Методика наземной магнитной съемки, обработка и оформление материалов

Масштаб съемки, определяемый расстоянием между поисково-разведочными линиями (1 : 10 000 при расстоянии 100 м, 1 : 5000 при расстоянии 50 м и т. д.) с определенным расстоянием между точками наблюдений по линиям, устанавливается проектом в зависимости от геологической задачи, геологической обстановки и географических условий. Наземные съемки выполняются в масштабах 1 : 10 000 и крупнее, очень редко в более мелких масштабах, так как съемки масштаба 1 : 25 000 и мельче выполняются с самолета.
Установленный проектом масштаб не предусматривает однозначного решения вопроса о расстояниях между маршрутами и точками на маршрутах. В зависимости от конкретных условий может и должно осуществляться сгущение маршрутов и точек на таких участках, где запроектированная сеть недостаточна для решения геологической задачи и, наоборот, с целью экономии средств сеть точек должна быть разрежена там, где задача решается при увеличенном расстоянии между точками. При работе на значительной территории необходимость в отступлении от запроектированной густоты сети точек измерений возникает довольно часто.
Например, при геологическом картировании магнитным методом проектная сеть предусматривается для средней мощности рыхлых отложений. Для наиболее полного и экономного решения задачи следует сгущать сеть на участках с малой мощностью и разрежать ее на участках с большой мощностью рыхлых отложений. Такие же требования справедливы при обследовании какой-либо крупной аномалии, выделяющейся на фоне спокойного поля: сеть точек в пределах контура магнитного тела должна быть более густой, чем за его пределами, где магнитное поле изменяется плавно.
Изложенные требования вполне аналогичны требованиям к геологической съемке: съемка в определенном масштабе предусматривает соответствующее расстояние между геологическими маршрутами (этот критерий использован для определения масштаба магнитной съемки), что никак не исключает необходимости дополнительных маршрутов для прослеживания простирания пород, обследования обнажений горных пород и других целей.
Рациональные отступления от проектной сети точек измерений возможны лишь при условии оперативного использования результатов измерений. Практически это осуществляется на основе рабочей карты магнитного поля, на которую регулярно наносятся результаты измерений за каждый день.
Полевым измерениям магнитного поля предшествует разбивка сети точек на местности. В тех случаях, когда проектом предусматривается последующая передача результатов съемки с геологическими выводами для производства горных и буровых работ, сеть должна быть разбита инструментально с расстановкой опознавательных знаков на местности и с надежной привязкой магистральных линий к государственным геодезическим знакам. Требования к технике и методике работ предусматриваются специальными инструкциями.
Следует иметь в виду, что в залесенной местности инструментальная разбивка сети требует прорубки лесных просек, стоимость этих работ часто достигает 70% общей стоимости работ. Поэтому в тех случаях, когда съемка носит предварительный характер в том смысле, что заранее неизвестно, будут ли на исследуемой площади аномалии, заслуживающие дальнейшего изучения, следует, в целях экономии, ограничиться минимальным количеством инструментально проложенных линий и обследовать площадь в интервалах между редкими линиями ходами по компасу (в лесу) или по видимым ориентирам на открытой местности, измеряя расстояние между точками шагами. Максимально должны быть использованы имеющиеся лесные просеки, реки, дороги и другие линии, нанесенные на топографическую карту. Привязка инструментально проложенных линий к государственной сети и в этом случае является обязательной. Длина ходов в интервалах между фиксированными на местности линиями не должна быть большой во избежание больших отклонений от заданных направлений. В залесенной местности они не должны быть больше 2—2,5 км. Экономия от такого способа обследования площади будет очень значительной, а неизбежная погрешность нанесения на план контуров аномалий, заслуживающих дальнейшего изучения, не имеет существенного значения, так как заранее предусмотрено, что интересные участки будут обследованы более детально по инструментально разбитой и привязанной сети измерений.
Требования к точности полевых измерений определяются геологической обстановкой. Результаты магнитной съемки почти всегда используются для геологического картирования. Следовательно, проектируемая точность измерений должна обеспечить возможность обнаружения таких изменений магнитного поля, которые свойственны породам исследуемого района. Эти вопросы подробно рассматриваются в проекте работ на основании геологических сведений, данных о намагниченности пород и опыта работ в аналогичных условиях. Меры по обеспечению заданной точности предусмотрены инструкциями, здесь отмечаются только некоторые основные положения.
Вблизи стоянки отряда выбирается место для контроля показаний каждого прибора до начала и после окончания рабочего дня. Выбранное место, отмечаемое знаком, носит название контрольной точки (КТ). Утренние и вечерние отсчеты по шкале каждого магнитометра, исправленные за счет влияния температуры и вариаций, отличаются один от другого. Разность отсчетов, переведенная в гаммы, носит название «смещение нуля». Смещения бывают разных знаков, у современных приборов они обычно не выходят за пределы первых десятков гамм. При исследовании слабых аномалий смещение нуля может привести к ошибочным представлениям о распределении аномального поля, ввиду чего возникает необходимость вводить поправки в измеренные значения. Опытом установлено, что смещение нуля не является линейной функцией времени в течение рабочего дня, но в пределах более коротких отрезков времени на протяжении 1,5—2 ч можно считать, что изменения происходят пропорционально времени. Возвращение на KT через каждые 1,5—2 ч означало бы резкое снижение производительности труда наблюдателей. Поэтому на участке работ заранее намечаются опорные точки с таким расчетом, чтобы наблюдатели могли заходить на эти точки без большой затраты времени по пути своего движения на маршрутах.
На намеченных опорных точках выполняют очень тщательные измерения напряженности поля (несколькими магнитометрами или одним с повторениями) и определяют разность поля Z в гаммах на опорной и контрольной точках. Описание положения каждой опорной точки и значения ΔZ в каждой из них относительно поля Z на KT дается каждому наблюдателю.
Таким образом, отсчет по шкале (в гаммах) на опорной точке, уменьшенный на указанное в справке значение ΔZ в данной точке (с учетом знака), будет таким, каким он был бы на KT в тот момент времени. По этим данным можно определить, на какую величину изменился нуль прибора за время между каждыми двумя последовательными измерениями.
Некоторые причины смещения нуля известны; к ним относятся изменение температуры и вариации геомагнитного поля. При небольшом температурном коэффициенте прибора и плавном ходе вариаций можно вводить общую поправку во все полевые измерения по кривой смещения нуля, построенной по установленным смещениям в определенные моменты времени. По оси х откладывается время, по оси у — величины смещения; ход кривой в интервалах между точками определяется интерполированием.
При значительном влиянии температуры и вариаций во все измерения (включая измерения на контрольных и опорных точках) сначала вводятся поправки за счет влияния указанных причин, после чего строится кривая смещения нуля по неизвестным причинам. Величина поправки для каждой полевой точки определяется как ордината кривой в точке х, соответствующей времени измерения.
При производстве измерений в точках на маршрутах записываются время и результаты измерений, температура, особые метеорологические условия, встреченные по пути движения ориентиры (в том числе обязательно горные выработки) и положение точки измерения относительно ориентиров, сведения о рельефе.
Результаты измерений всеми приборами ежедневно наносятся на рабочий план в виде графика значений ΔZ по каждой линии. Чтобы графики ΔZ при больших значениях ординат взаимно не пересекались, следует подобрать расстояние между поисково-разведочными линиями без соблюдения масштаба. При рассмотрении графика будет видно, насколько близка к оптимальной сеть точек измерений, насколько удовлетворительны результаты по точности измерений. Оценка качества измерений будет видна по разбросу значений ΔZ на соседних маршрутах в пределах участков, где поле спокойное. Очень важно обращать внимание на надежность прослеживания осей аномалий, определяющих простирание пород, учитывая, что это важнейший элемент при геологическом картировании.
При обзоре рабочего плана с нанесенными графиками ΔZ можно обнаружить систематические погрешности, являющиеся следствием ошибок в определении «нуля» для каждого прибора в данный день. Это выясняется по общему понижению или повышению поля на некоторых линиях по сравнению с другими. Для выравнивания «нулевых» значений, если причина расхождений не выяснена, производят контрольные измерения по линиям, пересекающим все маршруты. На основании контрольных измерений (по возможности в спокойном поле) нулевые уровни исправляются. После устранения систематических ошибок повторные измерения в ряде точек используются для вычисления погрешности измерений. Нужно заметить, что величина последней наглядно выступает в виде колебаний измеренных значений поля на участках, где можно предполагать отсутствие геологических причин для беспорядочных изменений, особенно в тех случаях, когда разные приборы на соседних маршрутах показывают различные изменения.
После завершения съемки, когда контуры аномалий будут выявлены, должны быть намечены линии, по которым следует произвести вычисления глубины и элементов залегания намагниченных тел (если это нужно для решения геологической задачи). Ранее выполненные измерения могут оказаться неудачными по положению в плане (линия съемки идет под острым углом к простиранию осей аномалий), недостаточными по подробности или по точности и т. д. В этом случае должны быть проложены специальные линии с измерениями высокой точности и со сгущением точек в областях больших градиентов. Количество таких линий целиком зависит от поставленной геологической задачи. В случае сильно пересеченной местности по каждой такой линии должен быть дан топографический разрез с указанием точек наблюдений на нем. Без такого разреза вычисления глубины ii элементов залегания тел не могут быть выполнепы, так как все способы вычислений разработаны в предположении плоской поверхности измерений.
При сложном рельефе требуется применение специальных приемов.
Результаты полевых измерений должны быть представлены в масштабе съемки в виде графиков ΔZ по маршрутам либо числами в каждой точке. Такие сведения необходимы для критического рассмотрения геологических выводов по результатам съемки. Численные значения менее удобны для обозрения, карта графиков дает более яркое представление. Однако при масштабе ординат, согласованном с достигнутой точностью, карты графиков на участках с большими переменными значениями ΔZ могут оказаться нечитаемыми. Использовать в этом случае указания, изложенные применительно к результатам воздушной съемки, можно было бы лишь в том случае, если участки с пересекающимися кривыми ΔZ составляли небольшую часть общей площади. В большинстве случаев при наземной съемке охватывается относительно небольшая площадь и кривые больших значений ΔZ являются главным объектом рассмотрения. Поэтому такие участки не могут быть картами-врезками, они являются основными. Цифровые данные о напряженности ΔZ в каждой точке могут заменить нечитаемые кривые, но они неудобны для обозрения. По мнению автора, решение может быть следующее. Результаты измерений в масштабе ординат, выбранном в соответствии с точностью измерений, наносятся на план без соблюдения масштаба между поисково-разведочными линиями, а для обозрения составляется план в масштабе съемки с таким масштабом ординат, когда пересечение кривых исключается.
После нанесения графиков на план обсуждается правильность выбора «нормального» поля. Площадь съемки должна охватывать всю зону аномалий, включающую положительные и отрицательные значения. Если это условие выполнено, то среднее аномальное значение из всех значений ΔZ по равномерной сети точек должно равняться нулю, тогда ΔZ = Za. При необходимости изменения уровня нормального поля изменяется положение нулевой линии, график ΔZ остается неизменным.
Повторение карты магнитного поля в том же масштабе в изолиниях далеко не всегда является необходимым, так как все геологические выводы можно сделать на основе карт графиков. Ho если съемкой охвачена большая площадь и карты графиков в масштабе съемки труднообозримы, составление карты изолиний в более мелком масштабе может оказаться весьма полезным, так как в этом случае можно надеяться на более отчетливое отражение в магнитном поле крупных элементов геологического строения (крупных для данного масштаба съемки), трудно улавливаемых на разрозненных листах карт в масштабе съемки.
Начальные изолинии и интервалы между последующими выбираются исполнителем. Интервал между начальными положительной и отрицательной изолиниями должен охватывать зону, в которой напряженность поля колеблется в пределах погрешности измерений. Проведение нулевой изолинии в этом случае лишено основания. Последующие интервалы могут выбираться по закону арифметической или геометрической прогрессии, в зависимости от градиентов поля. На практике применяются и другие интервалы с грубым округлением. При проведении изолиний каждое значение Za в точках измерений следует рассматривать как приближенное, найденное с определенной погрешностью. Учитывая это, вполне допустимо проведение изолинии 100γ через точку, где измеренное значение 90γ, если погрешность измерений не менее ± 10γ. Это замечание имеет особое значение при проведении изолиний малых значений Za в поле малых градиентов. Пренебрежение этим замечанием приводит к тому, что в области затухания какой-либо яркой аномалии, оконтуриваемой плавными изолиниями, неожиданно рисуются очень сложные изолинии малых значений Za, форма которых не отражает геологического строения.
При геологическом объяснении магнитного поля обязательно учитываются все имеющиеся геологические данные и материалы по другим геофизическим методам. При этом следует иметь в виду, что работы любым геофизическим методом производятся не для подтверждения уже установленных геологических сведений, а для получения новых данных, дополняющих или уточняющих имеющиеся.