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1、电磁学在矿产勘探中的运用作者：沈伟中国科学技术大学摘要：本文以电磁学在矿业勘探中的运用为出发点，简要列举并分析了磁法勘探和电法勘探的主要方法，阐述了这些方法的原理和适用范围，并简要叙述了其优点，最后对未来电磁学在矿产勘探中的运用做了展望。关键词：矿产勘探磁法勘探电阻率法充电法激发极化法瞬变电磁法引言：矿产资源是人类社会赖以生存的物质基础，是不可再生的宝贵资源。然而随着人口数量迅速膨胀，矿产资源紧缺问题也日渐严重。我国虽然资源丰富，但是很多并未被很好地开发，为了实现可持续发展，矿产资源勘查与开发就显得尤为重要。近年来国家在地质找矿勘查项目不断加大投资力度，也正体现了矿产勘探的重要性。矿产勘
2、探的主要方法几乎都是根据电磁学原理。本文将结合所学电磁学知识，对矿产勘探中的磁法勘探，电法勘探两种主要手段作简要研究。正文:（-）磁法勘探：这是利用地壳内各种岩石间的磁性差异所引起的磁异常来寻找矿产的方法。适用于各类磁铁矿床，或富含铁磁性物质的其他矿床，因为他们可以使地磁场发生明显变化，从而让我们区分出矿物。1•地球磁场概况：地磁场rh基本磁场，变化磁场和磁异常三部分组成。A.基本磁场相对稳定，是由地核内部电流对流形成，其变化极为缓慢。0点处磁场强度T在X（地理北），Y（地理东），Z（地理下）三个方向分量就记为X,Y,乙T在XOY平面分量叫H（磁北）。H与X夹角叫磁偏角DoT与XOY平面
3、夹角叫磁倾角L磁法勘探是测量T相对值。地磁绝对测量通常测量I,D,H绝对值。I,D,X,Y,乙H,T都是地磁要素，他们之间关系为：X=HcosD,Y=HsinD,tanD=Y/X;H=TcosI,Z=TsinI,tanI=Z/H;H=X^Yt2=X^Y^zB•变化磁场：起源于地球外部并叠加在基本磁场上的短期地磁变化。C.磁异常：消除短期磁场变化以后，实测地磁场与基本磁场之间差异,就叫磁异常。它是地下矿体受到地磁磁化以后在周围形成并叠加在主磁场上的次生磁场。磁法勘探是测量总磁场相对变化值T=T-TO.T为实测场，TO为基本磁场。2•测量磁感应强度的工具：磁力仪A.质了磁力仪，可以测量地
4、磁场总强度T绝对值，相对值，梯度值。使用含氢的液体，例如水，酒精，其中的质子由自旋产生的磁矩，将在外加磁场的影响下，转移到外磁场方向。而无外加磁场时，质子磁矩无规则指向，宏观上不显示磁矩。在垂直地磁场T方向，加以强人工磁场H0,则使样品极化。如图(a)。之后切断磁场H0,则地磁场对质子有几xT的力矩的作用。试图将质了拉回到地磁场方向，因为质了自旋，在力矩作用下质了磁矩％"将绕地磁场T的方向做旋进运动。类似于陀螺，绕铅垂方向旋进运动而不倒下。如图(b)o根据理论分析，氢质子旋进角速度w与磁场大小T止比。J卩丁.其中丫“是质子的自旋磁矩与角动量之比，叫质子磁旋比。人=(2.6751987+0
5、.0000075)'又因为w=2^f,则有T=2兀〃丫心23・4874f(HZ)。因此测出质子旋进频率，即可得到磁场强度T。这很简单，我设想用一个感应线圈，质子的旋进肯定会产生感应电压信号，由此易求频率。A.光泵磁力仪，超导磁力仪，由于原理复杂，这里不作分析。3•具体应用前提：被探测目标与周围介质有磁性差异，且差异足以用仪器探测到磁异常。铁矿床，磁铁矿都具有很强磁性，易于探测。铜矿…般都含有磁黄铁矿或磁铁矿，可利用间接找矿法。而往往油山上空可发现高频磁异常，这是因为右油的渗出形成了磁铁矿，故也可用于油气勘探。(―)电法勘探：利用地壳中多种岩石，矿石间电学性质差异来勘测，基于观测电磁场空间
6、时间分布规律来寻找矿产。我们认为岩矿的电学参数改变越明显，则岩矿内外空间电磁场变化也越强烈。电法勘探的具体方法A.电阻率法。利用不同岩石之间电阻率差异，以及矿床温度，水分，结构不同都影响电阻率，达到区分矿产的目的。因为之前给出的论文样本中已经有所分析，故不作详述。B.充电法:当野外发现良导性矿体（低阻矿体）的天然或人工露头时，将电源止极与导体（矿体或含水层）接触，接触点叫充点电，与电源负极相连的供电电极叫无穷远极。以致它在矿体接触点附近的电场影响可以忽略。理想条件导体电阻为0,则导体内没有电势降。是个等势体。而在导体表面外，电势降落，形成很多等势面。这些等势面形状接近于导体本身轮廓。导体
7、所占的很大区域是等势的，然后到了导体表面，电流刚流出，电流密度大，电势降快，之后远离导体，电势下降又减缓。我们通过测量等势线的分布状况，以及电势梯度曲线来判断判定导体形状和导体的边界位置。圆状即为等势线,du(a)屮，一个是电势V曲线，另一个是电位梯度3"曲线。此法可用于计算矿体准确位置，还能粗略判断矿体所在深度。A.激发极化法(激电法)。向岩石中供入电流，测量岩石边界的电位差，经过较长时间后达到饱和值，断开电流后电位差下降，在很长
