Г85 Магниторазведка: учеб. пособие (дополненное)/ Л.А.Гершанок; Перм. ун-т. – Пермь, 2009. – 36 с.

УДК 550.838 (075.8)

ББК 26.21 я73

Г42

Гершанок, Л.А.

Г85 Магниторазведка: учеб. пособие (дополненное)/ Л.А.Гершанок; Перм. ун-т. – Пермь, 2009. – 36 с.

ISBN 5-7944-0627-5

В учебном пособии рассматриваются вопросы природы магнетизма, основные законы распределения магнитного поля Земли, его изменения в пространстве и времени. Изложены принципы работы магнитоизмерительной аппаратуры и методики магнитных наблюдений.

Освещены вопросы математической и геологической интерпретации магнитных аномалий; магнитные свойства горных пород, способы решения прямой и обратной задач, принципы разделения и трансформации магнитных аномалий.

. Изложено применение магниторазведки при изучении кристаллического фундамента, осадочной толщи, рудных, нефтегазовых и других месторождений и решение новых направлений в магниторазведке.

Р е ц е н з е н т ы: кафедра геологии нефти и газа Пермского государственного технического университета; ведущий научный сотрудник Горного института УрО РАН доктор физ.-мат.наук А.С.Долгаль

Печатается по постановлению редакционно-издательского совета Пермского университета

УДК 550.838 (075.8)

ББК 26.21 я73

ISBN 5-7944-0627-5 Ó Гершанок Л.А.,2006

ПРЕДИСЛОВИЕ

Потребность в учебной литературе по «Магниторазведке» назрела уже давно. Имеющийся учебник А.А.Логачева, В.П.Захарова «Магниторазведка» давно устарел (год издания 1979) и не удовлетворяет аттестационным требованиям при лицензировании специальности. Изданные в различных вузах страны учебные пособия чаще всего представляют сжатые содержания известных постулатов и, к сожалению, не охватывают все программные вопросы по данному курсу.

Предлагаемое учебное пособие является результатом многолетнего труда автора на кафедре геофизики в Пермском госуниверситете, где она читает лекции, ведет лабораторные занятия, проводит учебную и производственную практики со студентами и магистрами по курсу «Магниторазведка». За это время в развитии предмета произошли значительные изменения: расширился и усовершенствовался арсенал высокоточной магниторазведочной аппаратуры, внедрились специализированные автоматические методы обработки полевого материала и интерпретации магниторазведочного материала, найдены новые области применения магнитных наблюдений. Накопленный большой материал прикладных авторских разработок позволил ей выработать собственный взгляд на содержание курса и изложение материала.

При составлении учебного пособия полезными оказались программные сведения, великолепно изложенные в пособии академика В.М.Гордина «Очерки по истории геомагнитных измерений», изданном в 2004 г. Огромное терпение понадобилось его автору, чтобы собрать материал вековой истории магниторазведки с указанием заслуг отдельных ученых и практиков в ее развитии и становлении. Книга очень нужная и полезная не только студентам и преподавателям вузов, но и геофизикам-исследователям, занимающимся магнитной съемкой. Впервые в его книге приведен обобщенный библиографический список научных работ по магниторазведке – около 1000 наименований. Несомненно, что данная публикация намного облегчит труд преподавателя, студента в подборе литературы для научной работы, написания курсовых, дипломных работ и магистерских диссертаций.

Теоретические основы работы широко применяемых в настоящее время протонных магнитометров хорошо и доходчиво изложены в учебном пособии Г.Я. Дементьева «Протонные магнитометры», которое использовалось мною при изложении соответствующих разделов пособия.

В предлагаемом пособии включены фундаментальные вопросы магниторазведки с учетом достоинств опубликованной отечественной и зарубежной учебной литературы, отражающие современные аспекты метода. Показаны новые достижения высокоточных аппаратурных разработок при работе в нефтеносных и алмазоносных провинциях, их применение в решении специализированных геотехнических задач, изучении прогноза землетрясений и археологических исследованиях.

В учебном пособии излагаются материал о природе магнетизма, основных законах распределения магнитного поля и намагничивания горных пород. Рассматривается происхождение магнитного поля Земли, его изменения в пространстве и времени, взаимосвязи солнечной и магнитной активностей. Показано производство магнитных съемок в различных модификациях: аэро-, наземная, морская и космическая. Представлены сведения о принципах работы современной магнитоизмерительной аппаратуры и ее применении при выработке методик полевых наблюдений.

Вторая половина учебного пособия посвящена решению прямой и обратной задач магниторазведки, рассмотрению методов разделения и фильтрации магнитных аномалий; обзору методов интерпретации и решению прикладных задач. Работа иллюстрирована материалами современных разработок при решении конкретных геологических задач с привлечением геолого-геофизической информации по Пермскому Краю.

Пособие написано в соответствии с требованием Государственного образовательного стандарта по специальности 011200 «Геофизика». Оно также может быть полезным студентам-бакалаврам и магистрам, обучающимся по направлению 511000 «Геология».

ВВЕДЕНИЕ

Исторические сведения

и современное состояние магниторазведки

«Магнитный компас – прибор маленький, но без него Америка не была бы открыта!» – так говорят моряки. Продолжая эту мысль, можно сказать, что без компаса не было бы открытия железных руд, изучения внутреннего строения Земли и установления геологического возраста горных пород. О существовании компаса впервые упоминали китайцы, они описали применение компаса в морской навигации, которое приписывается к I в. н.э. Но английские историки установили, что первые упоминания о компасе в китайской литературе относятся к Х1 в. и в это же время появились сведения о применении компаса в навигации в Европе.

Во время своего первого путешествия в Новый Свет 14 сентября 1492 г. генуэзец Христофор Колумб в судовом журнале «Санта Мария» зарегистрировал отклонение магнитной стрелки от направления на астрономический север. Было установлено, что магнитная стрелка меняет свое направление при переходе из одного места в другое. В конце ХY в. в Европе стало известно, что магнитная стрелка отклоняется от магнитного меридиана и это отклонение меняется от места к месту. Эти факты послужили началом измерения одного из элементов земного магнетизма.

В России первым, кто обратил внимание на явления земного магнетизма, был М.В.Ломоносов. Он впервые высказал предположение о структуре земного шара как тела, состоящего из мельчайших разнородно намагниченных частичек, которые в совокупности образуют неоднородно намагниченный шар, что и объясняет неодинаковые значения отклонения в разных частях земного шара.

Большим событием в области изучения магнитного поля Земли было открытие основного закона магнитостатики французом Шарлем Югюстеном Кулоном. Он изобрел два способа измерения напряженности магнитного поля, основанных на наблюдениях периодов качания намагниченных маятников и закручивания нити крутильных магнитных весов (1784 г.). Разработанные Кулоном способы измерений в дальнейшем использовались в различных исследовательских экспедициях.

В течение ХYШ в. Российская академия наук наряду с морскими исследованиями вела измерения магнитного склонения в Центральной России, Сибири, на Урале и Кавказе.

Систематическая магнитная съемка на территории европейской части России начала проводиться в 70-х гг. ХIХ в. Результаты ее послужили основанием к созданию первых магнитных карт, по которым было установлено наличие крупной магнитной аномалии в Курской области. В дальнейшем, в 1889 г. в район КМА был направлен студент Петербургского университета Д.Д.Сергиевский, который произвел измерения магнитного поля в 166 пунктах в районе села Непхаево. Четырьмя годами позднее исследования на этой территории были продолжены, сомнений в достоверности полученных результатов не возникало, но вопрос о природе аномальных значений магнитного поля оставался открытым. Но только в двадцатых годах прошлого столетия началось всестороннее исследование Курской магнитной аномалии, которое привело к открытию богатейших залежей железной руды.

Для дальнейшего развития магниторазведки важное значение имели рекогносцировочные съемки в районе Кривого Рога, на Урале в районе гор Высокая, Магнитная и Благодать. Интенсивно проявляющиеся магнитные аномалии на Урале были объяснены наличием богатых железорудных залежей. Эти выводы геологического истолкования магнитных аномалий заинтересовали Д.И.Менделеева, занимавшего в то время пост директора палаты мер и весов и уделявшего большое внимание развитию производительных сил в стране. В 1899 г. он организовал специальную экспедицию на Урал.

К началу прошлого столетия магниторазведка хорошо себя зарекомендовала при поисках сильно магнитных руд, совершенствовалась аппаратура, значительно ускорились полевые магнитные измерения. К 20-м гг. исследователи научились обнаруживать и изучать слабые по интенсивности, хотя и значительные по занимаемому пространству, аномалии. Изучение этих слабых аномалий особенно оказалось полезным при нефтяных изысканиях. Такого рода аномалии отражает карта вертикальной составляющей напряженности магнитного поля по Западному Уралу, составленная по работам нефтяного института в Ленинграде (рис.1.).

В 1930 г. по инициативе проф. Н.Розе /25/ и под его руководством началась генеральная магнитная съемка, покрывшая за 10 лет магнитными пунктами (26 000) всю территорию России. Это позволило построить магнитные карты надежной точности, о чем раньше нельзя было и предполагать. За время работы экспедиции была организована учеба операторов и созданы новые приборы для съемки.

С тех пор учеными разработаны новые методы исследования, собран и обобщен огромный материал по распределению магнитного поля на поверхности Земли, развилось направление исследования прикладного характера – магнитная разведка, получившая благодаря трудам российских ученых теоретическое обоснование и широкое практическое применение.

Прошли годы, и сегодня магнитометрические исследования как для поисков месторождений полезных ископаемых, так и для решения многочисленных специализированных задач остаются востребованными во всем мире. Стали более совершенными магнитоизмерительные приборы, действующие на основе микропроцессорных систем и снабженные мощными запоминающими устройствами, обеспечивающими связь с обрабатывающими комплексами. Освоение и внедрение новой высокоточной техники поднимает магниторазведку на новую ступень развития, что способствует решению традиционных геологических задач и появлению широких возможностей при литологическом расчленении слабомагнитных осадочных, вулканогенно-осадочных, вулканических и метаморфических образований.

Открываются новые возможности изучения нефтегазоносных бассейнов, выделения нефтеперспективных площадей и отдельных типов нефтеносных структур, проведения гидрогеологических работ, инженерно-геологических и археологических изысканий.

Рис.1. Карта изодинам Z Западного Урала по данным Н.Розе (1930 г.)

Расширились возможности применения магниторазведки и для обнаружения рудных полезных ископаемых, картирования и расчленения слабомагнитных разновидностей горных пород: гематитовых, мартитовых, сидеритовых и гетитовых руд, бокситов, алмазоносных кимберлитов, марганцевых руд осадочного типа, сульфидных руд цветных и редких металлов, золотоносных, алмазоносных и вольфрамоносных россыпей.

Магнитометрические измерения используются широким кругом научно-производственных организаций при решении специализированных задач: трассирования трубопроводов, поисков затонувших судов, неразорвавшихся авиабомб и подземных снарядов, прогнозирования землетрясений, проведения исследований погребенных объектов культурного наследия.

Для повышения качества, экономической и геологической эффективности магниторазведочных работ совершенствуется и методика наблюдений. Для повышения информативности при решении различных поисково-разведочных и прикладных задач стали применяться компонентные магнитометры, обеспечивающие многофункциональность действия, одновременно измеряющие модуль и градиент магнитного поля. Их конструкция позволяет вести исследования в условиях интенсивных помех как естественного, так и искусственного происхождения.

Дата добавления: 2015-08-28