简评磁法原理及物探中可能存在的误区

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    简评磁法原理及物探中可能存在的误区

           郑州地象科技有限公司 寇伟  13903832188

无论是何种物探方法，都要清楚其基本原理，采集样本的物性参数，计算表征物性参数值的假设条件、计算方法，反演解释的约束条件，不能人云亦云，鹦鹉学舌。

磁法应该是最古老的地球物理勘探方法了。从几千年前中西方都有用于寻找水源和矿藏的“寻龙尺”（西方称为“探测棒”），到几百年前开始用指南针和罗盘找矿，直至目前使用的各种磁力仪，都是基于磁法的原理。

一、磁力勘探的物性基础及物性差异

1、磁力勘探的物性基础

无论是简单的寻龙尺、古罗盘，还是高精度的磁力仪，都是通过感知地磁场并判断异常来实现勘探找矿找水的。地磁场是由地球内部外核液态形成的主磁场、磁性岩石生成的地壳磁场、动态变化向外辐射的感应磁场三部分组成，前两种磁场构成了地球恒定的地磁场。所有的磁法仪器都是以地磁场为物性基础进行勘探的。

地球恒定磁场近似于一个位于地球中心的具有南北两极的磁偶极子磁场，地表各处地磁场的方向和强度都因地而异，地磁强度两级最强，赤道附近最低，地球磁场磁力线分布各有其特点、磁场方向各有不同，地磁的南北极与地理上的南北极相反。因地壳厚度及岩层介质各异，不同区域地球表面的磁场强度不同，地球表面离外核越远地磁场强度越小；随着时间和空间的变化，地磁场的强度亦会随之变化。

2、磁力勘探的物性差异

百度百科介绍：“磁力勘探是通过观测和分析由岩石、矿石或其它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分布规律的一种地球物理方法。磁力勘探研究的磁异常主要由磁性岩（矿）)石在地球磁场磁化作用下而产生的，其中岩石磁性是内因，地球磁化场是外因。”

很多人认为“寻龙尺”（探测棒）是“利用人体的敏感度来感应棒子反应释放出来的规律性讯号，从中得知正确讯息得以从事寻人、找物、探勘水源、矿脉、古迹、占卜等工作。”其实，探测棒所感应的是从地下传递上来的地磁场信息，即所谓的“地气”。地磁场信号（地气）强时，人通过探测棒感应到的变化讯号就相对明显。

地质罗盘目前是地质勘探、矿产勘探及相关领域常用的仪器之一。早在两千多年前，我们的祖先就开始利用天然磁石的吸铁性和指极性来找矿。1640年瑞典人首次尝试使用罗盘寻找磁铁矿，1870年制造出了万能磁力仪。由于磁力仪的灵敏度很高，可以根据测得微小的磁异常来判断确定引起该磁异常的磁性体的几何参数及磁性参数。

二、磁力勘探中可能存在的误区

磁力勘探是一种历史悠久、技术成熟、广泛应用的物探方法，毋容置疑其在探矿工作中的实用性和有效性。但由于磁力勘探基本上是靠测取地下磁性强弱来推断是否存在异常，而实践中导致地磁场多变性和差异性的因素较多，很难形成规律性的评判标准，物探中尚有一些技术问题及曲解之处，易在应用磁法勘探中产生一些误区。

1、叠加在地球内部主磁场之上的地壳磁性岩体产生的磁场信号非常微弱

人们在地表所测地磁场信号是由地球岩石圈内形成的主磁场、地壳磁性岩石次生的磁场和动态变化的感应磁场叠加而成的，其中主磁场基本上充盈地磁信号，地壳磁场视岩性是否充磁若有若无，动态磁场视磁力仪原理不同在测量时或多或少产生一定干扰信号。在大部分应用磁力仪找矿的文章中，往往都会强调现场地下岩层岩性及分布，描述不同岩层磁场强度大小区间及如何判定有矿，而很少谈及主磁场所在比例大小，忽略了不同地域主磁场变动产生的影响。

2、断裂构造裂隙发育的位置地磁场信号明显增强

但凡是有矿的地方都是地质构造复杂的区域，非沉积形成的矿产或多或少都与断裂构造有关。地壳层大大小小的断裂构造，都会存在通向地球深部的裂缝通道，地球内部的地磁场将沿这些易行通道更多地上逸到地表。因此，断裂构造裂隙发育的位置地磁场信号就强，裂缝越大地磁场就越强；使用探测棒越接近裂缝露出位置两棒吸合越明显就是这个道理；进行地质填图时应用磁力仪确定磁性岩石的边界和断层亦为利用此原理。所以，使用磁力仪勘探找矿时，有时磁力仪测值明显增高，并不一定就是地下存在磁性大的岩层，而是测点接近断裂构造裂隙露出的位置，引起地磁异常的并非是含磁矿物质而是断裂构造；即使是在此处找到矿脉，也不能说明是含矿岩层属于弱磁岩性导致的地磁异常，更有可能是断裂构造上逸壳内主磁场增高导致的地磁场异常，这也是有时应用磁力仪发现地磁异常但并不存在含磁矿物质的原因。

3、磁法最大优势在于通过明显的地磁异常直接寻找具有强磁性的矿产

从资料来看，地面高精度磁法的应用领域较广，不但可以找磁铁矿及与磁性矿物共生或伴生的矿产，还可以找存在弱磁异常的有色金属、贵金属和非金属固体矿产等，以及间接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，甚至可以通过磁场异常查找断裂带、断层、地层分界等。实际上磁法最大的优势仅在于可以通过明显的地磁异常直接寻找具有强磁性的磁铁矿、磁赤铁矿、钒钦磁铁矿等；而靠那些由于不同岩性地层含有的所谓弱磁性异常，来查找其它的金属和非金属矿产都是不现实的。因为叠加在地球内部磁场之上的磁性岩体及矿体产生的磁场信号本身就非常微弱，即使是使用高精度磁力仪可以测出微弱的地磁异常，但产生这种微弱地磁变化的原因，很有可能是地磁场沿断裂构造内裂隙上逸增强引起的，亦有可能是地下辐射到地表的低频动态磁场干扰引起的，很难将这些叠加在地磁中甄别出含有弱磁岩石引起的细小地磁异常。

4、磁法的勘探深度及效果限制其仅适合找强磁矿产及初步发现异常区

磁力仪是一种通过测量地球磁场的微小变化来探测地下矿产的时间域物探设备，它就像X光机一样只能透视，靠测取信号的强度推测地下可能存在矿物与否及其类型，但并不能确定矿物所在深度。由于携载岩石磁性的地磁场强度占有绝对大的比例，埋深较大或强度弱小的岩石磁场变化会被强大的地球磁场背景所掩盖、很难测出。当磁力仪测出地磁场强度异常显著时，可以推测在埋深有限的地层内可能存在某种强磁矿物；而当磁力仪测出存在较弱的地磁场异常时，因导致产生地磁异常的原因较多，可能是在深部存在强磁性矿产、或在较浅层存在含有弱磁性岩石，也可能是地下存在断裂构造、导致地磁场沿裂隙上逸增强。所以，应用磁力仪除了可以直接查找强磁矿产之外，还可以通过测得地磁场弱磁异常，初步发现物探异常区，圈定进一步实施勘探找矿的靶区。

总之，磁法作为一种自古流传至今的物探方法，无论是在古代还是现今都是我国主要的找矿手段。然而，由于一些人对磁法原理的认知不够客观，对于磁力仪勘探的优势及缺陷认识不清且存在一定误区，所以有必要进一步厘清磁法的优势与能力，使其在勘探找矿工作中发挥其应有的作用。

                                    2023年10月28日

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磁法最大优势在于通过明显的地磁异常直接寻找具有强磁性的矿产