Магнитометрия. (Лекция 6)

Общие положения

B=μ0(H+J)

B - магнитная индукция (Тл)
H – напряженность магнитного поля (А/м)
J

6.1 Магнитное поле Земли: дипольное поле

Геомагнитные
полюса

8·1022А·м2

Геомагнитные полюса:
Северный 79 с.ш., 71

Составляющие магнитного поля

Потенциал магнитного
диполя

Составляющие поля

Магнитное
наклонение:

Магнитное наклонение

На самом деле поле –сложнее по структуре…

Главное магнитное поле Земли (T0,

…и меняется со временем

Изменения магнитного поля, нТл/год

6.2 Магнитные аномалии

карты магнитного поля среднего – крупного масштаба,
калькулятор

- измеренное

Чем они отличаются от гравитационных?

Могут превышать магнитное поле Земли (>66 мкТл);
Как

6.3 Изменение магнитного поля со временем: (а) солнечно-суточные вариации

(б) Вековой ход магнитного поля

(в) инверсии магнитного поля

(пример последних пяти миллионов лет)

6.4 Происхождение магнитного поля

Внутреннее
ядро

Внешнее
ядро

6.5 Магнетизм горных пород

B=μ0(H+J)

J=M/V

J=χH

B=μ0(1+χ)H

(1)

(2)

(3)

(4)

Парамагнетик:
Поле = 0

Парамагнетик:
Приложено поле

Парамагнетики: распределение магнитного момента

Магнитная восприимчивость диа- и парамагнитных минералов

Ферромагнетики: спонтанное намагничивание

Ферромагнитное зерно
малого размера (<0.001 – 1 mm):

Магнитный
момент

Поле=0

Приложено

Ферромагнетики: доменная структура

Граница
домена

Ферромагнетики: магнитный гистерезис

D

Jrs

-Hc

-Jrs

Hc

Ферромагнетики: остаточная намагниченность в зависимости от температуры

температура

Поле=0

Остаточная намагниченность

250-5000С

Исчезновение ферромагнитного эффекта с ростом температуры. Температура Кюри

χ

t, 0C

300 - 675

Парамагнитное

Свойства ферромагнитных минералов

Магнитные свойства горных пород

Зависимость магнитной восприимчивости от содержания ферромагнитных
минералов

Cф

Магматичес-кие породы

Осадочные породы

Диапазон изменения магнитной восприимчивости составляет (5-10)·10-5 ед.СИ, а для карбонатных

Метаморфические породы: первичные породы, характер изменений

Изменение магнитной восприимчивости при автометаморфизме

Магнитная восприимчивость

Плотность

Ультра-
основные

Индуцированная и остаточная намагниченность

Ji

H

Образование породы

H

Jr

Ji

J

Q=|Jr|/|Ji|

Параметр Кенигсбергера – мера интенсивности остаточной
намагниченности

Порода

6.6 Измерение магнитного поля: а. Принцип протонного магнитометра

T~f

Напоминание о вариациях

б. Учет вариаций

Полевой магнитометр

Вариационная станция

δT

T

ΔT=T- δT -T0

Поправка, учитывающая вариации.

6.7 Магнитное поле тел простой формы

Шар – Горизонтальный цилиндр – Пласт

Обозначения

x

z

y

x

z

y

A

i

φ

J

Jxy

Jxz

T

Txz

H

A0

I

φ0

Шар – магнитный диполь (частный случай вертикальной намагниченности)

h

J

Пласт малой мощности (ПММ) безграничный по падению

Эквивалентные модели: ПММ и антиклинальная складка

Зависимость поля вертикального ПММ от широты: то, чего не было в

Зависимость поля ПММ от разностного угла ε

0

0-90

90

90-180

180

180-270

270

270-0

ε=90: все модели экви-валентны по

Пласт малой мощности, ограниченный по падению: суперпозиция пласта и “антипласта”

ПММ1 (x,

Горизонтальный цилиндр: яркий пример объекта, ограниченного на глубину: три экстремума

Зависимости поля цилиндра от направления намагничивания

Пласт большой мощности: интеграл от ПММ в конечных пределах

Уступ: интеграл от ПММ с одним бесконечным пределом

В чем отличие гравитационного

Выводы

Ширина аномалии (т.е. горизонтальный градиент) связана с глубиной залегания объекта
Ограничение объекта

6.8 Качественная интерпретация магнитных аномалий

Градиент
неизменен

Градиент
уменьшается

Аномалии над складками

Отрицательные значения
над ядром антиклинали
И
положительные в центре
синклинали

Tмакс=20 нТ, Tмин=-8 нТ

А=900

cos ε=12/28=0.43

ε =640

ε=-640

α=640+900=
1540

α=-640+90=260

Косью-Роговская мегасинклиналь (Гряда Чернышева-Полярный Урал)

Признаки разрывных нарушений

Смещение осей корреляции
Изменение горизонтального градиента
Цепочки локальных аномалий
Изменение картины поля

Выделение разрывных нарушений: смещение осей корреляции и изменение горизонтального градиента

Картирование разрывного нарушения залеченного дайками диабазов и габбро-амфиболитов

Картирование интрузивных тел

Картирование интрузии гранитов по спокойному пониженному
полю (Восточное Приладожье)

Магнитное поле над интрузией граносиенитов
(Казахстан)

известняки

песчаники

граносиениты

Рыхлые
образования

Как магнитная съемка помогает геологическому картированию: африканский пример

2 км

2 км

Сравните

Геологическая карта

И магнитное поле

6.9 Магнитные аномалии в океанах

Модель Ф. Вайна и Д. Мэтьюза (1963)

T,
Млн
лет

Палеомагнитная реконструкция Южной Атлантики