WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
САРАТОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени Н.Г. ЧЕРНЫШЕВСКОГО Геологический факультет Ю.П. Конценебин, Е.Н. Волкова Интерпретация магнитных аномалий (разъяснения и комментарии к лекционному курсу «Магниторазведка») Учебное пособие для студентов специальности 011200 – геофизика.

Саратов 2006 г.

2 УДК 550.831.К-64.-1.

ISBN 978-5-93888-933-2 Конценебин Юрий Петрович, Волкова Елена Николаевна. Интерпретация данных магнитных аномалий. /Учебное пособие для студентов, обучающихся по специальности 011200 – геофизика./ Саратов: Из-во «Научная книга» - 74 с.

В учебном пособии изложены основы теории и практики интерпретации магнитных аномалий при решении геологических задач, рассмотрены физико-геологические предпосылки применения магниторазведки, способы решения прямой и обратной задач, способы преобразования (трансформации) магнитных аномалий, приведены примеры решения геологических задач при изучении строения земной коры и поисков полезных ископаемых.

Для студентов вузов, обучающихся по геофизической специальности.

Рецензенты:

Ю.В. Антонов – профессор, доктор ф.-м. н., Воронежский госуниверситет ISBN 978-5-93888-933-2 © Ю.П. Конценебин, Е.Н. Волкова, 2006 3 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ............................................................................................................................... 4 1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ МАГНЕТИЗМА.......................................................... 5 2. ПОТЕНЦИАЛ. ЗНАЧЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛА................................................. 15 2.1. ТОЧЕЧНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ..................................................................................................... 16 2.2. ПРОИЗВОДНАЯ ФУНКЦИИ ПО НАПРАВЛЕНИЮ.................................................................... 17 2.3. ПОТЕНЦИАЛ ОБЪЁМНЫХ МАСС.......................................................................................... 20 2.4. ПОТЕНЦИАЛ ПРОСТОГО СЛОЯ............................................................................................ 2.5. ПОТЕНЦИАЛ ДИПОЛЯ И ДВОЙНОГО СЛОЯ........................................................................... 2.6. МАГНИТНЫЙ ПОТЕНЦИАЛ.................................................................................................. 2.7. ОДНОРОДНОНАМАГНИЧЕННАЯ СФЕРА............................................................................... 3. РЕШЕНИЕ ПРЯМОЙ ЗАДАЧИ ДЛЯ ТЕЛ ПРОСТОЙ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ФОРМЫ ПРИ ВЕРТИКАЛЬНОМ НАМАГНИЧЕНИИ............................................................................................................ 3.1.МАГНИТНЫЕ АНОМАЛИИ ШАРА.......................................................................................... 3.2. МАГНИТНЫЕ АНОМАЛИИ ШТОКА....................................................................................... 3.3. МАГНИТНЫЕ АНОМАЛИИ ВЕРТИКАЛЬНЫХ ПЛАСТОВ......................................................... 4. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ СОВРЕМЕННОЙ МАГНИТОРАЗВЕДКИ..................................................................................................... 4.1. ВЫСОКОТОЧНАЯ АЭРО- И НАЗЕМНАЯ МАГНИТОРАЗВЕДКА................................................ 4.2. МИКРОМАГНИТНАЯ СЪЕМКА............................................................................................. 4.3. СКВАЖИННАЯ МАГНИТОРАЗВЕДКА.................................................................................... 4.4. СВЕРХТОЧНАЯ МАГНИТОМЕТРИЯ....................................................................................... 4.5. СПУТНИКОВАЯ МАГНИТОМЕТРИЯ...................................................................................... 4.6. ПОВЫСОТНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ............................................................................................. 4.7. РЕЖИМНЫЕ НАБЛЮДЕНИЯ................................................................................................. 4.8. ИЗУЧЕНИЕ ЛОКАЛЬНЫХ ИЗМЕНЕНИЙ ВАРИАЦИЙ МАГНИТНОГО ПОЛЯ.............................. 4.9. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ.............................................. 5. ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТОРАЗВЕДКИ ДЛЯ РЕШЕНИЯ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ.......................................................................................... 5.1. ГЕОЛОГИЧЕСКОЕ КАРТИРОВАНИЕ...................................................................................... 5.2. ВЫДЕЛЕНИЕ ГЕОСИНКЛИНАЛЕЙ И ПЛАТФОРМ................................................................... 5.3. ИЗУЧЕНИЕ ФУНДАМЕНТА................................................................................................... 5.4. ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТОРАЗВЕДКИ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ И ПРОСЛЕЖИВАНИЯ ЗОН РАЗЛОМОВ.

................................................................................................................................................... 5.5. ПРОСЛЕЖИВАНИЕ ДАЕК..................................................................................................... 5.6. ПОИСКИ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ...................................................... 5.6.1. Поиск и разведка железорудных месторождений................................................ 5.6.2. Поиски месторождений титана............................................................................ 5.6.3. Поиски хромитов...................................................................................................... 5.6.4. Поиски месторождений никеля.............................................................................. 5.6.5.Поиски месторождений бокситов.......................................................................... 5.6.6. Применение магниторазведки при поисках месторождений нефти и газа...... ЗАКЛЮЧЕНИЕ.................................................................................................................... Введение Магниторазведка – один из основных методов разведочной геофизики, основанный на изучении естественного магнитного поля Земли.



Возможность применения измерений геомагнитного поля при решении геологических задач основана на различии магнетизма горных пород. Большая часть их создает невозмущенное поле – так называемое, нормальное магнитное поле. Другая часть пород, обладая повышенным магнетизмом, создаёт собственное магнитное поле, которое принято называть аномальным. По нему можно обнаружить намагниченные тела, определить условия их залегания, выявить полезные ископаемые.

Под интерпретацией данных магниторазведки понимается геологическое истолкование магнитных аномалий, то есть установление связи между ними и массами горных пород, слагающих земную кору. Это истолкование позволяет изучать строение и вещественный состав геологического разреза, а значит, искать полезные ископаемые.

Пособие рассчитано на студентов, ознакомленных с теорией магнетизма, методикой регистрации магнитного поля, первичной обработкой данных полевых наблюдений, вычисления магнитных аномалий и построением графиков и карт распределения элементов геомагнитного поля.

Данное учебное пособие основано на лекциях, читаемых авторами на кафедре геофизики Саратовского госуниверситета, составленных по многочисленным источникам – как известным учебникам, так и периодической литературе, по результатам собственных исследований в области методики геологической интерпретации данных магниторазведки.

1. Основные понятия магнетизма.

Известно, что магнитное поле всегда связано с электрическими токами и в магниторазведке широко используются понятия связанные с магнитными массами.

Использование этих понятий существенно упрощает решение многих практических задач, таких, как расчет действия постоянного однородного поля на магнит, расчет взаимодействия двух постоянных магнитов, расчет поля, создаваемого телами простейшей формы, однако надо отметить, что магнитных масс или количеств магнетизма как особых субстанций в природе не обнаружено. Но условились считать, что магнитные явления обусловлены наличием магнитных масс которые находятся в полюсах. Чем больше массы полюсов, тем более сильным будет магнит. Магнитную массу северного полюса условились считать положительной и обозначать « + m », массу южного полюса отрицательной и, соответственно, обозначать через « - m ». Действие магнита на любой магнитный предмет, удаленный от магнита на некоторое расстояние, зависит только от величины магнитных масс полюсов. Она в равной степени будет зависеть от размера магнита, то есть, от расстояния между его полюсами « 2L ». В связи с этим, за основную характеристику постоянного магнита принято произведение магнитной массы одного из полюсов магнита на расстояние между полюсами.

2Lm = M Это произведение называется магнитным моментом постоянного магнита.

Магнитный момент – величина, характеризующая вещество как источник магнитного поля. Величина силы взаимодействия двух точечных полюсов или точечных (бесконечно малого объема) магнитных масс была экспериментально установлена Кулоном в 1875 году. Согласно закону Кулона, сила взаимодействия f таких полюсов прямопропорциональна произведению их магнитных масс m1 и m2 и обратно пропорциональна расстоянию между ними, то есть m1mF = µr где µ - магнитная проницаемость среды.

Основной характеристикой любого магнитного поля является вектор магнитной индукции B. Величина и направление этого вектора в некоторой точке устанавливаются законом Ампера и определяются силой F, действующей на элемент проводника длиной L с током J, помещенный в этой точке F B = LJ sin - угол между направлениями магнитных силовых линий и электрического тока в проводнике.

В магниторазведке в качестве основной силовой характеристики поля используется вектор напряженности поля H. Вектор H, в отличии от вектора B характеризует поле, не искаженное влиянием среды.

Модули векторов H и B связаны соотношением:

B H = (Си) µµB H = (СГС) µ где µ - магнитная проницаемость среды, µ0 - коэффициент, зависящий от системы выбора единиц.

Если принять условно, что магнитные массы существуют, то напряженность магнитного поля H в некоторой точке можно определить как силу, с которой поле действует на пробный, положительный, точечный, единичный заряд, мысленно помещенный в эту точку:

f H = mИз двух точечных магнитных масс, одну, например, m1, можно принять за источник поля, а вторую – за точечный пробный заряд с массой m2, тогда учитывая закон Кулона:

f m1m2 mH = = = 2 m2 r m2 r напряженность поля точечного источника прямопропорциональна магнитной массе его и обратно пропорциональна квадрату расстояния массы.

Магнитное поле называется однородным, если величина и направление вектора напряженности поля остаются неизменными в каждой точке рассматриваемой области.

Для характеристики магнитного поля в ограниченном пространстве используется представление о магнитном потоке. В случае однородного магнитного поля, определяется произведением площади S и величиной проекции напряженности поля на нормаль к данной площади:

= HS cos(H,n) Для неоднородного поля:

= HndS, = HnS Продолжим далее обзор понятий, встречаемых в магниторазведке.

Намагниченность физического тела характеризуется интенсивностью намагничения J(I). Намагниченность вещества объясняется согласной ориентировкой магнитных моментов элементарных источников магнитного поля – спиновых и орбитальных магнитных моментов электронов и ядер.





СПИН, или механический момент – собственный момент импульса, количества движения, неотъемлемое свойство электрона, наравне с зарядом и массой. Спиновый магнитный момент существует благодаря спину электрона.

Магнетизм атомов порождается тремя причинами:

1. Существовением у электрона спинового магнитного момента;

e 2. Орбитальным движением в атоме, создающим орбитальный магнитный момент;

3. Магнитным моментом ядра, который создается спиновыми моментами протонов и нейтронов.

Пиромагнитное соотношение показывает, что орбитальный 2mc момент тесно связан с моментом импульса или спиновый магнитный момент со спином.

магн. момент ядра J = мех. момент ядра Под магнитным моментом dM, элемента объема dV с центром в точке А следует понимать геометрическую сумму векторов магнитных моментов элементарных источников, входящих в объем dV. Для оценки степени намагниченности того или иного вещества, или тела, нельзя использовать магнитный момент элемента его объема, так как названные параметры будут зависеть не только от намагниченности, но и от размеров тела или элементов объема. Параметром, не связанным с размером, и, характеризующим только намагниченность, является магнитный момент, отнесенный к единице объема, или магнитный момент единицы объема. Указанный параметр называют намагниченностью, или интенсивностью намагничения и обозначают через J.

Величина модуля вектора намагниченности определяется отношением:

dM J = dV Намагниченность, как и магнитный момент, является векторной величиной.

Если вектор J сохраняет свою величину и направление во всех точках тела, намагниченность называется однородной. При однородной намагнитченности M J = V где J может быть индуктивной и остаточной. Намагниченность наведенная, то есть, индуктивная Ji возникает под действием намагничивающего поля и исчезает после снятия действия поля. Намагниченность остаточная J0 - это намагниченность, которая сохраняется после снятия действия внешнего поля.

Единица намагниченности не имеет собственного наименования. В системе СИ она выражается в амперах на метр (А/м); в системе СГС – 1ед.СГС=103А/м.

Важную характеристику магнитных свойств дает точка Кюри. При достижении, которой вещество теряет ферромагнитные свойства.

Магнитные свойства пород обусловлены в основном, магнитным моментом электронов, который характеризует круговой ток, возникающий при движении электронов вокруг своей оси. У некоторых веществ M равен 0, у других отличен от 0.

Когда на вещество действует магнитное поле земли, в некоторых минералах собственные магнитные поля атомов ориентируются по направлению этого поля. Эти минералы называются парамагнитными. К другой группе относятся минералы, в которых действие внешнего поля создает отрицательную магнитную восприимчивость. Такие вещества ослабляют действие магнитного поля, то есть вызывают отрицательные аномалии. Называются они диамагнетиками (Cu, Ag, Au, Hg) Парамагнитные вещества не намагничены, пока на них не действует поле, так как у них магнитный моменты атомов ориентированны хаотично под действием теплового движения. Диамагнетизм от температуры не зависит.

Среди парамагнетиков очень высоким значением магнитной восприимчивости обладают ферромагнетики. Магнитные моменты всех атомов ферромагнитных пород параллельны в объемах порядка 109см.

При температуре Кюри ферромагнетики становятся парамагнетиками.

Магнитная восприимчивость горных пород зависит от типа, состава, количества ферромагнитного материала, от размера зерен, структуры, температуры и давления.

У диамагнетиков результирующий магнитный момент M в отдельных атомах равен 0 и J возникает за счет Ларморовской процессии электронных орбит в магнитном поле.

У парамагнетиков большое число атомов обладает магнитным моментом, но в отсутствии внешнего поля M = 0 вследствие случайности в распределении магнитных моментов отдельных атомов. Внешнее магнитное поле упорядочивает ориентацию отдельных моментов, а тепловое движение нарушает ее.

В ферромагнетиках взаимодействие между атомами несколько сильнее, что магнитный момент атомов (обусловленные главным образом со спиновыми моментами электронов в отдельных областях - доменах) ориентированы параллельно друг другу даже в отсутствии внешнего магнитного поля.

Нулевая J объясняется компенсацией магнитных моментов отдельных доменов.

Намагниченность ферромагнетиков под действием внешнего магнитного поля обуславливается:

– ростом размеров доменов с близким к полю направлением за счет смещения границ доменов;

– поворот направлений до направления, намагничивающего поля Ферромагнетики:

Температура Кюри Магнетит 0,3-2 FeO F O 2 FeO·F O 2 Гематит 105- 2·104 (-состояние) FeO·F O 2 Кристаллы магнетит 0,3-0,2 300-(-состояние) Титаномагнетит TiO2 100-Магнитная восприимчивость характеризует способность вещества изменять свой магнитный момент под действием внешнего магнитного поля.

Магнитная восприимчивость равна J = H где J - намагниченность, H - напряженность.

Кроме того, – представляет собой коэффициент, показывающий, насколько активным источником магнитного поля становится среда в намагничивающем поле.

Величина называется истиной магнитной восприимчивостью или восприимчивостью материала.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.