1.6. Магнетні властивості гірських порід

Найважливішими магнетними параметрами гірських порід є такі: магнетна сприйнятливість, індукційна намагнетованість у земному магнетному полі та природна залишкова намагнетованість.

Магнетна сприйнятливість гірських порід ǽ (каппа) - це множень (коефіцієнт) пропорційності (сумірності) між напруженням намагнетувального поля Т та інтенсивністю намагнетованості порід І, що свідчить про здатність гірських порід до намагнетування під впливом зовнішнього магнетного поля:

І = ǽТ (6)

У системі СГС магнетна сприйнятливість є безрозмірною величиною, поряд з якою прийнято зазначати відповідну систему одиниць, наприклад, 0,8 СГС, 55·10^-6 СГС. У системі СІ одиницею вимірювання є нанотесла (нТл). Співвідношення між цими одиницями таке:

1 од. СГС_ǽ=4π од. СІ_ǽ (7)

Індукційна намагнетованість І_і - це намагнетованість, створювана магнетним полем Землі, що зникає після припинення його дії. У системі СГС вона не має назви; у системі СІ її розмірність - ампер на метр (А/м). Зв’язок між цими одиницями простий: 1 од.СГС=10³ А/м (СІ).

Залишкова намагнетованість І_r - це намагнетованість, створена прадавнім магнетним поле Землі, що зберігається попри припинення його дії. У системі СГС вона не має назви; у системі СІ її розмірність - ампер на метр (А/м).

Дослідження, виконані вченими різних країн світу, дають змогу стверджувати, що переважна більшість мінералів у природі є діа- або парамагнетиками, магнетна сприйнятливість яких не перевищує відповідно -8,1·10^-6 і 600·10^-6 СГС, і лінійно зменшується (збільшується) зі зростанням кількості цих мінералів у породі (рис.18) і тільки деякі з них є феромагнетиками, ǽ яких змінюється у діапазоні 0,0001-2 СГС, а залежність ǽ від кількості феромагнетних мінералів у породі має складний характер (рис.18).

Зрозуміло, що чим більше в породі феромагнетних мінералів, тим вища її магнетна сприйнятливість (здатність породи до намагнетування). Залежність ця складна і має статистичний характер (рис19).. Зумовлено це тим, що на формування магнетних властивостей порід впливає не тільки кількість феромагнетиків у них, а й їхні розміри (рис. 19), взаєморозташування, хімічний склад, ступінь окиснення тощо. Крім того, аналіз великої кількості вимірювань ǽ і матеріали мінералогічного аналізу дають змогу стверджувати, що стандарт розподілу магнетної сприйнятливості характеризує ступінь рівномірності розміщення парамагнетних мінералів у породі, а наявність асиметрії варіаційних кривих є показником переважання певних процесів, що призводять до перерозподілу в породі феромагнетних мінералів.

Рис. 18. Криві намагнетування пара-, діа та феромагнетиків

У зв’язку з викладеним є всі підстави вважати, що:

1. магнетна сприйнятливість осадових порід дуже мала і змінюється у межах 0-20 - 100·10^-6 СГС;

2. переважна більшість метаморфічних порід (кристалічні лупаки, кварцити, рогівці, гнейси, амфіболіти тощо) є слабкомагнетними породами (0-100·10^-6 СГС), хоча в окремих випадках (амфіболіти, скарни) ці значення можуть досягати 6 000-12 000 10^-6 СГС, а для залізистих кварцитів- 1-2 СГС;

а б

Рис. 19. Залежність магнетної сприйнятливості від вмісту магнетиту (а) та розмірів частинок ρ, μк (б) (за Нагата)

1. у інтрузивних порід значення ǽ поступово збільшується зі зростанням основності порід: граніти (0-3000 10^-6 СГС), гранодіорити (0-6000 10^-6 СГС), діорити (0-12 000 10^-6 СГС), габро (0-20 000 10^-6 СГС), гіпербазити (0-40 000 10^-6 СГС), що зумовлено зменшенням кількості немагнетного кварцу та збільшенням кількості більш магнетних мінералів (рогова обманка, біотит тощ);

2. ефузивні породи кислого, середнього та основного складу мають приблизно такі ж магнетні характеристики, як і їхні інтрузивні аналоги, проте середні й максимальні значення ǽ для них дещо нижчі, що зумовлено дрібнішою, часто порохуватою вкрапленістю магнетиту;

3. в зонах тектонічних порушень значення магнетної сприйнятливості часто зменшуються до нуля завдяки більшій проникності цих зон і, як наслідок, більшій окисненості магнетних мінералів та практичній відсутності залишкової намагнетованості порід;

4. завдяки значній вивітрілості порід та окисненню магнетних мінералів у поверхневих верствах ǽ гірських порід зі збільшенням глибини досліджень поступово збільшується і тільки після досягнення певної межі стає сталою.

Наведені вище матеріали дають змогу стверджувати, що магнеторозвідувальні роботи можна з успіхом викристовувати практично для усіх видів геологічних досліджень - від регіонального картування та дрібномірильного геологічного знімання (пошуки інтрузивних та ефузивних порід серед осадових відкладів, розшуки та трасування тектонічних порушень) до експлуатаційного розвідування родовищсліджень, картування і визначення інтенсивності і напряму тріщинуватості корінних порід (переважно інтрузивних та ефузивних) під нанесеннями, пошуків родовищ шпаринно-жильних вод та залізних предметів (рур, рейок тощо) і, нарешті, розшукування давніх городищ

Прикладів залежності між “магнетними”, “інженерно-геологічними” і “гідрогеологічними” параметрами в літературі практично не наводять.