第二章 岩石的磁性ppt课件.ppt

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1、第二章 岩石的磁性,概述,地壳中的岩石和矿体都处在地球磁场中，从它们形成时起，就受其磁化而具有不同程度的磁性，其磁性差异在地表引起磁异常。岩（矿）石磁性和地球磁场是磁法勘探的物理基础研究岩（矿）石磁性的目的掌握岩石和矿物受磁化的原理；了解岩（矿）石的磁性特征及其影响因素，以便正确确定磁法能够解决的地质任务，对磁异常作出正确的地质解释。有关岩（矿）石磁性的研究成果，亦可直接用来解决某些基础地质问题如区域地层对比，构造划分等。,1、物质磁性2、岩石的磁性3、岩石中的剩磁4、地质体磁化的消磁作用,第一节 物质磁性,任何物质的磁性都是带电粒子运动的结果，起源于原子中原子核和电子的运动。原子是组成物质的

2、基本单元，它由一个原子核及围绕它的一个或多个电子组成。,从微观上描述,电子绕核沿轨道运动（公转），具有轨道磁矩。电子在一定轨道上自旋运动，具有自旋磁矩。这些磁矩的大小，与各自的动量矩成正比。原子核为带正电粒子组成，呈自旋转动，亦具有磁矩，但数值很小。,从微观上描述,原子总磁矩为以下三者的矢量和：电子轨道磁矩自旋磁矩原子核自旋磁矩。方向各自不同，总体磁性很小。,从微观上描述,各类物质，由于原子结构不同，它们在外磁场作用下，呈现不同的宏观磁性。物质由原子组成，在外磁场作用下，各类物质宏观磁性如何，取决于其原子的不同和原子结构的差异，可分为三大类：抗磁性（逆磁性）顺磁性铁磁性,从宏观来说,一、抗磁性

3、(逆磁性),定义：在受到外加磁场作用时，物质获得反抗外加磁场的磁化强度的现象。 当外力作用为0时，抗磁性物质不显磁性（含有电子成对自旋磁矩）。并具有如下特征：磁化率（）0，数值很小（0.nn10-6CGSM），且为常数在外磁力作用下，电子的运动轨道绕外磁场作旋进，此旋进产生附加磁矩的方向与外磁场相反，形成抗磁性；,常见的抗磁性物质有金、贡、锌、硫等,实质,抗磁性是一些物质的原子中电子磁矩互相抵消，合磁矩为零。但是当受到外加磁场作用时，电子轨道运动会发生变化，而且在与外加磁场的相反方向产生很小的合磁矩。这样表示物质磁性的磁化率便成为很小的负数(量)。磁化率是物质在外加磁场作用下的合磁矩(称为磁化

4、强度)与磁场强度之比值，符号为。一般抗磁(性)物质的磁化率约为负百万分之一(-10-6)。,一、抗磁性(逆磁性),当外力作用为0时，抗磁性物质不显磁性（含有电子成对自旋磁矩）。并具有如下特征：外磁场去掉时，附加磁矩随即消失；抗磁物质的一个重要特点是磁化率不随温度变化。Mi与外磁场方向相反,常见的抗磁物质：水、金属铜、碳(C)和大多数有机物和生物组织。,二、顺磁性,定义：磁场作用下，物质中相邻原子或离子的热无序磁矩在一定程度上与磁场强度方向一致的定向排列的现象。与抗磁性不同的是，它含有非成对电子，其自旋磁矩未被抵消。但外磁场不存在时，整个磁介质的各个原子磁矩取向混乱，相互抵消，总体不显磁性。,顺

5、磁性物质（paramagnetism）的磁化率为正值，比反磁性大13个数量级，X约10-510-3。物质中具有不成对电子的离子、原子或分子时，存在电子的自旋角动量和轨道角动量，也就存在自旋磁矩和轨道磁矩。在外磁场作用下，原来取向杂乱的磁矩将定向，从而表现出顺磁性。,二、顺磁性,在外磁场作用下，电子自旋磁矩的方向转向与外磁场平行，这种特性叫顺磁性。原子磁矩沿外磁场方向的取向占据优势，因而使物质产生一定的磁化，即形成顺磁效应。总之，顺磁性物质有不成对电子存在，不定向，原子磁矩不为零，总磁矩为零；有外磁力作用时，原子磁矩方向将改变（沿外磁场方向），当外磁场增加到一定程度时，物质磁化达到饱和。,顺磁性

6、是一种弱磁性。顺磁(性)物质的主要特点是原子或分子中含有没有完全抵消的电子磁矩，因而具有原子或分子磁矩。但是原子(或分子)磁矩之间并无强的相互作用(一般为交换作用)，因此原子磁矩在热骚动的影响下处于无规(混乱)排列状态，原子磁矩互相抵消而无合磁矩。,当受到外加磁场作用时，这些原来在热骚动下混乱排列的原子磁矩便同时受到磁场作用使其趋向磁场排列和热骚动作用使其趋向混乱排列，因此总的效果是在外加磁场方向有一定的磁矩分量。磁化率(磁化强度与磁场强度之比)成为正值，但数值也是很小，一般顺磁物质的磁化率约为十万分之一(10-5)，并且随温度的降低而增大,二、顺磁性,磁化特点：顺磁性与绝对温度成反比顺磁C/

7、T其中T为绝对温度；C为居里常数Mi与外磁场方向相同0的常数，数量在nn百10-6CGSM常见的顺磁性物质有：铝、锰、钨、铀等,顺磁性绝对值 抗磁性绝对值,三、铁磁性,定义物质中相邻原子或离子的磁矩由于它们的相互作用而在某些区域中大致按同一方向排列，当所施加的磁场强度增大时，这些区域的合磁矩定向排列程度会随之增加到某一极限值的现象。,三、铁磁性,在弱外磁场作用下，铁磁性物质即可达到磁化饱和，其磁化率要比抗、顺磁性物质的磁化率大很多。它具有下述磁性特征。 磁化强度与磁化场呈非线性关系磁化率与温度的关系服从居里-魏斯定律铁磁物质的基本磁矩为电子自旋磁矩，轨道磁矩基本无贡献,（一）磁化强度与磁化场呈

8、非线性关系-磁滞现象,对未磁化样品施加磁场H的作用。随H值由零增至Hs，而后减至零；反向由零减至-Hs，再由-Hs，增至Hs，变化一周。样品的磁化强度M，沿O、A、B、C、D、E、F、A变化，诸点形成曲线，称磁滞回线。磁滞回线表明铁磁性物质的磁化强度随磁化场变化，呈不可逆性。其Hc称为矫顽磁力。,磁滞当铁磁质达到磁饱和状态后，如果减小磁化场H，介质的磁化强度M（或磁感应强度B）并不沿着起始磁化曲线减小，M（或B）的变化滞后于H的变化。磁滞回线在磁场中，铁磁体的磁感应强度与磁场强度的关系可用曲线来表示，当磁化磁场作周期的变化时，铁磁体中的磁感应强度与磁场强度的关系是一条闭合线。,磁化强度趋于饱和

9、时,曲线几乎与H轴平行。将此时磁场强度记为Hs,磁化强度记为Ms。,Ms,若减小磁场，则M随H 的变化偏离原先的起始磁化曲线,M的变化落后于H。当H 减小至零时,M不减小到零,而等于剩余磁化强度Mr。为使M减至零,需加一反向磁场-,称为矫顽力。,Mr,反向磁场继续增大到-Hs时,强磁体的M将沿反方向磁化到趋于饱和-Ms,反向磁场减小并再反向时，按相似的规律得到另一支偏离反向起始磁化曲线的曲线。,（二）磁化率与温度的关系,温度升高时，铁磁性物质磁化率增大，容易被磁化，临近居里点时达到极大值；温度高于居里温度，继续升高时， 急剧下降0，由铁磁性转为顺磁性。磁化率与温度服从居里-魏斯定律： =C/（

10、T-T0）,（三）铁磁物质的基本磁矩为电子自旋磁矩，轨道磁矩基本无贡献,铁磁物质内包含着很多个自发磁化区域，称做磁畴。在无外磁场作用时，各磁畴的磁化强度矢量取向混乱，不呈磁性。当施加外磁场时，磁畴结构将发生变化；随外磁场增强，通过畴壁移动和磁畴转动的过程，显示出宏观磁性。,无外磁场,外磁场较小,外磁场大,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,三、铁磁性,由于磁畴内原子间相互作用的不同，原子磁矩排列情况有别，因此铁磁性又分为三种类型：铁磁性反铁磁性亚铁磁性,三、铁磁性,铁磁性磁畴内原子磁矩排列在同一方向。例如铁、镍、钴反铁磁性磁畴内原子磁矩排列相反，故磁化率很小，但具有很大的矫顽磁力,

11、a铁磁性,b反铁磁性,c亚铁磁性,三、铁磁性,亚铁磁性（或称铁淦氧磁性）磁畴内原子磁矩反平行排列，磁矩互不相等，故仍具有自发磁矩。此类物质具有较大的磁化率和剩余磁化强度,a铁磁性,b反铁磁性,c亚铁磁性,几个问题：1、物质的磁性从何而来？2、物质的磁性分几类？3、温度与物质的磁性有什么关系？4、铁磁性物质（随外磁场变化）的磁化过程,第二节 岩（矿）石磁性特征,概述,解释推断磁异常，以解决地质问题，离不开分析研究岩石的磁性特征。在磁法勘探中，岩矿石的磁性通常用磁化率（）、感应磁化强度（Mi）和剩余磁化强度（Mr）表示。,一、表征磁性的物理量,（一）磁化强度（M）和磁化率（）磁化强度（M）均匀无限

12、磁介质受外磁场（H）作用（如地球磁力作用），衡量物质被磁化的程度；磁化率（）物质被磁化的难易程度M与H之间的关系 M= H,一、表征磁性的物理量,单位（量纲）磁化率的单位表示为无量纲的物理量；在SI单位制中用SI（）表示在CGSM制中用CGSM （）表示 1SI（）= CGSM （）/4 磁化强度单位SI制单位：安培/米（A/m）CGSM制： CGSM （m） 1A/m=10-3 CGSM （m）,一、表征磁性的物理量,(二)磁感应强度和磁导率磁感应强度（B）在各向同性磁介质内部任意点上，磁化场H在该点产生的 磁通密度。与磁化场关系 B=HB的单位为特斯拉（T）或纳特（nT）磁导率（ ）单位为

13、亨利/米（H/m），在CGSM制中为无量纲用CGSM（ ）表明 1H/m=107 CGSM （）/4 ,一、表征磁性的物理量,若介质为真空，则磁导率为 0(410-7H/m) B0=0H设介质磁导率为令：相对磁导率 r=/0 这时，介质在磁化场中产生的磁感应强度为：B= H =0rH=0H+0（ r-1）H引入磁导率与磁化率的关系： = 0（1+）那么： B=0（H+M）= 0（H+H）此式表明：物质磁性与外磁场的定量关系，即介质受磁化后产生一个附加场，其大小与介质的磁化率成正比。,一、表征磁性的物理量,若介质为真空： B0=0H介质在磁化场中产生的磁感应强度为 B=0（H+M）= 0（H+H

14、）可见，后者增加了一项M，说明介质受磁化后产生一个附加场（磁化场），其大小与介质的磁化强度成正比。,M= H,一、表征磁性的物理量,（三）感应磁化强度感应磁化强度（Mi）岩矿石在现代地磁场中被磁化获得的磁化强度地磁场近似为均匀的弱磁场，用T表示，即Mi=T式中： 为岩矿石的磁化率，它取决于岩矿石的性质。,一、表征磁性的物理量,（四）剩余磁化强度（Mr）岩矿石在生成时，处在一定条件下，受当时的地磁场磁化，成岩后经历漫长的地质年代，所保留下来的磁化强度。与现代地磁场无关。（五）总磁化强度（M）由感应磁化强度（Mi）和剩余磁化强度（Mr）叠加组成，即为感磁和剩磁的矢量和： M= Mi+ Mr= T+

15、 Mr剩磁可通过岩矿石标本测定获得大小和方向，地磁场强度T可通过查地磁图或计算获得，因此不难获得总磁化强度（M）,二、矿物的磁性,岩石由各种矿物组合而成，绝大部分岩石是以抗磁性和顺磁性矿物作基质，同时含有少量的铁磁性矿物。由于抗磁性和顺磁性物质的磁化率均较小，所以岩石的磁性决定于铁磁性矿物的含量。矿物磁性分为：抗磁性矿物、顺磁性矿物、铁磁性矿物,（一）抗磁性矿物与顺磁性矿物,自然界中，绝大多数矿物属顺磁性与抗磁性的。几种常见矿物的磁化率,（一）抗磁性矿物与顺磁性矿物,抗磁性矿物：磁化率很小，一般认为非磁性矿物，有时在盐盆和石英脉上引起微弱的负异常，在无干扰的情况下，可依次确定它们的位置；顺磁性

16、矿物：磁化率比前者大得多（约二个数量级），故有时呈弱磁异常。,（二）铁磁性矿物,自然界并不存在纯铁磁性矿物，主要存在的是铁淦氧磁性矿物，如铁的氧化物和硫化物及其他金属元素的固熔体等。它们的磁性很强，对岩石磁性起着决定性作用。主要有：磁铁矿（Fe3O4）：属亚铁磁性，居里点Tc=585，=0.070.2SI()，Hc=（730）/410-3A/m，Mr= （420）103A/m， Mi= 485103A/m。,磁赤铁矿（Fe2O3）：分为型和型。型磁赤铁矿（Fe2O3）属亚磁铁矿；型磁赤铁矿（Fe2O3）属斜交抗铁磁性（赤铁矿）前者较大，后者较小。型磁赤铁矿：=0.030.2SI()，Tc=72

17、0，Hc=（3040）/410-3A/m。在高温下不稳定，300时由型变为型型磁赤铁矿： =10-610-5SI()，Hc很大，在高温下稳定。,磁黄铁矿（FeS1+x）当x=1时，为黄铁矿FeS2(顺磁性)当0 x0.1时，为反铁磁性当0.1x0.25时，为亚铁磁性,铁磁性矿物磁化率,三、各类岩石的一般磁性特征,地壳岩石可分为三大类 ：沉积岩，火成岩、变质岩,(一)沉积岩的磁性,一般来说，沉积岩的磁性较弱沉积岩的磁化率主要决定于副矿物的含量及成分（磁铁矿、磁赤铁矿，赤铁矿、以及铁的氢氧化物等）。而造岩矿物如石英、长石、方解石等，对磁化率无贡献。沉积岩的天然剩余磁性（Mr）来自于形成沉积岩的母岩

18、，与由母岩剥蚀下来的磁性颗粒有关，其数值不大。粗粒（砾岩、砂岩）离母体近，磁性较强；细粒（泥灰岩、石灰岩）离母体远，磁性较弱沉积岩的天然剩余磁化强度（Mr）很稳定一般沉积岩的磁性较火成岩、变质岩更弱,(二)火成岩的磁性,依据火成岩的产出状态，又可分为侵入岩和喷出岩。磁性特征：侵入岩的不同岩石组(花岗岩，花岗闪长岩、闪长岩、辉长岩，超基性岩等)，其平均值随着岩石的基性增强而增大。它们的磁化率，均具有数值分布范围的相同特征。 超基性岩是火成岩中磁性最强的。超基性岩体在经受蛇纹石化时成蛇纹石和磁铁矿，使磁化率急剧增大，可达几个SI(t)单位。基性，中性岩，一般来说其磁性较超基性岩次之。,(二)火成岩

19、的磁性,磁性特征：花岗岩建造的侵入岩，普遍是铁磁顺磁性的，磁化率不高。喷发岩在化学和矿物成分上与同类侵入岩相近，其磁化率的一般特征相同。由于喷发岩迅速且不均匀的冷却，结晶速度快，使磁化率离散性大。火成岩具有明显的天然剩余磁性，其Q=Mr/Mi称为柯尼希斯贝格比。不同岩石组的Q值范围，可从010或更大。,(三)变质岩的磁性,磁性（、Mr）变化很大；正变质岩的磁性与母岩相近，其磁性有铁磁顺磁性与铁磁性两组；副变质岩的磁性与母岩相近，磁性一般具有铁磁顺磁性；磁性还与变质过程中各因素有关，与外来性或原生性有关；对层状结构的变质岩具有明显的磁各向异性，剩磁方向往往偏向片理方向或近变质岩走向，在垂直层理方

20、向上磁性最弱；磁性还与其重新组合、重新结晶有关。,四、影响岩石磁性的主要因素,决定岩石的磁性的因素：磁性矿物的类型含量颗粒大小与结构温度压力等,(一)岩石磁性与铁磁性矿物含量的关系,根据实验资料和理论计算，侵入岩的磁化率与铁磁性矿物含量之间存在统计相关关系，岩石中铁磁性矿物含量越多，磁性越强；就侵入岩而言，当铁磁性矿物含量0.001%时，正比关系不明显，当含量0.01%时，成正比关系,(二)岩石磁性与磁性矿物颗粒大小、结构的关系,颗粒大小的影响在其它条件不变时，铁磁性矿物颗粒越粗，磁性越强，但矫顽磁力减小结构的影响在其它条件不变时，铁磁性矿物颗粒相互胶结越好，磁性越强,(三)岩石磁性与温度，压

21、力的关系,温度的影响抗磁性矿物与温度无关顺磁性矿物与温度成反比铁磁性矿物存在可逆型和不可逆型可逆型：加热和冷却过程，在一定条件下，磁化率都有同一数值；不可逆型：加热和冷却过程时，磁化率数值变化不一致。主要有一些不稳定铁磁性矿物,普遍可逆型,普遍不可逆型,特殊可逆型,特殊不可逆型,T,T,T,T,高温下，磁性稳定性较差，低温下磁性稳定性好；温度变化的速度不同，获得的磁性也不同，冷却的速度越快，获得的剩余磁化强度（Mr）越大，反之亦然。如：喷发岩Mr 侵入岩Mr,压力的影响岩石在机械应力作用下，其形状和体积将变化含有的铁磁体也变化（伸缩变化），使磁性大小改变。岩石磁性随压力增大而减小；沿应力方向，

22、磁性降低，垂直应力方向，影响不大，有时略有增加；由于地质应力或压力的作用，形成的破碎带、断裂带上磁性均较弱，若后期充填了矿物，磁性将增强,第三节 岩石的剩余磁性,一、岩石剩余磁性的类型及特点,岩石的天然磁性是成岩过程中受地磁场磁化而自然形成的，由于生成的条件不一样，因而剩磁有许多种类型和各自的特点。热剩余磁性（TRM）碎屑剩余磁性(DRM) 化学剩余磁性(CRM) 粘滞剩余磁性(VRM) 等温剩余磁性(IRM) 剩磁是岩石磁性的重要组成部分，在磁法勘探、古地磁研究中都十分重要,原生剩余磁性,次生剩余磁性,(一)热剩余磁性（TRM）,岩石在冷却的过程中，受当时恒定地的磁场作用，磁化所获得的剩磁。

23、特点：强度大。与地磁场强度成正比，并方向一致。据此可用于研究成岩时地的磁场方向。稳定。剩磁随时间衰减慢磁性驰豫（衡量剩磁稳定性的重要标志）。若稳定说明驰豫时间长。,(一)热剩余磁性（TRM）,特点热剩磁是从居里点到室温，各个温度区间的热剩磁之和。居里点温度时获得的剩磁是成岩时的，以后是后生的。即热剩磁服从特里埃第一定律（叠加定律）,Tc,(一)热剩余磁性（TRM）,将具有热剩磁的岩石标本，在零磁空间内加热到某一温度，然后再冷却到室温，则标本中该温度以下的部分热剩磁全部被清洗掉，称其为部分热退磁。最终得到的是成岩时的热剩余磁化强度。用于古地磁研究当时的地磁场特征。,Tc,(二)碎屑剩余磁性(DR

24、M),沉积岩中含有从母岩风化剥蚀带来的许多碎屑颗粒，其中磁性颗粒(磁铁矿等)在水中沉积时，受当时的地磁场作用，使其沿地磁场方向定向排列，或者是这些磁性颗粒在沉积物的含水孔隙中转向地磁场方向。沉积物固结成岩后，按其碎屑的磁化方向保存下来的磁性，称碎屑剩余磁性(沉积剩余磁性，简称碎屑剩磁)。,(二)碎屑剩余磁性(DRM),特点它的强度正比于定向排列的磁性颗粒数目。其强度比热剩磁小得多。稳定。形成碎屑剩磁的磁性颗粒大都来自火成岩，这些颗粒的原生磁性来自热剩磁，因此碎屑剩磁比较稳定。碎屑剩磁方向和当时地磁场方向一致。颗粒越细方向越一致。若颗粒较大，重力大于磁力的作用，则难于保证方向一致，故在古地磁研究

25、中应采集细粒标本。,(三)化学剩余磁性(CRM),在一定磁场中，某些磁性物质在低于居里温度的条件下，经过相变过程(重结晶)化学过程(氧化还原)，所获得的剩磁，称化学剩余磁性(简称化学剩磁)。特点：在弱磁场中，其剩磁强度正比于外磁场的强度。化学剩磁有较高的稳定性。在相同磁场中，化学剩磁强度只有热剩磁强度的几十分之一。,(四)粘滞剩余磁性(VRM),岩石生成之后，长期处在地球磁场作用下，随着时间的推移，其中原来定向排列的磁畴逐渐地弛豫到作用磁场的方向，所形成的剩磁称粘滞剩余磁性。特点它的强度与时间的对数成正比。随温度增高，粘滞剩磁增大。裸露于地表的岩石，受昼夜及季节的温差变化的热骚动影响，随时间增

26、长，会形成较强的粘滞剩磁。具有较大粘滞剩磁的岩石样品，不宜用古地磁研究。,(五)等温剩余磁性(IRM),在常温没有加热情况下，岩石因受外部磁场的作用(比如闪电作用)，是近地表岩矿石磁性发生大小和方向的改变而获得。特点不稳定方向性差、磁性弱。方向和大小均随的磁场而改变,原生剩余磁性、次生剩余磁性,原生剩余磁性（化石）：热剩余磁性（TRM）碎屑剩余磁性(DRM) 化学剩余磁性(CRM)稳定、与当时地磁场有关，可作为古地磁研究的依据。次生剩余磁性：粘滞剩余磁性(VRM) 等温剩余磁性(IRM)受某些外部因素作用而获得，不能作为古地磁研究的依据。,二、各类岩石剩余磁性的原因,(一)火成岩剩磁的成因热剩

27、磁是形成火成岩原生剩磁的原因。 (二)沉积岩剩磁的成因是通过沉积作用和成岩作用二个过程形成的。前者形成碎屑剩磁，后者成岩作用经受氧化和脱水过程，获得化学剩磁。因此，沉积岩的剩磁系碎屑剩磁与化学剩磁。 (三)变质岩剩磁的成因 变质岩的剩余磁性与其原岩有关，由火成岩变质生成的正变质岩，由沉积岩变质生成的副变质岩，它可能有碎屑剩磁与化学剩磁。,三、研究岩石剩余磁性的地质意义,有助于对磁异常的解释和某些处理。M=Mi+MrMr是剩磁部分，尤其对火成岩占主要成分。当剩磁较强时，且其方向与现在的地磁场方向不一致时，计算及解释需要考虑剩磁，否则，容易得出错误的结论，磁性体的产状推断也会出错.通过研究剩磁方向

28、，协助解决地质构造问题；剩磁方向大致与构造线相同通过研究剩磁，可使反磁化引起的负异常得到解释；在古地磁学中的应用,地层对比我国东部著名的郯城-庐江深大断裂,多数学者认为它是左旋平移断层。但是，对平移的时间和距离，却有不同的看法。对断裂带东西两侧的寒武纪、侏罗纪地层进行的古地磁测量，为解决上述问题提供了有意义的资料。在断裂带东侧，复县早寒武世磁偏角338，五莲晚侏罗世磁偏角7，说明后者相对前者顺时针旋转29。断裂带西侧宿县早寒武世磁偏角42，霍山晚侏罗世偏角17，则后者较前者逆时针旋转25。上述表明，断裂带两侧地壳各自有独立的运动方式，至少在侏罗纪前，两侧地层已发生过相对运动。,地层对比我国东部

29、著名的郯城-庐江深大断裂,多数学者认为它是左旋平移断层。但是，对平移的时间和距离，却有不同的看法。对断裂带东西两侧的寒武纪、侏罗纪地层进行的古地磁测量，为解决上述问题提供了有意义的资料。在断裂带东侧，复县早寒武世磁偏角338，五莲晚侏罗世磁偏角7，说明后者相对前者顺时针旋转29。断裂带西侧宿县早寒武世磁偏角42，霍山晚侏罗世偏角17，则后者较前者逆时针旋转25。上述表明，断裂带两侧地壳各自有独立的运动方式，至少在侏罗纪前，两侧地层已发生过相对运动。,第四节 地质体磁化的消磁作用,概述,均匀无限磁介质在外磁场的作用下有： M=H(外磁场) Mi=T（地磁场）对有限空间，如地壳内的岩体一般都为有限

30、体积，则上述两等式不成立，因为Mi还与物体的形状有关，因此要研究M，首先应从物体的消磁作用入手。,一、消磁作用和视磁化率,消磁场右图为一个均匀有限磁介质，受外磁场T0磁化，则只有两端表面上有面磁荷分布，而在介质内部产生于T0方向相反的磁场Te消磁场。因此有限体磁化后内部的总磁场为： T= T0 + Te有限体内部总磁场T T0对均匀磁化的磁性体，可证明消磁场为： Te =N（Mr+Mi）其中N为消磁系数，其大小取决于磁性体的形状、与外磁场的相对位置，负号表示Te与M方向相反。,T0,Te,一、消磁作用和视磁化率,消磁场由于消磁作用的存在，它总是使物体的磁化强度减小，减小的程度取决于磁化强度和消

31、磁系数N。当存在消磁场Te时，物体内部的磁场，即真正对物体起作用的磁场为： T= T0 + Te那么物体受磁化后其感应磁化强度为： Mi=T=(T0 + Te) = T0 N(Mi+Mr),T0,Te,一、消磁作用和视磁化率,视磁化率由于常常只知道外磁场T0的大小，而不知道消磁场Te的大小，因此，仍然希望找到感应磁化强度Mi与外磁场的T0关系。将Mi=T=(T0 + Te) = T0N(Mi+Mr)移项并整理得： Mi= T0 （1+N ） NMr（ 1+N ）令： = （ 1+N ） 或= （ 1N ）,一、消磁作用和视磁化率,视磁化率则： Mi=T0NMr若Mr较小，可忽略不计（Mr0），

32、则有： Mi=T0此公式表示均匀有限磁介质Mi与T0的关系。式中称为视磁化率，它不仅取决于物体的磁化性质（），还与物体的形态特征有关（N有关）。实际工作中，通过标本测试（尤其是较强磁性的岩石标本）得到的磁化率为。,一、消磁作用和视磁化率,视磁化率的性质对顺磁性与铁磁性物体， 0，N总为正值，故0；由于与物体形态有关，故不能用视磁化率来描述介质的磁性。即使相同的磁介质，若形态不同， 也不同；当N 1时， ，由于N在01之间，若N=0.08，让N 0.01，那么只要 0.001SI（ ），则 ，其误差1%。说明磁介质的磁性很弱时，可认为= ，即消磁作用可忽略不计，因此，测定弱磁性标本时，测量结果可

33、认为是真磁化率（ ）。,消磁作用对Mi方向的影响,由表可见，除球体外，其它型体不同磁化方向时，退磁系数不同。因而，消磁作用不仅影响感磁的大小，还影响方向,消磁作用对Mi方向的影响,以长水平圆柱体为例，说明消磁作用的特点。设柱体受T0磁化， T0的倾角为45，磁化率=0.1SI(),X,Z,T0,Mi,45,M,消磁作用对Mi方向的影响,已知： Mi=T0 = （ 1+N ）可得到总磁化强度在X、Z轴上的分量： Mix=T0 x/(1+Nx)=T0cos45 (Nx=0)Miz=T0z/(1+Nz)=T0sin45/(1+2) (Nz=2)则Mi的倾角（） tg=Miz/Mix=1/(1+2) 0.61 =31.6可见，消磁作用总是使感应磁化强度偏离磁化场的方向（45-31.6=13.4）。,X,Z,T0,Mi,45,M,消磁作用对Mi方向的影响,结论：越大，感应磁化强度（ Mi ）偏离T0的方向越明显，消磁的作用越大；Mi总是偏向磁性体的长轴方向，并总是减小。,X,Z,T0,Mi,45,M,