Раздел 1-в - Магниторазведка

ТЕМА:Краткая теория геомагнитного поля и его изучение в магнитометрии и магниторазведке.

Магниторазведка - это раздел разведочной (полевой геофизики) изучающий особенности распределения геомагнитного поля в земной коре с целью поисков, оценки и разведки месторождений полезных ископаемых.

Геомагнитное поле - это часть общего магнитного поля Земли, имеющего потенциальный характер. Основой является закон Кулона, описывающий взаимодействие магнитных масс (элементарных дипольных масс):

(29),

где F - сила взаимодействия магнитных масс m₁ и m₂, r - расстояние между взаимодействующими массами, _а - абсолютная магнитная проницаемость, равная:

_а₀* (30),

где ₀ ^Гн/м – проницаемость вакуума а  относительная магнитная проницаемость.

Если Землю представить как космическое тело, имеющую массу m₂, то согласно закону Кулона она будет притягивать массу m₁, с силой равной напряженности магнитного поля Н:

(31),

при условии, что,  т.е. среда не магнитная. Потенциал магнитного поля для элементарных магнитных масс, как и гравиметрический потенциал, обладает свойством аддитивности:

(32)

Суммарное магнитное поле Земли складывается из: 1) постоянного геомагнитного поля, которое представляет собой поле диполя большого намагниченного шара (рис. 24), 2) материкового поля, созданного породами глубинных структур, 3) переменного магнитного поля, под действием которого формируются в Земле вихревые токи. Последние вызывают магнитную индукцию:

, (33),

где - магнитная индукция,- напряженность магнитного поля.

Магнитная индукция измеряется в теслах (Тл). В магниторазведке принята дробная величина 1 нТл, которая равна 10^-9 Тл.

Схематически геомагнитное поле Земли можно представить в форме намагниченного шара, который представляет собой диполь, изображенный на рис.24.

Рис. 24. Схема формирования геомагнитного

поля Земли

Магнитная ось Земли наклонена по отношению к оси вращения под углом 11⁰. При этом, северный магнитный полюс находится с противоположной стороны северного географического полюса, но условно его принимают со стороны северного. Существует инверсия полюсов, которая происходит в период более 0,5 млн. лет.

Основной параметр магнитного поля, суммарный магнитный вектор Т и его вертикальная проекция Z (рис.25).

Рис. 25. Элементы геомагнитного поля

Другими параметрами являются магнитное склонение - D, магнитное наклонение - I, северная проекция Х, западная (восточная) проекция У. На полюсах Т = Z = 0,66*10⁵ нТл при Н = 0. На экваторе Т = Н = 0,33*10⁵ нТл при Z = 0

Н_т = Н_о + Н_м + Н_а + Н_вн + Н (34),

где Н_т – суммарное магнитное поле, Н_о – поле диполя Земли, Н_м – поле материковое,

Н_а – аномальное поле, Н_вн – внешнее поле, Н – поле магнитных вариаций.

Нормальное поле - это совокупное поле Земли (поле диполя и материковое), которое формирует картину силовых линий от северного к южному магнитному полюсу.

Аномальное поле - это локальное поле от намагниченных геологических тел.

Внешнее поле – поле от объектов помех, например: всевозможных металлических сооружений.

Поле вариаций - это вариации:

1. вековые;

2. годовые;

3. суточные (солнечно-суточные и лунно-суточные);

4. магнитные бури.

Происхождение магнитного поля Земли связывается с существованием в ядре слабых вихревых токов, которые вследствие вращения Земли и под действием гидромагнитного эффекта приводят к первоначально слабому эффекту электромагнитной индукции. Процесс "диффундирует" (последовательно передается) к поверхности Земли, где компенсируется поверхностными токами. В результате на земной поверхности постоянно существуют геомагнитное поле, которое в разной степени деформировано в зависимости от намагниченности тех или иных геологических тел.

Магнитные свойства горных пород

Все природные объекты в том числе горные породы делятся на две группы: 1) диамагнетики (магнитная проницаемость < 1), 2) парамагнетики (магнитная проницаемость > 1). В группе парамагнетиков выделяются специальная группа ферро-, ферри- и антиферромагнетиков >> 1. Природа магнетизма обусловлена структурой спин-орбитальных моментов атомов под действием магнитного поля (рис. 26-28).

Рис. 26. Структура спин-орбитальных моментов атомов под действием