[发明专利]一种高精度地磁矢量测量方法及其装置

说明书

技术领域，

本发明涉及高精度地磁矢量测量方法及仪器，属于地球物理地磁场精细测量技术领域。

背景技术

地磁场矢量测量可有效减少地球物理勘查反演中的多解性，有助于对磁性体的定性及定量解释。目前，国内外地球物理探矿工作者普遍使用的地磁场野外测量仪器是普通质子磁力仪、光泵磁力仪或Overhauser质子磁力仪。这些磁力仪在野外使用方便，测量精度已经达到或优于lnT，可测量地磁总场强度标量值，统称为高精度总场磁力仪。

总场磁力仪不能测量地磁场矢量，在进行地磁矢量野外测量时，只能使用精度较低、测量误差达数10nT的磁通门三分量磁力仪，不能满足专业地球物理勘查工作的需要。

目前地震地磁观测台站使用地磁场矢量高精度测量方法是在总场磁力仪探头外附加精确定向的地磁分量补偿线圈，补偿线圈轴向预先调整到水平东西方向和垂直方向，对强度达数万nT的地磁垂直分量进行精确补偿后观测。即：使用垂直线圈补偿抵消掉地磁场垂直分量Z后，测量地磁总场T，此时T值与水平分量H相等；测量磁偏角D时，需要在垂直线圈抵消了地磁场垂直分量Z的条件下，再使用轴线东西方向的水平线圈施加正反向等值补偿磁场，测量地磁场水平分量和补偿磁场的合成磁场，再经计算得到D值(发明专利《数字化分量质子磁力仪》，申请号03131601.8、公开号CN1553218A，中华人民共和国知识产权局)。与该测量方法相对应的仪器为FHD型质子矢量磁力仪，操作时，需使水平补偿线圈定向于东西方向、精确调整垂直线圈电流补偿地磁场垂直分量Z并保持线圈电流稳流。由于需要补偿的磁场量值高达数万nT，仪器线圈需要的补偿电流大、线圈方位调整也比较复杂，只能用于固定式地震地磁观测台站。

目前市场销售的加拿大GEM公司dIdD矢量磁力仪代表了地磁矢量测量的国际先进水平，采用的是另一种测量方法：在高精度总场磁力仪探头上安装两组互相正交的线圈，正交线圈的轴线在水平面和子午面内与地磁场矢量F正交。首先记录未加偏置电流时的全磁场T，然后向在子午面内轴线垂直T的线圈，即磁场倾角(I)线圈内，依次输入大小相等，方向相反的偏置电流，记录这两个偏置电流所产生的偏转磁场与地磁场的合成磁场，称之为Ip和Im，同样，再向在水平面内轴线垂直T的线圈，即磁偏角(D)线圈内，依次输入大小相等，方向相反的偏置电流，记录这两个偏置电流所产生的偏转磁场与地磁场的合成磁场，称为Dp和Dm，然后经计算确定磁场T的倾角(I)和偏角(D)的变化dI和dD(http://www.gemsys.ca/products/vector-magnetometers/)。GEM公司dIdD矢量磁力仪测量时无需对地磁分量做完全补偿，设备比较轻便。但是需要将探头上的正交线圈轴线预先分别在水平面和子午面内调整到与待测地磁场矢量T正交的方位，仪器的安装调整准备工作复杂烦琐，只能用于在地磁场倾角I和磁场偏角D已知的固定式地震地磁观测台站，测量地磁倾角I和偏角D随时间的偏移变化量。

综上所述，现有的地磁矢量高精度测量设备和技术不适合在野外找矿环境中使用。至今为止，还未见有适合于野外找矿勘查使用的高精度地磁矢量野外测量方法及仪器。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合野外环境条件的地磁矢量高精度测量方法和测量装置，解决目前在野外环境条件下难以开展的地磁矢量快速高精度测量问题。

1、高精度地磁矢量的野外测量方法

本发明的高精度地磁矢量测量方法是：在高精度总场磁力仪探头处先后附加强度相等、方向相反的垂向和水平向附加磁场，测量无附加磁场时的正常地磁场和附加正向磁场或反向磁场时的合成磁场值，再依据水平线圈轴线的已知方位，计算得出地磁场的垂直分量Z、水平分量H、地磁倾角I和偏角D。

测量过程中，附加垂向磁场与测量垂直分量Z、水平分量H和倾角I相关，水平向附加磁场与测量地磁偏角D相关，附加磁场的方向无需与待测的地磁场矢量垂直，垂向附加磁场不必对地磁垂直分量进行精确补偿，水平向附加磁场方向可定向在任意已知方位。具体步骤如下：

(A)在探头处先后施加强度相等、方向相反的垂向磁场T_f，通过高精度总场磁力仪分别记录无附加磁场时的地磁场T₀、附加磁场方向垂直向下时的合成磁场T_+⊥、附加磁场方向垂直向上时的合成磁场T_-⊥，不必附加水平磁场，就可计算地磁场矢量的大部分分量，包括垂直分量Z、水平分量H和地磁倾角I。