Астронет > Геофизические методы исследования земной коры. Часть 1

по текстам по ключевым словам в глоссарии по сайтам перевод по каталогу

Геофизические методы исследования земной коры

5.1.5. Квантовые магнитометры.

В квантовыхмагнитометрах, предназначенных для измерения абсолютных значений модуля индукции магнитного поля ( $B = \mu_{ 0} T$ ), используют так называемый эффект Зеемана. Aтомы, обладающие магнитным моментом, при попадании в магнитное поле приобретают дополнительную энергию, частота излучения которой пропорциональна полному вектору магнитной индукции этого поля в точке наблюдения. Чувствительным элементом магнитометра является сосуд, в котором имеются пары цезия, рубидия или гелия. В результате вспышки монохроматического света (метод оптической накачки) электроны паров переводятся с одного энергетического подуровня на другой. Возвращение их на прежний уровень после окончания накачки сопровождается излучением энергии с частотой, пропорциональной величине магнитного поля. Отечественная промышленность выпускала полевые квантовые магнитометры М-33, ММП-303 для измерения $Т$ с погрешностью 0,1 - 1 нТл, а также морской магнитометр КМ-8 и аэромагнитометр КАМ-28.

5.2. Наземная магнитная съемка

5.2.1. Общая характеристика методики полевой магнитной съемки.

Наземная полевая магнитная съемка проводится с помощью пешеходных магнитометров весом 5 - 6 кг (см. 5.1). На каждой точке измеряются или абсолютные значения полного вектора геомагнитного поля ( $Т$ ), точнее магнитной индукции ( $B = \mu_{ 0} T$ ), или относительные значения $\Delta T (\Delta Z)$ . Под относительными понимаются приращения той или иной составляющей поля в любой точке наблюдения по отношению одного исходного пункта. При снятии отсчетов записывается время ( $t$ ). Полевая съемка отличается высокой производительностью: отряд из двух человек отрабатывает от нескольких десятков до двухсот точек в день.

Методика, т.е. способ проведения магниторазведочных работ, сводится к выбору вида съемок, их масштаба, направления профилей, густоты точек наблюдения, точности измерений и способа изображения результатов.

Различают три вида наземных магнитных съемок: 1) картировочно-поисковые, 2) поисково-разведочные, 3) разведочные (или детальные). Остановимся на краткой характеристике этих видов съемок.

Целью картировочно-поисковых магнитных съемок является решение задач крупномасштабного геологического картирования (масштабы 1 : 50 000, 1 : 25 000, 1 : 10 000), а также непосредственные поиски железосодержащих руд. Съемка ведется по системам профилей, маршрутов, расстояния между которыми меняются от 200 до 500 м. Расстояния между точками не менее 50 м.

Целью поисково-разведочных магнитных съемок является детализация аномалий картировочно-поисковых съемок: выявление тектонических нарушений, оценка размеров, формы и положения рудных тел. Поисково-разведочные съемки выполняются в масштабах 1 : 10 000, 1 : 5 000, 1 : 2 000, 1 : 1 000. Съемка осуществляется по системам профилей, удаленных на расстояния 50 - 200 м, с шагом наблюдений от 10 до 50 м.

Целью детальных разведочных магнитных съемок является выяснение размеров, формы и положения включений пород с различными магнитными свойствами, разведка рудных месторождений, детальное геологическое картирование. Масштабы съемок от 1 : 2 000 и крупнее, а расстояния между профилями могут изменяться от 10 до 100 м. Расстояния между точками наблюдений меняются от 5 до 20 м в зависимости от размеров рудных тел, их глубины и интенсивности намагничения.

5.2.2. Способы проведения полевой магнитной съемки.

Полевые магнитные съемки бывают профильными и площадными. Съемки по отдельным профилям используются при рекогносцировочных исследованиях для выявления общих закономерностей аномальных полей. Однако иногда интерпретационные профили задаются вкрест выявленных площадной съемкой аномалий. Основным же видом съемок являются площадные, выполненные по системам параллельных профилей.

Подходы к выбору сети наблюдений такие же, как и в гравиразведке (см. 2.2.2). Однако при магнитной съемке менее жесткие требования к топопривязке, отсутствует опорная сеть, а густота рядовых пунктов наблюдения несколько больше.

Сеть наблюдений разбивается как инструментально, так и визуально с измерением шагами расстояний между пунктами и инструментальной привязкой начала и конца профилей, а также исходной точки. Последняя выбирается на базе экспедиции. Здесь же желательно установить один магнитометр для снятия напряженности геомагнитного поля через 30 - 60 минут или магнитовариационную станцию для ее непрерывной записи. Эти приборы служат для расчета вариаций $T_{ вар}, Z_{ вар}$ геомагнитного поля в любое время $t$ . Вариации можно получить и из ближайших обсерваторий, удаленных от десятков до первых сот километров по мере уменьшения требований к точности съемки.

Расстояния между профилями берут в 3 - 5 раз меньше длины, а между точками съемки (шаг наблюдений) - в 3 - 5 раз меньше ширины предполагаемых аномалосоздающих объектов. Для стандартизации методики рекомендуют шаг съемки делать равным 1, 5, 20, 25, 50 или 100 м. Расстояния между профилями, направленными всегда вкрест предполагаемого простирания разведываемых структур или рудных тел, могут быть равны шагу или в 2 - 3 раза превышать его.

Разновидностью наземной магнитной съемки является микромагнитная. Это высокоточная съемка с точностью измерения $T, \Delta T, \Delta Z$ до 1 нТл и шагом квадратной сети 1 - 5 м. Для исключений вариаций через несколько замеров на рядовых точках берется отсчет на опорном пункте.

Качество выдаваемых геомагнитных карт (кондиционность) определяется прежде всего густотой сети (расстояние между профилями должно составлять примерно 1 см в масштабе карты) и точностью съемки. Для оценки точности съемки на ряде точек (5 - 10% от общего количества) ведутся повторные наблюдения и рассчитывается средняя квадратическая погрешность измерений
$\epsilon = \pm \sqrt{ \frac{\sum {{\delta }_{i} }^{2} }{(2n - 1)} }$ (2.15)

где $\delta_{ i}$ - разность отсчетов на i-той точке при основном и повторном замерах, а $n$ - число повторных точек. Требования к точности наблюдений при наземной съемке устанавливаются в зависимости от масштаба съемок и напряженности магнитного поля. В слабых полях точность наблюдений должна быть высокой: среднеквадратическая погрешность съемки не больше $\pm$ 5 нТл при мелкомасштабных съемках и не больше $\pm$ 2 нТл при крупномасштабных. При наличии интенсивных магнитных аномалий (сотни и тысячи гамм) среднеквадратическая погрешность не должна превышать $\pm$ (20 - 30) нТл.

5.2.3. Результаты полевой магнитной съемки.

В результате полевой съемки по наблюденным составляющим ( $Т, \Delta Т, \Delta Z$ ) рассчитываются аномальные магнитные поля (см. 2.3):

${T}_{a} = T - {T}_{н} - {T}_{вар} , \Delta {T}_{a} = \Delta T - \Delta {T}_{вар} , \Delta {Z}_{a} = \Delta Z - \Delta {Z}_{вар} ,$

(2.16)

где $T_{ н}$ - нормальное поле, $T_{ вар}, \Delta T_{ вар}, \Delta Z_{ вар}$ - вариации поля на время $t$ замера $T$ , $\Delta T, \Delta Z$ . В выражениях для относительных параметров $\Delta T_{ a}$ и $\Delta Z_{ a}$ часто принимается, что $Т_{ 0}$ и $Z_{ 0}$ на опорном пункте равны нулю. Это допустимо, если изучаемая площадь не превышает нескольких десятков квадратных километров. Для съемок больших территорий необходимо знать $Т_{ 0}$ и $Z_{ 0}$ , т.е. "привязать" опорные пункты к системам сети нормального магнитного поля Земли (см. 4.1.4).

Результаты магнитной съемки изображаются в виде графиков $T_{ a}, \Delta T_{ a}, \Delta Z_{ a}$ (их называют иногда профилями), карт профилей и карт. На графиках по горизонтальной оси откладываются пикеты, по вертикали - аномалии магнитного поля (положительные значения - вверх, отрицательные - вниз). При построении карт профилей на карте наносятся профили наблюдений, а перпендикулярно им откладываются аномалии. На картах у каждой точки записываются аномальные значения геомагнитного поля и проводятся линии равных значений. Сечение изолиний при построении карт должно быть в 2 - 3 раза больше точности определения аномалий.

5.3. Воздушная и морская магнитные съемки

5.3.1. Аэромагнитная съемка.

Аэромагнитная съемка проводится по системе профилей при непрерывной записи $Т$ или $\Delta Т$ на каждом профиле (маршруте). Направления профилей выбираются вкрест предполагаемого простирания структур или тектонических нарушений.

Расстояние между профилями зависит от масштаба съемки: при миллионном масштабе расстояния между маршрутами устанавливаются 10 км, при масштабе 1 : 500 000 - 5 км, при масштабе 1 : 100 000 - 1 км, при масштабе 1 : 50 000 - 500 м. Чем крупнее масштаб, тем меньшей должна быть высота полета аэромагнитной станции. Обычно она меняется от 50 до 500 м. Скорость полета 100 - 200 км. Привязка профилей при аэромагнитной съемке осуществляется разными способами: по аэрофотоснимкам, радиогеодезическая и др. и должна быть тем точнее, чем крупнее масштаб съемки.

Для учета вариаций и сползания нуль-пункта прибора перед началом рабочего дня и после его окончания делается специальный залет на опорный (контроль-ный) маршрут длиной до 10 км. Все рабочие маршруты "привязываются" к контрольным маршрутам.

Для оценки погрешности измерений и увязки между собой маршрутов выбирается несколько профилей, перпендикулярных рабочим маршрутам. На этих профилях проводятся повторные залеты. По результатам повторных измерений вычисляется среднеквадратическая погрешность измерений. Точность съемки считается хорошей, если погрешность не превышает $\pm$ 10 нТл или 20% от амплитуд выявленных аномалий. При обработке магнитограмм аномальные значения рассчитываются путем вычитания из наблюденного значения $Т$ нормального поля $Т_{ а}$ . Последнее определяется по картам нормального магнитного поля или с помощью расчета так называемого нормального градиента по данным аэромагнитной съемки. В результате аэромагнитной съемки строятся карты, графики, а также карты графиков $Т_{ a}$ или $\Delta T_{ a}.$

Назад| Вперед

Публикации с ключевыми словами: геофизика - Земля - земная кора
Публикации со словами: геофизика - Земля - земная кора

См. также:

Земля из межпланетного пространства

Заход Земли с "Ориона"

Противосумеречные лучи и фестиваль планет

Восход Земли: видео

Ударный кратер Маникуаган: вид из космоса

Земля и Луна: вид с другой стороны

Снежная буря 1938 года в Верхнем Мичигане

Все публикации на ту же тему >>

Мнения читателей [5]

Версия для печати

Астрометрия - Астрономические инструменты - Астрономическое образование - Астрофизика - История астрономии - Космонавтика, исследование космоса - Любительская астрономия - Планеты и Солнечная система - Солнце