Магнитные весы для наземных магнитных измерений

15.01.2017

При наземных измерениях аномальной напряженности магнитного поля обыкновенно ограничиваются измерением вертикальной составляющей Zа и лишь в редких случаях в зонах сильных аномалий измеряют На, а в случае слабых аномалий — ΔН, т. е. алгебраическое приращение горизонтальной составляющей. Преимущественное измерение Zа, а не Hа или других элементов объясняется тем, что Zа имеет всегда неизменное направление (вертикальное), следовательно может рассматриваться как скалярная величина, тогда как Hа является величиной векторной. Измерение векторной величины более сложно, чем скалярной. Теоретические же возможности использования Zа и Hа для решения геологических задач одинаковы. Сведения о распределении двух составляющих аномального поля во многих случаях упрощают вычисления элементов залегания намагниченных тел и по этой причине измерения обеих составляющих аномального поля весьма полезны. Ho стоимость работ по измерению Hа выше, чем стоимость измерений Zа, ввиду чего сплошное покрытие всей площади исследования двойными измерениями не может быть экономически оправдано.
В настоящее время разработаны простые способы вычисления Hа в любой точке плоскости по заданному распределению поля Zа в той же плоскости; следовательно, в тех случаях, когда полезно иметь сведения о поле Hа, последнее может быть вычислено. Непосредственные измерения Hа (или ΔН) по избранным направлениям могут быть экономически обоснованы лишь в тех случаях, когда заранее предвидятся трудности вычислений, как например, при съемке в условиях сложного рельефа.
Из многих магнитометров для измерений Zа наиболее распространенными во всех странах являются магнитные весы различных конструкций под различными названиями. Чувствительным элементом весов является магнитная стрелка, качающаяся в вертикальной плоскости, перпендикулярной к магнитному меридиану, на горизонтальной оси. Определенная плоскость качания выбирается для того, чтобы исключить момент вращения, создаваемый горизонтальной составляющей земного поля. Если при этом условии ось вращения стрелки будет проходить через центр ее тяжести, то стрелка установится вертикально северным концом вниз вследствие того, что действует только момент вращения, создаваемый вертикальной составляющей земного поля. Смещая центр тяжести стрелки вниз и в сторону южного полюса с помощью грузиков, можно привести стрелку в горизонтальное положение в нормальном поле Земли (Z = Z0). В тех точках измерений, где Z отличается от Z0, стрелка отклонится от горизонтального положения, угол отклонения будет служить мерой Za.
Впервые приборы типа магнитных весов появились в магнитных обсерваториях для измерения вариаций 6Z (весы Ллойда); по тому же принципу были созданы инклинатор Тиберга для измерения сильных аномалий (Швеция), инклинатор Гочкиса (США) и в 1914 г. весы Шмидта (Германия) высокой точности для измерения слабых аномалий. В последующие годы магнитометры типа весов Шмидта изготовляются многими фирмами. В Советском Союзе серийный выпуск магнитных весов высокой точности осуществляет завод «Геологоразведка».
Такого же типа приборы выпускались с другим приемом измерения Za, называемым «нулевым способом» и заключающимся в полной компенсации поля Z, т. е. в приведении стрелки в горизонтальное положение с помощью известного поля компенсирующих магнитов или силою кручения нити или пружины. Нулевой метод осуществлен И.П. Деколонгом в морском дефлекторном магнитометре, Томсоном (Швеция) в Z-магнитометре для исследования сильных аномалий, Дальбломом (Швеция) в «карманном магнитометре» для исследования сильных аномалий, Кенигсбергером для полевого магнитометра высокой точности и др. Преимущество Z-магнитометров с нулевым отсчетом заключается в том, что при горизонтальном положении стрелки момент вращения, создаваемый горизонтальной составляющей земного поля, равен нулю при любом азимуте оси вращения стрелки, следовательно нет необходимости устанавливать плоскость качания стрелки перпендикулярно к магнитному меридиану.
В связи с успехами в изготовлении новых материалов для устройства подвесных систем, на которых укрепляется магнитная стрелка, в последние годы в новых конструкциях магнитных весов применяется именно нулевой метод отсчета.