CN104777440A

CN104777440A - 一种不需准确预知地磁倾角的岩矿石标本磁参数测量方法

Info

Publication number: CN104777440A
Application number: CN201510138513.3A
Authority: CN
Inventors: 高建东; 杜利明; 孙钦同; 冯昌格; 韩进国; 柯骞
Original assignee: SHANDONG ZHENGYUAN GEOLOGICAL EXPLORATION INSTITUTE CHINA METALLURGICAL AND GEOLOGICAL BUREAU
Current assignee: SHANDONG ZHENGYUAN GEOLOGICAL EXPLORATION INSTITUTE CHINA METALLURGICAL AND GEOLOGICAL BUREAU
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-03-27
Publication date: 2015-07-15
Anticipated expiration: 2035-03-27
Also published as: CN104777440B; CN204462361U

Abstract

本发明提供了一种不需准确预知地磁倾角的岩矿石标本磁参数测量方法，包括下述步骤：①查地磁图或近似公式估算测量地的地磁倾角为I；②将测量装置竖直安置在无磁性平板或支架上，用总场磁力仪测出正常地磁总场I₀；③将装有岩矿石标本的标本盒放置在测量装置的凹槽内，岩矿石标本位于标本盒内中部位置；④调整测量装置中等腰三角形架的边长；⑤将标本盒X轴的负向标本盒面朝东，使标本盒的其它两个坐标轴正向标本盒面分别指向探头；⑥测量标本盒内标本的体积用v表示；⑦将估算的地磁倾角I、中心距离r、24个磁场值及体积v分别代入公式得到标本的磁化率κ、剩余磁化强度模量J_r、剩磁偏角φ和剩磁倾角θ，本发明能够解决现有技术的不足。

Description

一种不需准确预知地磁倾角的岩矿石标本磁参数测量方法

技术领域

本发明涉及地球物理磁法勘探技术，是一种不需准确预知地磁倾角的岩矿石标本磁参数测量方法。

背景技术

岩矿石磁参数包括磁化率和剩余磁化强度，目前磁化率多使用磁化率仪直接测量，剩余磁化强度还只能使用基于地磁倾角的总场磁力仪斜测方法。这种斜测方法要求被测标本的中心轴线严格以当地磁倾角的斜度对准总场磁力仪测量探头的中心，岩矿石标本必须在与地磁场倾角严格一致的斜面上翻转摆放。这种测量方法的不足是：必须准确预知标本测量地点的地磁倾角，使斜测装置准确调节标本板倾角与实地的地磁倾角相等，由于大多数勘查单位不具备野外实测地磁倾角的能力，通常采用查地磁图或近似公式估计地磁倾角，经常导致与实际的地磁倾角值有较大的偏差，使磁参数测定结果存在较大的不确定因素，测量准确度较低。为此，本领域技术人员发明了“岩矿石标本磁参数的总场磁力仪4方位测定方法”，用以解决上述问题。该方法虽有不需要预知测量地的地磁倾角参数的优点，但在使用中发现该方法存在测量装置比较庞大和装置叶片旋转定位容易出现偏差等不足。

发明内容

本发明的目的是，提供一种不需准确预知地磁倾角的岩矿石标本磁参数测量方法，它能够解决现有技术的不足。

为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种不需准确预知地磁倾角的岩矿石标本磁参数测量方法，包括下述步骤：

①查地磁图或近似公式估算测量地的地磁倾角为I；

②将测量装置竖直安置在无磁性平板或支架上，使测量装置中的等腰三角形架直角处的凹槽开口部位向上，并使等腰三角形架位于铅垂线和磁北方向组成的平面中，等腰三角形架的第一直角边指向磁北方向，调整等腰三角形架的可调支脚，使等腰三角形架的第二直角边与铅垂线的夹角I₁等于地磁倾角I，用总场磁力仪测出正常地磁总场I₀；

③将装有岩矿石标本的标本盒放置在测量装置的凹槽内，标本盒设有三个轴，分别为X轴、Y轴和Z轴，设定X轴有正向标本盒面及负向标本盒面、Y轴有正向标本盒面及负向标本盒面、Z轴有正向标本盒面及负向标本盒面，岩矿石标本位于标本盒内中部位置，周围用无磁性充填物塞紧；

④调整测量装置中等腰三角形架的边长，使第一总场磁力仪和第二总场磁力仪的读数明显偏离正常地磁总场T₀，测量出标本盒中心与第一探头中心之间的距离r，标本盒中心与第二探头中心之间的距离与标本盒中心与第一探头中心之间的距离r相等；

⑤将标本盒X轴的负向标本盒面朝东，使标本盒的其它两个坐标轴正向标本盒面分别指向第一探头和第二探头，通过第一总场磁力仪和第二总场磁力仪分别测出2个磁场值，保持标本盒X轴的负向标本盒面朝东方向不变，沿X轴旋转标本盒180°，使标本盒的其它两个坐标轴负向分别指向第一探头和第二探头，通过第一总场磁力仪和第二总场磁力仪再次分别测出2个磁场值，按照上述方法继续转动标本盒，依次使标本盒的X轴的正向标本盒面、Y轴的负向标本盒面、Y轴的正向标本盒面、Z轴的负向标本盒面和Z轴的正向标本盒面朝东，用第一总场磁力仪和第二总场磁力仪分别测量出20个磁场值，用T_ij分别标记这24个磁场值，下标i是标本盒的三个坐标轴正向标本盒面和负向标本盒面朝东的标本盒面号，标本盒的任何一个坐标轴的正向标本盒面或负向标本盒面朝东，标本盒的其它两个坐标轴的正向标本盒面分别指向第一探头和第二探头时，第一探头测量值下标j=1，第二探头测量值下标j=2，标本盒的其它两个坐标轴负向标本盒面分别指向第一探头和第二探头时，第一探头测量值下标j=3，第二探头测量值下标j=4；

⑥测量标本盒内标本的体积用v表示；

⑦将估算的地磁倾角I、中心距离r、24个磁场值及体积v分别代入公式，得到标本的磁化率κ、剩余磁化强度模量J_r、剩磁偏角φ和剩磁倾角θ，公式为：

磁化率：

(SI)

剩余磁化强度模量：

剩磁偏角：

剩磁倾角：

其中：

上述方法测量得出的磁化率κ、剩余磁化强度模量J_r、剩磁偏角φ和剩磁倾角θ参数为岩矿石标本磁参数。

所述测量装置包括等腰三角形架，等腰三角形架的第一直角边和第二直角边的一端相交处中部开设凹槽，凹槽处安装标本盒，等腰三角形架的斜边一端与第一直角边的另一端连接，该连接处安装第一探头，等腰三角形架的斜边另一端与第二直角边的另一端连接，该连接处安装第二探头，第一探头与第一总场磁力仪相接，第二探头与第二总场磁力仪相接。所述的凹槽中部位置设置铅锤固定环，铅锤固定环通过铅垂线与铅锤连接。等腰三角形架的三角平面与铅垂线的垂直平面为同一平面。等腰三角形架的第一直角边、第二直角边和斜边的长度方向均可伸缩，斜边上安装导向套，导向套内分别安装第一导向杆和第二导向杆，第一导向杆安装第一螺杆，第二导向杆安装第二螺杆，第一螺杆和第二螺杆分别与转轮连接。凹槽后侧安装支架，支架的中心部位与铅垂线的一端连接，铅垂线的另一端与铅锤连接。

本发明提供的测量方法不需要预知岩矿石标本的测定地的地磁倾角准确值，本发明同时使用了近似高斯第一位置和高斯第二位置测量，能够抵消单独使用高斯第一位置或高斯第二位置测量时的地磁倾角估算不准确带来的误差，测量方法易于操作，能够大幅提高岩矿石磁参数的测量效率，并提高了测量准确度。

附图说明

附图1是本发明所述的测量方法中使用的测量装置结构示意图；附图2是附图1的侧视结构示意图；附图3是附图2中A向放大结构示意图；附图4是附图1中标本盒13的外形立体图；附图5是附图1的使用状态结构示意图。

附图4中2是X轴的正向标本盒面，4是Y轴的正向标本盒面，6是Z轴的正向标本盒面，1是X轴的负向标本盒面，3是Y轴的负向标本盒面，5是Z轴的负向标本盒面。

其它图中：7是第二直角边、8是第一直角边、9是斜边、10是放置标本盒的凹槽，11是第二探头槽，12是第一探头槽，13是标本盒，14是第二探头，15是第一探头，16是第二总场磁力仪，17是第一总场磁力仪，18是可调支脚，19是平台，20是铅锤，21是铅锤固定环，22是铅锤固定架，铅锤固定环21位于铅锤固定架中心，铅锤固定架22安装在凹槽10内、位于凹槽10的后面（如图1所示），23是导向套，24是第二导向杆，25是第一导向杆，26是转轮，27是第二螺杆，28是第一螺杆，第二螺杆27和第一螺杆28螺纹方向相反，29是第二连接杆，30是第一连接杆，31是第二插接头，32是第一插接头，33是第二连接管，34是第一连接管，35是刻度板，刻度板35与铅锤组合用于判断等腰三角形架是否竖直，并用于调节等腰三角形架斜边的斜度，36是第二螺孔，37是第一螺孔，38是铅垂线，N是北向。

具体实施方式

本发明所述的一种不需准确预知地磁倾角的岩矿石标本磁参数测量方法，包括下述步骤：

①查地磁图或近似公式估算测量地的地磁倾角为I；

②将测量装置竖直安置在无磁性平板或支架上，使测量装置中的等腰三角形架直角处的凹槽10开口部位向上，并使等腰三角形架位于铅垂线38和磁北方向组成的平面中，等腰三角形架的第一直角边8指向磁北方向，调整等腰三角形架的可调支脚，使等腰三角形架的第二直角边7与铅垂线38的夹角I₁等于地磁倾角I，用总场磁力仪测出正常地磁总场I₀；

③将装有岩矿石标本的标本盒放置在测量装置的凹槽10内，标本盒设有三个轴，分别为X轴、Y轴和Z轴，设定X轴有正向标本盒面2及负向标本盒面1、Y轴有正向标本盒面4及负向标本盒面3、Z轴有正向标本盒面6及负向标本盒面5，岩矿石标本位于标本盒内中部位置，周围用无磁性充填物塞紧；

④调整测量装置中等腰三角形架的边长，使第一总场磁力仪17和第二总场磁力仪16的读数明显偏离正常地磁总场T₀，测量出标本盒中心与第一探头15中心之间的距离r，由于第一探头和第二探头分别安装在等腰三角形架的第一直角边和第二直角边的端头，两个直角边相等，所以，标本盒中心与第二探头14中心之间的距离与标本盒中心与第一探头15中心之间的距离r相等；

⑤将标本盒X轴的负向标本盒面1朝东，使标本盒的其它两个坐标轴正向标本盒面分别指向第一探头15和第二探头14，通过第一总场磁力仪17和第二总场磁力仪16分别测出2个磁场值，保持标本盒X轴的负向标本盒面1朝东方向不变，沿X轴旋转标本盒180°，使标本盒的其它两个坐标轴负向标本盒面分别指向第一探头15和第二探头14，通过第一总场磁力仪17和第二总场磁力仪16再次分别测出2个磁场值，按照上述方法继续转动标本盒，依次使标本盒的X轴的正向标本盒面2、Y轴的负向标本盒面3、Y轴的正向标本盒面4、Z轴的负向标本盒面5和Z轴的正向标本盒面6朝东，用第一总场磁力仪17和第二总场磁力仪16分别测量出20个磁场值，用T_ij分别标记这24个磁场值，下标i是标本盒的三个坐标轴正向标本盒面和负向标本盒面朝东的标本盒面号，即：标本盒的六个面分别对应i值，i=1、i=2、i=3、i=4、i=5、i=6；标本盒的任何一个坐标轴的正向标本盒面或负向标本盒面朝东，标本盒的其它两个坐标轴的正向标本盒面分别指向第一探头15和第二探头14时，第一探头15测量值下标j=1，第二探头14测量值下标j=2，标本盒的其它两个坐标轴负向标本盒面分别指向第一探头15和第二探头14时，第一探头15测量值下标j=3，第二探头14测量值下标j=4；

⑥测量标本盒内标本的体积用v表示；

磁化率：

(SI)

剩余磁化强度模量：

剩磁偏角：

剩磁倾角：

其中：

式中，

T_ij为标本处于不同状态下，通过第一总场磁力仪17和第二总场磁力仪16分别测得的标本ΔT磁场值(使用SI单位，nT)；

r为标本盒与测量探头中心之间的距离；

v为标本盒的体积；

T₀为正常地磁场磁感应强度(使用SI单位，nT) ；

上述方法测量得出的磁化率κ、剩余磁化强度模量Jr、剩磁偏角φ和剩磁倾角θ参数为岩矿石标本磁参数。

本发明所述的一种不需准确预知地磁倾角的岩矿石标本磁参数测量方法的测量装置包括等腰三角形架，等腰三角形架的第一直角边8和第二直角边7的一端相交处中部开设凹槽10，凹槽10处安装标本盒13，等腰三角形架的斜边9一端与第一直角边8的另一端连接，该连接处安装第一探头15，等腰三角形架的斜边9另一端与第二直角边7的另一端连接，该连接处安装第二探头14，第一探头15与第一总场磁力仪17相接，第二探头14与第二总场磁力仪16相接。

所述的凹槽10中部位置设置铅锤固定环21，铅锤固定环21通过铅垂线38与铅锤20连接。

所述的等腰三角形架的三角平面与铅垂线38的垂直平面为同一平面。

本发明的等腰三角形架的第一直角边8、第二直角边7和斜边9的长度方向均可伸缩，斜边9上安装导向套23，导向套23内分别安装第一导向杆25和第二导向杆24，第一导向杆25安装第一螺杆28，第二导向杆25安装第二螺杆27，第一螺杆28和第二螺杆27分别与转轮26连接。

本发明所述的凹槽10后侧安装支架22，支架22的中心部位与铅垂线38的一端连接，铅垂线38的另一端与铅锤20连接。

Claims

1.一种不需准确预知地磁倾角的岩矿石标本磁参数测量方法，其特征在于：包括下述步骤：

①查地磁图或近似公式估算测量地的地磁倾角为I；

②将测量装置竖直安置在无磁性平板或支架上，使测量装置中的等腰三角形架直角处的凹槽（10）开口部位向上，并使等腰三角形架位于铅垂线（38）和磁北方向组成的平面中，等腰三角形架的第一直角边（8）指向磁北方向，调整等腰三角形架的可调支脚，使等腰三角形架的第二直角边（7）与铅垂线（38）的夹角I₁等于地磁倾角I，用总场磁力仪测出正常地磁总场I₀；

③将装有岩矿石标本的标本盒放置在测量装置的凹槽（10）内，标本盒设有三个轴，分别为X轴、Y轴和Z轴，设定X轴有正向标本盒面（2）及负向标本盒面（1）、Y轴有正向标本盒面（4）及负向标本盒面（3）、Z轴有正向标本盒面（6）及负向标本盒面（5），岩矿石标本位于标本盒内中部位置，周围用无磁性充填物塞紧；

④调整测量装置中等腰三角形架的边长，使第一总场磁力仪（17）和第二总场磁力仪（16）的读数明显偏离正常地磁总场T₀，测量出标本盒中心与第一探头（15）中心之间的距离r；

⑤将标本盒X轴的负向标本盒面（1）朝东，使标本盒的其它两个坐标轴正向标本盒面分别指向第一探头（15）和第二探头（14），通过第一总场磁力仪（17）和第二总场磁力仪（16）分别测出2个磁场值，保持标本盒X轴的负向标本盒面（1）朝东方向不变，沿X轴旋转标本盒180°，使标本盒的其它两个坐标轴负向分别指向第一探头（15）和第二探头（14），通过第一总场磁力仪（17）和第二总场磁力仪（16）再次分别测出2个磁场值，按照上述方法继续转动标本盒，依次使标本盒的X轴的正向标本盒面（2）、Y轴的负向标本盒面（3）、Y轴的正向标本盒面（4）、Z轴的负向标本盒面（5）和Z轴的正向标本盒面（6）朝东，用第一总场磁力仪（17）和第二总场磁力仪（16）分别测量出20个磁场值，用T_ij分别标记这24个磁场值，下标i是标本盒的三个坐标轴正向标本盒面和负向标本盒面朝东的标本盒面号，标本盒的任何一个坐标轴的正向标本盒面或负向标本盒面朝东，标本盒的其它两个坐标轴的正向标本盒面分别指向第一探头（15）和第二探头（14）时，第一探头（15）测量值下标j=1，第二探头（14）测量值下标j=2，标本盒的其它两个坐标轴负向标本盒面分别指向第一探头（15）和第二探头（14）时，第一探头（15）测量值下标j=3，第二探头（14）测量值下标j=4；

⑥测量标本盒内标本的体积用v表示；

磁化率：

(SI)

剩余磁化强度模量：

剩磁偏角：

剩磁倾角：

其中：

2.根据权利要求1所述的一种不需准确预知地磁倾角的岩矿石标本磁参数测量方法，其特征在于：所述测量装置包括等腰三角形架，等腰三角形架的第一直角边（8）和第二直角边（7）的一端相交处中部开设凹槽（10），凹槽（10）处安装标本盒（13），等腰三角形架的斜边（9）一端与第一直角边（8）的另一端连接，该连接处安装第一探头（15），等腰三角形架的斜边（9）另一端与第二直角边（7）的另一端连接，该连接处安装第二探头（14），第一探头（15）与第一总场磁力仪（17）相接，第二探头（14）与第二总场磁力仪（16）相接。

3.根据权利要求1所述的一种测量岩矿石标本磁参数旋转测量方法，其特征在于：所述的凹槽（10）中部位置设置铅锤固定环（21），铅锤固定环（21）通过铅垂线（38）与铅锤（20）连接。

4.根据权利要求2所述的一种测量岩矿石标本磁参数旋转测量方法，其特征在于：等腰三角形架的三角平面与铅垂线（38）的垂直平面为同一平面。

5.根据权利要求2所述的一种测量岩矿石标本磁参数旋转测量方法，其特征在于：等腰三角形架的第一直角边（8）、第二直角边（7）和斜边（9）的长度方向均可伸缩，斜边（9）上安装导向套（23），导向套（23）内分别安装第一导向杆（25）和第二导向杆（24），第一导向杆（25）安装第一螺杆（28），第二导向杆（25）安装第二螺杆（27），第一螺杆（28）和第二螺杆（27）分别与转轮（26）连接。

6.根据权利要求2所述的一种测量岩矿石标本磁参数旋转测量方法，其特征在于：凹槽（10）后侧安装支架（22），支架（22）的中心部位与铅垂线（38）的一端连接，铅垂线（38）的另一端与铅锤（20）连接。