Выделение зон неоднородной, линейно возрастающей намагниченности горных пород

Все изложенные ранее способы нахождения глубины и элементов залегания геологических образований по создаваемому ими магнитному полю рассмотрены в предположении однородной намагниченности, т. е. при J = const. Границы распространения пород с однородной намагниченностью считаются четко выраженными. Ho в природных условиях вряд ли можно встретить действительно однородно намагниченные породы. В главе о магнетизме горных пород отмечено, что различные образцы одной и той же породы обладают различной намагниченностью. В практике применения магниторазведки однородная намагниченность понимается в том смысле, что средние значения намагниченности в пределах объемов, линейные размеры которых одного порядка с глубиной залегания, одинаковы для всего массива пород.
Из опыта наземной съемки хорошо известны резкие колебания напряженности поля над многими ультраосновными и основными породами, выходящими на дневную поверхность, что свидетельствует о ярко выраженной неоднородности в небольших интервалах. При измерении поля над теми же породами с самолета или при наземной съемке над такими же породами в условиях развития мощных покровных отложений указанное явление исчезает, изменения поля происходят плавно, характеризуя форму и положение массива в целом, т. е. кажущаяся намагниченность становится постоянной (однородной).
Заранее можно предвидеть, что в природных условиях могут иметь место случаи постепенного увеличения (или уменьшения) намагниченности. Этого следует ожидать на площади развития скарновых магнетитовых месторождений в связи с увеличением содержания магнетита от периферии к рудному скоплению; на эрозионном срезе крупных массивов основных пород, краевые части которых остывали раньше внутренних; в зонах развития гидротермальных процессов и при других условиях.
Закон изменения намагниченности пород в перечисленных случаях не известен, но имеющиеся опытные данные по измерению магнитной восприимчивости гидротермально измененных пород в некоторых районах показали, что изменения происходят по закону, близкому к линейному. Экспериментальных данных по измерению намагниченности пород в других названных выше случаях нет, но можно ожидать, что изменения намагниченности происходят по тому же закону.
Можно написать аналитическое выражение напряженности поля, например, над пластом большой мощности, намагниченность которого изменяется по любому закону, однако ценность такого выражения может быть реализована лишь при условии, если закон изменения намагниченности пород заранее известен. Следовательно, первостепенное значение приобретает вопрос о том, как при рассмотрении карты (или профилей) магнитного поля определенной территории установить, какие аномалии можно считать вызванными однородной (в указанном выше смысле), какие — неоднородной намагниченностью и по какому закону она изменяется. Аналитические выражения не могут дать ответа на последний вопрос.
Имея в виду распространенность линейного закона изменения намагниченности, можно для обнаружения этого случая рекомендовать преобразование наблюденного поля, а именно: рассматривать не кривую Z, а кривую градиента Z по линии, перпендикулярной к оси аномалии или, в случае крупных массивов — по нормали к контуру аномалии. При линейном возрастании намагниченности пород кривую градиента Z можно рассматривать как кривую напряженности поля при однородной намагниченности. Последняя будет равна приращению намагниченности в том интервале, в границах которого определяется величина градиента. Например, если величина градиента определяется в интервале 50 м, а намагниченность через каждые 50 м возрастает на 1*10в-3 СГС, то кривая градиента будет напряженностью поля Z над породой, намагниченность которой равна 1*10в-3 СГС. Эта «однородная намагниченность» заканчивается там, где постепенно возрастающая реальная намагнчиенность достигает постоянного значения, т. е. там, где градиент равен нулю. Изложенные рассуждения иллюстрируются теоретическими кривыми Z и ее градиентами на рис. 99.

По кривой Z, изображенной на рисунке, можно предполагать, что где-то вблизи точки перегиба проходит граница пород с различной намагниченностью («уступ»). Как указано ранее, наиболее простым способом вычисления глубины залегания такого намагниченного тела и местоположения контакта пород является построение кривой градиента Z по оси х; полученную кривую можно рассматривать как кривую напряженности поля над срезом («пластом»), мощность которого равна интервалу Δх. В рекомендациях для применения этого способа указано,что Δx должно быть меньше глубины залегания, следовательно, кривая Z'хΔx должна быть похожа на кривую Z над пластом малой мощности. Между тем на рисунке ясно видно, что кривая Z'хΔx соответствует случаю, когда мощность тела во много раз превосходит глубину залегания. Именно это обстоятельство и может быть использовано в качестве критерия для заключения о наличии зоны линейного возрастания намагниченности. Глубина залегания пород и мощность зоны с возрастающей намагниченностью может быть вычислена одним из способов, рекомендуемых для тел в форме пласта большой мощности. Для этой цели на рисунке построена кривая градиента Zx''ΔxΔx, по любой ветви которой можно вычислить глубину одним из способов, рекомендуемых для случая пласта малой мощности.
На теоретическом примере легко убедиться в правильности вычисленных значений.
Таким образом, указанным преобразованием можно обнаружить зоны линейно меняющейся намагниченности (при условии, что ширина зоны в несколько раз больше глубины залегания) и использовать полученную кривую для вычисления ширины зоны линейно возрастающей намагниченности, значения последней и глубины залегания пород.
При нелинейном возрастании намагниченности кривая Z будет более сложной, чем изображенная на рисунке. Использовать ее для заключений о размерах зоны и для вычисления глубины трудно, так как на форму кривой, кроме меняющейся намагниченности, влияют многие другие причины, в частности форма реального тела. Это замечание справедливо и для случая линейного изменения намагниченности; выводы будут справедливы лишь в том случае, когда форма Z'xΔx не вызывает сомнений в том, что она соответствует такому телу, размеры которого по оси х во много раз превосходят интервал Δх.
В тех случаях, когда измерения производятся на земной поверхности над породами с резко меняющейся намагниченностью, регистрируемой большими колебаниями напряженности поля от одной точки измерений до другой (часто с изменением знака аномального поля), нет необходимости в каких-либо преобразованиях. Границы распространения таких пород отчетливо видны по контурам, в пределах которых отмечены указанные резкие колебания; постепенное изменение средней намагниченности пород от одного края к другому легко обнаружить по сглаженному значению напряженности поля; глубина залегания может быть приближенно определена по наиболее острым пикам кривой Z. В рассматриваемых случаях изобразить поле Z в виде плавной кривой невозможно, оно изображается ломаной линией. Поэтому для грубой оценки глубины залегания пород можно использовать только отрезки ломаной линии, образующие, вместе с условным отрезком нулевой линии, треугольники. Единственный прием, который можно применить в этом случае для вычисления глубины — использовать половину расстояния между точками, где Z равно половине максимального значения и считать, что глубина залегания меньше этой величины. При резком изменении поля величина основания треугольника зависит от расстояния между точками измерений, следовательно, вычисленная глубина не может быть меньше четверти расстояния между точками. Это означает, что при расстоянии между точками 20 м минимальная вычисленная глубина будет 5 м, хотя породы в действительности могут выходить на поверхность. Это нужно иметь в виду при производстве полевых измерений и в случае необходимости возможно точного определения мощности наносов необходимо на определенных линиях сгущать сеть измерений.