Полевая геофизика. Магниторазведка (лекция 2 ) презентация

основанный на изучении магнитного поля Земли.
Глубина исследования не превышает 50 км.
Применяется всех этапах геологоразведочных работ.

(гамм)
СИ- ампер/метр
1 Э=(1/4π) · 103 А/м
магнитная индукция (B):
СГС-гаусс (Гс)
СИ- тесла (Тл)
1Тл=104 Гс

T –напряженность
Z – вертикальная составляющая T
Н – горизонтальная составляющая Т
J – угол наклонения
D –угол склонения

При магнитной разведке измеряют,
как правило, Z, H или T

года

магнитная восприимчивость – каппа (χ)
- намагниченность (J).

действующему на материал внешнему магнитному полю

(вода, соль, нефть, кварц, кальцит, барит Au, Ag, Cu и др).

Магнитная восприимчивость (каппа-κ) характеризует способность горных пород к намагничиванию под воздействием внешнего магнитного поля.

и против поля.
Атомы слабо ориентируются – минералы становятся слабомагнитными.
После снятия поля – намагниченность исчезает,
остаточное поле не создается.
(Ильменит, пирит, биотит, плагиоклаз, доломит и др.)

же направления.

Большинство ферромагнетиков – соединения железа, широко представленные во многих породах.

, где
T- абс.температура
С- постоянная Кюри, при которой магнитная восприимчивость исчезает.
Точка Кюри (θ) у разных минералов меняется от + 400 до 700 °С ( что соответствует глубине ~50 км):
-магнетит θ = 578 °С
-гематит θ = 675 °С
- пирротин θ = 300-325 °С

Разведываемые геологические структуры и руды с магнитной
восприимчивостью χ залегают среди вмещающих пород с
восприимчивостью χо.
Поэтому, представляет интерес избыточная или эффективная магнитная восприимчивость ∆ χ

∆ χ= χ− χо

∆ χ может быть и +, и -.
При отличии ∆ χ от нуля возникают магнитные аномалии.
замеряют в естественном залегании и на образцах горных пород.

Единицы измерения – безразмерные единицы [ед. СГС]; [ед.СИ]

χ =f (размера кристалла ф.м. – χ – растет с увеличением зерен),
χ =f (формы включений ф.м. – менее магнитны г.п., где ферромагнитные минералы образуют изолированные включения)

Осадочные породы – наименее магнитны χ =5-10*10-5 СИ,
в т.ч. карбонатные и хемогенные χ =4*10-5 СИ,

Магматические породы: χ зависит от состава. Содержание ферромагнетиков повышается от кислых к основным и ультраосновным г.п.
- граниты: χ ср=0-0.4*10-3СИ,
- диориты: χ ср=2-4*10-3СИ,
- габбро: χ ср=2-8*10-3СИ,
- пироксениты χ ср=2-25*10-3СИ.

Ультраосновные породы: неизмененные разности – слабомагнитны, т.к.
большая часть Fe входит в состав силикатов.
Но при серпентинизации этих г.п. часть высвобождаемого Fe преобразуется в магнетит.

численно равна:


где -магнитный момент тела или образца
горных пород;
V - объем исследуемого тела.

Единицы измерения: в СГС –безразмерные единицы
в СИ – А/м

(Ji ).

Где Ji -индукционная (наведенная) намагниченность
- полный вектор магнитного поля Земли
N – коэффициент размагничения
(для тонкого пласта N= 4π; для тонкого цилиндра N = 0)

Для горных пород небольшой магнитной восприимчивости (χ)

(застывания, осадконакопления - при переходе т. Кюри, в древнем магнитном поле) возникает и сохраняется остаточная намагниченность ( ) .
Поэтому, суммарная намагниченность геологического тела равна сумме векторов: , где

-суммарная намагниченность геологического тела

-индукционная (наведенная) намагниченность

-остаточная намагниченность

В первом приближении его структура может быть представлена
в следующем виде (аналитическая формула для шара):



где -дипольная составляющая магнитного поля Земли

-планетарные аномалии

- главное магнитное поле Земли

- региональная и локальная магнитные аномалии (они
обусловлены разнонамагниченными породами литосферы)

если бы большой намагниченный брусок поместили в ядре Земли.

поля.

В экваториальной области векторы напряженности параллельны дневной поверхности, а в полярных наклонены под большим углом к горизонту.

11.50 – МАГНИТНОЕ СКЛОНЕНИЕ (D)

линией горизонта и направлением линий магнитного поля – МАГНИТНОЕ НАКЛОНЕНИЕ (I)
Наклонение “I” положительно, когда стрелка ниже линии горизонта; отрицательно – когда выше.
I = 00 на экваторе
I = +900 на магнитном северном полюсе
I = -90 на магнитном южном полюсе.

Пусть: I –наклонение
φ - географическая широта

tg I =2tg φ (1)

где
М-магнитный момент Земли =1,15х 1022 (А/м2)
R- расстояние до центра Земли (6,37х 108 см)
φ – магнитная широта точки наблюдения
φ = φа ± D, где φа –астрономическая широта
D- магнитное склонение (+-восточное;--западное)

тогда

- от 30 000 нТл на экваторе
- до 60 000 нТл на магнитных полюсах

однородного намагниченного шара (диполя);
-поле материковых аномалий (глубина выше
700км) ( λ –долгота, φ-широта);
-поле аномалий векового хода (t-геологическое
время)

-отражается на картах нормального
поля соответствующей эпохи

- отражается на карте изопор (векового хода)

с процессами в недрах Земли и гравитационным влиянием крупных планет Солнечной системы.

ВАРИАЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ ЗЕМЛИ

ультрафиолетового излучения (интенсивность до нескольких гамм)
2. Суточные вариации за счет положения Земли относительно Солнца (день, ночь)
(∆Z= 15-20 гамм; ∆H= 20-30 гамм)
3.Годовые вариации – через 11 лет, обусловлены магнитными бурями из-за повышения солнечной активности (интенсивность от 10 до 1 000 гамм)

происходят вековые вариации за счет гравитационного влияния Сатурна и Юпитера.
2.С периодом 2000 лет происходит смещение во времени на запад центров мировых магнитных аномалий со средней скоростью 0,2о в год, обнаруженное по данным обсерваторских наблюдений.
3.С периодом 5000 лет изменяется напряженность геомагнитного поля. С 4-го тысячелетия до настоящего времени напряженность уменьшилась в 1,5 раза. Считается, что Земля находится в преддверии очередной инверсии.
4. С периодом 10 000-100 000 лет происходит изменение полярности магнитного поля Земли или инверсия.
Последняя инверсия произошла 70 000 лет назад.

нормальная полярность

Северо-
Восточной части Тихого океана.

и Г. Дрюри (1973 г.). Кембрий-нижний ордовик (510 ± 40 млн. лет).

суммой:
Тизм = Т0 + Та
Т0 -нормальное магнитное поле Земли
Та –поле аномалий
тогда Та = Тизм - Т0– вектор напряженности магнитного поля, обусловленного намагниченными геологическим телами в верхней части Земли.
Эти аномальные поля и геологические тела являются предметом и объектом магниторазведки.

магнитостатических магнитометров — измерение компонент и абсолютной величины напряжённости геомагнитного поля, градиента поля, а также магнитных свойств веществ.

технических полей, в магнитобиологии и т. д.

во внешнем магнитном поле и других квантовых эффектах (ядерном магнитном резонансе, электронном парамагнитном резонансе).

о распределении аномалий магнитного
поля необходимо выбрать:

1. Метод (наземный, воздушный, морской)
2. Аппаратуру (тип магнитометра)
3. Вид съемки (региональный, поисковый, разведочный)
4. Систему наблюдений (маршрутная, площадная).
5. Допустимую погрешность (среднеквадратичная погрешность).
где -разница основного и контрольного
отсчетов на i-ой контрольной точке;
n- общее число контрольных точек.
6. Форму представления материалов (таблицы, графики, карты графиков, карты аномальных значений магнитного поля).

съемки.
Вертикальный масштаб графиков берут такими, чтобы значение 3ε не превышало 1 мм.
Сечение изолиний на картах аномалий магнитного поля составляет (2-3) ε.

этапа.
1 этап.
Качественная интерпретация материалов определяет местоположение, форму, размеры, простирание и интенсивность аномалии.

Zа –наземные, ∆Т – с самолета на высоте 100м.
1- карбонатные породы; 2 –кимберлиты.

рудных тел Ангаро-
Илимского месторождения

залегающим на большой глубине. Изолинии даны в миллиэрстедах.
1- граниты, сиениты;2-диориты, габбро; 3-известняки; 4-магнетитовая руда; 5-рудные и безрудные скарны; 6-скважины

Геологический разрез и кривые
Zа и ∆g по линии АБ

даны в миллиэрстедах.


1-мигматиты; 2- песчаники;
3-сланцы верхней свиты;
4-железистые кварциты
с прослоями сланцев;
5-сланцы нижней свиты;
6-биотитовые гнейсы;
7-тектонические нарушения

целью определения параметров аномалеобразующих геологических тел: глубины залегания, размеров, мощности, угла падения.
Для практической реализации интерпретации в теории магниторазведки разработаны специальные приемы и методы, основанные на результатах решение прямых и обратных задач магниторазведки.

магнитных масс (формы, размеров, глубины залегания, углов намагничения, магнитной восприимчивости).
Решение проводится с помощью закона Кулона: .

Под магнитной массой понимается произведение интенсивности намагничения (I) на площадь (s) намагниченного тела, перпендикулярную к вектору I: m=I·s

интенсивность намагничения диполя, направленная вдоль оси;
dl –длина;
ds –площадь поперечного сечения;
dV=dl·ds –элементарный объем;
θ –угол между осью диполя и радиусом r.

Выражение для полного вектора
напряженности магнитного поля
диполя имеет вид:

его центру (θ=90), т.е. на экваторе, получаем напряженности магнитного поля, равные соответственно:

(1) и (2)
С учетом свойства суперпозиции значения напряженности реального намагниченного тела можно записать следующим образом:

(3)

простой геометрической формы и однородной намагниченности.
Для тел более сложных возможны лишь численные приближенные решения, получаемые с помощью ЭВМ.
Анализ решений прямой задачи служит основой для решения обратной задачи.

Оно выполняется при моделировании методом подбора с помощью программ ЭВМ.

вертикальным пластом (в), мощным наклонным пластом (г).

изолинии Zа:1-положительные; 2-нулевые; 3- отрицательные

показывают возможные картины изменения магнитного поля над залежами УВ 1- залежь УВ; 2- глинистые экраны; 3- коллектор; 4- вторичные магнитные объекты; 5- пути миграции УВ; 6- зоны неоднородности

выветривания; 2- породы осадочного чехла; 3-фундамент; 4-залежь конденсата; 5-прогнозная залежь

СТРУКТУРА МАГНИТНОГО ПОЛЯ АРЧИНСКОГО
ГАЗОКОНДЕНСАТНОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ