Измерения аномального магнитного поля на больших площадях

12.01.2017

Длительный опыт применения магнитного метода при решении различных геологических задач доказал его высокую эффективность при геологической съемке различных масштабов. Ho при съемке крупных площадей возможность его использования в наземных вариантах ограничивалась низкой производительностью, особенно в труднопроходимой местности. Положение резко изменилось в результате разработки и серийного производства магнитометров для измерения напряженности магнитного поля с самолета. На используемых в настоящее время для аэромагнитной съемки самолетах одним прибором можно выполнить измерения в один полет на маршрутах общей длиной до 1000 км, стоимость работ при средних масштабах съемки уменьшилась по сравнению с наземными в десятки раз. Наземные съемки в настоящее время выполняются только при масштабах 1 : 10 000 и крупнее.
Математическая теория поля намагниченных тел разработана применительно к вертикальной и горизонтальной составляющим полного вектора. При наземной съемке преимущественно измеряется вертикальная составляющая. Естественно, что первые опыты по созданию прибора для съемки с самолета имели целью создание магнитометра для измерения той же составляющей.
На основании известной теории индукционного инклинатора в 1936 г. А.А. Логачевым был иснытан первый Z-аэромагнитометр. Серийный выпуск был осуществлен заводом «Геологоразведка». Магнитометрами этого типа произведена съемка на площади в несколько миллионов квадратных километров преимущественно в масштабе 1 : 200 000, открыты новые месторождения магнетитовых руд, карты магнитного поля использованы при геологической съемке и составлении геологических карт.
Многолетний опыт применения Z-магнитометра показал, что погрешность полевых измерений колеблется около ±100γ, в высоких широтах — меньше. Это вполне согласуется с теорией. Для измерения Z ось вращения индукционной рамки должна быть горизонтальной; если она наклонена на угол α к горизонту, то измеряется вертикальная составляющая Z' в другой системе координат, повернутой на угол α, т. е.
Z' = Z cos α ± H sin α.

Отсюда определяется абсолютная погрешность измерения Z
δZ = Z — Z cos α ± H sin α = 2Z sin2 α/2 ± H sin α.

При малых углах α первый член погрешности ничтожно мал, второй член зависит от величины горизонтальной составляющей Н. Очевидно, что при равных условиях погрешность в высоких широтах будет меньше, чем в средних. Полагая, например, α = 30' и H = 0,15 э, получим δZ = 120γ. Чтобы снизить погрешность, например, до 10γ, нужно обеспечить устойчивость оси вращения рамки с точностью до 2—3', чего на движущемся самолете достичь не удалось.
Требования к установке прибора резко снижаются, если измерять изменения модуля полного вектора Т. При отклонении прибора от заданного направления на тот же угол величина вектора в новой системе координат будет T cos а, она будет отличаться от измеряемой на δТ = T — T cos α = 2Т sin2 α/2. При α = 30' и T = 0,5’э погрешность δT = 6γ, т. е. в 20 раз меньше, чем при измерении Z. По этим причинам все современные магнитометры для воздушной съемки при геологических исследованиях изготовляются для измерения ΔT.
В нашей стране аэромагнитометры изготовляет завод «Геологоразведка». Выпускаемые в настоящее время приборы являются феррозондовыми. Имеются опытные образцы протонных аэромагнитометров, разрабатываются конструкции, основанные на методе «оптической накачки» атомов в парах щелочных металлов — натрия, рубидия, цезия.
Аналитические выражения поля ΔT гораздо сложнее, чем выражения Z и H. Однако очевидные преимущества Т-аэромагнитометра по точности и достаточно широкие возможности пользования приближенными аналитическими выражениями ΔT обеспечили им широкое применение.
В последние годы Т-магнитометры в благоприятных условиях применяются для непрерывных измерений при движении на автомобиле. С большим успехом такие работы выполняются геофизическими организациями КазССР.