Ядролық-прецессиялық (протонды) магнитометрлер.

Сыртқы өріспен әсерлесетін зат – жұмыс элементі – ретінде протонды магнитометрлерде протонға бай су, ацетон, спирт сияқты сұйықтықтар қолданады. Сұйықтық толтырылған ыдысты полярлаушы катушка ішіне орналастырады. Өлшеу кезінде сыртқы өріс әсерінен пайда болған сұйықтықтағы прецессия жиілігі – f тіркеледі, оның шамасы қайта есептеліп, бақылау таблосынан өріс кернеулігінің толық векторының – Т шамасы көрсетіледі. Осы принципте МПП-203, М-61 т.б. магнитометрлер, МСС-214 аэромагнитометрі, ММП-3 гидромагнитометрі жұмыс істейді. Өлшеу дәлдіктері ±1 нТл.

Квантты магнитометрлер.

Аталған магнитометрлерде Зееман эффектісін қолдана отырып магнит өрісі индукциясының модулінің абсолюттік мәнін өлшейді. Зееман эффектісі: кейбір заттардың атомдары әр түрлі энергетикалық деңгейде болады, осы деңгейлер сыртқы өріс әсерінен одан да майда деңгейлерге бөлініп кетеді. Бөлшектердің бір энергетикалық деңгейден келесісіне өту жиілігін f жаяу тасымалданатын квантты магнитометрлер М-33, ММП-303 гидромагнитометр КМ-8, аэромагнитометр КАМ-28 т.б. тіркейді. f шамасы сыртқы өріс кернеулігінің толық векторына пропорционалды. Өлшеу дәлдігі ±1 нТл.

Магниттік түсірулерді жүргізу әдістемесі.

Магниттік барлаудың әдістемесі – далалық өлшеу, өңдеу, нәтижелерді бейнелеу жұмыстарының жүргізу тәсілдері – түсіру түрін, оның масштабын, профиль (өлшеу сызықтары) бағытын, өлшеу нүктелерінің (пикеттердің) жиілігін, өлшеу дәлдігін және нәтижелерді бейнелеу тәсілін таңдаумен анықталады.

Магниттік түсірулер профильдік және аудандық болып келеді. Жеке профильдер бойынша түсірулер аномалиялы өрістердің жалпы заңдылықтарын анықтау мақсатындағы алдын-ала зерттеулерде қолданылады. Кейде интерпретациялық профильдер де аудандық түсірулер арқылы анықталған аномалияларға перпендикуляр бағытта жүргізіледі. Түсірулердің негізгі түрі параллель профильдер жүйесімен орындалатын аудандық түсірулер. Профильдер ара қашықтығын болжанған аномалия құраушы дене ұзындығынан 3-5 есе, пикеттер арасын (түсіру қадамы)дененің енінен 3-5 есе аз алады. Түсіру қадамын әдістемені жүйелеу (стандартқа келтіру) үшін 1, 5,10, 20, 25, 50 немесе 100 м етіп таңдайды. Дененің ықтимал бағытына перпендикуляр профильдердің ара қашықтығы қадамға тең немесе одан 2-3 есе артық болады. Түсіру дәлдігін бағалау үшін барлық пикеттер санының 5 - 10%-де қайта өлшеулер жүргізіліп,

, (5.1)

мұндағы δ_i – і-ші нүктедегі жалпы және қайта өлшеулер айырмашылығы, n – қайта өлшенген нүктелер саны. Дәлдікке қойылатын талап түсіру масштабына, өріс кернеулігі амплитудасына байланысты. Әлсіз өрістерде орта квадраттық дәлдік жоғары болуы керек: майда масштабта <10γ, ірі масштабта <5γ.

Далалық өлшеу жұмыстарына магнит вариациясын өлшейтін аспаптар да қатысады. Олар Т_вар, Z_вар шамаларын кез-келген t уақыт үшін анықтауға қажет. Вариация мәндерін алғашқы жүздеген км-ге дейінгі обсерваториялардан да алуға болады.

Өлшенген мәліметтерді өңдеу.

Түсірулер қорытындысы бойынша өлшенген элементтердің (T, ∆T, ∆Z) аномалиялы шамалары (T_а, ∆T_а, ∆Z_а) анықталады:

Т_а = Т – Т_Н – Т_вар, ∆Т_а = ∆Т – ∆Т_вар, ∆Z_a = ∆Z – ∆Z_вар, (5.2)

Мұндағы T_Н –қалыпты өріс, Т_вар, ∆Т_вар, ∆Z_вар - t өлшеу уақытындағы T, ∆T, ∆Z шамаларының вариациясы. ∆T_a, ∆Z_a формулаларында T₀ және Z₀ мәндері тіректік пунктте нольге тең деп алынады. Бұл шартты бірнеше ондаған шаршы километрге дейінгі зерттеу аудандары үшін қолдануға болады. Үлкен территориядағы түсірулер үшін T₀ мен Z₀ шамаларын білу қажет, ол үшін тіректік пункттердің магниттік карталардағы орны белгілі болу керек.

Магниттік барлау нәтижелерін бейнелеу

Магниттік түсірулер нәтижелері Т_а, ∆Т_а, ∆Z_a графиктер және изодинамдар карталарымен бейнеленеді. Графиктерде горизонталь ось бойынша пикеттер, вертикаль ось бойынша магнит өрісі аномалиялары салынады. Изодинамдар карталарында әр өлшеу нүктелеріне тән шамалар көрсетіліп, бірдей (изо) мәндер сызықтармен біріктіріледі. Изосызықтар қимасы аномалияны анықтау дәлдігінен 2-3 есе артық болуы қажет.

Жасалған геомагниттік карталар сапасы бақылау торы жиілігімен (профильдер ара қашықтығы карта масштабының 1 см-і) және түсіру дәлдігімен бағаланады.

Изодинам мен графиктер карталарындағы оң таңбалы мәндер көк, теріс таңбалы мәндер қызыл түспен боялады.

Магниттік аномалиялар интерпретациясы.

Магниттік барлауда, басқа да геофизикалық әдістердегідей, тура және кері есептер шешіледі. Геологиялық объектінің пішінін, көлемін, орналасу элементтерін, магниттелу сипатын біле отырып, оның магнит өрісін теориялық формулалар арқылы есептеуге болады. Геологиялық дененің берілген параметрлері бойынша оның өрісін анықтау тура есепті шешу, ал өлшенген магнит өрісі мәндері бойынша дененің пішінін, өлшемін, орналасу элементтерін, магниттелу шамасын анықтау кері есепті шешу деп аталады.

Магниттік барлау нәтижелерінің интерпретациясы бір-бірімен тығыз байланысқан геофизикалық және геологиялық түсіндірулерден тұрады. Оның 1 кезеңі – сапалық интерпретация. Бұл кезеңде магниттік қасиеті әр түрлі таужыныстардың орналасуына баға беріледі. 2 кезең - сандық интерпретация немесе магниттік барлаудың кері есебін шешу. Бұл кезеңде барланатын геологиялық объектілердің сандық параметрлері анықталады.

Магниттік барлау материалдарының сапалық интерпретациясы

Z_а графиктерін, графиктер және изодинамдар карталарын сапалық интерпретациялау кезінде оны көзбен сипаттайды және геологиялық қималар мен картлармен салыстырады. Ол магнит аномалиясын геологиялық денелермен байланыстыруға, олардың ортасы (центр) мен осінің орнын анықтауға, пішінін, кеңістіктегі орнын, жобамен құлау бұрышын және созылу бағытын бағалауға мүмкіндік береді.

Графиктер және изодинамдар карталарында бір объектіге тән аномалиялар анықталады және корреляцияланады, түрлі таужыныстардың, құрылымдардың немесе қосылымдардың жанасу (контакт) шекаралары белгіленеді. Z_а-тің изометриялы аномалиясына изометриялы, созылыңқы изодинамдарға созылыңқы пішіндегі геологиялық денелер сәйкес келеді.

Егер дененің төменгі тереңдігі үстіңгі беткей тереңдігінен аз айырмашылықта болса, оның жоғарғы полюске байланысты аномалиясының маңында төменгі полюске байланысты басқа таңбадағы әлсіз аномалия бақыланады. Дененің құлау бағытын әлсіз аномалиялардың ауданы үлкен жағы көрсетеді.

Сапалық интерпретация кезінде ауданның құрылымдық-тектоникалық құрылысына байланысты аймақтық, ірі аномалиялар және магниттік қасиеті жоғары рудаларға, жекелеген қабаттарға байланысты жергілікті аномалиялар анықталады. Жалпы және іздеу түсірулерінің сапалық интерпретация нәтижелері сандық интерпретацияға ұласатын нақты түсірулердің негізі ретінде, геофизикалық және геологиялық зерттеулерді ұтымды жоспарлауға қолданылады.

Сандық интерпретация және магниттік барлаудың кері есептерін шешу тәсілдері

1. Сандық интерпретацияның жалпы сипаттамасы. Сандық (санау) интерпретацияның немесе магниттік барлаудың кері есептерін шешудегі басқы мақсат – магнит аномалиясын тудырған геологиялық денелердің тереңдігін, өлшемдерін, дәл орнын, құлау бұрышын анықтау. Математикалық жағынан кері есеп көп шешімді, себебі ұқсас аномалияларды пішіні, өлшемі, магниттелуі әр түрлі денелер беруі мүмкін. Магниттік аномалияның бір шешімді интерпретациясына қол жеткізу (мысалы, дене өлшемдерін дәл анықтау) үшін магнит қабылдағыштық χ пен Жер өрісі кернеулігі Т арқылы анықталатын дененің магниттелуін J

(J ≈ χ ·T) білу, оған қоса дененің пішіні т.б. қосымша геологиялық деректер жинау керек.

Магниттік түсірулердің мәліметтерінің интерпретациясы келесі тәсілдермен жүргізіле алады:

1) аналитикалық формулалармен есептеу арқылы;

2) арнайы палеткалар мен номограммалар көмегімен;

3) дайын теориялық қисықтармен салыстыру арқылы;

4) тікелей интегралдық әдістермен.

Геологиялық құрылымдар мен денелердің пішіні геометриялық қарапайым модельдерге жақын болған сайын интерпретация дәл болады. Осы кезде зерттеу ауданы бойынша геологиялық ақпараттардың неғұрлым кең қолданылуы магнитті денелердің соғұрлым дәл моделін жасауға мүмкіндік береді.

Магниттік барлаудың мәліметтерін сандық интерпретациясына тікелей және жанама әдістер қолданылады. Тікелей интерпретация әдістерінің ішінде аналитикалық (ерекше нүктелер әдісі) және палеткалық (салыстыру әдісі) әдістер жиі қолданылады. Жанама әдістерде бақыланған аномалиялар тура есепті шешу арқылы есептелген аномалиялармен сәйкес келгенше дене параметрлерін таңдау әдісі қолданылады. Бұл әдістер ЭЕМ-ді қолдануға негізделген.

Сандық интерпретация дененің орнын, созылуын, пішінін, тереңдігін анықтаудан басталады. Ары қарай аномалия құраушы объект қарапайым геометриялық пішіндегі денелермен аппроксимацияланады. Ол үшін аномалия пішіні, таңбасы және зерттелетін аудандағы магниттелген денелердің ықтимал пішіні туралы бүкіл априорлық ақпараттар қолданылады.

2. Ерекше нүктелер әдісі. Ерекше нүктелер әдісінің мағынасы – Z_a пен Т_а графиктерінің (қисықтарының) ерекше нүктелері бойынша геологиялық дененің орналасу тереңдігін, өлшемдерін анықтауға, магниттелуін бағалауда. Өзара Z_a пен Т_а қисықтары магниттік иілу бұрышы артқан сайын дәл келе береді.

Ерекше нүктелер әдісін қолданудың 1 кезеңі Z_a карталарынан жеке (моногенді) аномалияны бөліп алудан, оның көзін (геологиялық денені) пішіні жағынан қарапайым геометриялық пішіндермен (тік бағана, шар, тік қат, көлденең цилиндр және т.б.) салыстырудан тұрады. Аталған пішіндер үшін тура есеп шешілген болу керек.

Сандық интерпретацияны орындау үшін аномалияның ортасы арқылы оның созылу бағытына перпендикуляр бағытта Z_a интерпретация графигін тұрғызады. Дененің ортасы негізгі (үлкен) экстремум ортасының астында орналасады (әдетте Z_{а max}). Тек кемер Z_{a min} мен Z_{a max} арасында орналасады. Дененің эпицентрінің абсциссасы координата басы болып есептеледі. Одан оңға, солға қарай келесі ерекше нүктелер абсциссалары орналасады:

1) x _½ , бір таңбалы аномалиялар үшін, мұнда Z_a = ½ Z_{a max};

2) x_o, екі таңбалы аномалиялар үшін, мұнда Z_a = 0 (басқа да ерекше нүктелерді алуға болады, мысалы ¼ Z_{a max} абсциссасы х_¼).

Көрсетілген x_1/2 и x₀ біле отырып, дененің үстіңгі беткейіне дейінгі тереңдікті h немесе кеңістікте шектелген денелердің ортасына дейінгі тереңдікті Н анықтауға болады. Магниттелу интенсивтілігін (J ≈ æT) біле отырып, магниттелген денелердің өлшемдерін табуға болады. Ерекше нүктелер әдісінің тереңдікті анықтаудағы орташа салыстырмалы қателігі 10 - 30%.

3.ЭЕМ-ді қолданатын интерпретация әдістері. ЭЕМ көмегімен магниттік барлау мәліметтерін өңдеу мен интерпретациялаудың түрлі алгоритмдері мен бағдарламалары бар. Мысалы, магниттік аномалиялар карталарын жасау, аномалия ортасы арқылы өтетін интерпретация графигін салу, өлшенген өрістерді жоғарғы,төменгі жартылай кеңістіктерге қайта есептеу т.б. бағдарламалары бар. Дегенмен, ЭЕМ-нің ең маңызды қолданылуы интерпретацияны таңдау әдісімен орындау кезінде көрінеді. Бірақ, интерпретацияның қай әдісі қолданылса да геологиялық және т.б. ақпараттарды пайдаланбай кері есептің дұрыс және жалғыз шешімін табу мүмкін емес.