正常场和磁异常
按研究地磁场的目的不同，可将地磁场分为正常地磁场（正常场）和磁异常（异常场）两部分。在地磁学研究中，有确定的正常地磁场和明确含义的磁异常的概念。通常情况下，正常场和异常场是相对的概念，正常磁场可以认为是磁异常（即所要研究的磁场）的背景场或基准场。如研究大陆磁异常，则将中心偶极子场作为正常地磁场；研究地壳磁场时，以中心偶极子场和大陆磁场之和为其正常场，可见正常场的选择是根据所研究磁异常的要求而确定的。
磁力勘探在地质工作中的应用，因解决各种地质问题的对象不同、测区大小不同以及由于对不同深度场源性质的研究，关于正常磁场的选取也是相对的。例如，在弱磁性或非磁性地层中要圈定强磁性岩体或矿体，通常将前者所引起的磁场作为正常背景场，而后者产生的磁场为磁异常；有时要在磁性岩层中圈定非磁性地层，这时可把磁性岩层的磁场作为正常场，而非磁性地层中的磁场相对变化为异常场。
总之，以正常背景场作为基准场，有效地提取所要研究对象的磁场变化，进一步研究其异常 与所要解决的各种地质问题的对应关系，这是磁法勘探中解释磁异常的一项重要任务。由于磁异常是一个矢量场T,若直接测量Ta的大小和方向是比较困难的。实际工作中常测量T的分量，如垂直分量Z、水平分量H,以及地磁场总强度的模量差AT,分别称为垂直磁异常、水平磁异常和总强度磁异常。
为要测出异常值，一般采用相对测量和绝对测量两种办法。相对测量只需测出测点磁场值对于正常场中某一固定点上磁场的相对值即可。绝对测量则测出磁场各点的实际值，再以测点值与正常场中某一固定点（基点）上的绝对值相减得到异常值。因此磁异常Z。、Hax、Ha和AT可分别表示为Za = Z - Zo Har = H - Hox Hay = H , - HoyAT = T - T其中Z。、Ha、Ha、T。为正常场中基点上的磁场值；T。为Z。、Hox、Ho点分量的合成模量；而Z、H、H、为相应测点上的磁场值，T为Z、H,H,三分量的合成模量。AT是T和T。的模量差，而T。是T和T。的矢量差，特别应注意AT与T,是不同的。不同的磁异常参量有不同的磁场特征，因此对磁异常要研究多参量解释方法。
二、地磁场的起源
地球磁场的起源问题至今仍是地球科学研究的重要问题之一。曾提出过许多假设，随着科学的发展，有些假设已被否定，有些假设尚有一定意义；现在公认的是建立在地球内部构造认识基础上的自激发电机效应假说。这个假设是从以下前提出发的：
①地核是一个导电的流体；
②地核中原来存在着微弱的磁场；
③在地核流体中，持续发生着差异运动或对流。
按照磁流体力学的规律形成的地核电流体和原有弱磁场的相互作用，通过感应方式电流自身形成的场又可持续不断地再生磁场，从而增强后来的磁场。由于地核电流体持续运动而不断提供能量，因而引起一种自激发电机效应。由于能量的不断消耗和供应，磁场增强到一定程度就稳定下来，形成现在的地球基本磁场。
(一）自激发电机效应的简化模型由于地核液态物质存在涡旋运动，在科里奥利力的作用下，这种涡旋运动发生在与地球自转轴垂直的平面内，类似于一个圆盘发电机见图1-1-8(a)。它用一个恒定力矩加在以角速度w绕轴旋转的导电圆盘上，有一电刷与圆盘的边缘相接触，并与环形回路相连接；回路的另一端又有电刷与轴相接触。假设原始均匀磁场加在转轴方向上。圆盘在磁场中运动，将产生径向电动势，有电流沿回路流动，适当选择回路的方向，就可以使电流产生的磁场与原始磁场方向相同。当达到某一角速度时成稳定状态，磁场将维持一常数值。
在应用上述模型时，很难解释地核中的这种电路是怎样经过圆形回路而闭合的；而且模型没有考虑电流对涡旋运动的反作用。实际的地核绝不是这样简单状态，它既没有电刷也没有线圈，所以还必须研究符合于实际复杂情况的模型。不过在进一步理解地核自激发电机原理时，上述简单模型还是有帮助的。对于地磁场翻转现象可以用双圆盘发电机来解释，图1-1-8(b)中左右圆盘绕向相反则产生的磁场反向，总磁场方向决定于其中圆是T盘产生磁场大的那个方向。
(二）地核发电机问题
地核发电机理论研究，主要是要解决地核中涡旋运动与地核内感应电流的问题，因而必须同时求解流体动力学方程和电磁方程。研究与地核有关的这些方程和边界条件及初始条件所提出的问题称为地球发电机问题。这是个难度很大的问题，在这种研究的基础上已形成一门新学科，叫做磁流体力学。在解决地核发电机问题时，虽然做了各种简地球内化假设，但仍然是个很复杂的数理问题。研究地核发电机理论时需要考虑以下几点：①怎样的运动类型能产生全球性的，主要以偶极子磁场为特征的稳定磁场；②怎样解释地弱的磁求磁场的长期缓慢变化；③偶极子场及大陆异常向西漂移的原因；④地磁极性反转原电流体从而增应。由在与地球涡旋运动及其中产生的感应电流建立了流体力学方程及电磁方程，总称磁流体动力学方矩加在以程。解该方程得出这样的结果：磁力线随着液体运动，原始场B。的力线被液体流带走连接；回 并进行振动运动，即磁力线与导电液体紧连在一起。把这样的理论用于地核，假定半径场中运动，为d的地核内部和厚度为（a-d)的外部（a为地核的半径）彼此之间以角速度的磁场与相对转动，如果有初始恒定磁场存在，利用磁流体力学方程即可解出这种相对转动所引起的磁场及其分布特征。
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