磁法勘探 08 磁异常的解释与应用.ppt

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1、8、磁异常的解释与应用,8-1 磁异常的定性解释8-2 磁异常在区域与深部地质调查中的应用8-3 在石油天然气勘探中的应用8-4 在固体矿产勘探中的应用8-5 在其他方面的应用,8-1 磁异常的定性解释,1、磁异常的定性解释 磁异常的定性解释包括两个方面的内容：一是初步解释引起磁异常的地质原因，二是根据实测磁异常的特点，结合地质特征运用磁性体与磁场的对应规律，大体判定磁性体的形状、产状及其分布。对磁异常进行地质解释的首要任务是判断磁异常的原因。对找矿来讲，就是要区分哪些是矿异常，哪些是非矿异常。实际工作中，由于地质任务和地质条件的不同，定性解释的重点与方法也不同，但一般都从以下几个方面着手。,

2、露天铁矿 铁矿石,（1）将磁异常进行分类。根据异常的特点（如极值、梯度、正负伴生关系、走向、形态、分布范围等）和异常分布区的地质情况，并给合物探工作的地质任务进行异常分类。例如，普查时，往往先根据异常分布范围，把异常分为区域异常和局部异常。区域异常往往与大的区域构造或火成岩分布等因素有关；局部异常可能与矿床和矿化、小磁性侵入体等因素有关。为了弄清每个异常的地质原因，对区域异常可结合地质情况，再分为强度大、而又起伏变化的分布范围也大的异常，异常强度较小而又平静的大范围分布的异常等等；对局部性异常，可结合控矿因素等分为有意义异常和非矿异常等。（2）由“已知”到“未知”。由已知到未知是一种类比方法，

3、这种方法是先从已知地质情况着手，根据（矿）石磁性参数，对比磁异常与地质构造或矿体等的关系，找出异常与矿体，岩体或构造的对应规律，确定引起异常的地质原因，并以此确定对应规律，指导条件相同的未知区异常的解释。在推论未知区时，应充分注意某些条件变化（如覆盖、干扰等）对异常的可能影响。（3）对异常进行详细分析。详细分析研究异常的目的，是为了结合岩石磁性和地质情况确定引起异常的地质原因。在研究异常时，应注意它所处的地理位置，异常的规则程度，叠加特点。同时还应大致判断场源的形状、产状、延深和倾向等。,2、磁异常的定量解释 定量解释通常是在定性解释基础上进行，但其结果常可补充初步地质解释的结果。定性和定量解

4、释两者是相辅相成的，并无严格的分界。定量解释的目的在于：根据磁性地质体的几何参量和磁性参量的可能数值，结合地质规律，进一步判断场源的性质；提供磁性地层或基底的几何参量（主要是埋深、倾角和厚度）在平面或沿剖面的变化关系，以便于推断地下的地质构造；提供磁性地质体在平面上的投影位置、埋深及倾向等，以便合理布置探矿工程，提高矿产勘探的经济效果。定量解释方法的选择，应选那些简单、方便、精度高，适用范围广，有抗干扰能力，前提条件少，能自动检验或修正反演结果的方法。,铁矿带,8-2磁异常在区域与深部地质调查中的应用,1、划分不同岩性区和圈定岩体 由于磁异常是由不同地质体间的磁性差异引起的，所以某种地质体的异

5、常特征，与地质体的空间分布、形状、产状及磁性直接相关。理论和实践表明：磁异常的位置和轮廓可以大致反映地质体的位置和轮廓；磁异常的轴向，一般能反映地质体的走向；在地质体出露和埋深较小的情况下，其磁性不均匀常会使异常发生起伏变化；磁异常的强度和分布范围会随埋深而变化。除以上几点外，在圈定岩体和划分岩性区时，还应注意不同岩石的地质分布特点，岩石磁性的变化规律及其相应的磁场特点，磁性体的磁化特点等。（1）基性超基性岩体的磁场特征基性与超基性侵入岩，一般含有较多的铁磁性矿物。在出露或埋藏较浅时，在地面可引起数千纳特的强磁异常。由于磁性矿物含量的不均匀，曲线有一定程度的的跳跃（图8-1）。有时岩体中含有百

6、分之几到百分之十几的磁铁矿，此时岩体磁异常与磁铁矿磁异常往往难以区分。,图81基性超基性岩的磁异常,（2）玄武岩等的磁场特征 玄武岩体上的磁异常值变化很大，有数百纳特以下的弱异常，也有数千纳特的强异常，以上千纳特的异常较为常见。这些异常常具有锯齿状剧烈跳跃的特点，与其他岩体有明显的区别。（3）闪长岩的磁场特征 闪长岩常具有中等强度的磁性，在出露岩体上可以引起10003000nT磁异常。当磁性不均匀时，异常曲线在一定背景上有不同程度的跳跃变化（图8-2）；当磁性均匀时，曲线跳跃幅度较。,图8-2 磁性不均匀闪长岩的磁异常,（4）花岗岩等的磁场特征 花岗岩类一般磁性较弱，在多数出露岩体上只有数百纳

7、特左右的磁异常，有时甚至在百纳特以下。曲线起伏跳跃较小，少数岩体上也有形成数千纳特异常的。花岗岩体有时有不同的岩相带，常形成不同的磁场特征，且边缘相的磁场强度往往相对较高。花岗闪长岩的磁异常常较花岗岩为高，而与闪长岩相近。（5）沉积岩类的磁场特征 沉积岩多数只有微弱的磁性，故磁场平静、单调。有些砂岩、页岩或含有磁铁矿的大理岩，因含有少量磁铁矿物而出现磁异常。有的盐丘，因其组成矿物具有反磁性而有数十纳特的负磁异常。（6）变质岩类的磁场特征 沉积岩形成的变质岩一般磁性微弱，磁场平静。由火山岩形成的变质岩异常与中酸性岩体异常相近。含铁石英情况特殊，往往形成有明显走向的强磁异常。,闪长岩 沉积岩 变质

8、岩,2、推断断裂、破碎带及褶皱 用磁法能圈定断裂带、破碎带，是因为断裂的产生或者改变了岩石的磁性，或者改变了地层的产状，或者沿断裂带伴有后期或同期岩浆活动，或者沿断裂两侧具有不同的构造特点。断裂或断裂带上的磁异常，按其特征可分为以下几种。沿断裂有磁性岩脉（岩体）充填，这时沿断裂方向会有高值带状异常（或线型异常带）分布。若沿断裂方向因岩浆活动不均匀，可能产生断续的串珠状异常。有些断裂破碎带范围较大，构造应力比较复杂，既有垂直变化也有水平变化和扭转现象。在这种情况下会造成雁行排列的岩浆活动通道，因此在这类构造上就会出现雁行状异常带。当根据磁异常推断断裂构造时，一要注意标出异常轴，二是要有理由肯定异

9、常与岩浆活动有关。另一种情况是，磁性岩石断裂无岩浆活动伴随，当其断裂破裂现象显著时，因磁性变化会出现低值或负的异常带，这就是所谓的“干断裂”异常。深大断裂是一种特殊的断裂类型。这种断裂常是两个不同大地构造单元的分界线；断裂切割地球的硅铝层，甚至更深；断裂活动和岩浆活动具有多轮回性，它多半是现代地震的活动带。它是一个宽度可达几十千米，长几百千米的复杂断裂束，是一个宽大的岩浆剧烈活动通道。在深大断裂带内，近乎平行的断裂线成组出现，磁异常也是如此。图（8-3）是郯城庐江深大断裂的磁场图，该断裂长约800km，宽3050km，其磁异常以正异常形式出现。,2、推断断裂、破碎带及褶皱 深大断裂带常可能是一

10、个巨大的金属成矿带，如长江中下游深大断裂带就是一个金属矿成矿带。断层也是一种断裂构造。规模较大的断层，沿断层在面两盘发生了明显的相对位移。一个磁性层或磁性体当其为断层错开时，不论是上下错动还是水平错动，当断距较大时都会使磁异常发生明显变化。一般上盘的磁异常强度小，而范围小；下盘的磁异常反映为缓、宽、弱和较平稳。若为水平错动，磁异常等值线会发生扭曲，异常轴向发生明显变化。,图8-3 郯城庐江深大断裂中 部的磁异常,考察郯庐断裂带,欧亚和美洲板块断裂带,3、成矿区的圈定与划分 成矿区的圈定与划分，是一项地质、地球物理资料相结合而进行的一种综合性研究工作。利用磁测资料时，主要应考虑两方面的条件，一是

11、成矿和控矿条件；二是矿与围岩的磁性差异。即要综合考虑地质和地球物理的可能性（1）含油气远景区的圈定和划分 根据磁测资料评价含油气远景时，首先要考虑磁性界面深度图，即基底深度图所反映的构造形态（基岩的相对隆起与凹陷）；同时也要研究生油条件、储油条件、构造条件等，其中主要是构造条件。一般来说，只要有比较宽阔的深凹陷存在，就有形成油气藏的可能性；只要在深凹陷内存在着相对隆起，一般应划分为成油气有利地段。以构造条件为主导的远景评价方法，曾在各个工业油气藏盆地中利用过，一般都是很成功的。如在松辽盆地划分出的大庆长垣，以及在渤海地区、江汉地区都得到了肯定的效果,（2）金属成矿区的圈定 在评价金属矿成矿远景

12、区时，要研究岩浆控制条件、构造控制条件、地层和岩性控制条件、地球化学条件和地貌条件等。其中主要是岩浆、构造和地层控制条件，区域地质构造是控制全局的因素。我们知道，与超基性岩密切相关的矿床有铬、铂和金刚石；与基性岩共生的矿床有钛磁铁矿和硫化镍矿；与中酸性火成岩有关的矿床，有钨、锡、钼、铜、铅、锌、金、铀、钛、锂、铍、铌、钽等各种成因类型的绝大多数内生矿床。区域性地质构造控制着成矿区、成矿带、矿田和矿床的位置。断裂带是岩浆活动的通道，在断裂交叉处往往控制着成矿远景区。在评价内生矿床时，岩浆和构造条件是主要的。在评价海相沉积矿床时，地层及构造则是主要的，锰矿、铀矿、铜矿、铝土矿等沉积型矿床都受地层控

13、制。根据磁测资料可以圈定侵入体，研究侵入体的形状、产状、岩相和蚀变带等；可以确定断裂和褶皱构造、划分不同岩性区。利用磁测资料对控矿因素的分析结果，再结合地质资料和区内的矿点、矿化点、矿化带、矿床等各种找矿标志（包括各种物化探异常在内）进行综合研究，圈定出成矿远景区。成矿区的圈定与划分，是一项地质、地球物理资料相结合而进行的一种综合性研究工作。利用磁测资料时，主要应考虑两方面的条件，一是成矿和控矿条件；二是矿与围岩的磁性差异。即要综合考虑地质和地球物理的可能性。,8-3在石油天然气勘探中的应用,磁力勘探是以测量磁场的微小变化为基础的。磁性岩石的分布发生任何变化都会引起磁场的相应变化。大多数沉积岩

14、几乎都是无磁性的，而下伏火成岩和基岩通常是弱磁性的。根据磁性资料确定了基岩的深度，也就确定了沉积物的厚度。因基底面起伏能在上伏沉积岩中形成有利于油气聚集的构造起伏，确定基岩的起伏能为油气勘探提供有用资料。当沉积盖层中存在一定厚度的磁性沉积层时，盖层褶皱构造就能引起与其相应的磁异常。磁性岩层多为含有少量磁铁矿的陆源岩层，如砂岩之类。如四川盆地下三叠统飞仙关组、侏罗系上沙溪庙组等为磁性层。其岩性多为砂岩、页岩。除四川盆地下三叠统飞仙关组、侏罗系上沙溪庙组等为磁性层。其岩性多为砂岩、页岩。除四川盆地外，塔里木盆地、柴达木盆地也都有磁性地层组成的背、向斜构造。以上所述可知，磁测不仅能解决油气盆地内有关

15、磁性基底的起伏、断裂、岩性等区域地质问题，还可通过对 局部异常的提取和研究，圈定盖层中的局部构造。很长一段时间，不同比例尺（主要是1：50万、1：20万）的磁测在石油地球物理勘探中的作用主要限于大区域地质构造的解释，如圈定沉积盆地、研究区域地质构造特征和根据二级构造异常确定油气远景区等等。随着高精度航空磁测工作的开展，构造航磁不仅在查明区域地质构造方面能起到重要作用，在寻找局部沉积构造和油气田方面也能起到重要作用。,1.T剖面 2.航磁圈定的构造 3.地震构造图84 TAD长垣在磁场上的反映,a.剖面平面图 b.T剖面,图8-4是由低磁场背景上局部升高异常所反映的TAD长垣。磁性体位于35km

16、深处，长垣为中生界沉积构造。在轴部钻井，于井深4188m见上侏罗统有磁性的安山岩及玄武岩，其厚度达104m。,近年有人提出在油田上空发现存在高波数（高频）磁异常，认为这种异常反映近地表的磁铁矿。磁铁矿是由氢氧化铁、氧化物或赤铁矿的还原形成。这种磁铁矿的形成被认为是石油渗出的直接结果，因而利用这种异常可以判定油气藏的存在。有人提出油气藏上方碳氢化合物形成还原柱，氧化还原电位产生的自然电流产生磁异常，利用这些现象进而找油的设想。,磁亮点示意图 锡林凹陷的磁亮点,8-4在固体矿产勘探中的应用,磁测在固体矿产勘查中的作用主要是直接找矿和间接找矿两方面。磁测是作为找磁铁矿床的方法而产生并长期发展的。随着

17、磁测精度的提高和基本理论的发展，磁测不仅能发现磁铁矿床，而且可能解决勘探方面的问题：确定矿体的深度、产状要素、磁化强度和估算磁铁矿石的储量。在这方面我国已有多个成功实例。在间接找矿中，主要是用磁测查找在空间上或成因上与成矿有关的地层、构造、岩浆岩、蚀变岩石、矿化带等控矿因素。此外，利用所寻找矿种与磁性矿物的共生关系找矿，也属于间接找矿。目前磁力勘探的间接找矿作用，发挥的作用还很不够。磁测寻找磁铁矿床的效果举世公认，最为明显。在寻找其他类型铁矿，以及铜、铅、锌、镍、铬、钼、铝土矿、金刚石、石棉、硼等各种金属与非金属矿床上，虽然大都属于间接找矿，但也起到重要作用。1.寻找各类铁矿床 2.我国铁矿的

18、主要类型有：前震旦纪变质铁矿、碳酸盐类岩石与中酸性侵入体接触带铁矿、火山岩中铁矿、基性侵入岩中铁矿等。（1）变质岩中的铁矿 此类铁矿通常称为鞍山式铁矿，其磁铁矿石的感应磁化强度达0.030.2A/m，围岩变质岩的磁化率小，两者有明显的差异。当矿体出露地表，磁异常有明显的峰值，异常可达上万纳特。航空和地面磁测异常就成为寻找此类矿床的有效找矿标志。地磁异常多为条带状，具有明显的走向方向。,（2）中酸性侵入体与碳酸盐岩的接触带中的铁矿 此种铁矿产于中酸性侵入体，如闪长岩、花岗闪长岩与石灰岩、泥质灰岩、钙质粉砂岩等碳酸盐岩石的接触带及其附近，在矿体附近往往可见矽卡岩。中酸性侵入体具有磁性，可观测到明显

19、的磁异常。碳酸盐岩石不具磁性，铁矿产于接触带及其附近，在碳酸盐岩石的平静磁场与侵入体磁场的过渡带上叠加的次级磁异常就成为磁测找此类铁矿的标志。例如图（8-5）是河北某地1：10万航磁图，图中有一个以30nT为接触带异常背景的弧立异常。由于异常位于某铁矿区外围，有必要查明异常的地质原因。磁异常分布区出露有中奥陶统马家沟灰岩，此种灰岩在该区为成矿围岩；在航磁图上异常处于30nT背景边部，说明异常位于接触带上，处于成矿有利地段。物探人员据此，初步判定可能是矿异常。为查明该异常，又布置了1：5000比例尺的地面磁测，圈定了这个最大值只有350nT的低缓异常，见图（8-6）。对上述异常经定性分析、定量计

20、算，并研究了磁异常的空间分布和变化特点；根据当地矿体磁性参数和定量计算出的参数作了正演计算后，进一步确定了该异常为矿异常。经钻探验证证实了异常由磁性铁矿所引起。矿体为多层密集排列，而并非球形矿体。因其埋藏较深，故可近似看作球体。,图8-5 河北某地磁铁矿上的航磁异常 图8-6 河北某地磁异常平面图,铁矿生产,（3）火山岩中的铁矿 此类铁矿在我国统称为梅山式铁矿，可以分成两类。一是玢岩侵入火山岩中，分布在火山岩断陷盆地中间，以磁铁矿石为主；另一是玢岩侵入盆地基底层中，主要分布于火山岩断陷盆地边部或隆起断块中，以假象赤铁矿矿石为主。火山岩磁性比磁铁矿通常要小。考虑到火山岩磁场的干扰，用1：5万或1

21、：2.5万比例尺航磁可发现铁矿异常。江苏某铁矿产于辉长闪长玢岩和黑云母安山岩接触带内即为此类矿典型一例。（4）基性岩中的铁矿 当地槽褶皱期后或地台活化时，基性岩沿深大断裂侵入，生成钒钛磁铁矿。矿石具有强磁性，基性岩具有磁性，两者仍有差别。仍可借助不同异常特征可用磁测圈定岩体及矿床。3.寻找其他金属矿与非金属矿（1）铜矿和铜镍矿 利用磁测找铜矿，一般分两种情况：一是含铜磁铁矿床；另一种是铜矿床中局部含有磁铁矿或磁黄铁矿。对于含铜磁铁矿床，铜与铁共生，利用磁测换铁间接找铜。如湖北某地在进行1：20万比例尺航磁测量时，曾在一条测线上发现强度较大的磁异常。开始按铁矿勘探，后来在强磁异常旁侧的次级低缓磁

22、异常找到了深部含铜磁铁矿，才肯定了该矿床的工业价值。,对于矽卡岩型铜矿和超基性岩中的铜镍矿，往往局部含有磁铁矿或磁黄铁矿。这时磁测仍是找这两种矿的有效手段。由于铜矿体的范围往往超过磁性矿物范围，所以磁测不能用来圈定矿体范围。超基性岩中的铜镍矿，磁异常除作为找矿的标志处，还用来圈定超基性岩体。如甘肃某铜镍矿产于二辉橄榄岩辉石橄榄岩的超基性岩中，矿石中含有大量磁黄铁矿，磁化率比超基性岩大4倍左右。经1：10万航磁发现异常，经地磁检查后发现在矿区外围两个1000nT左右的异常，图8-7。根据异常的错动，推测有平推断层。经钻探后在异常50100m深处见到了岩体和矿体，现已成为我国大型的铜镍矿产地之一。

23、,图8-7 甘肃某铜镍矿区磁异常剖面图,铜 矿,（2）多金属矿与锡矿 多金属矿中的矽卡岩型矿床，往往含有磁铁矿或磁黄铁矿，使用磁测较为有效。如河北某地的多金属矿，产于石英斑岩与震旦纪的外接触带。航磁异常反映为250500nT的局部异常。经地面工作证实，强磁异常由磁铁矿化矽卡岩引起；而其低缓磁异常系由深达100m以下的以钼为主的铁、铜、锌、钼多金属隐伏矿床所引起。（3）铬铁矿 铬铁矿产于超其性岩中，而超基性岩有较强的磁性，用磁测可以圈定超基性岩体。能否从中区分出矿体异常，则要视矿体与岩体是否有磁性差异而定。如云南某地，铬铁矿产于浅变质的矽质粉砂岩、泥质板岩、千枚岩中，铬铁矿具有较强磁性，而围岩属

24、浅变质岩磁性弱。因此，在铬铁矿上有数百纳特的磁异常，见图8-8。该区依据这些异常找矿，见矿率达50%以上。,图3-8-8 云南某地铬铁矿区磁异常图 锡矿石,（4）基性与超基性岩中的石棉矿 由于石棉矿与基性、超基性岩有成因关系，而基性、超基性岩具有磁性，故利用磁测圈定这些岩体间接指出石棉矿的赋存部位。如辽宁某地层区内震旦纪厚层灰岩的平静磁场中出现北西向分布的规则磁异常带，异常强度在150300nT，呈狭长带状、梯度较大。工区南部构造复杂，号异常走向变化为断层错动所致，见图8-9。经多个钻孔控制，证实此磁异常带为与石棉矿共生的辉绿岩引起。,图8-9 辽宁某石棉矿区磁异常平剖图,8-5在其他方面的应

25、用,1、在煤田火烧区上的应用 在许多煤盆地中，在燃烧过的煤层上方有强磁异常。这是由于煤层中的氧化铁和氢氧化铁受高温作用变成磁铁矿的缘故。根据煤层燃烧后的热剩磁特点，我国物探人员在西北三省的十七个勘探区二十二个测区用磁法和自然电场法探测煤田火区，取得了较好效果。煤层露头自然发火经历为低温氧化、自热、着火与遍燃、燃烧、降温熄火。按发生发展的进程，则煤层火区可分为五个带：吸附水蒸发带；挥发物涌出带；发火带；燃烧带；还原熄灭带等。煤层经过燃烧，顶底板及其夹矸受到强烈的高温作用而形成烧变岩。顶底板中的铁质多数是赤铁矿、黄铁矿、菱铁矿、褐铁矿等，随着烧变岩的形成它们大部分转变成磁性矿物。由于这种作用是从

26、300800高温下冷却发生，因而获得热剩磁，且其磁化方向与冷却时的地磁场方向相同。火区观测到的磁异常就是由该温差顽磁性所引起。由此推测：还原带的烧变岩正处于降温阶段，尚未降到正常温度，所以只能得到部分热剩磁；熄灭带比还原带得到更多热剩磁，故推知后者的磁性要强于前者；发火与燃烧带尚未获得热剩磁。存在这样的磁异常特征：熄灭带磁异常最强；从熄灭带到燃烧带磁异常逐渐减弱；在涌出带和水蒸带上观测不到磁异常。,在圈定火区范围时一般根据Za曲线特征。在煤层倾斜一侧的Za极小值点可定为下部边界，而在另一侧的Za零值点定为上部边界。当多层叠加时则要考虑这些特征点的叠加位移影响。在宁夏汝箕沟煤田应用磁测圈定了火区

27、底界并经钻孔验证，结果和推断吻合。图8-10是宁夏汝箕沟火区的磁异常与自然电位曲线，自电出现台阶形曲线，反映了燃烧与降温熄灭两个大阶段，磁异常反映典型的从熄灭带到燃烧带异常减弱的特征。,图8-10 宁夏汝箕沟火区一条剖面上的磁异常与自然电位曲线,煤田自燃,西北某煤田的磁测资料，煤层燃烧后，煤层顶底板岩石中所含铁质矿物（多数是赤铁矿、黄铁矿等）大部分转变成磁性矿物Fe3O4，岩石在地磁场作用下从高温至居里点降到常温，形成烧变岩强磁性体，仪器探测反映为很强的磁异常，因而可通过磁异常平面等值线图确定出烧变岩的走向及边界范围，该工区烧变岩已见出露，可通过剖面图确定出烧变岩倾向及底界面深度，找到烧变岩以

28、下尚未烧掉的煤层。,原始磁测平面图,解释结果,虚线表示通过反演推测出的烧变岩的范围。该范围是通过对逐个剖面进行边缘性检测所得出的结果。,2、在地热调查中的应用 利用磁测可以勾画出地热区的坳陷和基底构造，寻找控制地下热水资源的构造，如断层和火成岩等。火成岩在正常情况下有一定磁性，在热水活动范围内因热蚀变作用而使磁性降低，这有利于利用磁测圈定热蚀变带。故不同地质成因的地热，调查可得到不同磁异常特征。下面介绍低负磁异常特征的地热田调查。秦皇岛龙家店热田，地表为第四系覆盖，厚度50100m之间，其下为区域变质的花岗片麻岩。地表水在下部增温后从破碎带上升到第四系中被一层粘土覆盖，形成热田。花岗片麻岩有较

29、强的磁性，由于热退磁作用使受到热水侵蚀的花岗片麻岩磁性减弱。由图3-8-11的Za曲线可见，Za负异常基本上圈定了由于热水而使岩石蚀变产生蚀变带，间接地确定了热水的存在，从而圈定了热水分布范围。视电阻率拟断面图基本上确定了热水分布范围。,西藏羊八井,3、在考古与环境磁学中的应用 随着高精度磁测工作的展开，磁力勘探已成为探查古遗存空间分布的主要地球物理方法之一。由于古地磁学的发展，使磁性地层学成为确定古遗存、古人类化石时代的重要手段。随着第四纪沉积物磁性特征深入研究，又为环境磁学提供了新途径。有史以来、史前期的古遗存（古遗址、墓葬、建筑等）、古人类化石本身、所处地层的磁性与周围环境有所差异，这种

30、差异就构成磁学考古的基础。这种差异的起因如下：a.被火烧过的泥土制品、土壤、石块等可获得较强的磁性。这类物质因热作用的化学变化及获得热剩磁，而使磁性增强。火烧过的物质要比一般土壤的磁性高出12个数量级。b.有机质的腐烂使土壤获得较强磁性。这是由于有机质腐烂的过程中氧化还原作用使赤铁矿变为磁铁矿的结果。c.人为翻动的土壤或夯土，因土质结构、密度等发生变化，以及掺入人工制品（陶片、烧土等）的残渣、颗粒等都可以使其与周围天然沉积物之间出现磁性差异。如夯土磁化率增大，掩埋沟穴的虚土磁性相对减弱。因而在夯土的墓葬、墙基等上部可观测到明显的正（高）磁异常，其沟、穴上有负（低）异常。d.天然沉积物的颗粒在沉

31、积过程中，受重力、水动力及地磁场力的控制，沉积物的磁化率将是各向异性的。其磁化率椭球的长轴 kmax 将平行于水平的沉积面，在河相沉积情况下kmax 轴向为水流控制。这可以用来研究沉积物在形成时的水流方向。另外，沉积物在沉积及磁性获得的过程中与气候（如温度）环境有关，这种相关性在较厚的沉积剖面上显示出来。研究对象因以不同方式获得磁性，为实现考古及环境磁学等提出物理前提。,秦始皇陵,图8-12为河南新郑某处古墓葬的T磁异常图，测网线距2m，点距1m。由图可见，在已知墓葬A、B、C及大型陪葬坑上现实出有一定强度、轮廓明显的磁异常。如A异常清楚显示该墓有一较长的 南北向墓道，墓室的东南侧有两个小耳室

32、。据其形态，考古工作者判定为汉代“甲”字型砖墓。B异常的形态表明该墓为典型的“刀”字型砖墓，图中黑粗轮廓线是根据磁异常推断的结果。C异常较弱，对墓的轮廓显示不清晰，这表明该墓为一土坑墓，非砖结构。E、D异常反映的是两个新发现的墓葬。陪葬坑的磁异常南、北部分有较大区别，表明坑内有较多的陶器等物品，主要堆放在坑的南半部。该区这些异常推断的遗存埋深地下12m左右。实际钻探证实了磁测结果的分析。,1)考古,图812 河南新郑某处古墓葬的T磁异常图1零等值线 2-正异常等值线（nT）3负异常等值线（nT）4点号/线号,2)环境磁学,应用磁性调查方法研究考古对象周围第四纪沉积物的磁性参数特征，可了解考古对

33、象所处的古气候，水的流向等环境因素。对第四纪沉积物的磁性研究结果表明，沉积物的磁化率和天然剩余磁化强度值的大小可用来揭示沉积时的古气候情况。一般认为，它们的高值代表相对光明温暖（或热）的气候，否则相反。,4、在城市、工程环境与军事的应用 1)寻找沉船、水雷等隐伏爆炸物 改革开放以来，随着我国经济的快速发展，磁测在寻找沉船。未爆炸水雷、炸弹等各种人文遗弃物方面发挥重要作用，王传雷（2000）在长江下游的马当用水上高精度磁测方法探明了抗日战争时期的沉船等各种钢铁遗弃物，获得较好的效果,水雷,2)探测水下潜艇 利用低空飞行的航空磁测可以发现水下潜艇，潜艇虽经在出港之前消磁，但是还有一定强度的磁异常可以观测到。为了识别潜艇，需要在战前监测的海域做高精度磁测，以便获得正常磁场背景，再与实时测量的磁场对比来发现潜艇异常。若将探测目标近似看作均匀磁化旋转长椭球体模型，则可以正演计算潜艇产生的磁异常，并用最优化方法反演潜艇空间位置.如图所示，在不同得深度上潜艇的磁异常曲线是不同的。下图显示了飞机发现潜艇的过程。,飞机发现潜艇,潜艇处于不同深度,