Яновский Б.М. Земной Магнетизм. Том 2

Подождите немного. Документ загружается.

Осадочные породы

111

Таблица показывает,

что

значения

осадочных пород могут

колебаться

весьма широких пределах

(от

—4'Ю

-8

до

6300-10

-6

однако

среднем

они

составляют величину, близ-

кую

к Ю

-4

Наиболее сильными магнитными свойствами среди осадоч-

ных пород обладают,

как

видно

из

табл.

10,

песчаники, алевро-

литы

глины красного

коричневого цвета.

Помимо этого, многие осадочные породы обладают ферро-

магнитными свойствами

имеют естественную остаточную

на-

магниченность

которая,

так же как и у

изверженных пород,

иногда превосходит

их

индуктивную намагниченность.

В табл.

11,

заимствованной также

у А. Н.

Храмова, приводятся

значения

для

песчаников, алевролитов

глин, имеющих наи-

большую величину магнитной восприимчивости.

Таблица

Породы

Число

образцов

Число образцов

со

значениями

„106

сгс

о.

Породы

Число

образцов

с*

10-20

20-50

50-100

100—200

см

о.

Песчаники

алев-

ролиты

167

3 5

Глины

. 401 42 11 24

4 10

1 20

Естественную остаточную намагниченность осадочных пород

нельзя объяснить остыванием

их в

магнитном поле

от

какой-

либо температуры,

так как с

момента своего образования

они

не подвергались действию температуры выше нескольких десят-

ков градусов Цельсия. Причиной образования

, как

показали

опытные исследования

по

переосаждению осадочных пород

[73],

является наличие

в них

мелких зерен магнетита. Осадочные

породы есть продукт разрушения изверженных, которые

большинстве своем содержат магнетит

виде механической

примеси.

При

разрушении магнетиты выделяются

виде

от-

дельных мелких зерен, которые могут быть намагничены двумя

способами: если объем частицы меньше критического

(см.

(2.39)),

то

частица должна иметь спонтанную намагниченность

, которую никаким полем размагнитить нельзя; если

же

объем

частицы больше критического,

то

намагниченность

ее

могла

быть приобретена

при

остывании изверженной породы

земном

поле.

При осаждении такой частицы

на дно

океана

она

должна

быть ориентирована земным магнитным полем

так,

чтобы

на-

112

Магнитные свойства горных пород

[Гл.

III

правление магнитного момента совпадало с направлением зем-

ного поля.

Поэтому, достигая дна океана, все частицы должны падать

в одном направлении и занять положение, при котором магнит-

ные моменты будут направлены по земному полю. В результате

осадочная порода приобретает остаточную намагниченность /

значение которой будет:

где νi — объем каждой частицы магнетита; η — число частиц

в 1 см

породы; ν

—

объем всей породы.

Экспериментальные исследования получения искусственных

осадков в стоячей воде под действием магнитного поля произ-

ведены рядом авторов [73] и в общем подтвердили эти сообра-

жения.

Данные таблиц показывают, что из осадочных пород лишь

глины и песчаники могут быть источником магнитных анома-

лий, которые можно обнаружить магнитной съемкой, но и они

не дают аномалий, интенсивность которых превышала бы сотни

гамм. Поэтому в магнитной разведке они не имеют такого зна-

чения как изверженные и метаморфизованные породы.

Однако благодаря большой стабильности естественной оста-

точной намагниченности /

осадочные породы приобрели боль-

шое значение в палеомагнетизме, где необходимо знание геоло-

гического возраста исследуемых пород, который у осадочных

пород хорошо известен.

Высокая же стабильность осадочных пород объясняется

мелкозернистостью магнитных компонентов.

В § 8 гл. II было показано, что отдельные частицы, которыми

являются магнитные частицы осадочных пород, обладают вы-

сокой коэрцитивной силой, обусловливающей их высокую ста-

бильность. Опыты показывают, что у многих осадочных пород

коэрцитивная сила составляет сотни эрстед.

ГЛАВА IV

МЕТОДИКА ПОСТАНОВКИ МАГНИТОМЕТРИЧЕСКИХ

РАБОТ

Выше было указано, что магнитометрические работы по ис-

следованию магнитных аномалий заключаются в измерении

элементов земного магнетизма в районе аномалии. Такие изме-

рения могут производиться как на самой поверхности, так и с

воздуха на самолетах. В первом случае работы носят название

наземной магнитной съемки, во втором — аэромагнитной.

§ 1. Наземная магнитная съемка

При постановке магнитометрических работ на поверхности

Земли основным требованием является соответствие числа пунк-

тов характеру аномалии и правильный выбор методики на-

блюдений, позволяющей с достаточной степенью точности опре-

делить значения аномальных составляющих напряженности

магнитного поля. Так как выбор методики зависит также от

характера.самой аномалии, то в первую очередь необходимо

определить хотя бы приближенно максимальные значения со-

ставляющих аномального поля и их градиента. Кроме того, для

правильной разбивки сети пунктов наблюдений необходимо

определить простирание аномалии, т. е. направление оси анома-

лии и примерную площадь, которую она захватывает.

Такие определения производятся предварительной рекогнос-

цировкой аномалии с занесением на карту или отметкой на

местности пунктов с максимальным значением вертикальной

составляющей, измерение которой при рекогносцировочных ра-

ботах является вполне достаточным. Рекогносцировочные рабо-

ты в настоящее время производятся главным образом при

помощи аэромагнитной съемки.

Если аномалия имеет продольное простирание, т. е. макси-

мальные значения вертикальной составляющей расположены

вдоль прямой линии, то пункты наблюдений располагаются по

Я В. .М. Яновский

114

Методика постановки работ

[Гл.

линии или профилям, перпендикулярным к линии максимумов,

или, как говорят, вкрест простирания аномалии. Расстояние

между профилями, а также расстояние между пунктами наблю-

дений по профилям выбирается в зависимости от величины из-

менения градиента вертикальной составляющей. Если градиент,

т. е. ——, на расстоянии

—

Χι

остается величиной постоянной,

то достаточно произвести измерения в точках, имеющих коорди-

наты Xi и х

, чтобы знать величину Ζ в любой точке, лежащей в

промежутке от Χι до х

. Если же градиент в этом промежутке *не

постоянен, то расстояние между пунктами следует выбирать

таким, чтобы вертикальная составляющая на этом расстоянии

изменялась по линейному закону.

Чтобы осуществить это требование, необходимо знать харак-

тер магнитного поля исследуемого района, который определяет-

ся в первом приближении предварительной рекогносцировкой.

Определение местоположения пунктов наблюдений для на-

несения их на карту производится топографическими методами

путем привязки их к основным топографическим пунктам, выби-

раемым заранее в центре аномалии. Обычно такие пункты в

виде высоких вех или пирамид располагаются вдоль оси анома-

лии. Топографические координаты этих знаков определяются

или привязкой их к ближайшим топографическим пунктам или

же по карте крупного масштаба.

Для удобства привязки пунктов наблюдений к основным

пунктам точки наблюдений располагаются вдоль прямых про-

филей, перпендикулярных к магистрали, т. е. линии, соединяю-

щей два основных пункта, если магистраль проходит по оси ано-

малии. Если же магистраль отклоняется от оси аномалии, то

профили удобнее проводить под некоторым углом к магистрали

так, чтобы они располагались вкрест простирания аномалии

Расстояние между пунктами наблюдений измеряется при помо-

щи ленты, а углы между магистралью и профилем — угломер-

ным инструментом (теодолитом). Если же по условиям местно-

сти прямых профилей проложить невозможно, то профиль

может быть и в виде ломаной линии, но в таком случае на каж-

дом изломе необходимо измерять угол поворота. Примером

такого распределения пунктов и метода привязки к основным

пунктам может служить магнитная карта одного из участков

Курской магнитной аномалии (рис. 52). Линия АВ на этой карте

представляет магистраль, проложенную примерно вдоль оси

аномалии, а прямые ав — профили, на которых расположены

пункты наблюдений, отмеченные кружочками. Кривые, отмечен-

ные цифрами, являются изолиниями вертикальной составляю-

щей Ζ.

Наземная магнитная

съемка

115

Очень важным вопросом при проведении исследований маг-

нитных аномалий является вопрос о правильном соотношении

точности магнитных наблюдений и точности определения коор-

динат пунктов наблюдений. Действительно, как бы точно ни

были измерены элементы земного магнетизма, но если не из-

вестно положение той точки, в которой производились эти на-

блюдения, или известно, но с большим приближением, то такие

измерения во многом те-

ряют свое значение для раз-

ведочных целей.

То же самое относится и

к обратному положению,

когда местоположение пунк-

тов определяется точно, а

измерения элементов зем-

ного магнетизма произво-

дятся приближенно.

Вопрос о правильном

соотношении точностей ре-

шается уравнением, связы-

вающим изменение какого-

либо элемента земного маг-

нетизма с переходом из од-

ной точки в другую. Это

уравнение для вертикаль-

ной составляющей имеет

вид:

(4.1)

где

ldx—

градиент Ζ в направлении х.

Если Ах представляет погрешность, с какой определяется

расстояние между пунктами, то ΔΖ будет представлять погреш-

ность, обусловленную незнанием точного местоположения пунк-

та и, следовательно, будет являться той предельной погреш-

ностью, ниже которой нет смысла производить измерения.

Так, например, если градиент Ζ достигает 100 у/м, и опреде-

ление расстояний производилось с погрешностью 1 м, то

измерения вертикальной составляющей не следует проводить

с погрешностью, меньшей ± 100 γ.

Результаты магнитной съемки даются или в виде карт изо-

линий того или иного элемента, или в виде графиков, показы-

вающих зависимость этих элементов от расстояния по профилю.

Следует заметить, что, как правило, магнитная Съемка в на-

стоящее время ограничивается измерением одного лишь элемен-

та, а именно: вертикальной компоненты, так как, зная распре-

8·

116 Методика постановки работ

[Гл.

деление Ζ на поверхности Земли, можно по формулам теории

потенциала (см. § 3, гл. VI) определить остальные две компо-

ненты X и Υ.

§ 2. Аэромагнитная съемка

Аэромагнитная съемка заключается в непрерывном измере-

нии полного вектора Н

, точнее его скалярного приращения, при

помощи автоматического прибора, называемого аэромагнито-

метром и устанавливаемого на самолете. Благодаря большой

скорости движения самолета этот метод позволяет увеличить

производительность работ по магнитной съемке в сотни раз.

Если при помощи магнитных весов наземная съемка дает воз-

можность в течение летнего сезона при одном наблюдателе по-

крыть детальной съемкой площадь в 100 кв. км, то аэромагнит-

ная съемка, при т.ом же расстоянии между маршрутами, — до

30—40

тыс. кв.

/он. Кроме того, преимуществом аэромагнитной

съемки является доступность ее для любых районов, где обыч-

ная наземная съемка невозможна (горы, тайга, пустыни и т. п.).

Аэромагнитная съемка получила свое применение главным

образом в целях геологического и геофизического картирования.

Магнитные карты, составленные по результатам аэромагнитной

съемки, позволяют решать вопросы о наличии в данном районе

тех или иных геологических структур и объектов, имеющих про-

мышленное значение.

В настоящее время этот метод не обладает еще той точ-

ностью, которую дает наземная инструментальная съемка и

которая необходима для точного указания границ и глубины

залегания породы. Поэтому при обнаружении аэромагнитной

съемкой того или иного аномального участка для интерпрета-

ции его иногда требуется и производство инструментальной

съемки. Однако никаких принципиальных затруднений в повы-

шении точности магнитных измерений и их привязки к месту

не имеется, и в ближайшее время надо ожидать появления но-

вых конструкций аэромагнитометров, позволяющих полностью

заменить наземную съемку.

Необходимо заметить, что идея съемки при непрерывном

движении наблюдателя и первая попытка практического ее

осуществления принадлежит Э. И. Вальскому [12], сотруднику

кафедры физики земной коры Ленинградского государственного

университета, который в 1930 г. произвел впервые наблюдения

со сконструированным им прибором — магнетроном — в поезде

в районе Курской магнитной аномалии.

Ввиду специфичности условий, в которых производится аэро-

магнитная съемка, а именно: большая скорость перемещения и

значительная высота наблюдений, она может обнаруживать

§ 21 Аэромагнитная съемка 117

такие аномалии, простирание и интенсивность которых не мень-

ше определенных величин.

Так, например, практика показывает, что время, необходи-

мое для измерений, должно быть не менее 4—5 сек, что при ско-

рости движения самолета

100—120

км/час требует протяженно-

сти аномалии не менее 150 м, а минимум приращения полного

вектора Δ#

. которое может быть замечено при аэромагнитной

съемке, составляет 50 γ.

Аэромагнитная съемка производится по прямым маршрутам,

направление которых по возможности и выбирается вкрест про-

стирания основных геологических структур. Однако существен-

ную роль в этом выборе играет наличие ориентиров для при-

вязки маршрутов, которые могут изменить требуемое геологией

направление. Промежутки между маршрутами определяются

высотой полета, которая, в свою очередь, должна выбираться в

соответствии с глубиной залегания пород, вызывающих анома

лии. Для выяснения той или иной аномалии достаточно просле-

дить изменение полного вектора Н

в пределах половины его

значения, т. е. от — до Η—^— .

Для однополюсных залеганий, таких как вертикальный ци-

линдр или вертикальный пласт большой длины, расстояние

Ящах

тах

между — и -I — равно удвоенной глубине залегания

верхнего полюса.

Для шаровой залежи и для бесконечно длинной цилиндриче-

ской, ось которой параллельна земной поверхности, такое рас-

стояние равно 0,8 глубины залегания центра, шара или оси

цилиндра.

Для пород, имеющих конечное простирание по вертикали,

т. е. имеющих полюсы на конечном расстоянии, расстояние меж-

ду

Uh±L

_)—Е?р. больше 0,8 глубины залегания и меньше

двойной ее величины.

Поэтому, выбирая высоту полета такой, чтобы она была

велика по сравнению с глубиной залегания полюса, ее можно

было бы считать за расстояние между полюсом и самолетом;

для выявлений аномалии необходимое расстояние между марш-

рутами должно быть не более удвоенной высотц полета.

Однако глубина залегания той или иной породы в неиссле-

дованном районе нам неизвестна, и можно делать лишь те или

иные предположения на основании геологических соображений,

поэтому вопрос о выборе высоты должен решаться в соответст-

вии с геологическими данными исследуемого района и с теми

118

Методика постановки работ Г

Гл.

задачами, которые поставлены перед аэромагнитной съемкой.

Результаты аэромагнитной съемки, полученные в виде гра-

фиков зависимости от расстояния по маршруту, наносятся на

карту в форме таких же графиков для каждого маршрута. Про-

кладка же маршрутов производится по местным ориентирным

Рис. 53. Карта аэромагнитной съемки Краснокаменского железо-

рудного месторождения (но А. А. Логачеву).

пунктам, над которыми пролетает самолет. Такими пунктами

могут служить пересечения дорог, излучины рек, населенные

пункты, вершины холмов или гор и т. п. В качестве примера на

рис.

53 показана карта магнитного поля в районе Краснокамен-

ского железорудного месторождения (Восточные Саяны), по-

строенная А. А. Логачевым по результатам аэромагнитной

съемки в масштабе 1 : 400

ООО.

Заштрихованные площади между кривыми и направлениями

маршрутов представляют положительные значения аномальной

вертикальной составляющей, а зачерненные — отрицательные.

Аэромагнитная съемка

119

Такой способ графического изображения, не давая особых

преимуществ в отношении наглядности представления о харак-

тере магнитного поля перед способом изолиний, имеет, однако,

то удобство, что требует для своего воспроизведения меньшего

времени и меньших усилий, и поэтому в настоящее время вошел

в практику не только аэромагнитной, но и наземной съемки.

Рис. 54. Геологическая карта Краснокаменского желе-

зорудного месторождения.

— габброднабазы, 2 — граниты, 3 — кварцевые диориты, 4 — спе-

пнтпорфириты, 5 — порфириты.

Чтобы иметь представление о практическом значении резуль-

татов аэромагнитной съемки, на рис. 54 приведена геологиче-

ская карта того же района Краснокаменского месторождения.

Сопоставляя обе карты, магнитную и геологическую, можно

видеть, что области повышенных значений вертикальной состав-

ляющей хорошо совпадают с областями распространения извер-

женных пород: габбродиабазов, порфиритов, сиенитов и т. д.,

обладающих, как мы видели, повышенной магнитной восприим-

чивостью. Этот факт и дает нам возможность использовать ре-

зультаты аэромагнитной съемки для геологического картиро-

Пс.НИЯ.

120 Методика постановки работ

[Гл.

К настоящему времени аэромагнитной съемкой покрыты гро-

мадные площади Восточной и Западной Сибири, а также евро-

пейской части СССР, на которых выявлено большое число маг-

нитных аномалий, позволяющих не только установить геологи-

ческое строение этих районов, но и открыть целый ряд

железорудных месторождений.

Методы производства как наземной, так и аэромагнитной

съемок освещены в Инструкции по магниторазведке, разрабо-

танной Министерством геологии и охраны недр [26].

Геологическое истолкование .результатов применения магнит-

ной разведки дано в специальном курсе А. А. Логачева [41] и

монографиях Р. Лаутербаха [118] и X. Райха [136].