SM-30磁化率仪是捷克AGICO公司近期推出的产品, 主要用途是在野外对岩石或岩芯样品进行快速分析和分类。该仪器具有高灵敏度(1× 10^-7SI)、体积小(100 mm× 65 mm× 25 mm)、重量轻(0.15 kg)、操作简便等特点, 深受地质工作者喜爱。

SM-30具有自动调整测量等功能, 采用非常简单的三键控制, 一个用于测量, 一个用于贮存, 一个用于存档。其他操作可使用电脑来完成, 如给出测点说明, 贮存测量数据等。锂电池的使用以及自动关机功能, 可使其在不换电池的情况下长期工作。其内置存储器最多可保存250个读数^[5]。

尽管SM-30磁化率仪的特点鲜明, 但在使用中我们还是发现一些问题:首先是存储自动化程度不是很高, 在实测过程中没有考虑到样品编号的输入问题, 实测中只是顺序记录下样品的磁化率值, 仍需人工记录下样品的编号; 另外, 野外测量的工作量较大, 保存250个读数远远不能满足实际工作的需求。

对比测定所使用的Minisep和MS2磁化率仪可与计算机连接。这两款仪器测定数据直接存储至硬盘, 且其测定过程均在室内实验室完成, 测定环境相对稳定, 测定数据具有相对高的可靠性。

在野外使用SM-30磁化率仪测定过程中, 在对同一个相对均质的岩石标本测定时发现:在岩石的不同位置进行测定时, 其测定磁化率数值具有较大的差异(图1), 图中标值均为SM-30磁化率仪原始读数。

经野外实地测定, 当岩石标本表面相对平整时, SM-30磁化率仪在标本不同位置的读数误差较小。如图1中岩石标本的左上侧所测的4 个数值:14.0× 10^-3SI、13.8× 10^-3SI、13.5× 10^-3SI、13.2× 10^-3SI, 其相对误差均不超过5%; 当岩石标本表面相对粗糙时, SM-30磁化率仪在标本不同位置的读数误相对误差大多超过5%, 个别位置磁化率测定的相对误差极值甚至超过15%。

图1

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	图1 SM-30磁化率仪对岩石标本不同位置的测定

可见, 由于岩石露头或者岩石标本的不规则, 特别是表面的粗糙性, 导致仪器与露头或标本的接触耦合程度不同, 会引起SM-30磁化率仪所测数值产生较大的测定误差。

笔者使用捷克生产的SM-30磁化率仪、英国生产的Minisep、MS2磁化率仪, 对部分钻孔岩矿石样品分别在野外与室内进行了测定试验。测定所用岩矿石样品采自新疆哈密某矿区钻孔岩芯, 共计279件, 其中包括:橄榄辉长岩、黑云母闪长岩、黑云母斜长片岩、黄铜矿化伟晶状闪长岩、辉长苏长岩、片麻状花岗岩、石英岩、蚀变角闪橄榄岩、蚀变角闪辉石岩、纤闪石化辉长苏长岩等10种岩性。

SM-30磁化率仪测定工作在野外现场完成, 所测样品为直径50 mm, 长度50~150 mm不等的岩矿石钻孔岩芯。根据该仪器说明书, 利用测定精度最高的插值模式完成磁化率测定^[5]。

Minisep、MS2磁化率仪测定在室内完成, 所测岩矿石样品取自SM-30磁化率仪测后的岩芯经加工后成直径25.4 mm、长约24 mm的圆柱体。

由于使用仪器不同, 仪器测定的读数单位也不一致, 英国产Minisep、MS2磁化率仪原始测定值的单位分别为10^-6CGSM、10^-5SI, 而捷克产SM-30磁化率读数单位为10^-3SI。为了便于比较, 将三种磁化率测量仪测定的数据转换为体积磁化率, 统一为国际单位10^-6SI。三种仪器的数据转换公式如下:

Minisep: K= K1×4π(1)C(1)

SM-3: K=K₁× 10^-3× C_F (2)

MS2: K=K₁× C1C(3)

式中:K为进行数据转换后的岩矿石磁化率值, K₁为原始磁化率读数值, C₁为MS2仪器校准体积, C为样品体积(用阿基米德原理测定密度时获得), C_F为岩芯磁化率测定时的更正系数。SM-30用来测定岩芯时, 所测得的数据要乘上一个更正系数, 该系数取决于所测岩芯的长度、直径及所测磁化率值, 在野外利用钢卷尺测量岩芯长度与直径, 更正系数参照仪器使用说明书的更正系数表得到。

经三种磁化率仪测定, 得到三组岩矿石磁化率数据, 经公式转换后, 绘制磁化率随岩性变化对数曲线图(图2)。根据曲线图显示可知, 三种磁化率仪所测定数据变化趋势具较明显的一致性。

表1为三组数据的相关性统计, SM-30、Minisep与MS2间磁化率数据均呈正相关, SM-30与Minisep磁化率仪、SM-30与MS2磁化率仪所测得数据的相关系数分别为0.585、0.621。而Minisep与MS2磁化率仪所测得两组数据最为接近, 其相关系数达0.978。

表1

表1

表1 三种仪器测定同组岩矿石样品磁化率相关性统计 磁化率仪器 SM-30 Minisep MS2 SM-30 1 0.585 0.621 Minisep 0.585 1 0.978 MS2 0.621 0.978 1

表1 三种仪器测定同组岩矿石样品磁化率相关性统计

图3是根据SM-30、Minisep与MS2三种仪器所测定的磁化率数据结果绘制的对数相关性散点图, 图中所示进一步证明了Minisep与MS2磁化率仪数据具有较强的相关性。

图2

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	图2 钻孔岩矿石样品磁化率对比曲线

图3

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	图3 SM-30、Minisep、MS2磁化率仪测定相关性散点

(1)SM-30磁化率仪小巧, 测定成本低廉, 便于携带适用野外, 在不具备室内磁性测定条件的情况下, 其测定的岩矿石磁化率数据可供参考。

(2)SM-30磁化率仪无法对岩矿石剩磁强度进行测定, 存在局限性。

(3)室内岩石样品磁化率仪是野外便携磁化率仪无法相比的, 从定量化测定、提高数据精度方面来看, 实验室设备仍具绝对优势。

(4)为了提高岩矿石磁化率测定数据的质量, 建议选择室内磁化率测定方法。

就SM-30磁化率仪与Minisep、MS2磁化率仪测定结果来看, 对于不同工作要求, 科研人员在选用仪器方面应慎重考虑。