МАГНИТОРАЗВЕДКА Гринкевич Г.И. Магниторазведка: Учебник. – Екатеринбург: УГГА, 2001.- 308 с. Инструкция по магниторазведке/ Мин-во геологии СССР. – Л.: - презентация

1 МАГНИТОРАЗВЕДКА Гринкевич Г.И. Магниторазведка: Учебник. – Екатеринбург: УГГА, с. Инструкция по магниторазведке/ Мин-во геологии СССР. – Л.: Недра, – 263 с. Логачев А.А., Захаров В.П. Магниторазведка. 5-е изд., Л., Недра, с. Магниторазведка: Справочник геофизика/ Под ред. В. Е. Никитского, Ю.С. Глебовского. – 2-е изд. – М.: недра, с. Миков Д.С. Методы интерпретации магнитных аномалий. -2-е изд. Томск: Изд. ТГУ, 1975, 180 с. Серкеров С.А. Гравиразведка и магниторазведка:Учебник для вузов. – М.: Недра, с. Тафеев Г.П., Соколов К.П. Геологическая интерпретация магнитных аномалий.- Л.: Недра, – 327 с. Литература

2 Магнитное поле – одна из форм проявления электромагнитного поля, особенностью которой является действие его только на движущиеся частицы и тела, обладающие электрическим зарядом, а также на намагниченные тела независимо от состояния их движения. Основные силовые характеристики магнитного поля – индукция и напряженность. Индукция (В) численно равна силе, с которой действует магнитное поле на единичный элемент тока, расположенный перпендикулярно к вектору индукции. Линии магнитной индукции – кривые, касательные к которым в каждой точке совпадают с направлением вектора В в этих точках поля. Замкнутость линий индукции является выражением отсутствия в природе свободных магнитных зарядов. Если векторы В во всех точках поля одинаковы, то магнитное поле называют однородным. Направление линий индукции определяется правилом Максвелла (правило буравчика) 1.Основные сведения из теории магнитного поля.

3 Подобно тому, как вокруг неподвижного электрического заряда возникает электрическое поле, в пространстве вокруг движущихся зарядов (или токов) возникает магнитное поле. Сила действия этого поля зависит от скорости движения зарядов. Магнитное поле, как и электрическое, есть проявление единого электромагнитного поля. Если токи в проводниках не изменяются с течением времени, то и магнитные поля, созданные ими, также не изменяются. Для проводника с током индукция определяется по закону Био-Савара. В соответствии с этим законом, для прямолинейного участка цепи, в которой течет постоянный ток i на расстоянии r от этого участка: В системе СИ В системе СГС Здесь r – радиус-вектор, проведенный из участка проводника в рассматриваемую точку, Δ - вектор, совпадающий по величине с длиной участка, а по направлению с течением тока, μ а = 4π10 -7 Гн/м – магнитная постоянная (абсолютная магнитная проницаемость, т. е. проницаемость вакуума) в системе СИ, для системы СГС принято μа = 1; μ – магнитная проницаемость среды (относительная магнитная проницаемость). Для прямолинейного проводника с током, где а – расстояние до проводника: (СИ) (СГС)

4 Б мкА К r L L = r Если Для соленоида с током (СГС):, где n – число витков соленоида, r – радиус соленоида.,то Для градуировки магнитометров применяется градуировочный комплект КГ-1 (кольца Гельмгольца) и мера магнитной индукции ММИ-1, работающие по этому принципу

5 Магнитное поле в веществе изменяется по сравнению с полями, создаваемыми теми же источниками в вакууме. Это связано с тем, что в молекулах электроны участвуют в движении около ядер и создают микроскопические токи. Кроме того электроны, протоны и нейтроны, составляющие атом, обладают собственным моментом (спином), не связанным с движением этих частиц в веществе. Магнитные моменты ядер, складывающиеся из магнитных моментов протонов и нейтронов, более чем в тысячу раз меньше магнитных моментов электронов, поэтому, как правило, магнитные свойства вещества обусловлены свойствами электронов. В этом случае магнитная индукция В представляет собой среднее значение суммарной напряженности микроскопических магнитных полей, созданных отдельными электронами и другими элементарными частицами. Магнитную индукцию можно выразить через вектор напряженности магнитного поля Н и вектор намагниченности J. Напряженность магнитного поля не зависит от магнитных свойств среды и в вакууме (а также в воздухе): B = HB = μ а Н = 4π H В реальных средах В системе СГС В системе СИ Для вакуума (и воздуха) В = Н + 4πJB = μ a (H+J) J – намагниченность, т. е. магнитный момент единицы объема тела

6 2 B B При однородной намагниченности магнитный момент тела М = J V J = (ΣМ ЭЛ ) / V, где Σм эл – сумма элементарных магнитных моментов J = æH μ = 1 + 4πæ B = H + 4πæH B = H + 4πJ Для постоянных магнитов m – фиктивная магнитная масса æ –магнитная восприимчивость, характеризующая способность вещества намагничиваться СГС B = μ a (H+J) J = æH B = μ a μH μ = 1+ æ СИ

7 Магнитные свойства веществ æ - магнитная восприимчивость, J – намагниченность (вектор намагничения) М – магнитный момент Магнетики: 1. Диамагнетики Н J æ < 0 μ < 1 2. Парамагнетики J Н æ > 0 μ > 1 3. Ферромагнетики æ >> 0 μ >>1

8 ВеличинаЕд. СИЕд. СГССвязь Магнитный потенциал (U)АмперЕд. СГС1ед. СГС =10/4π А Магнитная индукция (B)ТеслаГаусс1 Гс = Тл Поток магнитной индукцииВеберМаксвелл1 Мкс = Вб Напряженность поля (H)Ампер/метрЭрстед1 Э = 1000/4π А/м Абсолютная магнитная проницаемость Генри/метрЕд. СГСμ 0 μ (СГС) = μ А (СИ) Магнитная восприимчивость æЕд. СиЕд.СГС1 ед. СГС = 4π ед. СИ Магнитный момент (M)А*м 2 Ед. СГС1 ед. СГС = А*м 2 Намагниченность (J)А/мЕд. СГС1 ед.СГС = 1000 А/м Единицы измерения магнитных величин В магниторазведке часто используют нанотеслы (нТл), 1 нТл = Тл В системе СГС численно В = Н, поэтому 1 Гс = 1 Э = Тл = 10 5 нТл

9 N S С Ю Ось вращения Земли Т Т Т Т Схема дипольного магнитного поля Земли R = 6371 км Магнитный момент Земли М З = 8, А*м 2 = ед. СГС Ось магнитного диполя наклонена под углом 11,5 градусов к оси вращения Земли. Для земного диполя: U = (M/R 2 ) cos Ө T = (M/R 3 )[1+ 3cos 2 Ө] 1/2 φ – магнитная широта Ө = (90-φ)

10 Элементы вектора геомагнитного поля Т изм Н (магн.север) Z X (геогр. север) Y Z (к центру Земли) ТоТо ТаТа D I0I0 y X Т – полный вектор индукции геомагнитного поля, Н –горизонтальная составляющая, Z – вертикальная составляющая полного вектора, D – магнитное склонение, J – магнитное наклонение вектора Т ZoZo То и Zo – вектора нормального поля, Та – аномальный вектор. Для земного диполя: -(dU/dr) = Z = (2M/r 3 ) cos Ө -(dU/r dӨ) = H = (M/r 3 ) sin Ө I 0 =arctg (Z/H) = 2 tgφ

11 Вид магнитосферы Земли по наблюдениям из космоса 1 –поток корпускулярного излучения (солнечный ветер), 2 –силовые линии поля, 3 - магнитопауза, 4 - фронт ударной волны, 5 - зона радиационного захвата, 6 – плоскость экватора, 7 – пути перемещения заряженных частиц, обтекающих магнитосферу, 8 – места проникновения частиц в зону захвата (полярные каспы)

12 Зоны космической радиации вокруг Земли Радиационные пояса: 1 – внутренний, 2 - средний, 3 – внешний

13 Карта изодинам фактического поля модуля вектора Т эпохи 1980 г. Изодинамы в мкТл (по Гринкевичу, 2001) Поле Т, измеренное на поверхности Земли, отличается от дипольного, и имеет аномалии, по размерам соизмеримые с материками. Структура геомагнитного поля