Магниторазведка

Магниторазве́дка — комплекс геофизических методов разведочной геофизики, основанных на измерении компонент магнитного поля Земли. Измеряемой величиной магнитного поля является его главная силовая характеристика — индукция T[Тл]. Во внешнем магнитном поле геологические тела намагничиваются и усиливают поле Земли, формируя аномалии. Некоторые металлические руды, содержащие минералы с ферромагнитными свойствами, сохраняют остаточную намагниченность, полученную в предыдущие геологические эпохи и формируют особенно интенсивные аномалии, хорошо выделяемые современными магнитометрами. В частности, к ним относится магнетит, титаномагнетит и другие. Характер магнитных аномалий зависит от географических координат, а также различия горных пород по магнитной восприимчивости^[1]. Магниторазведка используется для поиска железных руд, в геологическом картировании, в археологии^[2], в экологии.

Магнетизмом называется особая форма взаимодействия движущихся заряжённых частиц^[3]. В теории магнетизма рассматривают диполь — систему двух фиктивных магнитных масс ${\displaystyle m^{+},m^{-}}$, А*м противоположного знака, находящихся на бесконечно малом расстоянии ${\displaystyle l}$ двух от друга. Магнитный момент диполя ${\displaystyle M}$, А*м²$${\displaystyle M=2lm}$$Пространство, в котором действуют силы магнетизма, называют магнитным полем.

Потенциал магнитного поля ${\displaystyle U}$,А

$${\displaystyle U=-{\frac {M}{r^{2}}}cos\theta }$$Основной силовой характеристикой магнитного поля является векторная величина, называемая индукцией ${\displaystyle {\vec {B}}}$ (в геофизике, отличие от физики, традиционно обозначается ${\displaystyle T}$), измеряемой в Тл Магнитное поле складывается из внешнего поля, порождаемого непосредственно источником и добавочного внутреннего поля, создаваемого(индуцируемого) веществом с магнитным полем.$${\displaystyle T=T_{0}+T_{i}}$$

По действием магнитного поля вещество приобретает магнитный момент ${\displaystyle M}$ и намагниченность ${\displaystyle J}$. Намагниченность ${\displaystyle J}$,А*м² — это векторная величина, направление которой совпадает с направлением индукции поля ${\displaystyle T_{i}}$ (${\displaystyle V}$ — объём тела).$${\displaystyle J={\frac {M}{V}}}$$Напряжённость ${\displaystyle H}$, А/м — вспомогательная силовая характеристика магнитного поля, ${\displaystyle \mu _{0}}$ — магнитная постоянная.$${\displaystyle H={\frac {T}{\mu _{0}}}-J}$$Также напряжённость — градиент потенциала $${\displaystyle H=-gradU}$$Для слабомагнитных веществ напряжённость связана с намагниченностью следующим приближённым соотношением ${\displaystyle \varkappa }$—магнитная восприимчивость

$${\displaystyle I\approx \varkappa H}$$Отсюда (${\displaystyle \mu }$ — относительная магнитная проницаемость):$${\displaystyle T=H\mu _{0}+H\mu _{0}\varkappa =H\mu _{0}(1+\varkappa )=\mu \mu _{0}H}$$По магнитной восприимчивости горные породы делятся на:

• диамагнетики (${\displaystyle \varkappa >0}$)

• парамагнетики(${\displaystyle \varkappa \thickapprox 0}$)

• ферромагнетики (${\displaystyle \varkappa \gg 0}$)

Полный вектор индукции ${\displaystyle T}$ выражается через набор элементов — проекций на оси и (или) углов между ними. Ось ${\displaystyle Z}$ ориентирована вертикально вниз, ось ${\displaystyle X}$ — на географический север, ось ${\displaystyle Y}$ — на географический восток. Соответственно, проекции вектора ${\displaystyle T}$ на перечисленные оси образуют компоненты геомагнитного поля — вертикальную ${\displaystyle Z}$ , северную ${\displaystyle X}$ и восточную ${\displaystyle Y}$. Проекция ${\displaystyle T}$ на горизонтальную плоскость образует горизонтальную компоненту ${\displaystyle H}$ (не путать с напряжённостью!)$${\displaystyle H={\sqrt {X^{2}+Y^{2}}}}$$Угол между составляющей ${\displaystyle H}$ и направлением на север (${\displaystyle X}$) называется склонением ${\displaystyle D}$ . Угол между вектором ${\displaystyle T}$ и горизонтальной плоскостью называется наклонением ${\displaystyle I}$.$${\displaystyle X=T\cos {I}\cos {D};Y=T\cos {I}\sin {D};Z=T\sin {I}}$$$${\displaystyle T={\sqrt {X^{2}+Y^{2}+Z^{2}}}={\sqrt {X^{2}+H^{2}}}}$$

Аномалией называется отклонение измеренной индукции магнитного поля от нормального поля Земли. Например, для полного вектора индукции:$${\displaystyle T_{a}=T-T_{0}}$$Объекты , создающие аномалию ${\displaystyle i}$ , должны отличаться от вмещающей среды ${\displaystyle e}$ по магнитной восприимчивости.$${\displaystyle \varkappa _{i}\neq \varkappa _{e}}$$Кроме этого, значения аномалии зависят от размеров аномалиеобразующего тела, его формы и глубины залегания. Аномалия магнитного поля при известной геометрии и физических свойствах объекта определяется в результате решения прямой задачи.

$${\displaystyle Z_{a}={\frac {\mu _{0}}{4\pi }}{\frac {mx^{2}}{(H^{2}+x^{2})^{3/2}}}}$$$${\displaystyle H_{a}={\frac {\mu _{0}}{4\pi }}{\frac {mH}{(H^{2}+x^{2})^{3/2}}}}$$где ${\displaystyle m}$ —избыточная магнитная масса, ${\displaystyle H}$ — глубина до полюса, ${\displaystyle x}$ — координата точки измерения на прямой линии(профиле), проходящей через центр шара.

$${\displaystyle Z_{a}={\frac {\mu _{0}}{4\pi }}M{\frac {2H^{2}-x^{2}}{(H^{2}+x^{2})^{5/2}}}}$$$${\displaystyle H_{a}=-{\frac {\mu _{0}}{4\pi }}M{\frac {3Hx}{(H^{2}+x^{2})^{5/2}}}}$$где ${\displaystyle M}$ —избыточный объёмный магнитный момент, ${\displaystyle H}$ — глубина до центра шара, ${\displaystyle x}$ — координата точки измерения на прямой линии(профиле), проходящей через центр шара.

Прибор для измерения индукции магнитного поля называется магнитометр.

Измерения производят в пешем варианте, на автотранспорте, водном транспорте. Пешая магниторазведка отличается высокой детальностью измерений, но низкой производительностью. Измерения с автомобилей достаточно производительны и детальны, но привязаны к дорожной сети. Аэромагниторазведка имеет высокую производительность и позволяет проводить измерения над морем.

• Логачёв, Александр Андреевич

• Магнитотеллурическое зондирование
• Магнитная аномалия

• Шилик К. К. Опыт применения магниторазведки на древнерусском городище // Археология и естественные науки. — М.: Наука, 1965. — С. 252—256.
• Логачев А. А. Захаров В. П. Магниторазведка. // Ленинград, «Недра», 1979 г.

• Гура К. А. Интерпретация магнитных аномалий над сферическими объектами, штоками, пастообразными телами и контактами [Текст] : [Граф. способы] / К. А. Гура ; Киев. гос. ун-т им. Т. Г. Шевченко, Киев. геол. -развед. трест «Киевгеология». — Киев : Вища школа. Изд-во при Киев. ун-те, 1975. — 320 с.