МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Методические указания

к выполнению лабораторных работ по курсу:

«Геофизические методы разведки»

(для студентов специальности 6.0708 «Экологическая геология»,

6.0707 «Геология»)

г. Донецк

ДонНТУ 2011 г.

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ УКРАИНЫ

ДОНЕЦКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Методические указания

к выполнению лабораторных работ по курсу:

«Геофизические методы разведки»

(для студентов специальности 6.0708 «Экологическая геология»,

6.0707 «Геология»)

Утверждено на заседании кафедры

«Полезные ископаемые и экологическая геология»

Протокол № от

Утверждено на заседании

Научно-издательского совета ДонНТУ

Протокол №

2011 Г.

УДК

Методические указания к выполнению лабораторных работ по курсу: «Геофизические методы разведки» (для студентов специальности 6.0708 «Экологическая геология», 6.0707 «Геология»)

Рассматривается устройство, принципы и правила измерения с геофизическими приборами: гравиметром ГАК-ПТ, магнитометром М-27, М-33, радиометром СРП-68-01, автокомпенсатором АЭ-72, сейсмостанцией ОСУ-1, аппаратурой дипольного индуктивного профилирования ЭФА-1, каротажной станцией АКС/Л-51.

Составили: В. И. Купенко, к. г-м наук

А. А. Силин, ассистент

Ответственный за

выпуск:

Рецензент:

1 Устройство и порядок работы с магнитометром м-27

Магнитометр М-27 предназначен для измерения приращений вертикальной составляющей магнитного поля Земли.

Техническая характеристика прибора

1. Диапазон измерений магнитного поля 20000-75000 нТл

2. Цена деления 10 гамм/дел.

3. Точность отсчета 1-2

4. t-коэффициент 1γ/1Сº

5. Время измерения 1 м

6. Вес прибора 7,4 кг.

Принцип действия прибора

Чувствительным элементом магнитометра является подвижный магнит с зеркалом, вращающийся на горизонтальной металлической растяжке.

При измерении применяется метод полной компенсации поля. Под действием измеряемого поля подвижный магнит отклоняется на угол, пропорциональный величине ∆Z этого поля. Вращающий момент магнитного поля Земли уравновешивается суммой вращающих моментов компенсационных магнитов и моментов кручения растяжки 3 (рис 1.1). Индикатором полной компенсации служит подвижный магнит 1, установленный в горизонтальное положение. Для приведения его в горизонтальное положение применяется ступенчатая и плавная компенсация измеряемого поля с помощью диапазонного 5 и измерительного 4 магнитов. Компенсация производится вращением измерительного магнита, скрепленного жестко с барабаном 6, на котором нанесена шкала. При полной компенсации ориентировка прибора по азимуту не требуется.

Конструкция прибора

Прибор состоит из магниточувствительного блока, отсчетного устройства, корпуса с поворотным столиком и теплоизоляционным кожухом и треноги.

Магниточувствительный блок содержит все магниты: подвижный магнит с арретиром, измерительный и диапазонный, магнит температурной компенсации 14 и юстировочный 13. Температурное влияние компенсируется магнитом, укрепленным на биметаллической пластинке: компенсация магнитного поля температурного магнита осуществляется юстировочным магнитом, который может вращаться на своей оси на 360º.

Рисунок 1.1 Принципиальная схема магнитометра М-27

Арретир служит для установки чувствительного элемента в нерабочее положение и предохраняет растяжки от обрыва при переходах на новую точку наблюдения и состоит из двух ползунков с пружинами.

Для успокоения подвижного магнита применяется демпфер. Рукоятка арретира имеет два положения: «А» – арретировано, «Р» – разарретировано.

Отсчетное устройство.

Отсчетное устройство служит для снятия показаний магнитометра и состоит из автоколлимационной зрительной трубы, укрепленной в верхней части корпуса прибора, и оцифрованной шкалы.

Зрительная труба (рис. 1.1) состоит из окуляра 10, объективов 9, служащих для получения изображений шкалы, и подвижного индекса в фокальной плоскости окуляра. Призма 8 служит для поворота луча подсветки шкалы, а 12 – для подсветки подвижного индекса. Аналогичную роль играют наклонные зеркала 7, 11. Отсчет на шкале (рис. 1.2) берется в момент совмещения нулевой неподвижной линии, расположенной в центре поля зрения окуляра с серединой участка подвижного индекса, находящегося между двумя параллельными линиями.

Рисунок 2.1 Шкала прибора

Корпус с поворотным столиком и теплоизоляционным

кожухом

Все детали и узлы магнитометра размещены в литом металлическом корпусе прямоугольной формы. В верхней части корпуса крепятся зрительная труба с зеркалом подсветки подвижного индекса и два цилиндрических уровня. Для доступа внутрь прибора на боковой поверхности имеются два окна, закрытых крышками, а также смотровое отверстие для наблюдений за температурой термометров, установленных внутри. На боковой поверхности установлены рукоятки арретира, измерительного и диапазонного магнитов, стопорная гайка оси юстировочного магнита. Под рукояткой диапазонного магнита крепится шкала с указанием ступеней компенсации, а над рукояткой измерительного магнита – зеркало подсветки шкалы.

Столик служит для установки магнитометра на треноге. На нем расположены три нивелировочных винта для установки прибора по уровням. Теплоизоляционный кожух из пенопласта защищает прибор от резких колебаний температуры и состоит из двух половин, одевается на корпус прибора. В кожухе имеется откидная дверца с зеркалом, закрывающая термометры в нерабочем положении. При записи дверца откидывается и в зеркале отражаются шкалы термометров.

Тренога

Тренога служит для установки прибора. При переходах магнитометр не снимается, скрепляется он с треногой невыпадающим винтом с рукояткой. Треного имеет три ножки с башмаками, минимальная высота 0,78 м, максимальная – 1,2 м.

Подготовка прибора к работе

Перед началом работы проверяют: 1) плавность работы арретира, 2) вращение прибора на столике, 3) свободный ход нивелировочных винтов, 4) надежность крепления магнитометра к треноге, 5) видимость шкалы, юстировку уровней.

Определение цены деления шкалы прибора

Цена деления шкалы определяется кольцами Гельмгольца. Кольца устанавливаются на домик и производится компенсация поля колец. Цена деления вычисляется по формуле

ε_z=Ki/(n-n₀) гамм/дел,

где к – постоянная колец;

i – сила тока в обмотке колец, мА;

n-n₀ – отсчеты по шкале до и после компенсации поля.

Можно определить ε_z диапазонным магнитом. Взяв отсчет при компенсации поля измерительным магнитом, переключают на одну ступень диапазонный магнит и, вновь компенсируют поле, берут отсчет. ∆Z_к – приращение поля за счет переключения диапазонного магнита; ∆n – разность отсчетов. ε_z=∆Z/∆n.

Кроме этого, определяют температурный коэффициент, а также в случае необходимости юстируют уровни.

Работа с прибором.

Порядок производства измерений на точке наблюдения следующий:

1. Прибор, закрепленный на треноге, устанавливают на точке наблюдений.

2. Производят нивелировку прибора по цилиндрическим уровням.

3. Разарретируют прибор.

4. Вращая ручку измерительного магнита, подводят риску подвижного индекса симметрично неподвижной линии на шкале.

5. Берут отсчет по шкале и температуру внутри прибора.

6. Арретируют прибор и, не снимая его с треноги, переносят на следующую точку наблюдения.

7. Результаты измерения записывают в полевой журнал, одновременно с показаниями прибора записывают № точки, время, температуру.

В начале работы в журнале записывают положение диапазонного магнита.