初期的卫星磁测

2.1　初期的卫星磁测

苏联于1957年发射了人类历史上第一颗人造地球卫星СПУТНИК1（斯普特尼克1，SPUTNIK1）后，1958年又发射了一颗装有磁力仪的卫星СПУТНИК3（斯普特尼克3，SPUTNIK3）。这是世界上第一颗磁卫星。根据文献描述，星上装备的磁力仪是类似于中苏合组队在普查松辽盆地石油时使用的АЭМ49型航空磁力仪，是一种磁通门磁力仪。由于卫星本身的磁场较强，其近似精度只有100nT。苏联卡拉施尼可夫（КАЛАШНИКОВАГ）教授曾著文说，著名的东亚大陆磁异常在这次卫星磁测结果中有反映。美国海军于1963年9月发射了一颗196338C卫星，也是使用磁通门式磁力仪，发现了极光带场向电流产生的横向磁场。

1964年苏联发射了一颗КОСМОС49（COSMOS49）号磁卫星，其上载有两台探头轴线互相垂直的质子磁力仪。这次磁测的近似精度为22nT，由于卫星在低轨道上运行（高度范围261～288km），发现大型地质构造单元有磁异常反映。苏联将这颗卫星获得的16 000多个磁测数据公布于世。苏联地球物理学家利用COSMOS49数据编制了第一张全球剩余磁场图，包括纬度±50°的范围^［1］，由于地壳场只用取到第9阶的球谐展开式表示，因此剩余场是地壳场与地核场的混合。此外，磁测数据的误差也较大，这张图显得很粗糙。美国科学家利用上述数据得到地壳磁异常，一些大的地质构造单元有明显的显示，如西非克拉通、印度地盾和阿拉伯地盾上的正异常，中非有名的班吉异常清晰可见。值得注意的是，我国塔里木盆地显示幅度为20nT的正异常。北美的密歇根苏必利尔湖盆地也略有反映等。这与后来美国发射的、技术更先进的磁卫星得到的地壳磁异常基本上相同。Nabighian等^［2］在一篇论文中说，磁测由此进入了空间时代。

美国地球物理学家用COSMOS49数据编绘了第一张美国全境卫星磁异常图^［3］。后来，Langal利用COSMOS49数据，用改进的处理和计算方法，重新计算了一张美国磁异常图，与利用POGO和MAGSAT数据编绘的图件相比较，基本符合^［4］。Regan等还用COSMOS49数据编绘了非洲卫星磁异常图。Regan等利用POGO数据，做了一幅全球（纬度±50°）磁异常图。由于改正不完善，图上出现了一些南北向瓦棱状异常，虽然如此，这张图还是比较全面地反映了岩石圈磁场^［5］。在这张图上我国塔里木盆地、四川盆地和吐哈盆地显示为正异常；喜马拉雅山和西藏有十分明显的近东西向的强负异常，其幅度超过6nT；我国南海也有异常显示。

在COSMOS49之后，美国发射了一系列磁卫星（POGO2、POGO4、POGO6），POGO是极地轨道地球物理观测站（Polar Orbiting Geophysical Observatory）的缩写，有时省略字母P，称为OGO卫星。这些卫星使用铷蒸气光泵磁力仪测量地磁场的模量，近似精度为6nT。美国航空航天局（NASA）和美国地质调查所（USGS）于1979年底发射了磁（力仪）卫星MAGSAT（MAG（NETOMETER）SAT（ELLITE））。MAGSAT计划的主要目标是：①获得最新的准确的地球磁场的定量描述；②提供最新的世界和区域磁力图数据；③编制全球标量和矢量地壳磁异常图；④用建立地壳的地质地球物理模型，结合有关资料的方法解释地壳异常图，以评估自然资源并确定未来的勘探战略。MAGSAT第一次用磁通门式磁力仪进行地磁场的矢量测量，采用星光照相机定向，测量三个分量，精度2nT；用铯蒸气光泵磁力仪测量地磁场的标量，精度6nT。它的运行轨道平均距地表约430km，运行时间很短，只有7个月，从1979年11月到1980年5月。MAGSAT既可以测量地磁场的模量，又可以测量地磁场的三个分量，使卫星磁测技术向前迈出了一大步。

美国NASA的Langel博士等根据MAGSAT（以及POGO）的大量观测数据，编制了全球和一些地区的卫星磁异常图，各国的科学家也利用MAGSAT（以及POGO）数据采用不同的方法编制全球和各地区的卫星磁异常图，到目前为止，已经正式发表了近200种各类卫星磁异常图，并进行了地球物理和地质解释，发表了数百篇学术论文，出现了岩石圈磁场研究工作的一个小高潮。

Langel（NASA）和Hinze（USGS）在全面分析总结卫星磁测的成果后，于1998年编写、出版了一本内容全面、丰富，学术水平很高的经典著作^［6］。笔者在1998年得知这本内容丰富的书出版的消息，便与在美国的祝丹博士联系，请他替我买一本，他立即复印了全书寄给我，当时，这本新书成为作者与同事们在教学与研究工作中的重要参考文献。

直到现在，虽然科学家们拥有大量新的精确的数据，但仍在地磁学研究工作中（例如制作磁场模型）使用MAGSAT以及POGO取得的数据。因为MAGSAT以及POGO是20世纪60～80年代卫星磁测数据的唯一来源。

学者们根据MAGSAT以及POGO测得的数据，采用合适的处理方法，制作出岩石圈磁异常图，接着便将异常图与地质构造图进行对比，发现大陆上的克拉通、地盾、盆地、造山带、活动带、巨型铁矿等地质构造单元都有磁异常。我们在这里介绍在我国领域内MAGSAT磁异常与大地构造的关系，以及POGO与MAGSAT测得的俄罗斯库尔斯克（Κурск，Kursk）铁矿和瑞典基律纳（Kiruna）铁矿地区磁异常。