冀鲁豫交界区岩石圈磁场异常分布与磁化率结构分析

利用重磁反演软件,对2017年8月冀鲁豫交界区流动地磁总强度数据进行处理并解析延拓,研究该区岩石圈磁场及其深部、浅表磁场异常分布特征与地下介质磁化率结构的性质。结果表明:冀鲁豫交界区岩石圈磁场异常分布是岩石圈浅表与深部磁异常综合叠加的结果,岩石圈地下介质的浅表与深部磁化率结构具有一定差异性,且受断裂控制呈分段性特征,可能与该区域复杂的岩石圈磁化率结构及地质构造有关。     

现代风成沉积物磁化率各向异性与风向关系的研究

通过对风洞及室内模拟定向风条件下的风成沉积物磁化率各向异性与风向之间关系的研究,发现风成沉积物磁化率各向异性的长轴方向的偏角不仅与风向有关,而且与粉尘沉积量有关。风成沉积物磁化率各向异性的长轴方向的偏角在α95（α95≤20°）的区间范围内与粉尘沉积量大的风向一致．在干旱、半干旱区,现代风成沉积物（沙丘、黄土的表层土）的磁化率各向异性的长轴方向的偏角在此范围区间内与常年盛行风向一致,尤其与沉积物沉降时的盛行风向一致．     

地热与地震关系的研究(一)——弹性介质中椭圆盘状裂纹尖端附近的热应力分布

近年来,人们越来越多地注意到地震发生前所存在着的地温增高的各种异常现象.本文以这些异常现象为根据,试图探讨地热变化与地震孕育的关系.文章假定,无限弹性介质中含有椭圆盘状断层面,并以此断层面为热通道.考虑在压应力作用下,温度为 x,y 的线性函数分布在此通道内,根据线弹性断裂力学观点,借助断裂力学中三维问题的解法,求出了断层面边缘附近的应力场和应力强度因子.结果表明,热应力有千巴的量级,并较定量地讨论了热应力大小与介质线膨胀系数的关系.最后简要地讨论了介质线膨胀系数的变化对地震孕育的影响.      

塔里木盆地南缘8.5 ka以来的黄土岩石磁学特征及其磁化率变化机制

黄土岩石磁学参数是古气候研究中的重要指标,其中磁化率应用最为广泛,并在黄土高原地区取得重大进展,其受控于成壤作用的变化机制也被普遍接受.然而在黄土高原外缘的新疆地区,磁化率的变化机制仍不明确,导致磁化率的古气候意义在该区存在较大争议.本文选取塔里木盆地南缘具有精确年代控制的典型黄土剖面（羊场剖面）开展岩石磁学和高分辨率磁化率研究,利用交叉小波分析方法并结合剖面粒度、矿物及元素特征对该地区磁化率变化机制进行初步探讨.结果显示,羊场剖面的岩石磁学性质主要由粗颗粒软磁性矿物所控制,同时也表现出一定的顺磁性特征.根据载磁矿物和磁化率变化特征可将剖面进一步划分为两个阶段：阶段Ⅰ（8.5~2.5 ka）,载磁矿物以亚铁磁性的磁铁矿为主,磁化率值整体较高;阶段Ⅱ（2.5~0.2 ka）,亚铁磁性矿物依然占据主导地位,但硬磁性矿物和以黄铁矿为代表的顺磁性矿物相对增多,磁化率值显著降低.相关性研究和交叉小波分析表明：阶段Ⅰ磁化率与粗颗粒组分的变化具有一致性,符合"风速论"模式;阶段Ⅱ磁化率不仅与粗颗粒组分具有明显的正相关关系,而且与指示成壤作用强度的频率磁化率百分含量呈现出显著的负相关关系,暗示了阶段Ⅱ的磁化率变化可能受到"风速论"和"还原性成壤"模式的共同影响.本文拓宽了对新疆地区黄土岩石磁学特征及其磁化率变化机制的深入理解,也为利用磁化率恢复新疆及中亚地区全新世以来的古气候变化历史提供了新的线索.     

大地电磁一维磁化率、电阻率主轴各向异性正演

大地电磁(Magnetotelluric, MT)正演是其资料解释的基础,也是认识地球介质响应特征的重要手段.磁化率和电阻率是影响MT响应的两个主要物性参数,真实固体地球介质电阻率各向异性现象普遍存在且铁磁性等物质的磁化率显著.而当前成熟的MT资料解释技术仍局限于各向同性介质、电阻率单一参数.本文从Maxwell方程组出发,推导了磁化率、电阻率主轴各向异性均匀半空间和层状介质的视电阻率及相位的解析表达式.然后,通过两个不同类型模型的计算对比,验证了算法的正确性.最后,对典型模型进行计算,结果表明某些情况下磁化率的影响不可忽略,对于低阻地层,当其电阻率与相对磁导率的乘积大于围岩的电阻率时,其视电阻率将表现为高阻.本文开发的正演算法,有助于认识磁化率、电阻率主轴各向异性时的MT响应特征,也可为后期二维、三维正演提供参考对比.     

黄土沉积物的岩石磁学特征 与土壤化作用的关系

对黄土高原由北向南分布的靖边、宜川和段家坡3个采样点上,黄土-古土壤序列黄土层L8和古土壤层S8详细的岩石磁学实验表明1)从北到南,高场磁化率逐渐增高,反映了粘土矿物含量增加,土壤化作用加强的趋势;2)3个采样点黄土层的低场磁化率基本相同,而古土壤层S8的低场磁化率则表现为宜川高于靖边,而段家坡剖面磁化率低于宜川剖面磁化率的特征,表明低场磁化率值的大小与土壤化作用、古降雨量之间的关系是很复杂的;3)随着磁化率的升高,超顺磁性颗粒的含量明显增加,但磁性矿物含量的增加对磁化率增强的影响可能大于磁性矿物粒度变化的影响;4)3个剖面黄土层L8的磁化率-温度曲线形状基本相同,磁赤铁矿相对含量与土壤化作用成正相关.对古土壤层S8而言,段家坡剖面的温度磁化率曲线稍微不同于其他两个采样点,可能是由于磁性矿物粒度的差异造成的.     

地震孕育过程中地下磁化率结构的变化分析

以2013年3月3日云南洱源M5.5地震为对象,研究地震孕震过程中地下介质的磁化率变化,分析其发震前的显著变化特征,为地震预测寻找磁学的短期预测指标。应用Model Vision软件,反演了2011—2013年6期滇西地磁场总强度测网中4条测线的地下磁化率结构及其变化。结果表明:在维西—乔后与无量山断裂之间,磁化率在深度10~15 km和15~20 km同时减小,之后仅在深度15~20 km转为增大,之后发生洱源地震。     

磁化率对大地电磁响应的影响研究

本文推导了物质的磁化率大于自由空间的情况下的二维大地电磁(MT)正演计算公式. 利用有限差分法实现了其正演计算,获得了电磁场的分布. 详细地讨论了磁化率对MT响应的影响,证实了磁化率主要影响磁场信号的同相分量,而对磁场信号的异相分量和电场信号的影响比较弱. 当磁化率κ≥001时,在某些低频点的视电阻率值可以增加5Ωｍ左右,并且随着磁化率增加,这种增加的幅度显著增大;而对阻抗相位的影响则非常小. 新的认识为高磁化率物质存在的地区观测到的MT数据解释提供一种新的研究思路.     

核磁共振测井在火成岩地层应用的适应性分析

火成岩岩石具有高磁化率特征,与沉积岩差别明显,岩石的高磁化率会对核磁共振信号产生显著影响,开展核磁共振测井在火成岩地层应用的适应性分析研究,为广泛使用核磁共振测井用于火成岩储层评价提供参考.采用理论模拟、实验分析及实际测井资料相结合的方法,分析了高磁化率岩石的核磁共振响应特征.分析结果表明,火成岩岩石具有很高的磁化率,从酸性火成岩到基性火城岩,岩石的磁化率一般是逐渐增大的.高磁化率岩石孔隙内部会产生强梯度磁场,孔隙内部的磁场梯度越强,核磁共振的T2谱前移越明显,核磁信号衰减幅度也越大,核磁分析孔隙度与常规分析的孔隙度误差也越大;相同岩石磁化率情况下,岩石孔径越小,岩石孔隙内部磁场梯度越强,核磁信号衰减越大,核磁共振测井计算的孔隙度也越低.因此,核磁共振测井与岩性有关系,核磁共振测井会受到高磁化率岩石的显著影响.核磁共振测井在部分火成岩,尤其在中基性火成岩和小孔径火成岩储层中应用具有很大的局限性.     

强磁性体ΔT异常计算的误差分析研究

本文主要针对当前磁法勘探中高精度处理解释的需求,对强磁性体ΔT异常计算存在的误差进行分析研究.我们首先通过理论模型计算试验,证明常规计算采用的投影关系的ΔT与实际测量的模量差ΔT之间的误差E在磁异常幅值大时是明显存在的,其影响不容忽视.其次,当磁性强且剩磁存在时,投影ΔT曲线及其误差曲线在磁化方向与地磁场方向改变时具有一定的对称性;地磁场T0、磁性体形态(如二度水平圆柱体模型的半径r、柱体埋深R)和磁性参数(如磁化率κ)等参数确定的情况下,最大误差值出现在磁性体正上方,且其大小与磁性参数(κ)和模型体规模(如r/R)之间皆是指数关系;另外,研究还发现ΔT的计算误差曲线的一些其他规律特点,如在各纬度带上,ΔT计算误差的最大值Emax曲线的极值主要分布在中纬度地区;磁异常矢量Ta与地磁场T0的夹角θ逐渐变化时,随θ变化Emax曲线的极值分布在θ=90°~120°范围内;当磁异常幅值小于10000nT时,最大误差近似为磁异常矢量垂直于地磁场方向的测点附近的误差值;另外,磁性体(圆柱体为例)的半径(即尺度)与埋深的比值r/R超过0.5,且磁化率超过0.1SI时误差已达到3.9nT,磁化率增大与对应的Emax的值呈指数增长特点.因此,我们的研究表明,在强磁性体、磁异常幅值大的数据处理、反演及解释时,现有方法会产生较大的误差,应该基于严格的模量差ΔT,完善相应的处理以及反演方法.     

Influence of magnetic interactions on the anisotropy of magnetic susceptibility: the case of single domain particles packed in globule aggregates

The influence of magnetic interactions on the anisotropy of magnetic susceptibility (AMS) have been largely studied by several theoretical models or experiments. Numerical models have shown that when magnetostatic interactions occur, the distributions of particles over the volume rather than their individual orientations control the AMS. We have shown recently from a comprehensive rock magnetic study and from a theoretical 2-dimensional (2-D) model that single domain particles closely packed in globule aggregates could produce strong local random interaction magnetic fields which could influence the magnetic susceptibility and decrease the degree of anisotropy. In this paper, we first present in detail this 2-D theoretical model and then we extend it to the 3-D case. The possible distribution function of the magnetostatic interaction fields comprises two extreme states: it is either isotropic or ordered. The former case corresponds to the thermal-demagnetized state while the second case corresponds to the alternating field (AF) demagnetized state. We show that when easy axes of magnetization are not uniformly distributed, the degree of anisotropy decreases as the interaction field increases in both AF- and thermal-demagnetized states in 2-D and 3-D geometry. Thus we conclude that random magnetic fields generated by a random arrangement of magnetic particles over the sample volume decrease the degree of anisotropy of AMS and may alter the magnetic fabric.     

海南岛早白垩世红层磁组构和古地磁新结果

海南岛白垩纪红层是迄今产出古地磁结果最多的地层,但古地磁结果难以在海南岛周边古地磁结果和地质限制条件下作出合理解释.为了更好地认识海南岛白垩纪红层古地磁方向的可靠性,我们对采自前人工作地区的14个采点132个样品开展了古地磁和磁组构的综合研究.磁化率各向异性测试显示14个采点样品平均各向异性度为1.018,线理度为1....     

含菱铁矿砂岩磁性的初步研究

作为煤田盖层产出的中国内蒙古平庄J₃砂岩,其平均磁化率为60×10^-5（SI）;平均剩磁为5×10^-3A/m.经热退磁后,在磁化率、剩余磁化、等温剩磁曲线、粘滞剩磁及磁组构等方面都发生了明显的变化,出现一系列奇异磁特征.岩石透射光与反射光鉴定、物相热红外分析、差热分析、X射线衍射分析表明,该砂岩的胶结物为弱磁性的菱铁矿,它在逐步热退磁过程中逐渐变为磁铁矿,部分变为赤铁矿.并大致确定,该砂岩胶结物含量近50％.此外,对这种砂岩样品仔细地进行了常规方法的退磁试验,得到其特征剩磁方向,确定其J₃古地磁极位置为198.8°E,84.6°N(α₉₅=4.8,k=94.5).     

亚热带富铁土的磁学性质及其磁性矿物学

通过５５个亚热带富铁土的磁化率（χ）、频率磁化率(χ_ｆｄ)、非滞后剩磁（ＡＲＭ）和饱 和等温剩磁（ＳＩＲＭ）等磁性参数测定,结合氧化铁化学形态分析和矿物鉴定,初步明确了亚热 带富铁土的磁学特征及其磁性矿物．磁测数据表明富铁土中存在强磁性的矿物,其磁化率χ 与土壤游离氧化铁（Ｆｅ_ｄ）含量呈极显著指数正相关（Ｒ^２＝０．５９７１）,频率磁化率χ_ｆｄ与土壤游离氧 化铁含量呈极显著直线正相关（Ｒ^２＝０．４２８９）．富铁土的χ_ｆｄ和非滞后磁化率χ_ＡＲＭ。值表明土壤 中的磁性矿物以超顺磁性（ＳＰ）和稳定单畴（ＳＳＤ）颗粒为主,富铁上的χ和χ_ＡＲＭ呈极显著直线 正相关（Ｒ^＝ ０．９４２９）,证明富铁土的磁性是由风化成土过程产生的 ＳＰ和 ＳＳＤ磁性颗粒贡献 的．矿物磁测结合Ｘ－衍射证明富铁土中的氧化铁矿物由赤铁矿、磁赤铁矿和针铁矿组成。     

Ferromagnetic resonance and magnetic characteristics of intact magnetosome chains in Magnetospirillum gryphiswaldense

The magnetic characteristics of intact magnetosome chains in Magnetospirillum gryphiswaldense bacteria were investigated by means of static and dynamic magnetic analyses and ferromagnetic resonance spectroscopy. The nano-sized magnetosomes are generally in a stable single-domain state, but magnetosomes smaller than 30 nm characteristic of superparamagnetic magnetite particles were also found. Alternating current (AC) susceptibility indicates that all magnetosomes are blocked below 150 K. At room temperature the anisotropy of M. gryphiswaldense is dominated by the shape of the magnetosome chains. Low-temperature ferromagnetic resonance (FMR) spectroscopy indicates that this dominant shape anisotropy can affect the detection of the Verwey transition at 100 K. The static and dynamic magnetic analyses show that the Verwey transition is smeared and that our magnetotactic bacteria fail the Moskowitz test. This failure is explained by the biomineralization of non-stoichiometric magnetosomes. This interpretation is based on the increase in high-field susceptibility and the distinct peak in the out-of-phase component of the AC susceptibility below 50 K. These results are attributed to freezing of spins associated with defect structures in the core and at the surface of nano-sized magnetosomes. The results obtained from M. gryphiswaldense demonstrate that intrinsic properties of nano-sized magnetosomes are significantly influenced by non-stoichiometry and by the anisotropy excited from their arrangement in the bacteria.     

Vehicle-derived emissions and pollution on the road autovia 2 investigated by rock-magnetic parameters: A case study from Argentina

In this work, we carried out a preliminary study of traffic-derived pollutants from primary sources (vehicles), and on roads (paved area), road borders and surroundings areas. The study is focussed on the identification, distribution and concentration of pollutants and magnetic carriers. Magnetic parameters and their analyses suggest that the magnetic signal of vehicle-derived emissions is controlled by a magnetite-like phase. Magnetic grain size estimations reveal the presence of fine particles (0.1–5 μm) that can be inhaled and therefore are dangerous to human health. Magnetic susceptibility results (about 175 × 10⁻⁵ SI) show a higher magnetic concentration — magnetic enhancement — in the central area of the tollbooth line that is related to higher traffic. In addition, magnetic susceptibility was computed on several roadside soils along a length of 120 km and used to generate a 2-D contour map, which shows higher magnetic values (100–200 10⁻⁵ SI) near the edge of the road. The observed distribution of magnetic values indicates that magnetic particles emitted by vehicles are accumulated and mainly concentrated within a distance of several meters (1–2 m) from the edge of the road. In consequence, the magnetic susceptibility parameter seems to be a suitable indicator of traffic-related pollution. Non-magnetic studies show an enrichment of some trace elements, such as Ba, Cr, Cu, Zn and Pb, that are associated with traffic pollution. Furthermore, statistical correlations between the content of toxic trace metals and magnetic variables support the use of magnetic parameters as potential proxies for traffic-related pollution in this study area.     

Strongly magnetic soil developed on a non-magnetic rock basement: A case study from NW Bulgaria

The enhanced magnetic susceptibility of modern soils is assumed to have several reasons including, e.g., weathering of an iron-rich geological basement, natural fires, bacterial processes and atmospheric deposition of anthropogenic particles. We report on a case where none of the above sources of magnetic enhancement is evident: a modern soil with high magnetic susceptibility over the whole soil profile, developed on nonmagnetic limestones, in an area with no industrial activities. The surface magnetic susceptibility varies from 60 to 110×10⁻⁵ SI, while that of the rock basement is nearly zero. Moreover, significant frequency-dependent magnetic susceptibility (> 12%) suggests that superparamagnetic secondary magnetite/maghemite plays an important role. Possible mechanisms, responsible for this magnetic enhancement, are discussed.     

线弹性含水层井水位、孔压对引潮位响应的研究及其应用

应用线弹性介质力均衡方程,研究不排水条件下饱水岩体在潮汐力作用下的体应变,提出了承压含水层孔压对引潮高的线性响应方程,并给出了该方程响应系数(E)的物理意义.结合Hsieh 等(1987)提出的井水位对孔压响应的振幅比(A)和位相差(α1)公式,进一步推导出了井水位-引潮高振幅比M=EA和位相差α=α1+α2公式.M和...     

爆炸地震的能量转换系数计算及其应用

本文提出爆炸地震的能量转换系数计算公式 α=(k·10^-2)^3/n·10^-3和 α=2.03·10^-3 multiply from i=1 to 6 （F_i）上式中k、n为爆炸地震效应的统计参数。下式中F_i（i=1,2,…,6）为反映爆炸方式和场地条件的影响因子。 利用爆炸地震的能量转换系数α,还可建立不同爆炸方式的药量等效系数η: η=α/α₀和爆炸震级估算公式 M=4.42+0.53logαQ.上式中α₀为井下组合（标准）爆破的转换系数。下式中Q为以吨（t）为单位的药量（TNT）。