Геофизические поля земли

3.4. Намагниченность горных пород и их магнитные свойства

Региональные и локальные магнитные  аномалии зависят от интенсивности намагничения пород J как современным (индуцированная намагниченность J_i), так и древним (остаточная намагниченность J_r) магнитными полями, т.е. это векторная сумма J=J_i+J_r. Индуцированная намагниченность любого образца породы равна J_i=kT, где k (каппа) - его магнитная восприимчивость, а T - полный вектор постоянного геомагнитного поля. Однако этот же образец несет в себе информацию о той намагниченности, которая существовала в момент образования породы и сложным образом менялась до настоящего времени. Ее называют остаточной (J_r). Вместе с отношением Q=J_r/J_i остаточная намагниченность количественно характеризует свойство породы сохранять или менять намагниченность за весь свой возраст, может быть, составляющий многие миллионы лет.

Примером  материалов и руд, обладающих сильным  магнитным полем даже при экранировке  от земного магнитного поля, являются искусственные магниты или естественные образцы магнетита, у которых  намагниченность устойчива за счет остаточной.

3.5. Применение магниторазведки для картирования, поисков и разведки полезных ископаемых

Поиски  и разведка железорудных месторождений - задача, лучше всего решаемая магниторазведкой. Исследования начинаются с проведения аэромагнитных съемок масштаба 1 : 100 000. Железорудные месторождения выделяются очень интенсивными (сотни и тысячи гамм) аномалиями Z(T). Детализация аномалий проводится наземной съемкой. При этом ведется не только качественная, но и количественная интерпретация, т.е. оценивается глубина залегания магнитных масс, простирания, падения, размеры железосодержащих пластов, а иногда по интенсивности намагничения даже качество руды.

Наиболее  благоприятны для разведки магнетитовые руды, менее интенсивными аномалиями выделяются гематитовые месторождения.

                                                                                                                                 

4.Электромагнитное поле  Земли.

4.1. Электромагнитные  поля

К естественным переменным электромагнитным полям относятся  квазигармонические низкочастотные поля космической (их называют магнитотеллурическими) и атмосферной (грозовой) природы ("теллурики" и "атмосферики").

1.Происхождение магнитотеллурических полей объясняется воздействием на ионосферу Земли потока заряженных частиц, посылаемых космосом (в основном, корпускулярным излучением Солнца). Вызываемые разной активностью Солнца и солнечным ветром периодические (11-летние), годовые, суточные вариации магнитного поля Земли и магнитные бури создают возмущения в магнитосфере и ионосфере. Вследствие индукции в Земле и возникают магнитотеллурические поля. В целом эти поля инфранизкой частоты (от 10^-5 до 10 Гц). В теории показано, что на таких частотах скин-эффект проявляется слабо, поэтому магнитотеллурические поля проникают в Землю до глубин в десятки и первые сотни километров. Наиболее устойчивыми, постоянно и повсеместно существующими в утренние и дневные часы, особенно летом и в годы повышенной солнечной активности являются короткопериодичные колебания (КПК) с периодом от единиц до ста секунд. Поля иных периодов наблюдаются реже.

Измеряемыми параметрами  являются электрические (E_x; E_y) и магнитные (H_x; H_y; H_z) составляющие напряженности магнитотеллурического поля. Их амплитуды и фазы зависят, с одной стороны, от интенсивности вариации теллурического и геомагнитного полей, а с другой, от удельного электрического сопротивления пород, слагающих геоэлектрический разрез.

По измеренным взаимно  перпендикулярным электрическим и  магнитным составляющим можно рассчитать \rho однородного полупространства (нормальное поле) с помощью следующей формулы, полученной в теории электроразведки:

ρ=αT*(Ex/Hg)2

где T - период колебания, α - коэффициент размерности. Он равен 0,2, если T измерено в с, E_x в мВ/км, H в нанотеслах (нТл), ρ в Ом*м. Над неоднородной средой полученное по этой формуле УЭС называется кажущимся (КС или ρ_z).

2.Происхождение естественных переменных полей атмосферной природы связано с грозовой активностью. При каждом ударе молнии в Землю (по всей поверхности Земли в среднем ежесекундно число молний равно примерно 100) возбуждается электромагнитный импульс, распространяющийся на большие расстояния. В целом под воздействием гроз в верхних частях Земли повсеместно и всегда существует слабое грозовое поле, которое называют шумовым. Оно состоит из периодически повторяемых импульсов (цугов), носящих квазисинусоидальный характер с преобладающими частотами от 10 Гц до 10 кГц и напряженностью по электрической составляющей в доли мВ/м.

Средний уровень поля "атмосфериков" подвержен заметным суточным и сезонным вариациям, т.е. вектора напряженности  электрической ( E) и магнитной ( H) составляющих не остаются постоянными по амплитуде и направлению. Однако средний уровень напряженности ( E_ср, H_ср) за время в течение десятка секунд зависит от удельного электрического сопротивления слоев геоэлектрического разреза, над которым ведутся наблюдения. Таким образом, измеряемыми параметрами "атмосфериков" являются различные составляющие E_ср и H_ср .

4.2. Электромагнитные  свойства горных пород

К основным электромагнитным свойствам горных пород относятся: удельное электрическое сопротивление ( ρ), электрохимическая активность ( α), поляризуемость ( ƞ), диэлектрическая ( ɛ) и магнитная ( µ) проницаемости. Параметрами ρ, ɛ, µ, а также частотой поля определяется коэффициент поглощения поля средой.

 

4.3  Электромагнитная разведка (точнее электромагнитная разведка) объединяет физические методы исследования геосфер Земли, поисков и разведки полезных ископаемых, основанные на изучении электрических и электромагнитных полей, существующих в Земле либо в силу естественных космических, атмосферных, физико-химических процессов, либо созданных искусственно.

Электромагнитные свойства геологических сред, вмещающей среды, пластов, объектов, а также геометрические параметры последних служат основой  для построения геоэлектрических разрезов. Геоэлектрический разрез над однородным по тому или иному электромагнитному  свойству полупространством принято  называть нормальным, а над неоднородным - аномальным. На выделении аномалий и основана электроразведка.

Вследствие многообразия используемых полей, их частотно-временных  спектров, электромагнитных свойств  горных пород электроразведка отличается от других геофизических методов  большим количеством методов (свыше 50). По физической природе их можно  сгруппировать в методы естественного  переменного электромагнитного  поля, поляризационные (геоэлектрохимические), сопротивлений, индукционные низкочастотные, высокочастотные, сверхвысокочастотные, биогеофизические.

4.4. Особенности применения электромагнитных зондирований.

Несмотря на то, что все  методы электромагнитных зондирований предназначены для расчленения  горизонтально и полого слоистых сред, их геологические возможности  разные и зависят, прежде всего от проектируемой глубинности и решаемых задач.

С помощью электромагнитного зондирования решаются следующие задачи:

• определение мощности и состава покровных и коренных осадочных отложений, глубины залегания фундамента, что очень важно для структурно-геологического объемного картирования;
• оценка геометрических параметров и физических свойств массивов горных пород, представляющих большой интерес для инженерно-геологического, мерзлотно-гляциологического, гидрогеологического картирования;
• поиски пластовых, как правило, нерудных полезных ископаемых. При структурных исследованиях на суше и морях до глубин 5 - 10 км.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.Вывод.

На основе исследуемого материала, можно сделать вывод, что геофизические  поля Земли широко используются при  изучении геологического строения отдельных  участков земной коры,  поисков и  разведки месторождений полезных ископаемых.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.Список литературы.

1. Геофизические методы исследования / Под ред. В.К.Хмелевского. - М.: Недра, 1988.
2. Геофизические методы исследования скважин. Справочник геофизика. - М.: Недра, 1883.
3. Бондаренко В.М., Демура Г.В., Ларионов А.М. Общий курс геофизических методов разведки. - М.: Недра, 1986.
4. Гравиразведка. Справочник геофизика. - М.: Недра, 1990.
5. Магниторазведка. Справочник геофизика. - М.: Недра, 1990.
6. Сейсморазведка. Справочник геофизика в двух книгах. - М.: Недра, 1990.
7. Электроразведка. Справочник геофизика в двух книгах. - М.: Недра, 1989.
8. Шарма П. Геофизические методы в региональной геологии. - М.: Мир, 1989.