Магнитня разведка
Министерство образования и науки Российской Федерации
Российский государственный университет нефти и газа имени И.М. Губкина
Кафедра освоения морских нефтегазовых месторождений
Реферат
по дисциплине «Морские геолого-геофизические исследования»
на тему: «Магнитная разведка»
Магистрант гр. РНМ-12-01-03 Попов Д.И. _______________
группа, фамилия, инициалы
Проверил: д.г.-м.н.,проф. Дзюбло А.Д. _______________
должность, фамилия,
инициалы
Оценка ____________
Дата защиты ______________
Москва 2013
Содержание
Введение
1 Магнитное поле
2 Революция в магниторазведке
3 Аэромагниторазведка
4 Виды магнитомеров
5 Аномалии магнитного поля
Заключение
Список использованной литературы
Введение
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.
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).
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
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.
3 Аэромагниторазведка
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.
4 Виды магнитомеров
Первые аэромагнитометры представляли собой в сущности маленькие динамомашины. Основной частью такого прибора была катушка из многих витков тонкого провода, в которой при вращении в земном магнитном поле возникает электрический ток; измерение этого тока позволяло установить напряженность магнитного поля в каждой точке маршрута самолета.
Естественно, что с течением
времени наземные и аэромагнитометры
совершенствовались. Требовалась все
большая точность, так как это
расширяло возможности метода —
круг решаемых геологических задач
— и повышало надежность их решения.
Поэтому на смену оптико-механическим
магнитометрам с магнитными стрелками
и индукционным аэромагнитометрам
с вращающейся катушкой пришли новые
приборы. Так, в 60-х гг. появились
протонные магнитометры; в них
чувствительный элемент (датчик) представлял
собой сосуд с жидкостью (водой,
керосином, спиртом), содержащей протоны.
С помощью специальной обмотки,
в которую подавался ток, содержимое
сосуда подвергалось воздействию сильного
магнитного поля. При этом протоны
ориентировались в одном
5 Аномалии магнитного поля
Во времена В. Гильберта на земном шаре было выполнено совсем немного измерений магнитного поля. Сейчас, когда в окружающем Землю пространстве пролегли маршруты спутников и самолетов, а на океанах — кораблей с магнитометрами на борту, когда в различных районах Земли на больших площадях проведены пешеходные и автомобильные наземные магнитные съемки, мы уже точно знаем, что догадка В. Гильберта справедлива: главная часть магнитного поля Земли имеет такой вид, как будто земной шар одновременно намагничен или в его центре расположен мощный двухполюсной магнит — так называемый диполь (магнитное поле намагниченного шара аналогично полю диполя, наблюдаемого в некотором удалении от последнего).
Однако на фоне этого однородного магнитного поля установлены аномалии различной интенсивности и разных размеров. Теперь мы подразделяем их на три класса. Это прежде всего огромные аномалии, площадь которых соизмерима с площадью материков (но не всегда совпадает с ними); они так и называются материковыми. Источники их, по мнению большинства современных ученых, находятся на глубине, равной приблизительно 1/3 радиуса Земли. Одна из таких аномалий расположена на территории Советского Союза и называется Восточно-Сибирской, поскольку центр ее расположен между р. Енисеем и Леной; она захватывает весь Евразийский материк. Второй класс — аномалии средних размеров - от 50 до 1000 км в поперечнике; их называют региональными. Они связаны с районами (регионами), где в земной коре на каком-то этапе ее геологической истории произошли крупные перестройки, которые захватили большие площади и привели к изменению намагниченности пород. Третий класс - локальные, или местные, аномалии, иногда совсем небольшие и отражающие мелкие магнитные неоднородности той же земной коры (отдельные интрузии, зоны разломов, рудные тела и т. д.). В практической работе для решения геологических задач магаиторазведчики изучают и региональные аномалии, но особое внимание уделяется локальным аномалиям. Изучая магнитное поле, мы именно по локальным аномалиям различного размера и интенсивности проводим границы между горными породами, выявляем разрывы (разломы) и складки горных пород, а также полезные ископаемые.
Магнитный метод изучения земных недр практически сводится к тому, что магниторазведчики измеряют интенсивность магнитного поля или на поверхности земли, или над нею, или в буровых скважинах. Затем по полученным данным они строят карты и графики (диаграммы) распределения магнитного поля по площади участка съемки и по отдельным линиям наблюдений. В завершение работы эти карты и графики анализируются и выясняется строение земной коры, в том числе наличие полезных ископаемых. В таком изложении все выглядит очень просто. Пусть, однако, читатель не думает, что выполнение магниторазведочных работ действительно простое дело.
Сложности определяются уже тем, что измеренное в какой-либо точке магнитное поле представляет собой сумму полей однородного намагничения,
материковых, региональных и локальных аномалий, а также переменного магнитного поля Земли (магнитных вариаций). Отсюда следует, что для изучения региональных и локальных аномалий из наблюденного поля нужно исключить и поле однородного намагничения, и материковые аномалии, и магнитные вариации, а это совсем не просто. Если эту операцию удалось точно выполнить, что возникает вторая трудность, связанная с тем, что по региональным и локальным аномалиям не так-то легко определить, чем они вызваны.
Горные породы, создающие эти аномалии, намагничены по-разному. Наименее магнитны осадочные породы — известняки, песчаники, глины и др., а месторождения соли — диамагнитного материала — создают отрицательные аномалии. Из изверженных пород наименьшую намагниченность имеют кислые разновидности, наиболее распространенным представителем которых являются граниты. Среднемагнитные изверженные породы основного состава, например базальты, габбро (рис. 2). Наиболее сильно намагничены ультраосновные породы (перидотиты, пироксениты) и две разновидности железных руд — магнетит и пирротин. К сожалению, магнитные свойства однотипных пород изменяются в широких пределах, а у различных по составу могут быть одинаковыми. Так, некоторые разновидности кислых пород бывают намагничены с такой же интенсивностью, как основные комплексы, и т. д. Кроме того, амплитуды аномалий зависят от формы, размеров и глубины залегания аномалиеобразую-щих тел. Поэтому по одной лишь интенсивности аномалий определить состав геологических тел, которые их вызывают, обычно невозможно. Приходится использовать сложные расчеты, данные других геофизических методов и результаты бурения.
Заключение
Магнитометрическая, или магнитная, разведка (сокращенно магниторазведка) - это геофизический метод решения геологических задач, основанный на изучении магнитного поля Земли. Магнитные явления и наличие у Земли магнитного поля были известны человечеству еще в глубокой древности. Так же давно эти явления использовались людьми для практической деятельности (например, применение компаса). Со второй половины ХIX в. измерение напряженности магнитного поля проводилось для поисков магнитных руд. Однако до сих пор природа как геомагнитного, так и гравитационного поля не выяснена.
Основными параметрами геомагнитного поля являются полный вектор напряженности и его составляющие по осям координат. Значения параметров магнитного поля Земли зависят, с одной стороны, от намагниченности всей Земли как космического тела (нормальное поле), а с другой стороны, разной интенсивности намагничения геологических формаций, обусловленной различием магнитных свойств пород и напряженности магнитного поля Земли как в настоящее время, так и в прошедшие геологические эпохи (аномальное поле). От других методов разведочной геофизики магниторазведка отличается наибольшей производительностью (особенно аэромагниторазведка).
Магниторазведка является наиболее эффективным методом поисков и разведки железорудных месторождений. Она широко применяется и при геологическом картировании, структурных исследованиях, поисках полезных ископаемых, изучении геологической среды. Магнитные методы применяются не только для разведки, но и для глобальных исследований геомагнетизма и палеомагнетизма. Глубинность магниторазведки не превышает 50 км.
Список использованной литературы
1. Дементьев Г.А.
2. Логачев А.А., Захаров В.П. Магниторазведка, Л.: Недра, 1979. -351 с.
3. Тафеев Г.А., Соколов К.П. Геологическая интерпретация магнитных аномалий. -Л. : Недра, 1981. - 327 с.
4. Миков Д.С. Методы интерпретации магнитных аномалий. Томск.: изд. ТПИ, 1975. -180 с.
5. Миков Д.С. Интегральные методы интерпретации гравитационных и магнитных аномалий. Томск.: изд. ТПИ, 1975. -94 с.
- Магнитогидродинамические генераторы
- Магнитогидродинамические устройства. МГД генератор
- Магнитогидродинамический генератор
- Магнитогидродинамический генератор
- Магнитокалорический эффект
- Магнитооптические эффекты. Эффект Керра
- Магнитосфера Земли и последствия ее изменения
- Магнитные свойства наноматериалов
- Магнитные свойства нано частиц
- Магнитные способы обогащения руд
- Магнитные усилители
- Магнитные цепи. Величины и законы, характеризующие магнитные поля в магнитных цепях
- Магнитный пускатель
- Магнитный усилитель
