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第一篇　磁力勘探物理基础 1

第一章　地球磁场 1

第一节　稳定磁场与磁偶极子场 1

一、稳定磁场 1

二、磁偶极子场 2

第二节　地磁要素及其分布特征 3

一、地磁要素 3

二、地磁图和地磁场分布的基本特征 4

第三节　地磁场的构成与起源 8

一、地磁场的构成 8

二、地磁场的起源 10

第四节　地磁场的解析表示 13

一、地球磁场的球谐分析 13

二、球谐系数的分析 16

三、地磁场的正常梯度 17

四、地区性地磁场模型 18

第五节　变化磁场 20

一、长期变化场 20

二、地磁场的短期变化 21

习题 26

第二章　岩石的磁性 27

第一节　物质磁性 27

一、抗磁性（逆磁性） 27

二、顺磁性 27

三、铁磁性 28

第二节　岩（矿）石磁性特征 29

一、表征磁性的物理量 29

二、矿物的磁性 30

三、各类岩石的一般磁性特征 31

四、影响岩石磁性的主要因素 32

五、地质体磁化的消磁作用 35

第三节　岩石的剩余磁性 36

一、岩石剩余磁性的类型及特点 36

二、各类岩石剩余磁性的成因 38

第四节　下地壳和上地幔的磁性 38

一、大陆下地壳的磁性 38

二、海洋地壳的磁性 39

三、上地幔的磁性 40

第五节　月球与陨石的磁性 40

一、月球磁性 40

习题 41

二、陨石的磁性 41

第三章　古地磁场 42

第一节　古地磁场研究的基础 42

一、稳定的原生剩余磁化强度 42

二、地心轴向偶极子场假说 42

第二节　古地磁极与古地磁场强度 42

一、古地磁极 42

二、古地磁场强度 44

第三节　古地磁场的平均特征 44

一、古地磁场是轴向偶极子场 44

二、地球偶极子磁矩随地质时间而变化 46

三、古地磁场的长期变化 46

第四节　古地磁在地学中的应用 47

一、大陆漂移的古地磁证据 47

二、海底扩张的古地磁证据 49

三、应用古地磁研究区域地质构造 51

四、利用古地磁资料对比岩层 52

习题 53

第二篇　磁力仪与磁测工作方法 54

第一章　磁力仪 54

第一节　概述 54

一、磁力仪的类别 54

二、磁力仪的几个主要技术指标 55

第二节　机械式磁力仪 55

一、悬丝式垂直磁力仪 55

二、其他机械磁力仪 56

第三节　质子磁力仪 56

一、质子旋进及测量原理 56

二、质子磁力仪的组成与简要工作过程 58

三、IGS-2/MP-4型质子磁力仪 59

第四节　光泵磁力仪 60

一、光泵磁力仪的物理原理 61

二、跟踪式光泵磁力仪测定地磁场T 62

第五节　磁通门磁力仪 63

第六节　超导磁力仪 64

第七节　测定岩石磁参数的专门磁力仪 65

一、无定向磁力仪 65

二、旋转磁力仪 66

习题 67

第二章　磁测工作方法 68

第一节　工作设计 68

一、测区、比例尺和测网的确定 68

二、磁测精度 69

第二节　野外施工 70

一、地面磁测 70

二、航空磁测 71

三、海洋磁测 72

四、梯度测量 73

五、微磁测量 74

六、磁卫星测量 74

第三节　观测结果的计算整理及图示 75

一、观测结果的整理计算 75

二、磁测的图件 76

第四节　磁性测定及统计整理 77

一、岩（矿）石标本的采集 78

二、磁性测定方法 78

三、磁性参数统计整理和图示 81

习题 83

第三篇　磁异常的处理、解释及应用 85

第一章　磁异常正问题 85

第一节　概述 85

一、研究磁异常正问题的意义 85

二、磁异常正演的基本途径 86

三、磁异常正演方法概述 86

第二节　有效磁化强度矢量与总强度磁异常△T的一般表达 88

一、有效磁化强度矢量 88

二、总强度磁异常△T的一般表达 89

第三节　磁异常正问题的基本理论 91

一、计算磁性体磁场的一般积分表达式 91

二、磁荷面积分公式 93

四、磁性体磁场的数值规律 95

三、重磁位场的泊松公式 95

五、磁位U满足的微分方程 99

第四节　空间域磁性体磁场的计算 100

一、球体 100

二、水平圆柱体 105

三、板状体 107

四、台阶 116

五、背斜 117

六、二度多边形截面水平柱体 118

七、直立长方体 119

八、二度半多边形截面柱体及其组合三度体磁场 121

九、单元长方体组合任意形状三度体 125

十、三角形面元组成任意形状三度体 127

十一、磁性界面 130

第五节　磁场频谱及其计算方法 134

一、频率域中磁场的基本表达式 134

二、规则磁性体磁场频谱 144

三、磁性体磁场频谱图与特征分析 154

第六节　规则磁性体与其异常的关系概要 157

一、磁性体与其磁场平面分布的对应关系 157

二、磁性体与其磁场的剖面对应关系 157

三、磁性体与其磁场空间等值线的对应关系 158

四、△T受斜磁化影响比Za大、二度体Ta异常不受斜磁化影响 158

习题 160

第二章　磁异常的处理与转换 161

第一节　概述 161

二、磁异常的插值 162

一、磁异常的最小二乘圆滑 162

第二节　圆滑、插值和数据网格化 162

三、数据网格化 163

第三节　空间域磁异常的处理与转换 164

一、磁异常空间换算基本理论 164

二、水平测线二度体磁异常的转换 166

三、曲面磁异常转换基本途径 176

第四节　频率域磁异常转换 177

一、简单情况频率域磁异常转换 177

二、复杂情况频率域磁异常转换 183

第五节　频率域磁异常滤波 190

一、最小平方滤波——维纳滤波 191

二、匹配滤波 191

三、消除高频干扰的正则化方法 193

四、补偿圆滑滤波 194

五、有限离散傅里叶变换的特点与频率域数据处理的方法步骤 195

第六节　重磁异常的对应分析 196

一、基本原理 196

二、方法应用 197

习题 198

第三章　磁异常反问题 199

第一节　磁异常反演的基本问题 199

一、磁异常反问题的数学表述及其分类 199

二、反演问题的多解性 200

三、反演问题解的存在性 200

四、反演问题解的不稳定性 201

五、有限个数场数据反问题的多解性和解的不稳定性 202

六、磁场反演的困难及克服困难的途径 203

第二节　几种简单的反演方法 204

一、特征点法 205

二、切线法 209

三、磁异常梯度的积分法 211

四、磁异常的希尔伯特（Hilbert）变换法 212

五、矢量解释法 218

第三节　磁异常快速自动反演方法 221

一、沃纳（Werner）反演方法 221

二、磁异常总梯度模反演方法 224

三、欧拉（Euler）反演方法 228

第四节　磁异常反演的最优化方法 232

一、方法的基本原理 232

二、反演的模型参数类型与反演中的约束分析 235

第五节　三维物性反演方法 236

一、拟BP反演方法 236

一、概述 238

二、随机子域遗传算法反演方法 238

第六节　三度体磁（重）异常人机交互可视化反演 238

二、二度半组合体人机交互可视化正反演 239

三、三角形面元组合多面体的交互可视化正反演 241

第七节　复场强与磁场球谐级数展开反演方法 242

一、下延有限二度体复磁场反演方法 243

二、三度体磁异常球谐级数展开反演方法 245

第八节　磁场频谱反演法 246

一、二度体磁场频谱反演方法 246

二、三度体磁场频谱反演方法 249

习题 256

第四章　磁异常的解释推断与磁力勘探的应用 257

第一节　磁异常解释的一般原则、基本方法与步骤 257

一、一般原则 257

二、磁异常解释的基本方法与步骤 258

第二节　卫星磁测在地壳磁结构研究中的应用 264

一、磁卫星用于陆海区地壳磁性特征研究 264

二、中国磁卫星异常反映的地壳磁结构特征 265

第三节　磁测在区域和深部地质地球物理调查中的应用 266

一、区域地质测量的基本目的和对磁测的要求 266

二、根据磁异常划分不同岩性区和圈定岩体 267

三、根据磁异常推断断裂、破碎带及褶皱 272

四、区域磁测资料在研究深部地质构造方面的应用 276

五、成矿区的圈定和划分 277

第四节　磁测在石油、天然气勘查中的应用 277

一、磁测在勘查油气盆地地质构造方面的应用 278

二、油气藏标志的磁力检测 279

一、寻找各类铁矿床 281

第五节　磁测在固体矿产勘查中的应用 281

二、寻找其他金属矿与非金属矿 284

第六节　工程地质和水文地质研究 288

一、滑坡构造研究 288

二、喀斯特、裂隙带等 289

第七节　磁测在其他方面的应用 290

一、在煤田火烧区上的应用 290

二、在地热调查中的应用 291

三、在考古工作中的应用 292

四、在特殊领域中的应用 294

习题 295

结束语——磁力勘探的发展趋势 296

参考文献 299

附录一　CGSM制和SI制中磁学量对照表 303

附录二　关于磁力勘探单位制换算问题 304