3. Гамма-гамма метод ( густинний варіант – ггм-г).

В ГГМ-Щ гірська порода опромінюється джерелом гама-квантів і реєструється інтенсивність розсіяного гама-випромінювання, яке досягає індикатора випромінювання, розміщеного на деякій віддалі від джерела. Ця віддаль називається довжиною зонда L. Точку реєстрації ГГМ відносять до середини між центрами джерела і детектора. Фільтр із важкого металу (Fe, Pb, W і інші), встановлений між джерелом та індикатором, практично повністю поглинає пряме гама-випромінювання джерела. Тому вимірюване в цьому методі гама-випромінювання майже повністю складається із випромінювання джерела, яке розсіялось на атомах середовища, що оточує джерело.

В модифікації ГГМ-Щ застосовується джерело гама-квантів відносно великої енергії, найчастіше ⁶⁰Co, який випускає кванти з енергією 187,2 і 212,8 фДж.

Покази методу залежать лише від щільності породи, яка оточує свердловинний прилад: чим більша щільність середовища, тим меншими є покази ГГМ-Щ.

Розмір зонда переважно 20-40 см. Радіус дослідження складає 10-15 см.

За допомогою ГГМ-Щ проводиться розчленування геологічних розрізів, виділення різних корисних копалин, визначення щільності та пористості порід та інші (рис. 7.14).

Білет №4

1. Варіації магнітного поля. Їх природа та методика врахування при магнітних зйомках.

Наблюдения магнитного поля Земли в течение длительного времени показывают, что напряженность магнитного поля и его элементы изменяются во времени. Эти изменения получили название вариаций: и др. По частотному составу, интенсивности и происхождению принято различать четыре вида магнитных вариаций: вековые, годовые, суточные и магнитные возмущения (бури). Вековые вариации магнитного поля происходят в течение длительных периодов времени в десятки и сотни лет и приводят к значительным изменениям среднегодовых значений элементов земного магнетизма. Под изменением того или иного элемента магнитного поля (вековой ход) понимают разности значений этих элементов в разные эпохи, деленные на число лет между эпохами. Вековой ход рассчитывают по наблюдениям напряженности поля на магнитных обсерваториях и опорных пунктах. Поскольку подобных многовековых наблюдений мало, то закономерность вековых вариаций установить трудно, хотя намечается их изменение с периодом в несколько сотен лет. Степень изменения элементов земного магнитного поля различна для разных районов Земли, имеется несколько зон (фокусов), в которых они максимальны. Возникновение вековых вариаций, видимо, объясняется процессами, протекающими внутри Земли (в ядре и на границе ядра с мантией). В меньшей степени они связаны с особенностями строения земной коры.

На постоянное поле Земли накладывается переменное магнитное поле (вариации годовые, суточные, магнитные бури), вызванное внешними процессами, происходящими в ионосфере. Годовые вариации — это изменения среднемесячных значений напряженности магнитного поля. Они характеризуются небольшой амплитудой. Суточные вариации связаны с солнечно-суточными и лунно-суточными изменениями напряженности магнитного поля из-за изменения солнечной активности. Вариации достигают максимума в полдень по местному времени и при противостоянии Луны. Амплитуда суточных вариаций зависит от магнитной широты района наблюдения и изменяется от первых десятков до 200 нТл при переходе от экватора к полюсам. Годовые и суточные вариации являются плавными, периодическими. Их называют невозмущенными вариациями.

Кроме невозмущенных (периодических) вариаций существуют возмущенные вариации, к которым относятся непериодические импульсные вариации и магнитные бури. Магнитные бури бывают разной интенсивности (до 1000 нТл и более) и охватывают, как правило, большие площади. Они возникают спорадически и проходят по всей земной поверхности либо одновременно, либо с запаздыванием до нескольких часов. Продолжительность магнитных бурь колеблется от нескольких часов до нескольких суток, а интенсивность изменяется от нескольких до тысяч нанотесл. Намечается четкая связь между интенсивностью магнитных бурь и солнечной активностью. В годы максимумов солнечной активности, период которых около 11 лет, наблюдается наибольшее число бурь. При проведении магниторазведки необходимо учитывать и исключать вариации магнитного поля, если их амплитуды сравнимы со значениями аномалий магнитного поля от изучаемых геологических структур или превышают их.

Таким образом, в общем виде полный вектор напряженности магнитного поля Земли можно представить в виде

(3.3)

С учетом выражения (3.2) аномальное магнитное поле рассчитывают по формуле

(3.4)

_{Аналогично расчетам аномалии полного вектора напряженности магнитного поля определяют аномалии других элементов}

Варіації магнітного поля. Їх природа та методика врахування при магнітних зйомках.

Вековые вариации постоянного геомагнитного поля выражаются в том, что изолинии напряженности поля медленно смещаются в западном направлении и делают полный оборот вокруг Земли примерно за 2000 лет, т. е. величина смещения со­ставляет около 0,18° в год по долготе.

Рис. 28. Суточные вариации маг­нитного поля

Переменное геомагнитное поле. Непрерывная регистрация эле­ментов геомагнитного поля в магнитных обсерваториях показы­вает, что магнитное поле непрерывно изменяется со временем. Наблюдаются небольшие и достаточно правильные изменения поля в течение суток — суточные вариации. На рис. 28 приведен пример записи суточных вариаций трех элементов поля: вертикальной Z, горизонтальной H-составляющих напряженности поля и магнитного склонения D. Амплитуды вариаций по напря­женности обычно не превышают 50—100 гамм, а по углу склоне­ния — нескольких минут.

В отдельные дни могут наблюдаться большие возмущения поля — до 1000 гамм и более по напряженности и до нескольких градусов по склонению. Такие возмущения называются маг­нитными бурями. Магнитные бури могут продолжаться несколько дней и часто сопровождаются нарушением радиосвязи и полярными сияниями.

Источники вариаций геомагнитного поля находятся в несколь­ких сотнях километров над поверхностью Земли — в ионосфере, где под действием солнечной радиации от атомов и молекул кислорода и азота оторваны электроны. Положительно и отрицательно заряженные частицы (ионы и электроны) делают ионосферу про­водником электричества. Электрические токи в ионосфере создают магнитные поля, которые являются причинами кратковременных вариаций магнитного поля Земли. Непрерывные записи вариаций геомагнитного поля необходимы для введения поправок в магнит­ные измерения за изменение магнитного поля во времени.

Магнитное поле на поверхности Земли, как говорилось выше, в первом приближении будет таким же, как поле сферы, намагни­ченной по оси, составляющей с осью вращения Земли угол 11,5°. Чтобы получить аналитические выражения распределения эле­ментов дипольного геомагнитного поля на поверхности Земли, нужно знать магнитный потенциал сферы, который равен магнит­ному потенциалу элементарного диполя, помещенного в центре сферы. Согласно (11.7), можно записать где R — радиус Земли; М — магнитный момент Земли, равный 8,3- 10²⁵ ед. СГС; Ө — угол между осью земного магнитного диполя и радиусом-вектором, проведенным из центра Земли в данную точку на ее поверхности; дополнительный угол φ = 90° — 0 называется геомагнитной широтой

Наземные магнитные съемки. При наземных магнитных съем­ках измеряют приращение вертикальной составляющей напря­женности геомагнитного поля ∆Z или модуль полного вектора на­пряженности поля Т. Измерения магнитного поля выполняют в виде площадных или профильных съемок. В основном наземные съемки проводят в масштабе 1 : 10 000 и крупнее, съемки масш­таба 1 : 25 000 и мельче, как правило, проводят с самолета.

Методика наблюдений при наземных магнитных съемках во многом сходна с методикой наблюдений при съемках с гравиме­трами. Нередко одну и ту же сеть наблюдений используют для измерений поля силы тяжести и геомагнитного поля.

Полевым измерениям геомагнитного поля предшествует раз­бивка на местности сети опорных и рядовых пунктов. Для кон­троля показаний каждого магнитометра до начала и после окончания рабочего дня намечают контрольные точки (КТ). Утренние и вечерние отсчеты по магнитометру в контрольной точке будут различаться и после исправления их за вариации магнитного поля во времени и за изменение температуры. Разность отсчетов, взятых в одной и той же точке в различные моменты времени, называется смещением нуль-пункта магнитометра. Смещение нуль-пункта прибора обычно можно принять за линейную функцию времени только в пределах коротких интервалов времени — не более 1,5—-2ч. Поправки в измеряемые значения напряжен­ности магнитного поля за смещение нуль-пункта прибора вводят по графикам, которые строят по результатам повторных измерений на контрольных и опорных пунктах аналогично построению гра­фиков смещения нуль-пункта гравиметра. Поправку в каждом рядовом пункте определяют по ординате графика смещения нуль-пункта на времени, соответствующем времени взятия отсчета по шкале прибора в этом пункте.

Опорные пункты предназначены для очень тщательных изме­рений напряженности поля с целью изучения смещения нуль-пункта магнитометра и увязки наблюдений на рядовых пунктах. Наблюдения на пунктах опорной сети ведут по замкнутым поли­гонам, т. е. каждый рейс начинают и заканчивают в одной и той же точке. На каждом опорном пункте измерения выполняют одно­временно несколькими магнитометрами или одним прибором, но с повторением наблюдений. Расстояния между опорными пунк­тами определяют из данных расчета линейной интерполяции смещения нуль-пункта за время наблюдений между двумя опор­ными пунктами, замыкающими наблюдения на рядовых рейсах. После создания опорной сети выполняют наблюдения на рядо­вых пунктах. Методика наблюдений на рядовых пунктах анало­гична методике наблюдений с гравиметрами.

Морские магнитные съемки. Измерения элементов геомагнит­ного поля при морских магнитных съемках выполняют в условиях движения судна. Наиболее часто применяют квантовые магнито­метры, которые позволяют измерять модуль полного вектора на­пряженности геомагнитного поля практически непрерывно в про­цессе движения судна. Для уменьшения погрешностей измерений, вызванных магнитным полем судна, чувствительные элементы магнитометров помещают в специальное стабилизируемое устрой­ство, которое буксируется с помощью троса на расстоянии двух-трех длин судна.

Значительные трудности вызывает учет магнитных вариаций, поскольку случаи, когда площадь морских работ расположена вблизи магнитных обсерваторий, — крайне редки. Для выделения постоянной составляющей измеряемого магнитного поля исполь­зуют специальные фильтры, но при этом не удается отфильтровы­вать суточные вариации магнитного поля. Более надежно удается исключать вариации магнитного поля, если измерения выполняют с помощью магнитометра-градиентометра.