Магнитті дипольдің өрісі.

Магниттік барлау есептерін шешуді жеңілдету үшін магнитті нүктелік массаның потенциалы термині енгізіледі.

(4.1)

мұндағы - өлшеу (бақылау) нүктесінен магнитті нүктелік массаның центріне дейінгі ара қашықтық.

Магнетизм теориясында магнитті диполь терминін қолданады. Магнитті диполь – жақын орналасқан, қарама-қарсы таңбалы, тең 2 магнитті масса (2 сурет ). Дипольдің потенциалы формуласы:

(4.2)

мұндағы r₁ және r₂ – магнитті массалардың центрлерінен бақылау нүктесіне дейінгі ара қашықтық.

2 сурет. Магнитті диполь

Косинустар теоремасы көмегімен Т₁ және Т₂ – ні , , и арқылы көрсетуге болады:

(4.3)

Алым мен бөлімді -ге бөліп, Ньютонның бином формуласын қолданып,

(dl/r) << 1 болғандықтан, dl/r – дің 1-ден көп дәрежелеі бөліктерін есепке алмаса диполь потенциалының формуласы қарапайым түрге келеді.:

(4.4)

деп алып, диполь потенциалының формуласын аламыз:

(4.5)

Соңғы формуладан H_x және H_y құраушыларды, одан кернеуліктің толық ( ) векторын алуға болады. cos θ = x/r деп алсақ:

(4.6)

(4.7)

Диполь осіне перпендикулярда ( ) H_o = 2dM/μr³, оның центрінде (θ = 90^o) H₉₀ = dM/μr³ .

Табиғи магнитті денелерді магнитті дипольдердің жиынтығы деп қарастыруға болады. Элементар көлемнің магниттелу интенсивтілігі J магниттік моменттің (dM) көлемге (dV) қатынасына тең. Осыған байланысты: , мұнда J векторы диполь осі бойымен бағытталған.

Кез-келген дененің магниттік потенциалын оны құрайтын элементар дипольдердің потенциалдрынан көлемдік интеграл түрінде көрсетуге болады:

(4.8)

мұнда интегралдау дененің бүкіл көлемі (V) бойынша жүргізіледі.

Осы теңдеулер магниттік барлаудың бүкіл теориясының негізін құрайды. (4.8) теңдеу тек қарапайым геометриялық пішіндегі және біртекті (тұрақты) магниттелген денелер үшін шешіледі. Күрделі пішінді, әртекті денелер үшін теңдеудің шешімі ЭЕМ көмегімен орындалады. Тура және кері есептерді шешу кезінде денелер шартты түрде тік (вертикаль) магниттелген деп алынады. Ол есептің шешімін табуды қарапайымдаумен қатар, солай болуға негіз де бар: 40 - 45 , одан жоғары ендіктерде таужыныстардың магниттелуі 90°-қа жақын. Сонымен қатар есептеулер кезінде μ = μ_o, мұндағы μ_o = 4π ∙ 10^-7 – ауаның магнит өтімділігі.

Геомагниттік өрістің өлшенетін параметрлері.

Жердің магнит өрісі мен оның вариацияларын өлшеу тұрақты пункттерде – обсерваторияларда және магниттік барлау жұмыстары кезінде жүргізіледі. Геомагниттік өріс кернеулігінің толық векторын абсолюттік анықтау кезінде өрістің 3 элементі Z, H, T өлшенеді. Ол үшін 3 компонентті магниттік теодолиттер мен варияциялық станциялар қолданады.

Геологиялық барлау кезінде абсолюттік Z, T және салыстырмалы ΔZ, ΔT шамалар магнитометрлер көмегімен өлшенеді.

Әдебиет

12 нег. [15-56], 1 нег. [219-296], 2 нег. [8-81], 3 нег. [33-55],

2 қос. [4-13], [13-46], [51-81].

Бақылау сұрақтары

1. Жердің магнит өрісі деген не?

2. Индукциялық және қалдық магниттелу.

3. Магнит өрісі параметрлерінің өлшем бірліктері.

4. Магниттік барлаудың геологиялық негізі.

5. Магниттік барлаудың физикалық негізі

6. Диполь магниттік потенциалының қарапайым формуласын жаз.

7. Магниттік барлаудың тура және кері есептері деген не?

8. Магниттік барлаудың кері есебін шешу тәсілдерін ата.

9. Ерекше нүктелер әдісі.

10. Сандық интерпретацияның мақсаты.

11. Жер магнетизмі элементтері.

12. Қалыпты және аномалиялы магнит өрістері.

13. Таужыныстардың магниттік қасиеттері.

14. Игондар картасы қандай шаманы бейнелейді.

15. Изодинамдар картасы қандай шаманы бейнелейді.

3 дәріс. Магниттік барлаудың аппаратурасы және жүргізілу әдістемесі.

Магниттік барлауға арналған аспаптар (магнитометрлер) түрлі жұмыс істеу принциптерімен (оптикалық-механикалық, феррозондты, протонды, квантты, криогенді) ерекшеленеді. Қазіргі кезде протонды, квантты магнитометрлер жиі қолданылады.

Оптикалық-механикалық магнитометрлер.

Оптикалық-механикалық магнитометрлердің сезгіш магниттік жүйесі – магнит-индикатор – Н өлшеу кезінде тік осьті (компас тәрізді) немесе Z өлшеу кезінде көлденең осьті айналып тұрады. Сыртқы өріс әсерінен ауытқыған магнит-индикаторды аралық және өлшеуші магниттер көмегімен бастапқы қалпына келтіреді (компенсациялайды). Сондықтан, жұмыс істеу принципі компенсациялық принцип деп аталады. Магнит-индикаторды қалпына келтіру үшін винттердің қаншалықты бұралғанын көрсететін шкала бар. Сол арқылы Z, Н мәндері анықталады.

Осы типке жататын магнитометрлер ретінде М-27, М-27М-ді атауға болады. Аспаптардың өлшеу дәлдіктері – нТл.

Феррозондты магнитометрлер

Өрісті өлшеуге феррозонд қолданылады. Ол ортасында ферромагнитті пластинасы бар катушка. Пластинаға сыртқы (геомагниттік) өріс әсер еткенде катушкада э.қ.к. өзгереді. Осы өзгеріс өріс шамасына (Z) баға беруге мүмкіндік береді.

Осы типке жататын магнитометрлер ретінде М–17, аэромагнитометрлер – АЭМ-49, АМ-13, АММ-13, АСТ-46, АМФ-21 атауға болады. Аспаптардың өлшеу дәлдіктері – 5 нТл-ға дейін.