Использование магнитных свойств веществ для геологической разведки доклад

Обновлено: 02.07.2024

Магнитный метод разведки (магниторазведка) основан на изучении магнитного поля на поверхности земли, изменяющегося в зависимости от магнитных свойств полезных ископаемых и окружающих их горных пород.

Из истории развития магниторазведки

Первое полу легендарное упоминание о применении магнетита для ориентировки содержится в китайской летописи, датированной 2637 г. до н.э. Но только в 1100 г. н.э. китайцы установили наличие полюсов у магнита и стали пользоваться компасом.

В Европе простейший компас появился в 1187 г. и, вероятно, изобретен независимо от Китая. Колумб в 1492 г. использовал компас в своем историческом путешествии и открыл Америку.

Джильберт (Англия) около 1600 г. провел ряд важнейших опытов по магнетизму и открыл, что Землю в первом приближении можно считать элементарным магнитом.

Компас был впервые использован для поисков магнетитовых руд в Швеции в 1640 г.

Первая мировая магнитная карта с применением изолиний была составлена физиком и астрономом Галлеем в 1701 г.

Суточные вариации интенсивного магнитного поля открыты Араго (Франция) в 1827 г.

Начало современного учения о земном магнетизме были изложены в классических работах Гаусса (1832-1838 гг.) и казанского ученого И.М. Симонова (1837 г.).

в Швеции был сконструирован портативный магнитометр Тиберг-Талена (1789 г.).

В России применение магниторазведки началось с конца ХIХ века. Необходимо отметить работы Д.И. Менделеева, который применил магниторазведку в районах г. Магнитной, г. Благодать, г. Высокой и в Бакальском районе в 1899 г.

Более систематические и большие по объемам магнитные наблюдения были проведены профессором В.И. Бауманом в 1914-1917 гг. Им же создана методика проведения магнитных наблюдений и разработана теория интерпретации магнитных аномалий Курскую магнитную аномалию.

В 1914 г. немецкий геофизик Адам Шмидт создал прибор для измерения вертикальной составляющей магнитного поля. В нашей стране по такому же принципу сконструирован магнитометр М-2 , который применялся при проведении магниторазведочных работ до 1970-х годов.

В 1936 г. впервые в мире профессором Ленинградского горного института создан индукционный аэромагнитометр, разработан и применен аэромагнитный метод.

Пильчиков Н.Д. в 1888 г., Лейст Э.Е. в 1894 г. и в 1906-1914 г.г. оконтурили Курскую магнитную аномалию.

В настоящее время вся территория нашей страны покрыта аэромагнитной съемкой масштаба 1:1000000 и 1:200000.

Задачи, решаемые с помощью магниторазведки

1. Поиски месторождений железных руд полиметаллов (руды свинца, цинка и серебра), бокситов, никеля, алмазов и других полезных ископаемых.

2. Изучение глубинного строения и определение возраста горных пород, направления и скорости движения крупных блоков земной.

3. Геологическое картирование.

4. Установление ориентировки струй в речных отложениях и россыпях, реконструирование направления потока застывшей лавы.

5. Археологические задачи.

6. Трассирование трубопроводов, поиски затонувших судов, планомерные рудо и нефтепоисковые работы в пределах шельфа Мирового океана.

Работа была подготовлена ученицей 11 класса Изнаирово Марией в качестве дополнительного домашнего задания при изучении темы: "Магнитные свойства вещества". Содержит много интересной и полезной информации, способствующей общему развитию и профессиональной ориентации обучающихся.

Подготовила: Ученица 11 класса

Магнитометрическая или магнитная разведка – это геофизический метод решения геологических задач, основанный на изучении магнитного поля Земли.

Глубина исследования не превышает 50 км.

Применяется всех этапах геологоразведочных работ.

T – напряженность

Z – вертикальная составляющая T

Н – горизонтальная составляющая Т

J – угол наклонения

D – угол склонения

напряженность (Т) :

СГС- эрстед (Э)= 10 5 (гамм)

1 Э=(1/4 π ) · 10 3 А/м

магнитная индукция ( B ) :

При магнитной разведке измеряют,

как правило, Z, H или T

- намагниченность ( J ).

Магнитная восприимчивость (каппа- κ ) характеризует способность горных пород к намагничиванию под воздействием внешнего магнитного поля.

ДИАМАГНЕТИКИ – намагничивание происходит в направлении, противоположном действующему на материал внешнему магнитному полю

(вода, соль, нефть, кварц, кальцит, барит Au, Ag, Cu и др).

Атомы слабо ориентируются – минералы становятся слабомагнитными.

После снятия поля – намагниченность исчезает,

остаточное поле не создается.

(Ильменит, пирит, биотит, плагиоклаз, доломит и др.)

ФЕРРОМАГНЕТИКИ – при снятии внешнего намагничивающего поля частично сохраняется намагниченность того же направления.

Большинство ферромагнетиков – соединения железа, широко представленные во многих породах.

Перечень подобных, непознанных до конца, явлений мог бы быть продолжен, но и сказанного достаточно, чтобы понять, что магнитные явления пока еще во многом загадочны. В этой области возможны интереснейшие открытия. Гипотез же существует немало, но от гипотезы до строгой теории дистанция огромна. Ученые спорят, идеи сражаются друг с другом, накапливаются новые факты.
Все эти споры не смущают врачей; они все шире разрабатывают и успешно внедряют методы магнитной терапии, т. е. лечение некоторых болезней воздействием магнитов, например лечат радикулиты с помощью намагниченных пластинок (магнитофоров).

Содержание

Введение
1 Магнитное поле
2 Революция в магниторазведке
3 Аэромагниторазведка
4 Виды магнитомеров
5 Аномалии магнитного поля
Заключение
Список использованной литературы

Прикрепленные файлы: 1 файл

Магнитная разведка.docx

Министерство образования и науки Российской Федерации

Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина

Кафедра освоения морских нефтегазовых месторождений

Магистрант гр. РНМ-12-01-03 Попов Д.И. _______________

группа, фамилия, инициалы Подпись

Проверил: д.г.-м.н.,проф. Дзюбло А.Д. _______________

должность, фамилия, инициалы Подпись

Дата защиты ______________

1 Магнитное поле

2 Революция в магниторазведке

4 Виды магнитомеров

5 Аномалии магнитного поля

Список использованной литературы

В магнитных явлениях еще много тайн, много непонятного, и вместе с тем, как это ни удивительно, магниторазведка помогает открывать тайны строения Земли. Это утверждение совершенно точно отражает факты. Ведь магниторазведка основана на изучении магнетизма Земли, однако само явление магнетизма и многие свойства магнитного поля изучены еще недостаточно. Очень многое еще совершенно неясно и, видимо, будет установлено только следующими поколениями исследователей.

Так, например, мы еще не знаем с полной уверенностью, как возникло магнитное поле Земли и почему оно практически отсутствует на некоторых других планетах. Мы твердо установили, что земное магнитное поле очень сильно изменялось с момента образования нашей планеты, причем северный и южный полюсы многократно менялись местами (эти явления называются инверсиями), но причины инверсий точно не известны; есть лишь гипотезы. Существует несколько гипотез и о происхождении гигантских, так называемых материковых магнитных аномалий и удивительных отрицательных аномалий над железорудными месторождениями Ан-гаро-Илимского и некоторых других районов (обычно аномалии над такими месторождениями положительные); какое из существующих предположений верно, пока еще не доказано. Уже делаются удачные попытки предсказывать землетрясения по записям магнитометров, установленных в сейсмически опасных районах: незадолго до начала землетрясений магнитометры отмечают небольшие характерные изменения магнитного поля (так называемые магнитные вариации). Однако о механизме этой связи землетрясений с магнитными явлениями мы лишь догадываемся. И уж совсем неясно, каков механизм воздействия магнитных вариаций на живые организмы, хотя можно считать доказанным, что вариации сказываются и на росте растений, и на здоровье человека, и на состоянии его психики. Статистика показала, что с изменениями магнитного поля во времени четко связаны обострения сердечно-сосудистых и некоторых инфекционных заболеваний, глаукомы, эпилепсии. Факты свидетельствуют, что огромные полчища страшного сельскохозяйственного вредителя — саранчи — появляются в определенные периоды так называемого одиннадцатилетнего цикла изменений земного магнетизма.

Эти пока непонятные воздействия магнитного поля на биосферу представляют большой интерес не только для медиков и биологов, но и для геологов, изучающих биогенные горные породы, поскольку некоторые из мельчайших существ, из карбонатных оболочек которых состоят известняки (в том числе всем известный мел), могли вымирать во время инверсий магнитных полюсов, что должно было сказаться на мощности (толщине) слоев и составе осадочных горных пород. Тайны, тайны, тайны. . О них написано уже немало книг и статей. И очень возможно, что разгадка этих тайн гораздо важнее для человечества, чем мы сейчас считаем. Высказывалось же некоторыми исследователями предположение, что с перемещением магнитных полюсов Земли связана гибель гигантских ящеров мезозойской эры. Ученые уже задаются вопросом, как повлияет на само человечество следующая инверсия, которую ожидают не в столь уже отдаленном будущем — через несколько тысяч лет.

Все эти споры не смущают врачей; они все шире разрабатывают и успешно внедряют методы магнитной терапии, т. е. лечение некоторых болезней воздействием магнитов, например лечат радикулиты с помощью намагниченных пластинок (магнитофоров).

1 Магнитное поле

Широко используется магнитное поле и в технике (динамомашины, электродвигатели, для уменьшения накипи в паровых котлах и др.). Для магниторазведчиков же магнитное поле (проявление магнитных сил в пространстве) является надежным средством изучения недр Земли. С помощью специальных приборов (магнитометров) из года в год в различных уголках Земли выполняются магнитные съемки разной детальности, в результате их корректируются геологические карты, отыскиваются месторождения полезных ископаемых, в том числе весьма слабомагнитных.

Решаются и другие интереснейшие задачи, о которых мы еще скажем. Съемки выполняются на поверхности Земли, с самолетов, с кораблей и спутников ^Устройство современных магнитометров отражает новейшие достижения физики и технологии. Точность магнитных измерений удивительна — совсем недавно, лет 10 назад, мы даже не мечтали о таких точностях; к этому вопросу мы еще вернемся.

А началось все с простого компаса . Да, магниторазведка началась с компасов, а точнее — с сильномагнитной железной руды — магнетита. Дело в том, что первые компасы представляли собой куски магнетита, подвешенные так, чтобы они могли поворачиваться и устанавливаться по направлению магнитного меридиана; да и первыми объектами поисков были магнетитовые месторождения, магнитные аномалии над которыми, часто очень интенсивные, могли выявляться самыми простыми средствами.

Появились же первые компасы очень давно. По данным археологов, они были известны уже в Древнем Египте и Древнем Китае. Так, первые сведения о компасах найдены в летописях, написанных почти 4000 лет назад!

Есть данные, что простейшие компасы применялись в Южной Америке в древних государствах инков, ацтеков и майя.

В Европе компасы известны с XII в. и сыграли огромную роль в эпоху великих географических открытий. Это были более надежные устройства, со стальными стрелками и усовершенствованным подвесом. Без них не состоялись бы ни путешествия Колумба, ни Магеллана. Хотя моряки еще в глубокой древности умели ориентироваться по Солнцу и звездам, это не помогало, когда тучи закрывали небо. Таким образом, вполне уместно сказать, что компас открыл европейцам немало стран. Уже в этот период великих географических открытий в результате сличения астрономических определений стран света и показаний магнитных компасов было установлено, что магнитная стрелка указывает неточно на географический Север и это отклонение в разных точках Земли неодинаково. Так были открыты несовпадение географических и магнитных полюсов и крупные аномалии магнитного склонения. Вначале это путало и даже пугало моряков, о чем свидетельствует, например, описание знаменитых путешествий Христофора Колумба. Считалось, что северный конец стрелки компаса притягивает Полярная звезда, а отклонение горизонтально подвешенной стрелки от этого направления (это и есть магнитное склонение) воспринималось как угроза каких-то таинственных сил.

Отмеченные Колумбом "странности" в поведении компасов заставили ученых той далекой эпохи заняться изучением магнетизма — это было насущно необходимо для мореплавателей. Уже тогда изготовлялись магниты самой различной формы, а в конце XV в. английский врач В. Гильберт сделал даже модель Земли в виде намагниченного шара и написал свой знаменитый трактат "О магните, магнитных телах и о большом магните Земли"**. Утверждение В. Гильберта о том, что Земля является намагниченным телом, было гениальным открытием. Говоря о цели своей работы, он писал, что собирается ". при помощи наглядных опытов с магнитами . впервые проникнуть во внутренние части Земли". Поразительная для его времени мысль! Ведь это было сказано почти 400 лет назад (1600 г.).

В 1701 г. Э. Галлей (Англия) построил первую карту магнитного склонения. Приблизительно в это же время измерения склонения в разных точках земного шара, а также повторные и длительные стационарные наблюдения с магнитными стрелками показали, что магнитное поле меняется не только в пространстве, но и во времени; так было открыто переменное магнитное поле Земли. В XVIII—XIX вв. изучением магнитных явлений и магнитными измерениями занимались выдающиеся ученые и путешественники многих стран мира, например великий немецкий математик К. Гаусс, русский ученый Н.М. Симонов, предвосхитивший некоторые идеи К. Гаусса, М.В. Ломоносов, а позднее и Д.И. Менделеев. М.В. Ломоносов занимался улучшением компасов; под его руководством был, в частности, создан самопишущий компас, Он же предложил организовать в России магнитные обсерватории для стационарного изучения магнитного поля. Д.И. Менделеев был инициатором первых магнитных съемок для геологических целей в нашей стране, в первую очередь на Урале.

Кто первый и когда именно установил, что с помощью магнитного компаса можно находить железные руды, мы не знаем и, вероятно, никогда не узнаем. Не знаем же мы, кто изобрел колесо, хотя это, несомненно, было гениальным изобретением. Первые описанные в литературе опыты поисков руд с помощью магниторазведки относятся к XVII в. и проводились в Швеции. Начиная с 1760 г. такие же работы выполнялись в США. В России применение магниторазведки было начало на Урале в районах месторождений Магнитная, Благодать, Высокая и в Бакальском районе. Мы не будем здесь описывать историю магниторазведки в дореволюционной России; отметим лишь, что уникальная Курская магнитная аномалия (КМА) была открыта еще в 1778—1779 гг. академиком И.Б. Иноземцевым и что все дореволюционные съемки выполнялись грубыми, иногда громоздкими приборами с магнитными стрелками.

Сразу же после Великой Октябрьской социалистической революции по инициативе В.И. Ленина была создана Особая комиссия по Курской магнитной аномалии (ОККМА). Это является свидетельством поразительной способности предвидения, свойственной Владимиру Ильичу, ведь ныне во всем мире известно, что Курские месторождения имеют уникальные запасы железа, в совокупности оцениваемые триллионами тонн . А тогда шла гражданская война, не было самого необходимого, работы проводились в зоне боевых действий, буквально под обстрелом белогвардейцев. Какое мужество требовалось для выполнения этих работ! Несколько сотрудников ОККМА погибли, а руководители и организаторы съемок сталкивались и с прямым саботажем, и с недоверием. Ведь первая руда была добыта на КМА только в 1923 г., вначале же было лишь научное предвидение того, что магнитные аномалии связаны здесь с железной рудой.

Работами ОККМА руководили замечательные ученые П.П. Лазарев, И.М. Губкин, А.Д. Архангельский. Академик А.Н. Крылов помог экспедиции получить компактные и легкие, удобные в работе отечественные магнитометры, которые магнитологи окрестили "котелками". Работы ОККМА не только привели к открытию Курских месторождений, но и дали мощный толчок развитию магниторазведки в Советской России.

2 Революция в магниторазведке

По окончании гражданской войны объем и эффективность магнито-разведочных работ резко возросли, и в Петроградском горном институте по инициативе проф. В.И. Баумана была начата подготовка инженеров-геофизиков (до революции они не выпускались ни одним высшим учебным заведением России). Этот исключительно одаренный человек внес огромный вклад не только в подготовку кадров геофизиков, но и в технику и методику магнитной разведки.

Трудно, а практически и невозможно перечислить советских специалистов, которые существенно способствовали развитию магниторазведки в последующие годы, но нельзя не назвать Александра Андреевича Логачева, человека, с именем которого связана подлинная революция в магниторазведке.

Впрочем, сначала нужно сказать о первой революции в магниторазведке. Она произошла тогда, когда немецкий ученый Адам Шмидт разработал, высокоточные магнитные весы (1910 г.). С появлением этого прибора, который в нашей стране именовался магнитометром М-2, стало доступным изучение магнитных аномалий, связанных не только с железными рудами, но и со слабомагнитными породами. Тем не менее более простые приборы еще выпускались в нашей стране до 40-х гг. Не следует пренебрегать ими и сейчас, — даже с самой простой аппаратурой возможно получение весьма важных результатов. Так, по отклонениям стрелки обычной топографической буссоли удается зафиксировать и железорудные месторождения, и даже менее магнитные объекты, например дайки (жилы) диабазов, что иногда бывает крайне необходимо. Еще интереснее тот факт, что крупное Соколовско-Сарбайское железорудное месторождение было открыто не с помощью специальных приборов и съемок, а летчиком М. Сургутановым, который обратил внимание на то, что в одной из точек его маршрута стрелка авиационного компаса отклоняется от обычного направления. Он сообщил об этом геологам и указал соответствующее место на карте. Теперь там добывают железную руду, а первооткрыватель получил Ленинскую премию. Нам кажется, что этот факт и интересен, и поучителен.

Наземные магнитные съемки требуют больших затрат времени и средств, а в ряде случаев крайне трудны для исполнителей, например в пустынях, в горах, в очень удаленных и заболоченных районах. Поэтому не удивительно, что специалисты давно задумывались над тем, как облегчить и ускорить изучение магнитного поля. Вторая революция в магниторазведке и произошла с появлением аэромагнитной съемки. Когда-то, согни лет назад, народ придумал сказку о волшебной палочке, которая позволяла ее счастливому владельцу обнаруживать спрятанные сокровища. Геофизические приборы можно рассматривать как своеобразную реализацию этой сказки; ведь они помогают отыскивать сокровища, спрятанные природой. Давным давно появились и сказки о ковре-самолете.

Это тоже была мечта — мечта о возможности полетов человека над землей. А.А. Логачев, который изобрел первый аэромагнитометр и первым применил его в 1936 г. в районе Старой Руссы, на многие годы опередив американцев, по существу объединил волшебную палочку и ковер-самолет. С этого времени началась совершенно новая эпоха в магниторазведке. Аэромагниторазведка вошла в арсенал геофизиков всех стран и дает замечательные результаты. С ее помощью сделано много геологических открытий. Первая магнитная съемка в движении, выполненная с самолета, предопределила возникновение и гидромагнитной съемки, при которой специальный магнитометр буксируется за кораблем. Она обусловила появление аэроэлектроразведки и аэрогамма-съемки. Теперь в ряде случаев выполняются комплексные аэрогеофизические исследования, они дают богатейшую геологическую информацию.

Всем хорошо известно, что многие вещества обладают магнитными свойствами – в их сторону поворачивается близко расположенная магнитная стрелка компаса. А если эту стрелку закрепить так, чтобы она могла двигаться в вертикальной плоскости, то этот магнитный эффект проявляется еще более ярко. Например, двигаясь по профилю с вертикальной магнитной стрелкой, мы увидим, что при приближении к какому-либо рудному телу, содержащему магнетит, стрелка будет постепенно поворачиваться вниз и этот угол будет максимальным непосредственно над таким рудным телом.

Все это объясняется тем, что в природе существует особая форма взаимодействия между движущимися электрическими зарядами (электрически заряженными частицами) – магнетизм. Пространство, в котором действуют силы магнетизма, называют магнитным полем. Собственно магнитных масс в природе не обнаружено. Известно, что электрон в результате вращения вокруг своей оси создает собственный магнитный момент, называемый спином. Спиновым магнитным моментом обладают все микрочастицы – они и создают в конечном итоге магнетизм.

Для обоснования магниторазведки важно отметить, что вещества под действием внешнего магнитного поля намагничиваются. Этот эффект возникает потому, что вещества обладают свойством магнитной восприимчивости  (каппа) – безмерной величиной. В зависимости от степени способности намагничиваться вещества подразделяются: на диамагнитные ( ), парамагнитные ( и ферромагнитные ( .

К диамагнетикам относят вещества, атомы, ионы, молекулы которых при отсутствии внешнего намагничивающего поля не имеют результирующего магнитного момента, образованного обращением электронов вокруг ядра. Если на такие вещества воздействовать внешним полем, то возникнет результирующий магнитный момент, который будет направлен в противоположном направлении внешнему полю, т. к. для диамагнетиков  отрицательна.

В отличие от диамагнетиков парамагнетики обладают результирующим магнитным моментом при отсутствии внешнего поля. Но при его воздействии парамагнетики, хотя и слабо, но намагничиваются по направлению поля.

Совсем другим свойством обладают ферромагнетики: в веществе существуют области спонтанного (самопроизвольного) намагничивания, называемые магнитными доменами. В пределах доменов магнитные моменты атомов имеют одинаковое направление. Если внешнего магнитного поля нет, то суммарный магнитный момент по всем доменам тела равен нулю. Если же на тело действует внешнее поле, то объемы доменов, обладающих тем же направлением магнитных моментов, существенно увеличиваются, за счет чего тело сильно намагничивается по направлению внешнего магнитного поля.

= dm dl. (6.1)

Магнитный момент – величина векторная, т. к. магнитный диполь может быть различно ориентирован в пространстве относительно внешнего намагничивающего поля. Величина магнитного момента зависит от магнитной восприимчивости вещества.

Так, для диамагнитных тел, обладающих отрицательной магнитной восприимчивостью, магнитные диполи ориентируются по направлению, противоположному направлению воздействия внешнего поля. Во-первых, парамагнитных веществах при отсутствии внешнего поля существует результирующий магнитный момент, а во-вторых, при воздействии внешнего поля магнитные диполи ориентируются по направлению внешнего поля и создают собственное магнитное поле, пропорциональное величине магнитной восприимчивости. Но поскольку она невелика, то магнитное поле тела будет слабым. В ферромагнетике магнитные домены – это области в теле, насыщенные однонаправленными магнитными диполями. В целом же по всему телу ориентация магнитных диполей в доменах – хаотическая и такая, что при отсутствии внешнего поля общий магнитный момент тела равен нулю. Однако при воздействии внешнего поля магнитные диполи всех доменов ориентируются по его направлению, создавая за счет высокой магнитной восприимчивости сильное индуцированное магнитное поле тела.

К диамагнетикам относятся золото, медь, серебро, ртуть. Парамагнитными свойствами обладают хром, молибден, вольфрам, марганец. Ферромагнитные свойства присущи магнетиту (в особенности), маггемиту, титаномагнетиту и пирротину. Магнитные свойства горных пород обусловливаются рассеянным включением ферромагнитных минералов и, прежде всего, магнетита. Его магнитная восприимчивость равна 0,3–2,0 СГС, для большинства же горных пород существенно меньше (см. ниже).

Важнейшей характеристикой магнитного тела является намагниченность , которая равна сумме магнитных моментов диполей в единице объемаd, т. е.

. (6.2)

Для большинства геологических тел намагниченность пропорциональна магнитной восприимчивости и величине внешнего воздействующего поля

. (6.3)

Размерность намагниченности А/м (Ампер на метр). Для ферромагнитных же веществ эта связь более сложная.

При геологической интерпретации данных магниторазведки принимается во внимание то обстоятельство, что в процессе намагничивания геологических образований, а, вообще говоря, – ферромагнетиков, большую роль играет точка Кюри – температура вещества, при которой оно теряет своим магнитные свойства. Для горных пород точка Кюри в целом ниже 600 о С. При охлаждении же вещества после точки Кюри вещество в магнитном поле вновь намагничивается (этот процесс называют термоостаточной намагниченностью), причем по величине нередко большей, чем тело было намагничено до нагревания. В целом это явление называют естественной остаточной намагниченностью и обозначают . Геологическое тело, прошедшее стадию охлаждения в процессе его образования, в настоящее время дополнительно намагничивается под воздействием современного геомагнитного поля, поэтому оно обладает суммарной намагниченностью

. (6.4)

Перейдем к характеристике магнитных свойств горных пород. Магнитная восприимчивость интрузивных пород разного состава изменяется в зависимости от среднего содержания в них магнетита, повышающегося при переходе от кислых пород к основным и ультраосновным. При этом граниты в большинстве случаев являются слабомагнитными. Диориты и габбро встречаются как слабо-, так и сильномагнитные. Ультраосновные породы характеризуются наиболее широким диапазоном магнитной восприимчивости от 10 –4 до 50010 –4 СГС, причем степень намагниченности увеличивается с повышением серпентинизации.

Магнитная восприимчивость метаморфических пород определяется не только содержанием магнетита, но и зависит от структуры их вкрапленности.

Значительной магнитной восприимчивостью обладают железистые кварциты – до 1–2 СГС. А вот осадочные породы характеризуются очень слабой магнитной восприимчивостью – (5–10)10 –6 СГС.

В геологическом разрезе Беларуси выделено одиннадцать петромагнитных групп. Дадим характеристику лишь трем из них: первой, средней шестой и одиннадцатой. Горные породы первой группы (габбро, габбро-диабазы и т. п.) имеют очень высокую магнитную восприимчивость – до 8000010 –6 СГС. К шестой группе отнесены различные гнейсы и граниты. Их  равна (100–600)10 –6 СГС. И, наконец, в одиннадцатую группу включены пегматиты и аплиты; их  равна (0–1000)10 –6 СГС.

При этом необходимо заметить, что наиболее магнитные породы сосредоточены в крупных поднятиях фундамента, а впадины характеризуются слабомагнитными породами.

Завершая описание магнитных свойств горных пород, заметим, что величина намагниченности возмущающего тела зависит не только от магнитной восприимчивости и силы внешнего намагничивающего поля, но и от формы тела; и это непременно учитывается в магниторазведке при изучении магнитовозмущающих тел с очень высокой магнитной восприимчивостью.

Поскольку геологическая среда в принципе является неоднородной по магнитным свойствам, ее намагниченные тела должны создавать магнитные возмущения в геомагнитном поле.

Рассмотрим этот вопрос, используя известный закон Кулона, который для фиктивных магнитных масс m и m_o можно записать:

, , (6.5)

где  – магнитная проницаемость, характеризующая магнитные свойства среды, в которой расположены массы m_o и m; r – расстояние между точечными массами измерительного прибора m_o и возмущающего вещества m. Закон Кулона читается так: сила взаимодействия между точечными магнитными массами, помещенными в однородную безграничную среду, характеризующуюся магнитной проницаемостью , в  раз меньше силы взаимодействия этих же масс на том же расстоянии в пустоте. Коэффициент  для воздуха, в среде которого, будем считать, находится Земля, близок к единице. Поэтому в магниторазведке в формуле (6.5) принимают  = 1.

, (6.6)

называют напряженностью магнитного поля. Она определяется формальной функцией – магнитным потенциалом U

. (6.7)

Рис.6.1.К выводу формулы магнитного потенциала возмущающего тела

Для отдельного элементарного магнитного диполя его возмущающее действие в некоторой точке наблюдения P(x, y, z) согласно формуле (6.7) можно записать (рис. 6.1):

, (6.8)

где r₊ и r_– – расстояния от точки наблюдения Р соответственно до положительного и отрицательного полюсов элементарного диполя. Пусть радиус-вектор r от точки Р до диполя составляет с направлением диполя угол  (см. рис. 6.1). Тогда, учитывая, что r₊= r_– + dr, a dr = dlcos, для потенциала магнитного диполя мы получим, полагая в знаменателе r₊ r_– = r 2 ,

. (6.9)

Интегрируя это выражение по всему объему тела D, получим формулу для магнитного потенциала, обусловленного индуктивным возмущающим эффектом намагниченного тела, т. е.

, (6.10)

где cos = cos= coscos(r, x)+

coscos(r, y)+coscos(r, z) ; r 2 = (–x) 2 +(–y) 2 +(–z) 2 .

Функция U (P) удовлетворяет вне масс известному уравнению Лапласа,  2 U = 0, и характеризует напряженность магнитного поля возмущающего тела, намагниченного внешним магнитным полем.

Соотношение (6.10) связывает магнитные свойства возмущающего тела и его геометрические параметры с индуктивным магнитным полем, и тем самым открывает пути для разработки магнитного метода решения геологических задач.

Читайте также: