海洋磁力測量

　　在海面上通過磁力儀測量地磁場強度的方法。它是以巖石的磁性差異為前提，根據磁異常場的特徵及其分佈規律可以瞭解海底巖石磁性不均勻性，進而推斷地殼結構和構造，洋底生成和演化歷史，以及勘查大陸邊緣地區的礦產分佈。

　　20世紀初，海洋磁力測量是用陸地上所用的磁測儀器和方法在非磁性的木帆船上進行的，由於速度慢、精度低，沒有大規模的應用。1956年製造出用於海上測量的質子旋進磁力儀，其測量方法簡便、精度高、感測器不用定向，從而奠定瞭海上上磁測的基礎。從50年代末期以來，海上磁力測量蓬勃發展，目前航跡已遍佈各大洋，尤其是在大陸架區，為發現和圈定大型含油氣盆地作出瞭貢獻。在各大洋區所發現的條帶狀磁異常十分壯觀，為海底擴張說提供瞭依據。中國已完成淺海地區中等比例尺的海上磁測。

　　測量儀器　海洋磁力測量廣泛使用質子旋進磁力儀，它是利用氫質子磁矩在地磁場中自由旋進的原理來測量地磁場總向量的絕對值。煤油、水、酒精等都含有不停“自旋”的氫質子，並產生一個“自旋”磁矩，稱質子磁矩。這些質子在沒有外磁場作用時，其指向毫無規則，宏觀磁矩為零。當含氫液體處在地磁場中，經過一段時間，磁矩的方向就趨於地磁場的方向。如果加一個垂直於地磁場T的強人工磁場H₀（大於100奧斯特），則迫使質子磁矩趨於H₀的方向。當人工磁場突然消失，質子磁矩受地磁場的作用，將逐漸回到T的方向上去。因為每個質子具有“自旋”磁矩，同時受地磁場T的作用，就產生瞭質子磁矩繞地磁場T的旋進現象，即所謂質子旋進。旋進的圓頻率ω與地磁場總強度T的絕對值T成正比，即旋進的頻率越高地磁場越強。

ω=ν_pT

式中ω=2πf_p，f_p為旋進頻率；ν_p為磁旋比，ν_p=26751.3/（奧斯特·秒）。經換算:T=23.4874f_p(伽馬)（1伽馬=10^-5奧斯特）。

　　由此可見，地磁場的測量可以轉化為旋進頻率的測量。在電路中采用放大、倍頻和控制電子門開啟時間的方法，可將測量結果直接以伽馬示出（見圖）。

　　由於大氣受太陽輻射的影響，引起電離層的變化，致使磁場發生短周期的變化，這種現象稱為日變。由於海水和巖石之間，不同巖性的巖石之間有電導率的差異，致使大地電磁場在海陸和不同巖石之間的邊界發生畸變。這種畸變是一種不規則的磁擾，因地而異，尤其是在海溝和島弧地區更為明顯，這種現象稱之為海岸效應。

　　為瞭消除日變和海岸效應的影響，在海洋質子旋進磁力儀的基礎上制造瞭海洋質子磁力梯度儀。它的基本結構是由兩臺高精度的同步質子旋進磁力儀、微分計算器、雙筆記錄器和由同軸電纜拖曳船後兩個一前一後的傳感器組成，傳感器間的距離大於100米。磁擾動場的影響，可由兩個相同傳感器獲得的總磁場強度差值中消除，實際上得到的是總磁場強度的水平梯度值。然後對水平梯度值進行積分，得到消除瞭日變和海岸效應的總磁場強度值。這樣，海洋質子磁力梯度儀作大洋磁測就無須再設置日變觀測站，即可消除日變和海岸效應的影響，因而比質子磁力儀更適合於海上測量。

　　測量方法　海洋磁力測量可分為面積測量和路線測量。在大陸架區石油普查中，為查明區域構造和局部構造的特征，采用面積測量。大洋中，多采用寬間距的路線測量和小范圍的面積測量，以查明條帶狀磁異常的展佈方向和磁性海山的磁場特征。

　　為消除船體感應磁場和固定磁場對傳感器的影響，除加長拖曳電纜外，還進行方位測量，測量值經日變改正後，得出方位曲線，提供船磁改正之用。由於不同緯度地區的磁傾角不同，同一條船在不同緯度地區的方位曲線也不相同。因此，應盡量采用與測區緯度相近地區所做的方位曲線。

　　地磁日變觀測站應選設在平靜磁場區，日變的基線值采取海上工作前某一天的靜磁日24小時平均值。根據觀測值做出日變曲線，供日變改正之用。

　　測值校正　質子磁力儀在實際測量中的地磁場總強度值T，包括均勻磁化球體引起的磁場、大陸異常，區域和局部異常、船磁影響和日變磁場。為瞭得到反映地殼上部結構和構造的磁異常，對觀測值須進行正常場校正、船磁校正和日變校正。

　　① 正常場校正。正常場包括均勻磁化球體引起的磁場和大陸異常，它們的起因與地球的外核有關。在海洋磁測中，國際上廣泛采用國際地磁參考場(IGRF)，此時地球的磁位為

式中 g_n^m和 h_n^m稱高斯系數； P_n^m( cos θ)稱施密特形式的締合勒讓德函數；α為赤道半徑； γ為球心半徑； θ為從北極起算的餘緯度；λ為從東起算的經度。公式中所用的8階球諧函數的系數以及年變化率每10年公佈一次。令 μ=cos θ，式中 P_n^m(cos θ)為

當m=0時ε_m=1；m≥1時ε_m=2。而國際地磁參考場的北向、東向和垂直分量分別為

參考場的總向量為

。

　　將計算的結果，以等值線的形式繪在定位圖板上，再根據位置求得該點正常場值。或者，將公式和系數編為程序儲存在計算機內，用計算機來做正常場校正。

　　② 日變校正。根據地磁日變站或地磁臺的日變曲線進行日變校正。若出現復雜的磁擾或磁暴而無法進行校正時，要在測線上註明，以免在解釋推斷上帶來錯誤。

　　③ 船磁校正（方位校正）。船磁校正是根據方位曲線進行的。通常以主測線方向的校正值為零，對其他航向上的觀測值減去相對零線的方位偏離值。

　　經過上述校正所得到的磁異常值ΔT加以圖示，做出海洋磁力測量的基本圖件：剖面圖、平面剖面圖和等值線圖。同時對磁異常進行定性或定量的解釋，估算磁性體的最小埋藏深度和視磁化率，進而揭示地殼的磁性結構和構造。

　　海洋磁異常的特征　在大陸架和大陸坡上的磁異常屬大陸性的，它與磁性體的產狀關系密切，形成較為復雜的磁異常圖像。通過對磁異常的分析和解釋，可以進行構造分區，確定沉積盆地的范圍和次一級的隆起和凹陷，大斷裂帶的展佈和火成巖活動區，進而推斷礦床的分佈。大洋盆地的磁異常特征與大陸截然不同，它表現為正負相間互相平行的條帶狀磁異常或由磁性海山、海山鏈引起一系列高幅度的尖峰狀磁異常和由它組成的鏈狀磁異常。通過對條帶狀磁異常的分析，可以推斷大洋盆地的形成和年代（見地磁極性轉向年表）。

　　

參考書目

　V.瓦奎爾著，於聯生等譯：《海底地磁學》，科學出版社，北京，1984。(V.Vacquier，Geomagnetism inMarine Geology，Elsevier Publ.，New York，1972.)