Составляющие магнитного поля

Сентябрь 14, 2022

Главная
Физика
Составляющие магнитного поля

Содержание

2. Магнитное поле Рассмотрим теоретические основы. Сила взаимодействия между двух изолированных точечных масс определяется законом Кулона (похож
3. Единицы магнитного поля Единицей магнитной индукции «B» - в системе СИ является тесла (Тл); - в
4. Свойства «Нормального» магнитного поля Земли Земное поле проявляет себя как очень большой магнит, как если бы
5. 1. Нормальное магнитное поле Земли Ось магнитного поля отклонена от географической оси (оси вращения Земли) на
6. Магнитное наклонение Линии магнитного поля пересекают поверхность Земли под разными углами. Магнитная стрелка, закрепленная на горизонтальной
7. Магнитное наклонение tg I =2tg Пользуясь этой формулой и зная направление на север можно рассчитать широту
8. Поле намагниченных пород земной коры Магнитные свойства пород Магнитные свойства пород определяются суммарным аномальным эффектом элементарных
9. Намагниченность пород ДИАМАГНЕТИКИ – намагничивание происходит в направлении, противоположном действующему на материал внешнему магнитному полю (вода,
10. «ФЕРРОМАГНЕТИКИ» направления намагниченности атомов самопроизвольно согласуется в пределах доменов. Под воздействием внешнего поля домены стремятся перестроиться
11. Точка Кюри При подъеме температуры колебания зерен (или доменов) возрастают, увеличивается возможность разрушения стен между доменами
12. Механизмы намагничивания пород 1. Термальная (остаточная) намагниченность. Когда лава или интрузия остывает, происходит формирование зерен ферромагнетиков.
13. Магнитные свойства минералов и пород Магнитные свойства ферромагнитных минералов Магнитные свойства горных пород (магнитная восприимчивость) опр-ся
14. Магнитные свойства горных пород Jn и Ji-в общем случае не совпадают. Причины: - инверсии (изменения полярности
15. Для измерения магнитного поля используются магнитометры: - протонные, - квантовые, - феррозондовые и др. Протонные магнитометры
16. Виды съемок Наземные магнитные съемки - Наземные съемки обычно охватывают небольшие площади (м-б 1:10 00 и
17. Особенности аэромагнитной съемки: выбор высоты полета и расстояния между маршрутами зависит от масштаба съемок. Виды съемок
18. Аэромагнитные съемки В начальный период съемочных работ создаются опорные маршруты, на которые в дальнейшем замыкаются маршруты
19. Количественная интерпретация Прямые и обратные задачи магниторазведки Количественная интерпретация определение структурных и вещественных параметров геологических объектов
20. Методы решения обратной задачи магнитометрии Используются: а) Аналитические выражения для аномалий от тел простой формы, б)
21. Использование аналитических выражений для аномалий от тел простой формы Пласт малой мощности (наклонный, намагниченный по современному
22. Использование аналитических выражений для аномалий от тел простой формы Горизонтальный круговой цилиндр. 1.Определение начала координат (0)-
23. Трехмерное моделирование аномальных магнитных источников в приконтктовой части гранитного массива По аномалиям магнитного поля рассчитываются параметры
24. Трехмерное магнитометрическое моделирование Одним из результатов съемок магнитного поля являются послойные срезы и трехмерные модели наиболее
25. ОТЧЁТ ИНЖЕНЕРНО - ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ ГЕОРГИЕВСКОГО СОБОРА ЮРЬЕВА МОНАСТЫРЯ Общий вид Георгиевского собора Юрьева
26. ОТЧЁТ ИНЖЕНЕРНО - ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ ГЕОРГИЕВСКОГО СОБОРА ЮРЬЕВА МОНАСТЫРЯ Обзорная схема магниторазведочных точек наблюдений
28. Скачать презентацию

Слайд 2

Магнитное поле
Рассмотрим теоретические основы.
Сила взаимодействия между двух изолированных точечных масс

определяется законом Кулона (похож на закон притяжения Ньютона, но отличается тем, что магнитное поле зависит от свойств среды:
m1,m2 – точечн. магн. массы
ρ – расстояние между ними
μ- магнитная проницаемость
Если массы различного знака – действуют силы притяжения;
Если массы одного знака - действуют силы отталкивания.
Сила действующая на единичную массу - напряженностьмагнитного поля “T”
Связь между T и B:
где: μ0 – абсолютная магнитная проницаемость вакуума (магнитная постоянная); в СИ
μ0 = 4p*10-7 Гн/м (генри на метр); в СГС μ0 =1 (она безразмерна);
μ – относительная магнитная проницаемость вещества, безразмерная величина, зависящая от его состава и состояния. В СИ и СГС значения одинаковы. Для воздуха и воды они равны единице.
Произведение μ0* μ –имеет ту же размерность, что и μ0 и называется абсолютной магнитной проницаемостью вещества.

Слайд 3

Единицы магнитного поля
Единицей магнитной индукции «B»
- в системе СИ является

тесла (Тл); - в системе СГС – гаусс (Гс).
1 Гс = 10-4 Тл;
В магниторазведке широко используется более мелкая единица нанотесла (нТл); 1нТл = 10-9 Тл.
Единицей напряженности магнитного поля (T):
- в системе СИ –ампер на метр (А/м);
- в системе СГС – эрстед (Э).
1 Э = 103/(4π ) А/м

Слайд 4

Свойства «Нормального» магнитного поля Земли
Земное поле проявляет себя как очень большой

магнит, как если бы большой намагниченный брусок поместили в ядре Земли.
Магнитное поле воздействует на стрелку: она ориентируется вдоль силовых линий, выходящих из одного полюса и входящих в противоположный.
Силовых линий много. Их можно увидеть рассыпав железные опилки на лист, размещенный над магнитом. Каждая частица станет магнитом и их концы объединятся вдоль силовых линий.
Магнитное поле Земли аналогично продуцируется электрическими токами в жидком ядре – процесс называемый «геодинамо».
Мы называем этот источник магнитного поля – «магнитным диполем»

Слайд 5

1. Нормальное магнитное поле Земли
Ось магнитного поля отклонена от географической оси

(оси вращения Земли) на 11.50 –
МАГНИТНОЕ СКЛОНЕНИЕ (географической оси).
Относительно оси магнитного поля намечаются полюса (северный и южный) и отсчитывается экватор.
- Напряженность магнитного поля изменяется в пределах:
- от 30 000 нТл на экваторе
- до 60 000 нТл на магнитных полюсах

Слайд 6

Магнитное наклонение
Линии магнитного поля пересекают поверхность Земли под разными углами. Магнитная

стрелка, закрепленная на горизонтальной оси покажет направление силовых линий магнитного поля.
Угол между линией горизонта и направлением линий магнитного поля –
МАГНИТНОЕ НАКЛОНЕНИЕ
Наклонение “I” положительно, когда стрелка ниже линии горизонта; отрицательно – когда выше.
I = 00 на экваторе,
I = +900 на магн. сев. полюсе.
I = -90 на магн. южном полюсе.
Пусть: I –наклонение
- географическая широта
tg I =2tg

Слайд 7

Магнитное наклонение
tg I =2tg
Пользуясь этой формулой и зная направление на

север можно рассчитать широту (но не долготу)

Слайд 8

Поле намагниченных пород земной коры Магнитные свойства пород
Магнитные свойства пород определяются

суммарным аномальным эффектом элементарных диполей (атомарного масштаба).
Рассмотрим систему из двух аномальных магнитных масс (m) разных знаков, расположенных на расстоянии 2dl друг относительно друга.
M-магнитный момент (основная величина, характеризующая магнитные св-ва).
Если мы имеем объемные массы то магнитный момент равен сумме диполей:
Вектор J – магнитный момент, приходящийся на единицу объема – интенсивность намагничения.
Единицей интенсивности намагничения является А/м.
Магнитный потенциал объема выражается через J:

Часто для х-ки магнитных св-в используют скалярную величину:
Магнитная восприимчивость (χ)−
способность г.п.намагничиваться под действием внешнего магнитного поля.

Слайд 9

Намагниченность пород
ДИАМАГНЕТИКИ – намагничивание происходит в направлении, противоположном действующему на материал

внешнему магнитному полю (вода, соль, Au, Ag, Cu и др)
Атомы большинства химических элементов магнитоактивны, но у большинства элементов направления намагниченности атомов случайно ориентированы. Под воздействием внешнего магнитного поля Земли атомы слабо ориентируются – м-л становится слабомагнитным. После снятия поля – намагниченность исчезает (отсутствует способность создавать остаточное поле) – «ПАРАМАГНЕТИК»

Слайд 10

«ФЕРРОМАГНЕТИКИ» направления намагниченности атомов самопроизвольно согласуется в пределах доменов. Под

воздействием внешнего поля домены стремятся перестроиться под него. После снятия внешнего поля сохраняется частичная ориентация доменов – остаточное поле. Большинство ферромагнетиков – соединения железа, широко представленные во многих породах.

Слайд 11

Точка Кюри
При подъеме температуры колебания зерен (или доменов) возрастают, увеличивается возможность

разрушения стен между доменами или разворота направления их намагничения. – «блокирующая температура»;
При дальнейшем нагревании до точки Кюри атомарные магниты теряют связь друг с другом и свойство самопроизвольной намагниченности (св-во ферромагнетика) исчезают – м-л становится парамагнетиком.

Слайд 12

Механизмы намагничивания пород
1. Термальная (остаточная) намагниченность.
Когда лава или интрузия остывает,

происходит формирование зерен ферромагнетиков. При охлаждении ниже точки Кюри атомарные магниты внутри каждого зерна начинают самопроизвольно формировать домены и ориентируются по внешнему полю – формируется остаточная намагниченность.
3. Химическая остаточная намагниченность. Формируется при химическом преобразовании немагнитных железистых материалов в магнитные в результате выветривания или при осаждении окислов железа из воды, просачивающейся через горные породы. Это важный механизм намагничивания песчаников .

Слайд 13

Магнитные свойства минералов и пород
Магнитные свойства ферромагнитных минералов
Магнитные свойства горных пород
(магнитная

восприимчивость) опр-ся главным образом концентрацией ферромагнитных минералов.
Кроме того: χ=f (размера кристалла ф.м. – χ – растет с увел. зерен),
χ=f (формы включений ф.м. – менее магнитны г.п., где ф.м. минералы образуют изолированные включения),
Jn-(естеств. остат. намагн.)= f (состава и истории развития – не изм-ся при измнениии направления и интенсивности внешнего поля),
Ji- индуцированная намагниченность обычно пропорциональна χ и имеет то же направление, что и магнитное поле Земли.

Слайд 14

Магнитные свойства горных пород
Jn и Ji-в общем случае не совпадают. Причины:

- инверсии (изменения полярности Земли),
- остаточная намагниченность отражает намагниченность, полученную в ходе предыдущих эпох.
Осадочные породы – наименее магнитны χ=5-10*10-5 СИ,
в т.ч. карбонатные и хемогенные χ=4*10-5 СИ,
Магматические породы: χ зависит от состава. Содержание ферромагнетиков повышается от кислых к основным и ультра-основным г.п.
Наименее магнитны - граниты: χср=0-0.4*10-3СИ,
- диориты: χср=2-4*10-3СИ,
- габбро: χср=2-8*10-3СИ,
- пироксениты χср=2-25*10-3СИ.
Ультраосновные породы: неизмененные разности – слабомагнитны, т.к. большая часть Fe входит в состав силикатов. Но при серпентинизации этих г.п. часть высвобождаемого Fe преобразуется в магнетит.

Слайд 15

Для измерения магнитного поля используются магнитометры:
- протонные,
- квантовые,
-

феррозондовые и др.
Протонные магнитометры используются для измерений модуля полного вектора напряженности магнитного поля.
Ядра водорода (или углеводорода (керосин) располагаются в центре атома и имеют положительный заряд – маленький магнит.
Главный элемент системы – сосуд с керосином помещенный в соленоид.
а) С помощью соленоида вокруг сосуда создается сильное магнитное поле >> поля Земли. Направление поля соленоида перпендикулярно полю Земли.
b) При включении поля соленоида протоны жидкости выстраиваются вдоль направления этого поля.

Измерения магнитного поля

с) После выключения поля соленоида элементарные магнитики начинают подстраиваться под поле Земли. Наведенный момент протонов начинает вращаться (процессирует) вокруг оси поля Земли как волчек (гороскоп) в течении нескольких секунд.
Напряженность поля = f (частоты процессии)

Слайд 16

Виды съемок
Наземные магнитные съемки
- Наземные съемки обычно охватывают небольшие

площади (м-б 1:10 00 и крупнее): пункты измерения размещаются на расстоянии 10-40 м, профили – 100 м и меньше.
- Измерения не следует проводить вблизи от металлических объектов (железные дороги, изгороди, транспортные средства и др.).
-Оператор не должен иметь металлических предметов.
- Необходимо учитывать вариации поля (одна станция устанавливается стационарно и в мониторинговом режиме измеряет поле).
Проведению съемки предшествует разбивка опорных и рядовых пунктов. Намечаются контрольные пункты, на которых проводятся измерения в начале и конце дня. Опорная сеть создается замкнутыми полигонами. Разность измерений рассматривается как сумма «смещения нуль пункта» и вариации.
Автомобильная съемка проводится по той же схеме, что и пешеходная.

Слайд 17

Особенности аэромагнитной съемки:
выбор высоты полета и расстояния между маршрутами зависит

от масштаба съемок.

Виды съемок (аэромагнитные съемки)

Аэромагнитная съемка с самолетов и вертолетов

Аэромагнитная съемка
беспилотными аппаратами

Градиентометрическая аэромагнитная съемка

Слайд 18

Аэромагнитные съемки
В начальный период съемочных работ создаются опорные маршруты, на которые

в дальнейшем замыкаются маршруты рядовой съемки.
Если рельеф контрастный – съемки ведутся с обтеканием рельефа.
Аэромагнитные съемки быстрее и дешевле наземных съемок (стоимость 1 км аэросъемки = примерно 40% наземной).
Наиболее сложная проблема аэросъемки – привязка. Ныне решается просто с использованием GPS.
Морские съемки.
Методика сходна с аэросъемкой. Сенсор тянется на гондоле на расстоянии не менее чем 2-х длинны корабля. Обычно на гондоле монтируется несколько геофизических приборов (гравитационный, сейсмический и др.)

Слайд 19

Количественная интерпретация Прямые и обратные задачи магниторазведки
Количественная интерпретация
определение структурных и

вещественных параметров геологических объектов (глубина залегания, морфология, намагниченность, эффективная масса) на основе специализированных математических алгоритмов.
Обратная задача – вычисление по распределению аномального магнитного поля параметров геологического объекта.
Прямая задача – вычисление магнитной аномалии по заданному распределению аномальных масс -предполагается, что известны намагниченность (напрвление и интенсивность намагничения, форма, размер тела.

Обратная
задача

Задано - аномалия

Прямая
задача

Вычислить аномалию

Рассчитать параметры тела

Слайд 20

Методы решения обратной задачи магнитометрии
Используются:
а) Аналитические выражения для аномалий от

тел простой формы,
б) Компьютеризированные математические алгоритмы оценки отдельных параметров аномальных источников (методы особых точек и сингулярных источников).

Слайд 21

Использование аналитических выражений для аномалий от тел простой формы
Пласт малой мощности

(наклонный, намагниченный по современному полю):
1. Определение начала координат (0)- над центром пласта):
2. Определение угла ε:
3.Определение глубины h:
Не определить!
Значения: 2b - мощности пласта;
α−угол наклона пласта
J –намагниченность.
Наклон пласта можно определить, если тело намагничено по современному полю (φ).
J и 2b не разделить – они входят в формулу.

Слайд 22

Использование аналитических выражений для аномалий от тел простой формы
Горизонтальный круговой

цилиндр.
1.Определение начала координат (0)- над центром пласта):
2.Определение глубины h:
3. Определение магнитного момента.
Вычисление магнитного момента «M» имеет смысл, когда известно значение намагниченности: тогда можно определить площадь сечения тела.

Начало координат – над центром масс;
Q – площадь, ограниченная кривой и осью «OX».
- J – вектор намагничения тела

Слайд 23

Трехмерное моделирование аномальных магнитных источников в приконтктовой части гранитного массива
По аномалиям

магнитного поля рассчитываются параметры тел простейшей формы (призмы)

Слайд 24

Трехмерное магнитометрическое моделирование
Одним из результатов съемок магнитного поля являются послойные

срезы и трехмерные модели наиболее контрастных аномальных источников
(Южноафриканская компания FURGO – крупнейшая в мире аэрогеофизическая компания).

Слайд 25

ОТЧЁТ ИНЖЕНЕРНО - ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ ГЕОРГИЕВСКОГО СОБОРА ЮРЬЕВА МОНАСТЫРЯ
Общий вид

Георгиевского собора Юрьева монастыря

План Георгиевского собора Юрьева монастыря

Слайд 26

ОТЧЁТ ИНЖЕНЕРНО - ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ ГЕОРГИЕВСКОГО СОБОРА ЮРЬЕВА МОНАСТЫРЯ
Обзорная схема

магниторазведочных точек наблюдений в Георгиевском соборе в районе Северного портала.

Карта распределение магнитного поля в пределах
площади исследований.

Составляющие магнитного поля

Содержание

Магнитное полеРассмотрим теоретические основы. Сила взаимодействия между двух изолированных точечных масс

Единицы магнитного поляЕдиницей магнитной индукции «B» - в системе СИ является

Свойства «Нормального» магнитного поля ЗемлиЗемное поле проявляет себя как очень большой

1. Нормальное магнитное поле ЗемлиОсь магнитного поля отклонена от географической оси

Магнитное наклонениеЛинии магнитного поля пересекают поверхность Земли под разными углами. Магнитная

Магнитное наклонениеtg I =2tg Пользуясь этой формулой и зная направление на

Поле намагниченных пород земной коры Магнитные свойства породМагнитные свойства пород определяются

Намагниченность породДИАМАГНЕТИКИ – намагничивание происходит в направлении, противоположном действующему на материал

«ФЕРРОМАГНЕТИКИ» направления намагниченности атомов самопроизвольно согласуется в пределах доменов. Под

Точка КюриПри подъеме температуры колебания зерен (или доменов) возрастают, увеличивается возможность

Механизмы намагничивания пород1. Термальная (остаточная) намагниченность. Когда лава или интрузия остывает,

Магнитные свойства минералов и породМагнитные свойства ферромагнитных минераловМагнитные свойства горных пород(магнитная

Магнитные свойства горных пород Jn и Ji-в общем случае не совпадают. Причины:

Для измерения магнитного поля используются магнитометры: - протонные, - квантовые, -

Виды съемок Наземные магнитные съемки - Наземные съемки обычно охватывают небольшие

Особенности аэромагнитной съемки: выбор высоты полета и расстояния между маршрутами зависит

Аэромагнитные съемкиВ начальный период съемочных работ создаются опорные маршруты, на которые

Количественная интерпретация Прямые и обратные задачи магниторазведки Количественная интерпретация определение структурных и

Методы решения обратной задачи магнитометрииИспользуются: а) Аналитические выражения для аномалий от

Использование аналитических выражений для аномалий от тел простой формыПласт малой мощности

Использование аналитических выражений для аномалий от тел простой формы Горизонтальный круговой

Трехмерное моделирование аномальных магнитных источников в приконтктовой части гранитного массиваПо аномалиям

Трехмерное магнитометрическое моделирование Одним из результатов съемок магнитного поля являются послойные

ОТЧЁТ ИНЖЕНЕРНО - ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ ГЕОРГИЕВСКОГО СОБОРА ЮРЬЕВА МОНАСТЫРЯОбщий вид

ОТЧЁТ ИНЖЕНЕРНО - ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ НА ТЕРРИТОРИИ ГЕОРГИЕВСКОГО СОБОРА ЮРЬЕВА МОНАСТЫРЯОбзорная схема

Похожие презентации