試論電子磁力儀在地質(zhì)勘查中的應(yīng)用

王翠平

摘要：在進(jìn)行地質(zhì)勘查工作中使用的勘測工具有很多，科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展使得多種新型技術(shù)、設(shè)備應(yīng)用到了地質(zhì)勘察中，改善了原來地質(zhì)勘測中的不足，提高了勘查的質(zhì)量和效率。磁法勘探儀也進(jìn)行了完善和更新，將新型的這電子磁力儀應(yīng)用到了礦產(chǎn)勘查中，比較常用電子磁力儀有兩種，一種是質(zhì)子旋進(jìn)磁力儀，另一種是光泵磁力儀。這兩種磁力儀在應(yīng)用的過程中都有各自的優(yōu)缺點，在實際應(yīng)用的過程中，需要根據(jù)不同的地質(zhì)情況選擇合適的磁力儀，將其優(yōu)勢發(fā)揮出來，以此提高勘查效率。

關(guān)鍵詞：電子磁力儀；地質(zhì)勘查；應(yīng)用

引言：

磁法勘探是物探方法中應(yīng)用比較久的地質(zhì)勘查方法，主要就對地下巖石、礦石或者其他物質(zhì)的磁性差異引起的磁異?，F(xiàn)場進(jìn)行分析和研究，通過磁法勘探，了解研究地區(qū)中礦產(chǎn)資源分布和地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況，這是一種比較常用的物理探測法?？茖W(xué)技術(shù)在不斷的進(jìn)步，在磁力勘探中使用的儀器也在不斷更新和優(yōu)化，從比較簡單的勘測儀器發(fā)展到電子式的勘測儀器，測量精度也在不斷提高，與傳統(tǒng)的測量儀器相比，有效提高了地質(zhì)勘查工作的質(zhì)量。

一、磁測儀器概述

磁力儀僅是觀測磁場變化的儀器，種類很多。但總的說來，可分為機(jī)械式磁力儀和電子式磁力儀兩大類。

1、機(jī)械磁力儀

機(jī)械式磁力儀又稱為磁秤，按照構(gòu)造特征的差異，儀器可分為懸絲式和刃口式兩類，而每一類又可分為測量磁場水平分量變化值的水平磁秤和測量磁場垂直分量變化值的垂直磁秤。

2、電子式磁力儀

電子式磁力儀包括磁通門磁力儀、質(zhì)子磁力儀、光泵磁力儀和超導(dǎo)磁力儀四種。既可用于地磁場的相對測量，又可用于地磁場的絕對測量。

二、電子磁力儀原理

1、質(zhì)子旋進(jìn)磁力儀

氫原子核的質(zhì)子是一種帶有正電荷的粒子，其本身在不停地自旋，具有一定的磁性。在外磁場的作用下自旋質(zhì)子將按一定方向排列，稱為核子順磁性。但其磁性甚微，只是在一些磁化率很低的逆磁性物質(zhì)中才能反映出來，如某些碳?xì)溲趸衔镆后w（水、酒精、甘油等）。在這些樣品中質(zhì)子受某強(qiáng)磁場激發(fā)而具有一定方向排列，去掉外磁場，則質(zhì)子在地磁場作用下將以同一相位繞地磁場 T 旋進(jìn)，其旋進(jìn)頻率 f 與地磁場 T 有以下關(guān)系：T=23.4872f，單位為伽馬。當(dāng)測定出頻率 f 以后即可計算出總磁場強(qiáng)度 T 的數(shù)值。利用這種原理制

成的儀器稱為質(zhì)子旋進(jìn)磁力儀。

2、光泵磁力儀

根據(jù)光泵作用原理作成的磁力儀。因為由光泵作用排列好的原子磁矩，在特定頻率的交變電磁場的作用下，又將產(chǎn)生共振吸收作用，打亂原子的排列情況。發(fā)生共振吸收現(xiàn)象的電磁場的頻率與樣品所在點的外磁場強(qiáng)度成一比例關(guān)系，故測定這一頻率就可以測出外磁場的值。

三、工作中的應(yīng)用、應(yīng)用條件及布設(shè)方法

1、磁法勘探的任務(wù)

磁法勘探在應(yīng)用過程中勘測效果比較好的就是對強(qiáng)磁性礦物進(jìn)行分析和測量，通常對這類礦產(chǎn)的檢測效果是非常好的，比如可以利用這種方法來進(jìn)行磁鐵礦床的勘察。其可以對礦產(chǎn)周圍的地質(zhì)問題和某地區(qū)區(qū)域性問題或者礦區(qū)局部的地質(zhì)構(gòu)造、巖層變化等問題，都可以進(jìn)行勘測。

2、應(yīng)用條件

（1）探測對象必須與周圍巖石之間有較明顯的磁性差異。

（2）應(yīng)對探測對象的范圍大小、埋藏深度和巖石磁性大小諸因素綜合考慮，磁異常體必須能產(chǎn)生足以使磁力儀觀測到的異常場。

（3）探測對象的磁異常能夠從其它干擾背景中分辨出來，或者能夠消除它們的影響。

3、工程布設(shè)方法

磁測比例尺反映了對磁異常場的研究程度。選擇比例尺和測網(wǎng)，主要是根據(jù)地質(zhì)任務(wù)的要求和磁異常場的形態(tài)及范圍。對于測網(wǎng)的形態(tài)，當(dāng)探測對象有明顯的走向時，采用矩形測網(wǎng)，測線應(yīng)垂直于磁異常體的走向方向，當(dāng)無明顯走向時，采用正方形網(wǎng)。在進(jìn)行詳查時，為使異常形態(tài)特征反映清晰，至少應(yīng)有 3～5 條測線穿過異常區(qū)，點距應(yīng)使曲線保持連續(xù)，使得再加密測網(wǎng)時，異常曲線形態(tài)不再發(fā)生變化。

四、兩種儀器的優(yōu)缺點比較

1、質(zhì)子旋進(jìn)磁力儀優(yōu)缺點

（1）優(yōu)點：質(zhì)子旋進(jìn)磁力儀作為絕對測量標(biāo)準(zhǔn)，是別的磁力儀無法比擬的。同時此設(shè)備普及率高，大多地質(zhì)單位都有。

（2）相對于光泵磁力儀的不足：①只能點測。激發(fā)一次，測量一次。②容忍梯度低。當(dāng)工作區(qū)域磁場強(qiáng)度變化強(qiáng)烈時，儀器無法讀數(shù)。③儀器間的相互影響。測量儀器必須加霍茲海姆線圈，此線圈產(chǎn)生的磁場對周邊的儀器會產(chǎn)生影響。

2、光泵磁力儀優(yōu)缺點

（1）優(yōu)點：①相對功耗低，儀器更加輕便。②可以連續(xù)度數(shù)。采樣頻率 1/s，2/s，10/s 等可任意選擇，可在高速運動中測量。③受磁場梯度影響小，即使靠近鐵金屬也能正常讀數(shù)。④對工業(yè)電力、廣播的干擾有很強(qiáng)的抑制力。

（2）缺點：讀數(shù)穩(wěn)定性稍差，特別是國產(chǎn)光泵磁力儀。

五、工作應(yīng)用

1、兩種磁力儀的實際運用

使用磁力儀對某鐵礦山進(jìn)行地表磁異常測量。在施工前考慮在開采邊緣區(qū)磁異常梯度變化必定很大，因此選用光泵磁力儀。實際工作中參照礦山區(qū)域的磁異常等直線圖，如果圖中磁異常大于 10000nT 范圍，均為礦山采礦坑引起的異常，異常值變化很明顯，讀數(shù)稍有不穩(wěn)定（±幾十 nT）不影響測量結(jié)果。要可以采用質(zhì)子旋進(jìn)磁力儀對某勘查區(qū)進(jìn)行地表磁異常測量的磁異常等直線圖，這種圖在可測的范圍內(nèi)見到正負(fù)磁異常，判斷于礦體引起。通過磁異常圖可以對礦體的傾向和走向有基本的判斷，這對槽探和鉆探的布設(shè)有著很好的指導(dǎo)意義。

2、兩種電子磁力儀在應(yīng)用的過程中都有各自的優(yōu)缺點，電子磁力儀在應(yīng)用的過程中可以根據(jù)自身的特性來對不同地區(qū)的礦產(chǎn)分布結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，其在尋找規(guī)模比較的地質(zhì)結(jié)構(gòu)有著非常顯著的效果。地質(zhì)勘查技術(shù)人員可以將各方面的數(shù)據(jù)信息整合在一起，根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果來選擇勘測的儀器，將兩種電子磁力儀的優(yōu)點充分發(fā)揮出來，保證測量效果。

結(jié)語：

從上文的描述了解到了不同類型的電子磁力儀在地質(zhì)勘察中的應(yīng)用原理，掌握了其在工作中的應(yīng)用條件和布設(shè)方式。在實際應(yīng)用之前需要掌握該地區(qū)的地質(zhì)情況，而且所要勘測的礦產(chǎn)一定要與周圍的巖層有明顯磁性差異，這樣才能保證勘查的結(jié)果。電子磁力儀在應(yīng)用過程中有優(yōu)勢也有缺點，工作人員可以根據(jù)勘查需求，選擇合適的電子磁力儀，也可以將二者相結(jié)合，發(fā)揮出各自的優(yōu)點，保證測量結(jié)果的精準(zhǔn)性。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉迪仁.高精度智能質(zhì)子磁力儀的檢測技術(shù)[J].文摘版：教育，2015（6）：211-211.

[2]譚丁，李楊.磁法勘探在金屬礦的應(yīng)用論述[J].引文版：工程技術(shù)，2015（14）：271-271.

[3]文明，葉洪華.攜帶GPS的高精度磁力儀在金礦勘查中的應(yīng)用[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2013（17）.