Магнитные градиентометры

15.01.2017

Опыт применения магниторазведки убеждает, что использование вторых производных магнитного потенциала во многих случаях упрощает вычисления глубины и элементов залегания намагниченных тел и иногда дает хорошие результаты при снятии регионального фона. При отсутствии измеренных значений названных величин рассмотрению подвергаются значения градиентов напряженности поля Zа или ΔT по оси z или по оси х, вычисленные по картам или графикам наблюденного поля.
Простые приемы вычисления градиентов поля применимы только в случаях плоской поверхности наблюдений, а надежные значения могут быть получены лишь при условиях высокой точности измерений и при такой сети точек, когда гарантировано измерение всех экстремальных значений напряженности поля. Имея в виду эти условия, во многих случаях выгоднее непосредственно измерять величину градиента. Разработкой конструкций градиентометров занимались многие наши специалисты, успешно испытаны различные варианты опытных экземпляров для наземных измерений, но серийного производства градиентометров нет.
В схематизированном виде опытные модели градиентометров состоят из двух идентичных чувствительных элементов типа феррозондов, разнесенных на определенное расстояние по вертикали или горизонтали соответственно для измерения градиента по оси z или х, с помощью которых измеряется разность напряженности поля в установленном интервале. В соответствии с большим практическим значением градиентов поля при геологическом объяснении магнитных аномалий нет сомнений в том, что в недалеком будущем они должны быть приняты к серийному производству.
Градиент по вертикали и по горизонтали может быть измерен с помощью Z-магнитометра как разность значений в двух точках. Погрешность измерения градиента таким способом равна сумме погрешностей двух измерений Z плюс погрешность, являющаяся следствием неточности соблюдения интервала, в пределах которого определяется величина градиента. Очевидно, что такой прием измерения не может быть признан удовлетворительным ни по точности измерений, ни по производительности. Такой метод измерения может быть оправдан в отдельных случаях только применительно к сильным аномалиям с большим градиентом.
He менее важно измерение градиента при воздушной съемке. Требования к точности измерений градиента в этом случае резко возрастают, так как величина его на высоте полета уменьшается во много раз по сравнению с величиной на земной поверхности. Использование метода оптической накачки открывает возможность создания градиентометра с чувствительностью до 0,02—0,03γ. Если базу градиентометра принять равной 1м, то при указанной чувствительности можно записать появление аномалии, характеризуемой величиной градиента начиная приблизительно с 50γ на 1 км. Аномалии с меньшим градиентом тоже представляют интерес, но можно пока ограничиться имеющимися возможностями по точности измерений и идти по пути увеличения базы градиентометра. Такие градиентометры испытываются в США и разрабатываются у нас.
При практическом использовании столь чувствительных приборов надо решить еще ряд вопросов, важнейшими из которых являются следующие.
1. Среднее значение нормального градиента поля по вертикали в средних широтах около 0,03γ на 1 м; чтобы использовать высокую чувствительность градиентометра, потребуется более точное знание нормального градиента в зависимости от географических координат местности и высоты полета.
2. Имея в виду неизбежные случайные отклонения градиентометра от заданной ориентировки, весьма вероятно, что придется измерять градиенты по трем осям прямоугольной системы координат.
3. В соответствии с принципом устройства прибора по каждой оси будет измеряться не составляющая полного градиента поля T, а разность модулей ΔT на заданном интервале. Чтобы использовать эти величины для вычисления параметров намагниченных тел, создающих аномалии, потребуется разработка специальной теории.
Таким образом, разработка метода, основанного на высокоточном измерении градиентов с самолета, требует не только преодоления трудностей по созданию прибора (которые можно считать уже разрешенными), но и ряда других, разрешением которых необходимо заниматься параллельно с созданием новой аппаратуры.