仪,只能用于相对测量。式中(Ph+2τ)/2fm是一个常数,它代表每一读格的磁场值,叫做格值,以符号ε表示。格值的倒数是灵敏度,通过调节h以改变灵敏度。
质子旋进式磁力仪
物理学业已证明物质是具有磁性的。若以水分子(H2O)而言,从其分子结构、原子排列和化合价的性质分析得知:水分子磁矩(即氢质子磁矩)在磁场作用下绕地磁场旋进,——1所示。
它的旋进频率f服从公式f=γpT/2π。[式中γp为质子旋磁比;T为地磁场强]。不管从经典力学观点,还是从量子力学观点,此公式的来源均能得以论证。为方便起见,此处采用经典力学的观点,分析直角坐标系中质子磁矩的旋进情况。
设质子磁矩M在地磁场T作用下有一力矩M×T,于是,它和陀螺一样,其动量矩的变化率等于外加力矩,即
=
磁矩的三个分量为:
为分析方便,设Tz=T(地磁场);Tx=0;Ty=(——4),便得:
对于(——5)