磁法勘探是利用地殼內各種岩、礦石問的磁性差異所引起的磁場變化(磁異常)來尋找礦產資源和查明地下地質構造的一種物探方法。過去磁法勘探多用來研究大地構造和尋找磁性礦體，近年來磁法勘探在水、工、環方面的套用越來越廣泛。比如在探測地下熱源、含水破碎帶、地下管道、地下電纜等方面均取得了良好的效果。
基本介紹
- 中文名：磁法勘探
- 外文名：magnetic prospecting
- 根本任務：解決地質問題
- 領域：地質學
- 套用：地質調查
- 類別：一種地球物理勘探方法
簡介,基本原理,地磁場,磁異常,磁法正反演,磁場的正演,磁場的反演,磁測儀器,磁測精度,套用,
簡介
磁法勘探是通過觀測和分析由岩石、礦石(或其他探測對象)磁性差異所引起的磁異常，進而研究地質構造和礦產資源(或其他探測對象)的分布規律的一種地球物理勘探方法。其中磁異常是指磁性體產生的磁場疊加在地球磁場之上而引起的地磁場畸變。
岩石、礦石受現代地磁場的磁化而產生感應磁化強度，用它與現代地磁場強度的比值(即磁化率)表示岩石、礦石受磁化的難易程度。岩石、礦石在形成過程中還受到當時地磁場的磁化而獲得磁性，這種磁性經漫長地質年代保留至今，稱為剩餘磁化強度。所以，岩石、礦石的磁性由感應磁化強度和剩餘磁化強度2部分組成。岩石、礦石磁性的差異是磁法勘探藉以解決地質找礦問題的基礎。
基本原理
地磁場
在地球上任何一處，懸掛的磁針都會停止在一定的方位上，這說明地球表面各處都有磁場存在，這個磁場稱為地磁場。地磁場在地球表面的分布是有規律的，它相當於一個位於地心的磁偶極子的磁場。S極位於地理北極附近．N極位於地理南極附近，地磁軸和地理軸有一偏角。
磁異常
在磁法勘探中，實測磁場總是由正常磁場和磁異常兩部分組成。其中正常磁場又由地磁場的偶極子場和非偶極子場(大陸磁場)組成。而磁異常則是地下岩、礦體或地質構造受地磁場磁化後，在其周嗣空間形成併疊加在地磁場上的次生磁場。其中含分布範圍較大的深部磁性岩層或構造引起的部分，稱為區域異常；而由分布範圍較小的淺部岩、礦體或地質構造引起的部分，稱為局部異常。
如實測磁場為T，正常磁場為T0，則磁異常Ta可表示為：
Ta=T-T0
在航空磁測中，大多測量地磁場總強度T和正常場強度T0的模數差△T，即
△T=︱T︱-︱T0︱
在地面磁測中，主要測量磁場的垂直分量變化值Za，稱為垂直磁異常。即
Za=Z—Z0
式中：Z為實測垂直磁場強度；Z0為正常垂直磁場強度。
磁法正反演
磁法勘探的根本任務是解決地質問題。要對觀測到的磁場分布和變化規律給以正確的解釋。首先必須了解和掌握各種地質現象與磁異常之間的對應關係和本質聯繫，建立磁異常的形態特徵和磁性地質體形狀、產狀間的定性、定量關係，從而能根據測量所得的磁異常推斷地下地質情況。已知磁性體磁性和幾何參數，計算其在周圍空間產生的磁場分布，稱為磁法正演問題。而根據已知的磁場分布(磁測結果)確定磁性體的磁性和幾何參數，稱為磁異常反演問題。正演是反演的基礎。
磁場的正演
磁法勘探中研究的磁異常場大多屬於地殼中局部磁異常，即磁性地質體的磁場。該磁性地質體的磁場在地表以上空間分布形態特徵直接受該地質體形狀、大小、產狀和磁化強度等因素控制。只有通過數值計算，先研究不同形狀、大小、產狀和磁化特徵的地質體周圍磁場分布特徵，從定性和定量兩方面研究磁性體與其周圍磁場的關係，了解磁性體特徵和磁異常特徵間的對應關係，才能根據已有理論和規律去分析解釋實測磁異常。
過去受計算技術限制，正演計算時要設定某些理想化假設條件：
場源為單一規則幾何形體；
場源被均勻磁化；
觀測面水平；
不考慮剩磁的影響。
對一些規則形體，如球體、無限長水平圓柱體、台階、板(脈)狀體以及長方體等．利用理論公式計算其周圍空間磁場分布。這些規則形體的正演理論研究為磁法勘探技術發展做出了重要貢獻。但在實際勘探中地下地質狀況十分複雜，並不能滿足這些假設條件。隨著磁法勘探理論和數值模擬技術的快速發展，現在磁法正演可以模擬多種複雜條件下磁性體的磁場分布，包括起伏地形條件下磁性體的磁場、空間多磁性體的磁場、非均勻磁化磁性體的磁場等。隨著技術的進步，正演模擬技術將能模擬更加複雜的地質情況，而假設限制條件會更少。
磁場的反演
磁場反演的目的是．根據實測磁異常的分布特徵，綜合有關地質、岩礦物性資料，通過反演計算，獲得磁性體的中心位置、埋藏深度、傾向、傾角、延伸長度和分布範圍等幾何參數以及磁化強度等物性參數，為數據定量解釋提供關鍵參數。
磁異常的反演方法，習慣上分為定性、半定量解釋和定量計算。前者是後者的基礎，後者是前者的繼續和深入，兩者密切相關。隨著計算機和軟體技術的進步，現在主要是以定量計算為主。磁異常定量計算方法較多，可分為空間域和頻率域兩大類，空間域技術相對較成熟。
磁測儀器
磁力儀的種類很多，大致可分為兩大類，即機械式磁力儀和電磁式磁力儀。
由於磁法勘探早期主要以勘探磁性較強的固體礦產為主，使用的儀器主要為機械式力儀(又稱磁秤)。機械式磁力儀可分為刃口式和懸絲式兩種，而每種又可分為垂直磁力儀(測量磁場強度垂直分量)和水平磁力儀(測量水平分量)。儀器的靈敏度一般為，n×10 nT，主要用於地面磁測。隨著磁法勘探研究的深度和空間範圍的不斷擴展，近年來已經向地殼深部與向微磁、弱磁性的地質對象勘探轉變，不僅在油氣藏、地熱、煤田等弱磁性領域擴大磁法的套用，而且在考古、環境污染、災害預測等方面也有套用。這就要求磁測儀器具有較高的靈敏度，所以磁測儀器加速了發展速度，第一代磁力儀利用永久磁鐵或感應線圈，如機械式磁力儀；第二代磁力儀套用高導磁性材料或原子、核子的特性以及複雜的電子線路，如質子磁力儀和光泵磁力儀；第三代磁力儀為利用低溫量子效應製成的超導磁力儀。同時，磁性參數的綜合利用方法，也從研究單一磁導參量和磁性參數向三分量、磁梯度和磁各向異性等多種磁性參數綜合研究與利用方向發展。
在我國，繼質子旋進式磁力儀問世以來，又相繼出現了光泵式、感應式、低溫超導式和高溫超導式磁力儀。隨著電子技術和計算機技術的飛速發展，促進了地球物理儀器的更新換代，弱磁測量儀器的靈敏度不斷提高(n×10 nT，1 nT，0.1 nT，0.001 nT，10nT)。高精度的弱磁測量可以帶來新的地質信息，取得新的地質效果，促進磁法研究向深層次發展。
電磁式(高靈敏度)磁力儀主要包括磁通門磁力儀、質子旋進磁力儀、光泵磁力儀、感應類磁力儀和超導類磁力儀等。這些高靈敏度磁測量儀器由於其工作範圍較寬(動態範圍大)，除可用於微弱磁信號的檢測，如航空磁測、海洋磁測和井中磁測外，還可用於對磁測精度要求不高的地面磁法勘探中。
磁測精度
根據磁法勘探規範，磁測精度可分為三個等級：高精度，均方誤差≤±5nT；中精度，均方誤差介於±5～±15nT之間；低精度，均方誤差≥±1 5nT。磁測精度直接影響費用投入、測量結果的質量和地質效果，因此在設計時需要根據地質任務綜合考慮，一般依據磁測比例尺的選擇而定。在小比例尺、大面積普查時一般採用中、低精度；在大比例尺詳查時採用高精度。
總體而言．測網和磁測精度的選擇以解決地質任務為目標前提，設計時應確保測網和磁測精度的選擇能滿足測量結果．能發現有意義的異常。一般來說．測網越密、磁測精度要求越高則測量結果質量越好。但精度提高的同時也會降低效率，增加成本投入。盲目提高精度會造成不必要的浪費。應結合地質目標和地質任務的實際情況作具體分析．選擇合適的施工設計。當然也可以在施工過程中或項目完成後根據勘探成果進行補充勘察設計，提高勘探成果的質量和效果。
套用
磁法勘探可用於地質調查的各個階段：
在區域地質調查中的套用包括：
①進行大地構造分區，研究深大斷裂，確定接觸帶、斷裂帶、破碎帶和基底構造；
②劃分沉積岩、侵人岩、噴出岩以及變質岩的分布範圍，進行區域地質填圖；
③研究區域礦產的形成和分布規律。
在普查找礦工作中的套用包括：
①直接尋找磁鐵礦床，普查與磁鐵礦共生的鉛、鋅、銅、錫等弱磁性礦床，普查與磁鐵礦共生的金、錫、鉑等砂礦床；
②普查鋁土礦、錳礦、褐鐵礦和菱鐵礦等弱磁性沉積礦床；
③查明各種控礦構造並進行控礦因素填圖，圈定基性、超基性岩，尋找鉻、鎳、釩、鈷、銅、石棉等礦產；
④圈定火山頸以尋找金剛石，圈出熱液蝕變帶以尋找夕卡岩型礦床和熱液礦床(見氣化熱液礦床)；
⑤普查油氣田和煤田構造，研究磁性基底控制的含油氣構造，圈定沉積蓋層中的局部構造，以及探測與油氣藏(見圈閉)有關的磁異常，進行普查找油研究與火成岩有關的煤田構造及圈定火燒煤區的範圍。
在礦產詳查勘探中，對磁異常作定量解釋可用來追索和圈定磁性礦體，確定鑽探孔位並指導鑽探工作的進行。
磁法勘探還可用於研究深部地質構造，估算居里點深度以研究地熱和進行地震蘊震層分析及地震預報的研究。還可套用於考古、尋找地下金屬管道等工作。
磁法勘探的主要發展方向是套用多參量高精度磁測，擴大磁法勘探的套用領域，套用近代數學理論與電子計算機技術相結合，提高對複雜磁異常的處理和解釋能力，實現解釋過程的自動化、圖像化和地質化。實現自動解釋的多參量高精度磁測，再綜合其他資料，能更有效地進行立體填圖，對研究區的地質構造及礦產賦存情況作出定量推斷，提高找礦、地熱勘查、工程建設和地震預報等方面。
