1、地球物理學導論地球物理學導論資源學院：蘇本玉資源學院：蘇本玉 課程目錄課程目錄緒論緒論第一章第一章 太陽系和地球太陽系和地球第二章第二章 放射性和地球年齡放射性和地球年齡第三章第三章 地震學地震學第四章第四章 重力學重力學第五章第五章 地磁學地磁學第六章第六章 地電學地電學第七章第七章 地熱學地熱學第五章第五章 地磁學地磁學5.1 地磁場的基本概念地磁場的基本概念5.2 地球基本磁場地球基本磁場5.3 巖石的磁性巖石的磁性5.4 古地磁學及應用古地磁學及應用5.5 磁法勘探原理磁法勘探原理 第五章第五章 地磁學地磁學5.1 地磁場的基本概念地磁場的基本概念5.2 地球基本磁場地球基本磁場5.3

2、 巖石的磁性巖石的磁性5.4 古地磁學及應用古地磁學及應用5.5 磁法勘探原理磁法勘探原理 5.1 地磁場的基本概念地磁場的基本概念5.1.1 磁場強度和磁勢磁場強度和磁勢5.1.2 地磁要素地磁要素5.1.3 地磁圖地磁圖 5.1 地磁場的基本概念地磁場的基本概念5.1.1 磁場強度和磁勢磁場強度和磁勢5.1.2 地磁要素地磁要素5.1.3 地磁圖地磁圖 5.1.1 磁場強度和磁勢磁場強度和磁勢 r：兩個點電荷之間距離。：兩個點電荷之間距離。)(40 . 1200rrrqqFi：為檢驗正電荷的電荷量。：為檢驗正電荷的電荷量。0q：源點電荷的電荷量：源點電荷的電荷量iq：單位正電荷所受的力。：

3、單位正電荷所受的力。電場強度電場強度E)(40 . 1200rrrqqFEi0qiq5.1.1 磁場強度和磁勢磁場強度和磁勢 03014mmQ QrFr0mQ：為檢驗正磁荷的磁荷量。：為檢驗正磁荷的磁荷量。mQ：源點磁荷的磁荷量：源點磁荷的磁荷量r：兩個點磁荷：兩個點磁荷磁場強度磁場強度H：單位正磁荷所受的力。：單位正磁荷所受的力。30014mmQQrFHr磁感應強度磁感應強度B 0BH241rQBm0QmmQ5.1.1 磁場強度和磁勢磁場強度和磁勢 rHdrU磁場中某一點的磁場中某一點的磁勢磁勢等于從無窮遠到該點的磁場強度的積分：等于從無窮遠到該點的磁場強度的積分：rmrdrrQHdrU20

4、4130014mmQQrFHrrQm041（2 2）磁偶極子、磁偶極矩和磁矩）磁偶極子、磁偶極矩和磁矩5.1.1 磁場強度和磁勢磁場強度和磁勢 +-L磁偶極子磁偶極子磁矩磁矩m:磁偶極子的磁矩磁偶極子的磁矩0/mmpmQmQ磁偶極矩磁偶極矩lQpmm5.1 地磁場的基本概念地磁場的基本概念5.1.1 磁場強度和磁勢磁場強度和磁勢5.1.2 地磁要素地磁要素5.1.3 地磁圖地磁圖 5.1.2 地磁要素地磁要素、 （1）直角坐標系）直角坐標系, x, y, z中。中。總磁場總磁場Bt, 在三個坐標軸上的在三個坐標軸上的分量：分量：X, Y ,Z。分別稱為：分別稱為：X：北向分量；：北向分量；Y:

5、 東向分量；東向分量；Z：垂直分量。：垂直分量。BtX(北北)zY（東）（東）Z（下）（下）xy5.1.2 地磁要素地磁要素、 （2）柱坐標系）柱坐標系, r, , z中。中。坐標系內任一點都可以由坐標系內任一點都可以由（ r, , z ）5.1.2 地磁要素地磁要素、 （2）柱坐標系）柱坐標系, （r, , z）中。）中。BtrXZy5.1.2 地磁要素地磁要素BtHXDZ、 （2）柱坐標系）柱坐標系, （r, , z）中。）中。總磁場總磁場Bt, H:在水平面上投影，在水平面上投影，水平分量水平分量， H所指的方向稱為所指的方向稱為磁北磁北。D：H與與X軸之間夾角稱為軸之間夾角稱為磁偏角磁

6、偏角；Z：垂直分量。：垂直分量。y5.1.2 地磁要素地磁要素、 （3）球坐標系）球坐標系,（ r, , ）中。）中。5.1.2 地磁要素地磁要素BtHX(北)ZDIY（東）（東）Z（下）（下）、 I稱為磁傾角。稱為磁傾角。（3）球坐標系）球坐標系, r, , 中。中。5.1.2 地磁要素地磁要素BtHX(北)ZDIY（東）（東）Z（下）（下）、 X Y, Z, H, I, D, Bt 稱為地磁要素。稱為地磁要素。XY5.1.2 地磁要素地磁要素BtHX(北)ZDIY（東）（東）Z（下）（下）、 X Y, Z, H, I, D, Bt 稱為地磁要素。稱為地磁要素。XYDcosHX DsinHY

7、 ItanHZ 222YXH222222ZYXHXBt5.1 地磁場的基本概念地磁場的基本概念5.1.1 磁場強度和磁勢磁場強度和磁勢5.1.2 地磁要素地磁要素5.1.3 地磁圖地磁圖 5.1.3 地磁圖地磁圖 根據地磁測量的結果描繪出相應的各種圖件根據地磁測量的結果描繪出相應的各種圖件世界地磁場磁偏角等值線世界地磁場磁偏角等值線5.1.3 地磁圖地磁圖 根據地磁測量的結果描繪出相應的各種圖件根據地磁測量的結果描繪出相應的各種圖件垂直非偶極子磁場強度垂直非偶極子磁場強度世界地磁場垂直強度等變線圖世界地磁場垂直強度等變線圖5.1.3 地磁圖地磁圖 第五章第五章 地磁學地磁學5.1 地磁場的基本

8、概念地磁場的基本概念5.2 地球基本磁場地球基本磁場5.3 巖石的磁性巖石的磁性5.4 古地磁學及應用古地磁學及應用5.5 磁法勘探原理磁法勘探原理 5.2 地球基本磁場地球基本磁場5.2.1 地磁場的構成及起源地磁場的構成及起源5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場5.2.3 地磁場的球諧分析地磁場的球諧分析 5.2.4 變化磁場變化磁場5.2.1 地磁場的構成及起源地磁場的構成及起源地磁場：地球周圍存在磁場地磁場：地球周圍存在磁場按其來源和變化規律不同，按其來源和變化規律不同，可將地磁場分為兩部分：可將地磁場分為兩部分：sTTTTs： 源于固體地球內部的穩定磁場。源于固體地球內部的穩定磁

9、場。T： 源于地球外部的變化磁場。源于地球外部的變化磁場。把穩定磁場和變化磁場分解為起源于地球內、外的兩部分把穩定磁場和變化磁場分解為起源于地球內、外的兩部分:地磁場：地球周圍存在磁場地磁場：地球周圍存在磁場5.2.1 地磁場的構成及起源地磁場的構成及起源sisseTTTieT T TsiT:地球內部的穩定磁場地球內部的穩定磁場(99%).seT:地球外部的穩定磁場地球外部的穩定磁場(1%).eT:變化磁場的外源場變化磁場的外源場(2/3).iT:變化磁場的內源場變化磁場的內源場(1/3).5.2.1 地磁場的構成及起源地磁場的構成及起源 地殼內地殼內的巖石礦物及地質體在基本磁場磁化作用下所的

10、巖石礦物及地質體在基本磁場磁化作用下所產生的磁場，稱為產生的磁場，稱為地殼磁場地殼磁場，又稱為，又稱為異常場或磁異常異常場或磁異常. 磁異常磁異常: 區域異常和局部異常。區域異常和局部異常。 區域異常：區域異常：地殼深部巖石地殼深部巖石的磁化所產生的磁場。的磁化所產生的磁場。局部異常：局部異常：地殼淺層巖石地殼淺層巖石的磁化所產生的磁場。的磁化所產生的磁場。5.2.1 地磁場的構成及起源地磁場的構成及起源起源起源5.2 地球基本磁場地球基本磁場5.2.1 地磁場的構成及起源地磁場的構成及起源5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場5.2.3 地磁場的球諧分析地磁場的球諧分析 5.2.4 變化磁

11、場變化磁場5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場Pr -r+rLOmQmQrQrQUmm004141)11(40rrQm)(40rrrrQm)cos(420rrrlrrQm204cosrlQmrrrlQm204cos302044cosrrPrrrPP: 磁偶極距磁偶極距5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場mNSNSRP3041RRPUm341RRmU2cos41RmU0/mmp(1)假設地心偶極軸與地軸重合假設地心偶極軸與地軸重合2cos41Rmm: 磁距磁距0 BtDjH05.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場B:磁感應強度磁感應強度H:磁場強度磁場強度j0:電流密度電流密度D:電位

12、移電位移(1)假設地心偶極軸與地軸重合假設地心偶極軸與地軸重合5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場0H無旋場無旋場U引入標量磁勢：引入標量磁勢：UHHB0UB00 B02 U(1)假設地心偶極軸與地軸重合假設地心偶極軸與地軸重合2cos41RmUUHHB5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場磁場強度磁場強度 H 三個方向的分量：三個方向的分量：xUHxyUHyzUHzxUBxyUByzUBz磁感應強度磁感應強度 B 三個方向的分量：三個方向的分量：(1)假設地心偶極軸與地軸重合假設地心偶極軸與地軸重合5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場mNSNSRPdxyzRdRddx(1)假設地心

13、偶極軸與地軸重合假設地心偶極軸與地軸重合5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場mNSNSRPdxyzdRdRdysincos(1)假設地心偶極軸與地軸重合假設地心偶極軸與地軸重合dRdz5.1.2 地磁要素地磁要素、 （3）球坐標系）球坐標系,（ r, , ）中。）中。RU5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場3sin4Rm2cos41RmUxUBxyUByzUBzsinRURU03cos24RmRddxdRdysindRdz(1)假設地心偶極軸與地軸重合假設地心偶極軸與地軸重合BtHX(北)ZDIY（東）（東）Z（下）（下）5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場2cos41RmUtBH

14、I230222cos314RmBBBBzyxt22yxBBH30sin4Rmtan2cot2tanHZIRZRZ3RHRH3RHxZ2RZxH2(1)假設地心偶極軸與地軸重合假設地心偶極軸與地軸重合5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場230222cos314RmBBBBzyxt(1)假設地心偶極軸與地軸重合假設地心偶極軸與地軸重合90赤道：赤道：30tRm4B0極地：極地：30tRm2B5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場（2005）世界地磁場磁偏角等值線）世界地磁場磁偏角等值線（2005）世界地磁場垂直強度等變線圖）世界地磁場垂直強度等變線圖5

15、.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場（2）地心偶極軸與地軸不重合）地心偶極軸與地軸不重合5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場（2）地心偶極軸與地軸不重合）地心偶極軸與地軸不重合5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場mNSNSRP0NSrPYZXsinr0Pzxy3rrm41U341rzmymxmzyxkmjmimmzyxkzjyi xr（2）地心偶極軸與地軸不重合）地心偶極軸與地軸不重合5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場NSrPYZXsinr0Pzxy2cossinsincossin41rmmmzyx341rzmymxmzyx（2）地心偶極

16、軸與地軸不重合）地心偶極軸與地軸不重合5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場11g11h01g為高斯系數為高斯系數211110103sin)sincos(cosrhggRU（2）地心偶極軸與地軸不重合）地心偶極軸與地軸不重合23cossinsincossin4141rmmmrrmUzyx11304gRmx11304hRmy01304gRmz5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場任一點任一點P的磁場強度的三個分量：的磁場強度的三個分量：xUHx0RU0cos)sincos(sin)(1111013hggrRyUHy0sin0RU)cossin()(11113hgrR（2）地心偶極軸與地軸不重

17、合）地心偶極軸與地軸不重合sin)sincos(cos)(21111013hggrRzUHz0rU05.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場如果任一點P在地表（r=R），則磁感應強度的三個分量：cos)sincos(sin111101hggHxcossin1111hgHysin)sincos(cos 2111101hggHz（2）地心偶極軸與地軸不重合）地心偶極軸與地軸不重合5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場在地表可以測定：Hx，Hy，Hz（2）地心偶極軸與地軸不重合）地心偶極軸與地軸不重合5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場利用數據處理的方法確定高斯系數11304gRmx11304

18、hRmy01304gRmz01211211220)()(tanghgmmmzyx11110tanghmmxy（2）地心偶極軸與地軸不重合）地心偶極軸與地軸不重合5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場地心磁偶極子地心磁偶極子m極距角極距角0和方位角和方位角020121121130222)()()(4ghgRmmmmzyx20121121103)()()(334ghgRmVmM5.2 地球基本磁場地球基本磁場5.2.1 地磁場的構成及起源地磁場的構成及起源5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場5.2.3 地磁場的球諧分析地磁場的球諧分析 5.2.4 變化磁場變化磁場5.2.3 地磁場的球諧分析

19、地磁場的球諧分析 說明地球磁場的來源問題：說明地球磁場的來源問題： （1） 地球的磁場主要起源于地球的內部；地球的磁場主要起源于地球的內部； （2） 地球磁場的另一部分來源于地球外部空間，即地地球磁場的另一部分來源于地球外部空間，即地 球外部電流體系、太陽風、電離層、極光（短時變化）；球外部電流體系、太陽風、電離層、極光（短時變化）； （3） 還有一部分來源于磁性地殼產生的磁場。還有一部分來源于磁性地殼產生的磁場。用數學表達式把地球要素的地面分布表示成地球坐標的用數學表達式把地球要素的地面分布表示成地球坐標的函數。即用數學語言（坐標）來表示地磁要素。函數。即用數學語言（坐標）來表示地磁要素。1

20、839年，德國人年，德國人高斯高斯，首次用數學物理方法對地球的，首次用數學物理方法對地球的磁場進行了球諧分析。奠定了地磁學的數理基礎。磁場進行了球諧分析。奠定了地磁學的數理基礎。 1885年，德國人年，德國人施密特施密特，發展了此方法。，發展了此方法。5.2.3 地磁場的球諧分析地磁場的球諧分析 高斯球諧分析：表示全球范圍地磁場的分布及其長期變化的一高斯球諧分析：表示全球范圍地磁場的分布及其長期變化的一種數學方法。該方法還可區分外源場和內源場。種數學方法。該方法還可區分外源場和內源場。假設：假設：1）地球是均勻磁化球體，球體半徑為）地球是均勻磁化球體，球體半徑為R； 2）地球的磁場是由內部原因

21、和外部原因引起的；）地球的磁場是由內部原因和外部原因引起的； 3）近地表不存在磁性物質。）近地表不存在磁性物質。已證明：地球周圍空間任一點的磁勢已證明：地球周圍空間任一點的磁勢U滿足拉普拉滿足拉普拉斯方程：斯方程：02 U0sin1)(sinsin1)(12222222UrUrrUrrr5.2.3 地磁場的球諧分析地磁場的球諧分析 NSrPYZXsinr0Pzxyr地心距測點距離緯度經度地心地心在坐標原點在坐標原點極軸為地球自轉軸極軸為地球自轉軸0sin1)(sinsin1)(12222222UrUrrUrrr5.2.3 地磁場的球諧分析地磁場的球諧分析 r0U0rUcos)sincos()(

22、)sincos()(),(1010mnmnmnnnnmmnmnnPmkmjRrmhmgrRRrU分離變量法求解方程，得方程的解為：分離變量法求解方程，得方程的解為：mngmnhmnjmnk內源常量外源常量高斯待定常量cosPmn：特殊函數：特殊函數5.2.3 地磁場的球諧分析地磁場的球諧分析 cos )sincos()(),(1010mnnnmmnmnnPmhmgrRRrUcos)sincos()()sincos()(),(1010mnmnmnnnnmmnmnnPmkmjRrmhmgrRRrU起源于地球內部的基本磁場的磁勢的高斯級數表達式：起源于地球內部的基本磁場的磁勢的高斯級數表達式：基本磁

23、場在地球表面的三個分量表達式：基本磁場在地球表面的三個分量表達式：ddPmhmgXmnnnmmnmn)(cos)sincos(),(10)(cossin)cossin(),(10mnnnmmnmnPmmhmgY)(cos)sincos)(1(),(10mnnnmmnmnPmhmgnZmngmnh磁場磁場磁偏角等磁偏角等5.2 地球基本磁場地球基本磁場5.2.1 地磁場的構成及起源地磁場的構成及起源5.2.2 地心偶極子磁場地心偶極子磁場5.2.3 地磁場的球諧分析地磁場的球諧分析 5.2.4 變化磁場變化磁場5.2.4 變化磁場變化磁場jdTTT1dT：地球內部場源緩慢變化而導致長期變化場。：

24、地球內部場源緩慢變化而導致長期變化場。2dT：起源于地球外部場源的短期變化場。：起源于地球外部場源的短期變化場。追蹤地球內部物質運動的重要線索。追蹤地球內部物質運動的重要線索。研究氣候、天氣變化以及通訊信息。研究氣候、天氣變化以及通訊信息。5.2.4 變化磁場變化磁場1dT：地球內部場源緩慢變化而導致長期變化場。：地球內部場源緩慢變化而導致長期變化場。天然電磁場天然電磁場感應電磁場感應電磁場5.2.4 變化磁場變化磁場2dT：起源于地球外部場源的短期變化場。：起源于地球外部場源的短期變化場。地球的大氣圈可分為地球的大氣圈可分為對流層、平流層、中間對流層、平流層、中間層、電離層和逃逸層層、電離層

25、和逃逸層。電離層：大約電離層：大約85公里到公里到500公里公里 ；這一層里的；這一層里的氧原子和氮原子處于電離狀態。氧原子和氮原子處于電離狀態。 地球高層大氣的分子和原子，在地球高層大氣的分子和原子，在太陽紫外線、太陽紫外線、射射線和高能粒子線和高能粒子的作用下電離，產生自由電子和正、的作用下電離，產生自由電子和正、負離子，形成等離子體區域即電離層。電離層從宏負離子，形成等離子體區域即電離層。電離層從宏觀上呈現中性。觀上呈現中性。 5.2.4 變化磁場變化磁場電離層電離層太陽風：太陽外層大氣連續向外流動并加速到超聲速的等太陽風：太陽外層大氣連續向外流動并加速到超聲速的等離子體流。離子體流。5

26、.2.4 變化磁場變化磁場電離層電離層地磁場的干擾變化地磁場的干擾變化5.2.4 變化磁場變化磁場電離層電離層地磁場的干擾變化地磁場的干擾變化（1）磁暴）磁暴（2）極光）極光 （3）地磁脈動）地磁脈動5.2.4 變化磁場變化磁場（1）磁暴：）磁暴： 全球性的地磁現象，全球同時發生的強烈全球性的地磁現象，全球同時發生的強烈 地磁干擾。地磁干擾。 磁暴的特征：磁暴的特征：全球性全球性同時性同時性巨型太陽活動爆炸圖巨型太陽活動爆炸圖 5.2.4 變化磁場變化磁場（1）磁暴：）磁暴： 全球性的地磁現象，全球同時發生的強烈全球性的地磁現象，全球同時發生的強烈 地磁干擾。地磁干擾。磁暴的經典理論：磁暴的經

27、典理論：1）太陽粒子流擾動場：粒子流在射向地球的運動過程中與地磁場）太陽粒子流擾動場：粒子流在射向地球的運動過程中與地磁場的作用，產生感應電流，的作用，產生感應電流，感應電流所產生的磁場。感應電流所產生的磁場。2）環電流擾動場：高能太陽風中的部分粒子闖入磁層后，在地）環電流擾動場：高能太陽風中的部分粒子闖入磁層后，在地磁場的作用下發生漂移，產生了一個自東向西的環電流。磁場的作用下發生漂移，產生了一個自東向西的環電流。 3）各種類型的磁擾常重疊在一起出現，形成了復雜而強烈的地磁）各種類型的磁擾常重疊在一起出現，形成了復雜而強烈的地磁 擾動。擾動。5.2.4 變化磁場變化磁場（1）磁暴：）磁暴：

28、全球性的地磁現象，全球同時發生的強烈全球性的地磁現象，全球同時發生的強烈 地磁干擾。地磁干擾。太陽風的出現又和什么有關？太陽風的出現又和什么有關？太陽黑子：太陽光球上經太陽黑子：太陽光球上經常出沒的暗黑斑點。常出沒的暗黑斑點。太陽黑子特點：太陽黑子特點：磁場比周圍強，磁場比周圍強，溫度比周圍低。溫度比周圍低。2011-6-9：美國國家航空航天局觀測到數年來最強的太陽黑子活動，場面壯觀，引發了磁暴和電離層的擾動5.2.4 變化磁場變化磁場（1）磁暴：）磁暴： 全球性的地磁現象，全球同時發生的強烈全球性的地磁現象，全球同時發生的強烈 地磁干擾。地磁干擾。研究的目的：需找磁暴發生的規律，避免磁暴影響

29、。研究的目的：需找磁暴發生的規律，避免磁暴影響。例如：通訊無線電波收到干擾，或中斷，野外磁測工例如：通訊無線電波收到干擾，或中斷，野外磁測工 作無法進行。作無法進行。 5.2.4 變化磁場變化磁場（2）極光）極光 太陽發出的帶電粒子進入地球的兩極地區。兩極的高層大氣分太陽發出的帶電粒子進入地球的兩極地區。兩極的高層大氣分子，受到太陽風的轟擊（電離作用）后會釋放能量，發出光芒，子，受到太陽風的轟擊（電離作用）后會釋放能量，發出光芒，形成極光。形成極光。北極光：阿拉斯加北極光：阿拉斯加 北極光：阿拉斯加湖上空北極光：阿拉斯加湖上空 北極光：阿拉斯加布魯克斯山脈北極光：阿拉斯加布魯克斯山脈南極光：澳

30、大利亞戴維斯研究所南極光：澳大利亞戴維斯研究所南極光：澳大利亞凱西研究所（南極光：澳大利亞凱西研究所（2007.3） 5.2.4 變化磁場變化磁場（3）地磁脈動）地磁脈動地磁脈動：地磁場的短周期變化，具有不同的周期和振幅。地磁脈動：地磁場的短周期變化，具有不同的周期和振幅。5.1 地磁場的基本概念地磁場的基本概念5.2 地球基本磁場地球基本磁場5.3 巖石的磁性巖石的磁性5.4 古地磁學及應用古地磁學及應用第五章第五章 地磁學地磁學5.3 巖石的磁性巖石的磁性自然界的物質具有或弱或強的磁性，分為三類：自然界的物質具有或弱或強的磁性，分為三類：1）抗磁性物質；）抗磁性物質；2）順磁性物質；）順磁

31、性物質；3）鐵磁性物質。）鐵磁性物質。物質磁性：任何物質的磁性都是物質磁性：任何物質的磁性都是帶電粒子運動帶電粒子運動的結果。各類物質的結果。各類物質原子結構不同原子結構不同，表現出不同的宏觀磁性。，表現出不同的宏觀磁性。磁介質放置在外磁場磁介質放置在外磁場H中發生磁化，磁化強度中發生磁化，磁化強度M和磁場強度和磁場強度H之間的關系：之間的關系：5.3 巖石的磁性巖石的磁性1）順磁性：物質原子中含有）順磁性：物質原子中含有非成對電子非成對電子，存在自旋磁矩。，存在自旋磁矩。在外磁場中，在外磁場中，電子自旋磁矩趨向外磁場方向電子自旋磁矩趨向外磁場方向，這種特性叫，這種特性叫順磁性。順磁性。2）抗

32、磁性）抗磁性 ：礦物原子內：礦物原子內電子成對出現電子成對出現，自旋磁矩相互自旋磁矩相互抵消。抵消。在外磁場中，獲得與在外磁場中，獲得與外磁場方向相反的磁矩外磁場方向相反的磁矩，磁，磁化率是負的。化率是負的。順磁性元素如：氧、鋁等。順磁性元素如：氧、鋁等。 順磁性礦物如：常見的造巖礦物輝石、生云母和角閃石等。順磁性礦物如：常見的造巖礦物輝石、生云母和角閃石等。弱磁性物質如：氫、銅等。弱磁性物質如：氫、銅等。 具有抗磁性的礦物如石英、長石等。具有抗磁性的礦物如石英、長石等。5.3 巖石的磁性巖石的磁性3）鐵磁性：含鐵元素等的礦物具有特殊內部結構，雖沿磁場方）鐵磁性：含鐵元素等的礦物具有特殊內部結

33、構，雖沿磁場方向磁化，但當磁場去掉以后卻留下一定的向磁化，但當磁場去掉以后卻留下一定的剩余磁化強度剩余磁化強度，并且，并且磁化率很高，且和磁化磁場的強度有關。磁化率很高，且和磁化磁場的強度有關。鐵、鈷、鎳及其合金就屬于這一類。鐵、鈷、鎳及其合金就屬于這一類。磁化率：磁介質放置在外磁場磁化率：磁介質放置在外磁場H中發生磁化，中發生磁化，M和和H之間的關系：之間的關系：HM磁化強度磁化強度磁化率磁化率磁場強度磁場強度5.3 巖石的磁性巖石的磁性rhTBBBhB：被現代磁場磁化后的磁感應強度。：被現代磁場磁化后的磁感應強度。rB：在其當時形成的時，被磁化后的磁感應強度，并保存下來：在其當時形成的時，

34、被磁化后的磁感應強度，并保存下來稱為稱為 剩余磁感應強度剩余磁感應強度 。5.3 巖石的磁性巖石的磁性巖石的剩余磁性巖石的剩余磁性原生剩磁：巖石在形成時獲得的剩磁。原生剩磁：巖石在形成時獲得的剩磁。次生剩磁：巖石生成以后，在漫長的地質年代中，由于某些原因次生剩磁：巖石生成以后，在漫長的地質年代中，由于某些原因 再被磁化而獲得的剩磁。再被磁化而獲得的剩磁。 由于形成剩余磁性的磁化場、礦物成分、溫度及化學反應不由于形成剩余磁性的磁化場、礦物成分、溫度及化學反應不同，剩余磁性的類型、特點也不同：同，剩余磁性的類型、特點也不同： 注：古地磁的研究對象是原生剩磁。注：古地磁的研究對象是原生剩磁。原生剩磁

35、和此生剩磁有哪些類型？原生剩磁和此生剩磁有哪些類型？其特點分別是什么？（其特點分別是什么？（P205）5.1 地磁場的基本概念地磁場的基本概念5.2 地球基本磁場地球基本磁場5.3 巖石的磁性巖石的磁性5.4 古地磁學及應用古地磁學及應用第五章第五章 地磁學地磁學5.4 古地磁學及應用古地磁學及應用剩磁方向剩磁方向大都與古大都與古地磁場方地磁場方向一致向一致.確定巖石的確定巖石的地質時代地質時代.可以對不含化石可以對不含化石的地層進行對比的地層進行對比.巖層所在地巖層所在地質時代以及質時代以及古地磁場的古地磁場的性質和特征性質和特征5.4 古地磁學及應用古地磁學及應用（1） 地磁場的倒轉。地磁場的倒轉。古地磁研究古地磁研究地磁場在地質時期內發生了地磁場在地質時期內發生了多次的極性反轉。多次的極性反轉。正常和反轉各占正常和反轉各占