Презентация. Магниторазведка


Чтобы посмотреть этот PDF файл с форматированием и разметкой, скачайте его и откройте на своем компьютере.
Лектор:
Лукин Алексей Анатольевич
Томский политехнический университет
Институт геологии и нефтегазового дела
Кафедра геофизики

Магнитометрическая или магнитная
разведка (магниторазведка)
[
exploration
]

это
геофизический метод решения
геологических задач, основанный на
изучении магнитного поля Земли.
Яурс включает следующие
основные разделы:

Тема 5
. ОБИИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ
МАГНЕТИЗМА

Тема 6
. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ

Тема 7.
СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ
МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Тема 8.
МЕТОДИКА И ТЕХНИКА МАГНИТНЫХ
СЪЕМОК

Тема 9.
СПОСОБЫ ИНТЕРПРЕТАЦИИ МАГНИТНЫХ
АНОМАЛИЙ

Тема 6.
КАЧЕСТВЕННАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ КАРТ И
ГРАФИКОВ МАГНИТНОГО ПОЛЯ

Тема 7. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
МАГНИТОРАЗВЕДКИ
1.1.Характеристики поля постоянного магнита.
1.
2
. Индукция и напряженность магнитного поля.
1.
3
.Магнитные свойства веществ.
1.
4
.Кажущаяся магнитная восприимчивость.
1.
5
. Поле магнитного диполя.
1.
6
. Единицы измерения магнитных величин.
Магнитное
поле

одна
из
форм
проявления
электромагнитного
поля,
особенностью
которой
является
действие
его
только
на
движущиеся
частицы
и
тела,
обладающие
электрическим
зарядом,
а
также
на
намагниченные
тела
независимо
от
состояния
их
движения
.
1.Основные сведения из теории магнитного поля.
J =
(
Σ
М
ЭЛ
) /
V
N
S
2l
J =
æ(
Магнитный момент тела
М =
J V
1.
2
. Индукция и напряженность магнитного поля.
-
-
-
-
++++
J
H
H
2

B
B
μ
= 1
-
4
π
æ
B = H
-
4
π
æ(
Основные
силовые
характеристики
магнитного
поля

индукция
и
напряженность
.
Индукция
(В)
численно
равна
силе,
с
которой
действует
магнитное
поле
на
единичный
элемент
тока,
расположенный
перпендикулярно
к
вектору
индукции
.
1.
3
.Магнитные свойства веществ.
æ
-
магнитная восприимчивость,
J

намагниченность (вектор намагничения)
М

магнитный момент
Магнетики:
1. Диамагнетики
Н
J
æ <
0
2. Парамагнетики
J
Н
æ

0
3. Ферромагнетики
æ
��
0
Поле магнитного диполя
Величина
Ед. СИ
Ед. СГС
Связь
Магнитный потенциал
Ампер
Ед. СГС
1ед. СГС =10/4π А
Магнитная индукция
Тесла
Гаусс
1 Гс = 10
-
4
Тл
Поток магнитной индукции
Вебер
Максвелл
1 Мкс = 10
-
8
Вб
Напряженность поля
Ампер/метр
Эрстед
1 Э = 1000/4π А/м
Абсолютная магнитная
проницаемость
Генри/метр
Ед. СГС
μ
0
μ
(СГС) = μ
А
(СИ)
Магнитная восприимчивость
Ед. Си
Ед.СГС
1 ед. СГС = 4π ед. СИ
Магнитный момент
А*м
2
Ед. СГС
1 ед. СГС = 10
-
3
А*м
2
Намагниченность
А/м
Ед. СГС
1 ед.СГС = 1000 А/м
1.
6
. Единицы измерения магнитных величин.
В магниторазведке часто используют нанотеслы (нТл), 1 нТл = 10
-
9 Тл
2.1. Характеристика магнитного поля Земли и элементы вектора
геомагнитного поля.
2.2. Нормальное магнитное поле Земли на ее поверхности и
структура поля.
2.3.Магнитное поле земли по данным космических наблюдений.
2.4. Изменения магнитного поля во времени.
2.1. Характеристика магнитного поля Шемли и
элементы вектора геомагнитного поля.
N
S
С
Ю
Ось вращения
Земли
Т
Т
Т
Т
Схема дипольного магнитного поля Земли
R
З
= 6371 км
Магнитный момент Земли
М
З
= 8,3 10
22
А
*
м
2
=
8.3 10
25
ед. СГС
Ось магнитного диполя наклонена
под углом 11,5 градусов к оси
вращения Земли.
Элементы вектора геомагнитного поля
Т
изм
Н
(магн.север)
Z
X
(геогр. север)
Y
Z
(к центру Земли)
Т
о
Т
а
D
I
0
y
X
Z
o
Для земного диполя:
U = (M/r
2
)cos (90
-
б
)
-
(dU/dr) = Z = (2M/r
3
) cos (90

б
)
-
(dU/rd(90

б
)) = H = (M/r
3
)/sin(90

б
)
T = (M/r
3
)[1+ 3cos
2
(90

б
)]
1/2
Карта
изодинам
нормального магнитного поля Т для эпохи 1975 года
(
изодинамы
в 10

4
Тл)
0
0
20
0
40
0
60
0
20
0
40
0

2.2. Нормальное магнитное поле Земли на ее
поверхности и структура поля.
Полюса Земли
1 Географические.
2. Геомагнитные
3.Истинные магнитные
Т = Т
Д
+ Т
М
+ Т
ВН
+ Т
А
+
δ
Т
Т
0
= Т
Д
+ Т
М
-
нормальное
поле
2.3.Магнитное поле земли по данным космических наблюдений.
1

поток
корпускулярного
излучения
(солнечный
ветер),
2

силовые
линии
поля,
3
-
магнитопауза
,
4
-
фронт
ударной
волны,
5
-
зона
радиационного
захвата,
6

плоскость
экватора,
7

места
проникновения
частиц
в
зону
захвата
(полярные
каспы
)
2.4. Изменения магнитного поля во времени.
Карта
изодинам
нормального магнитного поля Т для эпохи 1975 года
(
изодинамы
в 10

4
Тл)
0
0
20
0
40
0
60
0
20
0
40
0
Карта изопор
δ
Т для периода 1970
-
1975 г.г. ( изолинии в нТл)
0
0
20
0
40
0
60
0
20
0
40
0
60
0
«Блуждание» Северного полюса
в период 1941
-
1947 г.г
.
На 1986 г. координаты
Южного полюса:
65
0
18

ю.ш
., 140
0
02

в.д.
Карты нормального поля для различных эпох (ИЗМИРАН):
T, Z, H
-
карты изодинам,
D
-
карты изогон,
I
0

карты
изоклин.
Карты
δ
Т,
δ
Z,
δ
H,
δ
D,
δ
I
0

карты изопор
Вариации геомагнитного поля
1.
Вековой ход (в фокусах

150 и более нТл в год). Периоды 11,4, 20, 60 лет

среднепериодные, периоды 600, 8000 лет

длиннопериодные.
Периодические
2
. Годовые, солнечно
-
суточные, лунно
-
суточные
3
.
Короткопериодные
колебания
периоды
до
1000
секунд
(регулярные
Р
С
,
иррегулярные
Р
i
)
1.Бухтообразные возмущения
2.Магнитные бури
мировые
полярные
Непериодические
3.1.Принцип магнитных весов и общее устройство оптико
-
механических
магнитометров.
3.2. Принцип феррозонда и блок
-
схемы феррозондовых наземных и
аэромагнитометров.
3.3. Принцип ядерной прецессии и обобщенная блок
-
схема протонных
магнитометров.
3.4. Принцип оптической накачки и общее устройство квантовых магнитометров.
3.5.Обобщенные характеристики и сравнительные данные магнитометров различных
типов (отечественные и зарубежные).
3.6.Вспомогательная аппаратура и оборудование для магнитных съемок
(магнитовариационные станции и
градуировочные
комплекты).
3.7.Аппаратура для измерения магнитных свойств горных пород.
Принципы
измерения магнитного поля
1.
Оптико
-
механический
магнитометр
[
]
2.
Феррозондовый
магнитометр
[flux
-
3.
Протонный
магнитометр
[
Proton
precession
]
4.
Квантовый
магнитометр
[
Принципы измерений магнитного поля и магнитометры
Принципы измерений
1.
Вертикальных магнитных весов (компенсационный)

оптико
-
механические
магнитометры (М

27М).
2. Принцип феррозонда
(
М

17, М

29, аэромагнитометры, скважинные)
3. Принцип ядерной прецессии (ядерно
-
протонные и квантовые магнитометры).
1.Магнитометр типа М

27
(
вертикальные магнитные
весы)
N
Схема устройство магнитометра
М
-
27м
Основные технические характеристики
магнитометра М
-
27М:
Диапазон измерения магнитной
индукции, нТл
(
-
80000)

90000
Погрешность отсчитывания, нТл
1
Время одного измерения, с
20
-
60
Масса рабочего комплекта, кг
14
Феррозондовый магнитометр
~
H~
H~
Регистрирующее
устройство
Процесс формирования второй гармоники в принципе феррозонда
Принцип ядерной прецессии
БП
f = (
γ
/2
π
) T
T
H
К
Равенство Лармора
Магнитный
момент протона
Прецессия

вращение магнитного
момента протона вокруг магнитных
силовых линий измеряемого поля
T
f
-
частота прецесии,
Н
-
гиромагнитное отношение
(отношение магнитного
момента протона к его
механическому моменту)
Протонный магнитометр
T~f
Явантовый магнитометр
Подуровни атома в магнитном поле
1
2
3
T~f
Ядерно
-
протонный наземный магнитометр ММП
-
203
Квантовый наземный магнитометр М
-
33
3.5.Обобщенные характеристики и
сравнительные данные магнитометров
различных типов (отечественные и
зарубежные).
За
рубежом большинство магнитометров для полевой геофизики выпускают 3
фирмы:
GEM Systems (
Канада)
-
модели серии
GSM
-
19, GSMP
-
40
(
США)
-
модели
G
-
856, G
-
858
Scintrex
Ltd. (
Канада)
-
модели
ENVI, SMARTMAG, NAVMAG
В
России современные
оверхаузеровские
магнитометры и датчики
POS
-
1
изготовляет лаборатория квантовой магнитометрии ДГТД
-
ДПИ. Полевая
модификация магнитометра называется
MMPOS
-
1
,
градиентометра
-
MMPOS
-
2.
Основные характеристики приборов
Модель
Тип
прибора
Чувств.
нТл
Ошиб
ка,
нТл
Автома
т
изм./се
к>
Памят
ь,
отчето
в
Дополнительные
возможности
Дисплей
Питан
ие
Вес
, кг
GSM
-
19T
Протонный
0.2
1
1
8 000
GPS, VLF
240x60
12В /

4.1
GSM
-
19(F)
Оверхаузера
0.02
0.2
до 2 (5)
8 000 �
GPS, VLF
240x60
12В /

4.1
GSMP
-
30(
-
40)
Квантовый
(
K)
0.002
-
0.014
0.2
1
-
10 (20)
(524
000)
int.GPS, VLF
8x30
знак
.
24В
-
8Вт
5.5
G
-
856(AX)
Протонный
0.1
±
0.5
цикл
-
3сек
5700
-
цифр.
табло
13.5В
4.5
G
-
858
Квантовый
(
Cs)
0.01
-
0.05
±
1
1, 2, 5, 10
32
000(?)
GPS
320x200
24В/
0.5А
4
ENVI
Протонный
0.1
±
1
1, 2
28 000
VLF,
аналог.выход
240x64
12В/0.6

4.5
SmartMag
Квантовый
(
Cs)
0.01

±
1
до 10
190 000
GPS,
аналог.выход
240x64
2x12
В
8.7
NavMag
Квантовый
(
Cs)
0.01

±
1
1, 2, 5, 10
�80000
00
int.GPS, USB
-
Flash
VGA
-
color
2x12B
6.6
MMPOS
-
1
Оверхаузера
0.01
1
до 2
80 000
GPS
240x128
2x12B
6.5
Достоинства и недостатки
магнитометров
разных типов
Тип
Достоинства
Недостатки
Протонные
1.
Не боятся тряски и вибраций.
2.
Измерения не зависят от изменения
внешних условий (температура,
влажность, давление).
3.
Нет необходимости в точной ориентации
датчика.
1.
Цикличность измерений, из
-
за
значительного времени преобразования.
2.
Нестабильность и пропадание сигнала при
больших градиентах магнитного поля
Оверхаузера
1.
Все положительные качества протонных
магнитометров.
2.
Снижение времени измерения.
3.
Низкая погрешность, за счет повышения
отношения сигнал/шум.
4.
Малый размер датчика.
1.
Меньшее время жизни рабочего вещества.
2.
Появление систематической ошибки, за счет
влияния блока СВЧ.
Квантовые
1.
Возможность непрерывных измерений.
2.
Высокая разрешающая способность.
1.
Ориентационная и азимутальная
погрешность.
2.
Температурный дрейф. Смещение
нуль
-
пункта
.
3.
Чувствительность к механическим
воздействиям (удары, вибрация).
Аппаратура для измерения магнитных свойств горных пород
Измерители магнитной
восприимчивости (каппаметры)
ИМВ

1, ПИМВ
-
2
1

Н
-
образный пермаллоевый
сердечник,
2

обмотки возбуждения,
3

измерительная обмотка,
4
-
исследуемый образец,
5

немагнитная крышка МЧП
.
1
2
3
4
5
2
Способ имерений

индукционный.
При отсутствии образца магнитные потоки
в диагонали моста компенсируются и в
измерительной обмотке сигнала нет.
Присутствие образца нарушает равенство
магнитных потоков и в измерительной
обмотке появляется ЭДС, пропорциональная
магнитной восприимчивости образца.
4.1.Генеральная магнитная съемка и региональные
опорные сети.
4.2. Классификация магнитных съемок.
4.3. Наземные магнитные съемки.
4.3.1.Выбор основных методических параметров съемки.
4.3.2. Способы наблюдений на пунктах и учет помех.
4.3.3. Контроль точности съемки.
4.3.4.Обработка данных магнитных измерений (оценка погрешностей наблюдений и
введение поправок).
4.3.5. Принципы построения карт геомагнитного поля и оценка их точности.
Методика полевых магниторазведочных работ
При поисках месторждений нефти и газа выделяют три этапа:
2. Поисковый.
3. Разведочный.
1. Региональный.
Стадия прогноза
нефтегазоносности
Стадия оценки зон
нефтегазонакопления
Стадия подготовки
объектов к глубокому
бурению
Стадия поиска
месторождени
я
(залежи)
Магнитные съемки
Маршрутные
Площадные
Мелкомасштабные (до 1:200000)
Среднемасштабные (до 1:50000)
Крупномасштабные (крупнее 1:50000)
М = 1/
L
, где
L

расстояние между профилями в см.
По точности магнитные съемки
Категория точности
СКП наблюдений
(нТЛ)
Сечение изодинам
(нТл)
Пониженная
15 и более
100, 250
Средняя
5
-
15
20, 50, 100
Высокая
5 и менее
10, 20
Прецизионная
Не более 1
5, 10
По геологическому назначению, начиная с поискового этапа съемки:

Картировочно
-
поисковые
(1:50000 до 1:10000 при средней точности).

Поисково
-
разведочные (от 1:10000 до 1:2000 при средней и высокой точности)

Разведочные (
детализационные
, М 1:5000 и крупнее, точность высокая)

Специального назначения (микромагнитные, градиентные и др.)

прецизионного
класса точности.
Точность определяется не видом и масштабом работ, а интенсивностью
ожидаемых аномалий, масштаб определяется размерами и формой аномалий.
КП
-
1
КП
-
2
2007 г.
Наземные съемки
Все наблюдения проводятся относительно КП, который создается в
спокойном магнитном поле. Если КП несколько

необходима их увязка
или уравнивание.
При съемках средней и высокой точности
записываются магнитные вариации и вводится
поправка. Во избежание перекосов поля необходимо
при использовании любых магнитометров создавать
опорную сеть.
Обработка данных
Δ
Т = Т
ИЗМ
+ Т
КП
-
δ
Т
ВАР

δ
Т
СМ 0
Погрешность измерений на КП:
Погрешность рядовых измерений:
4.4.1.Особенности и классификация
аэромагнитных
съемок.
4.4.2. Выбор основных методических параметров
аэромагнитных съемок.
4.4.3. Виды маршрутов аэромагнитной съемки и
способы залетов.
Схема расположения профилей опорной аэромагнитной сети,
построенной ВНИИГеофизики
5.1.Характеристика магнитных свойств горных пород.
5.2. Понятие интерпретации и ее виды
5.3. Решение прямой и обратной задач для
правильных тел.
Магнитные свойства горных пород
Магнитные аномалии определяются величиной и направлением
намагничености (
J
)горных пород.
Намагниченность
Наведенная
J
i
(
индукционная)
Остаточная
J
n
J
i
=(
æ 4
ВН
) /(1 +
.æ)
Классификация горных пород по магнитной восприимчивости
æ
:
1.
Практически немагнитные
-
до 50 10
-
6
СГС (до 40 10
-
5
СИ),
2.
Слабомагнитные
-
50

500 10
-
6
СГС (40

400 10
-
5
СИ),
3.
Среднемагнитные
-
500

5000 10
-
6
СГС (400

4000 10
-
5
СИ)
4.
Сильномагнитные более 5000 10
-
6
СГС (более 4000 10
-
5
СИ)
æ

=
æ/(1+æ.)

кажущаяся магнитная
восприимчивость
Ji
=æ 4
ВН
Для пород, не относящихся к
сильномагнитным
Для сильномагнитных пород
Магнитные аномалии зависят
от полной намагниченности,
Определяемой векторной суммой
J
полн
=
J
i
+ J
n
N
-
коэффициент размагничения
Индуцированная
и остаточная
намагниченность
J
H
Остывание породы
H
J
r
J
i
J
Q=
|J
r
|/|J
i
|
Параметр Кенигсбергера
Магнитные свойства минералов
-
ферромагнетиков
Минерал
(
ед.СГС
)
JS (
ед. СГС)
Т
К
0
Магнетит
0,7

2,0
490
578
Титаномагнетит
10
-
6

10
-
1
75
-
430
100
-
578
Пирротин
10
-
2
-
10
-
3
17
-
70
300

325
Маггемит
0,3

2,0
435
675
Гематит
10
-
5

10
-
4
1,5

2,5
675
Магнезиоферрит
0,8
140
310
Треворит
0,5
240
590
Якобсит
20
320
510
N = 0
N = (4/3)
π
N = 2
π
N = 4
π
Магнитная восприимчивость породообразующих
минералов (
æ
) в 10
-
6
ед. СГС
Диамагнетики
Парамагнетики
Рудные
Циркон
-
0,8
Галенит
-
2,6
Флюорит
-
0,9
Барит
-
1,4
Сфалерит
-
4,8
Апатит
-
8,1
Графит
-
0,4
Кварц
-
1,3
Микроклин 0
Ортоклаз
-
0,5
Плагиоклаз 0
Биотит 7
-
15
Мусковит 3
-
17
Роговая обманка 8
-
15
Пироксен 10
-
20
Породообразующие
Халькопирит 0,4
-
7,6
Сидерит 67
-
102
Пирит 7
-
159
Шпинель 2,2
Рутил 8,4
Изменение магнитной восприимчивости при автометаморфизме
Магнитная восприимчивость
Плотность
Дльтра
-
основные
породы
Серпентиниты
Карбонатиты
Магнитные поля правильных тел
Магнитный момент
Для двухмерных тел
M = J S
Для трехмерных тел
М =
J V
Для вертикальных пластов
Для реальных магнитов
+m
-
m
M = 2
ℓm
2b
M = J 2b
1
.
Магнитное поле полубесконечного штока

0
Х
J
2. Магнитное поле кругового горизонтального цилиндра
h
Н
J
0
X
Z
N
= Z
V
cos
Н

H
V
sin
Н
H
N
= Z
V
sin
Н
+ H
V
cos
Н
Z
V
= Z
N
cos
Н

H
N
sin
Н
H
V
= Z
N
sin
Н
+ H
N
cos
Н
Пересчет из вертикального в наклонное намагничение
Справедливо и обратное

пересчет из наклонного
в вертикальное намагничение
Вертикальное намагничение
Поле
T
вертикально намагниченного шара, построенное программой
Surfer
.
5.4.
Палеточные
методы
интерпретации аномалий.
5.5.
Графо
-
аналитические
методы
экспресс
-
интерпретации
.
5.6. Интегральные (прямые) методы
интерпретации.
5.4. Особенности графиков магнитного
поля при наклонном
намагничении
.
5.5. Способы определения направления
намагниченности по аномалиям.
5.6.Пересчет аномалий двухмерных тел с
наклонного
намагничения
на
вертикальное.
h
Н
J
0
X
Z
N
= Z
V
cos
Н

H
V
sin
Н
H
N
= Z
V
sin
Н
+ H
V
cos
Н
Z
V
= Z
N
cos
Н

H
N
sin
Н
H
V
= Z
N
sin
Н
+ H
N
cos
Н
Пересчет из вертикального в наклонное намагничение
Справедливо и обратное

пересчет из наклонного
в вертикальное намагничение
Вертикальное намагничение
I
0
= 60
0
Наклонное намагничение
кругового горизонтального
цилиндра
Горизонтальное намагничение
ADM
-
3D
Технологии внедрены в
Гравиметрической
экспедиции №3 и
Дкргеофизике
в 2004 г.
Авторы
разработки: Кочнев
В.А., Васильев Д.В.,
Гоз
И.В., Сидоров В.А
7.1. Задачи решаемые магниторазведкой при
геокартировании
7.2. Применения магниторазведке при
поисках различных месторождений
Западная граница Тиманского кряжа
Русская платформа
Тиманский кряж
Енисейский кряж
Западно
-
сибирская
низменность
Енисейский
кряж
Кузнецкий бассейн
100 км
Западная часть Восточно
-
Сибирской платформы,
Неоднородное поле над
интрузиями траппов
Акватория Азовского моря
Область докембрийских пород
Картирование разрывного нарушения залеченного дайками диабазов и
габбро
-
амфиболитов
Картирование даек в фундаменте по плану графиков магнитного поля
Задачи, решаемые магниторазведкой
Картирование контактовых изменений вокруг гранитного
массива
Картирование интрузии гранитов по спокойному пониженному
полю (Восточное Приладожье)
Картирование массивов ультраосновных пород (Бураковский и Аганозерский)
(пироксениты в краевых частях (10
-
1
СИ), габбро
-
нориты в центральной
части (10
-
3
СИ)
Магнитное поле над интрузией граносиенитов
(Казахстан)
известняки
песчаники
граносиениты
Рыхлые
образования
Магнитное поле над участком КМА

10000нТ
Аномалия над магнетитовым
телом (Горная Шория,
юг Кемеровской области)
граниты
диориты
известняк
Проекции рудных тел,
залегающих на глубине
~
200
м
Данные скважинной магниторазведки
Скарновое месторождение в Восточном
Саяне
Положение полюса
Магнитное поле над кимберлитовой трубкой (Якутия)
1000 нТ
Картирование очагов и печей средневекового поселения (Псковская область)
В
З
А=90
0
Косью
-
Роговская магасинклиналь
(Гряда Чернышева
-
Полярный Драл)
Месторождения нефти и газа
Карта магнитного поля Средневасюганского нефтегазоносного
района

Приложенные файлы

  • pdf 23698656
    Размер файла: 5 MB Загрузок: 0

Добавить комментарий