- •Глава 2. Магниторазведка
- •4.Основы теории геомагнитного поля и магниторазведки
- •4.1. Магнитное поле Земли и его изменения на земной поверхности и во времени
- •4.1.1. Главные элементы магнитного поля.
- •4.1.2. Единицы измерений.
- •4.1.3. О происхождении магнитного поля Земли.
- •4.1.4. Нормальное геомагнитное поле.
- •4.1.5. Аномальные геомагнитные поля.
- •4.1.6. Вариации земного магнетизма.
- •4.2. Намагниченность горных пород и их магнитные свойства
- •4.2.1. Намагниченность горных пород и руд.
- •4.2.2. Магнитная восприимчивость горных пород и руд.
- •4.2.3. Остаточная намагниченность пород и руд.
- •4.3. Принципы решения прямых и обратных задач магниторазведки
- •4.3.1. Основные положения теории магниторазведки.
- •4.3.2. Поле магнитного диполя.
- •4.3.3. Прямая и обратная задачи над намагниченным вертикальным бесконечно длинным столбом (стержнем).
- •4.3.4. Прямая и обратная задачи над вертикально намагниченным шаром.
- •4.3.5. Прямая и обратная задачи над вертикально намагниченным тонким пластом бесконечного простирания и глубины.
- •4.3.6. Прямая и обратная задачи для вертикально намагниченного горизонтального цилиндра бесконечного простирания.
- •4.3.7. Численные методы решения прямых и обратных задач магниторазведки.
- •5. Аппаратура и методика магниторазведки
- •5.1. Принципы измерений параметров геомагнитного поля и аппаратура для магниторазведки
- •5.1.1. Измеряемые параметры геомагнитного поля.
- •5.1.2. Оптико-механические магнитометры.
- •5.1.3. Феррозондовые магнитометры.
- •5.1.4. Ядерно-прецессионные (протонные) магнитометры.
- •5.1.5. Квантовые магнитометры.
- •5.2. Наземная магнитная съемка
- •5.2.1. Общая характеристика методики полевой магнитной съемки.
- •5.2.2. Способы проведения полевой магнитной съемки.
- •5.2.3. Результаты полевой магнитной съемки.
- •5.3. Воздушная и морская магнитные съемки
- •5.3.1. Аэромагнитная съемка.
- •5.3.2. Гидромагнитная съемка.
- •6. Интерпретация и задачи, решаемые магниторазведкой
- •6.1. Качественная и количественная интерпретация данных магниторазведки
- •6.1.1. Качественная интерпретация данных магниторазведки.
- •6.1.2. Количественная интерпретация данных магниторазведки.
- •6.1.3. Геологическое истолкование данных магниторазведки.
- •6.2. Общие магнитные съемки Земли и палеомагнитные исследования
- •6.2.1. Общие магнитные съемки Земли.
- •6.2.2. Палеомагнитные исследования.
- •6.3. Применение магниторазведки для картирования, поисков и разведки полезных ископаемых, изучения геологической среды
- •6.3.1. Решение задач региональной геологии.
- •6.3.2. Применение магниторазведки при геологическом картировании разных масштабов.
- •6.3.3. Применение магниторазведки для поисков полезных ископаемых.
- •6.3.4. Поиски месторождений рудных и нерудных полезных ископаемых.
- •6.3.5. Изучение геолого-петрографических особенностей и трещиноватости пород.
- •6.3.6. Изучение геологической среды.
4.2. Намагниченность горных пород и их магнитные свойства
4.2.1. Намагниченность горных пород и руд.
Региональные
и локальные магнитные аномалии зависят
от интенсивности намагничения пород
как
современным (индуцированная намагниченность
),
так и древним (остаточная намагниченность
)
магнитными полями, т.е. это векторная
сумма
.
Индуцированная намагниченность любого
образца породы равна
,
где
(каппа)
- его магнитная восприимчивость, а
-
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
(
).
Вместе с отношением
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.
4.2.2. Магнитная восприимчивость горных пород и руд.
Способность
материалов и горных пород намагничиваться
характеризуется магнитной восприимчивостью
(
)
- основным магнитным свойством горных
пород.
В системе Си это безразмерная величина. Практически ее измеряют в 10-5 ед. Си. У разных горных пород она меняется от 0 до 10 ед. Си. По магнитным свойствам минералы и горные породы делятся на три группы: диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные. У диамагнитных пород магнитная восприимчивость очень мала (менее 10-5 ед. Си) и отрицательна, их намагничение направлено против намагничивающего поля. К диамагнитным относятся многие минералы и горные породы, например, кварц, каменная соль, мрамор, нефть, лед, графит, золото, серебро, свинец, медь и др.
У парамагнитных пород магнитная восприимчивость положительна и также невелика. К парамагнитным относится большинство минералов, осадочных, метаморфических и изверженных пород.
Особенно
большими
(до
нескольких миллионов 10-5
ед. Си) обладают ферромагнитные минералы,
к которым относятся магнетит,
титаномагнетит, ильменит, пирротин.
Магнитная восприимчивость большинства горных пород определяется прежде всего присутствием и процентным содержанием ферромагнитных минералов.
В
таблице 2.1 приведены значения
некоторых
породообразующих минералов и пород. Из
таблицы видно, что сильно магнитными
являются ферромагнитные минералы. Среди
изверженных пород наибольшей магнитной
восприимчивостью обладают ультраосновные
и основные породы, слабо магнитны и
магнитны кислые породы. У метаморфических
пород магнитная восприимчивость ниже,
чем у изверженных. Осадочные породы, за
исключением некоторых песчаников и
глин, практически немагнитны.
Т а б л и ц а 2.1
|
Минерал,горная порода |
| |
|
диапазон измерений |
среднее | |
|
Кварц |
- |
10 |
|
Кальцит |
7 - 12 |
- |
|
Гипс |
- |
12 |
|
Уголь |
- |
25 |
|
Сфалерит |
- |
750 |
|
Гематит |
500 - 50000 |
6000 |
|
Пирротин |
103-107 |
150000 |
|
Ильменит |
5*105 -5*106 |
106 |
|
Магнетит |
106-107 |
5*106 |
|
Известняк |
25 - 3500 |
300 |
|
Песчаник |
0 - 20000 |
400 |
|
Гнейс |
100 - 20000 |
- |
|
Гранит |
0 - 40000 |
2000 |
|
Диабаз |
1000 - 15000 |
5000 |
|
Габбро |
1000 - 100000 |
60000 |
|
Базальт |
30 - 150000 |
60000 |
|
Перидотит |
90000 - 200000 |
150000 |
|
Осадочные (среднее) |
0 - 5000 |
1000 |
|
Метаморфические (среднее) |
0 - 75000 |
50000 |
|
Кислые изверженные (среднее) |
50 - 80000 |
8000 |
|
Основные изверженные (среднее) |
60 - 120000 |
30000 |
Магнитная
восприимчивость пара- и ферромагнетиков
уменьшается с повышением температуры
и практически исчезает при температуре
Кюри, которая у разных минералов меняется
от +400 до +700
С.
Максимальная глубинность магниторазведки
примерно составляет 25 - 50 км. На больших
глубинах температуры недр превышают
точку Кюри, и все залегающие здесь породы
становятся практически одинаково
немагнитными.
Магнитная восприимчивость в горной породе не всегда одинакова по всем направлениям, или изотропна. Она может меняться по разным направлениям, увеличиваясь в плоскости напластования осадочных и сланцеватых метаморфических пород, уменьшаясь в перпендикулярном направлении. Различия могут достигать 20%.
Разведываемые
геологические структуры и руды с
магнитной восприимчивостью
залегают
среди вмещающих пород с восприимчивостью
.
Поэтому, как и в гравиразведке, представляет
интерес избыточная, или эффективная,
магнитная восприимчивость
.
Величины
могут
быть и положительными, и отрицательными,
разными по величине. Благодаря отличию
от
нуля и возникают магнитные аномалии.
Магнитную
восприимчивость измеряют как на образцах
горных пород, так и в естественном
залегании. С помощью так называемых
астатических магнитометров (см. 5.1)
измеряются магнитные свойства образцов
произвольной формы. Число образцов
одной породы должно составлять несколько
десятков, чтобы результаты были
статистически обоснованы. Для изучения
в
естественных условиях залегания пород
применяются разного рода каппаметры.
