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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T62

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