полную намагниченность, если мы дальше будем его намагничивать, то уже ничего происходить не будет, так как он уже насыщенный.
Если мы будем потихоньку убирать магнитное поле, то он будет изменяться в другом направлении-по линии б, феромагнетик изолируется от магнитного поля и у него останется Jост (остаточная намагниченность, возникает при формировании гп или при ее изменении).
Далее если мы будем размагничивать против Jост, мы размагнитим до 0 (точка пересечения линии б и оси Т). Чтобы размагнитить потребуется коэрцитивная сила (-Тс). Если мы будем дальше наращивать отрицательное поле (нижняя левая часть на графике) мы придем к тому, что у нас произойдет насыщение (прямая линия в нижней части графика), Jнасыщения будет в отрицательную сторону.
Если мы опять будем уменьшать отрицательное поле, мы дойдем до нуля (при пересечении с осью J J=0), у нас останется остаточная намагниченность-линия с. Для того чтобы размагнитить образец, мы должны приложить наше первоначальное положительное поле (коэрцитивную силу) (точка Тс), при наращивании этого поля мы опять уйдем в Jнасыщения (линия с в правой верхней части графика).
Обозначения:
Jнаснамагниченность насыщения. Намагниченность, при которой у нас дальнейшее намагничивание не приведет у увеличению намагниченности. То есть намагниченность останется постоянной.
Jостостаточная намагниченность. Она останется при нуле, при изолировании от внешнего магнитного поля
Тскоэрцитивная сила. Сила, которая необходима, чтобы размагнитить ферромагнетик до
нуля.
Ферромагнитные минералы: Магнетит, титаномагнетит, гематит, пирротин
+ доп инфа
Парамагнетики – вещества, собственные магнитные моменты атомов которых в отсутствие внешнего магнитного поля отличны от нуля. При внесении парамагнетика во внешнее магнитное поле устанавливается преимущественная ориентация магнитных моментов атомов по полю (полной ориентации препятствует тепловое движение атомов). Парамагнетик намагничивается, создавая собственное магнитное поле, совпадающее по направлению с внешним полем и усиливающее его.
Диамагнетики – вещества, молекулы которых не обладают магнитным моментом. Во внешнем магнитном поле индуцируются элементарные круговые токи. Наведенные составляющие магнитных полей атомов (молекул) складываются и образуют собственное магнитное поле вещества, ослабляющее внешнее магнитное поле. Диамагнетики являются слабомагнитными веществами: они не магнитятся, если на них не действует магнитное поле.
Ферромагнетики – твердые вещества, обладающие спонтанной намагниченностью даже при отсутствии внешнего магнитного поля, которая подвержена сильному влиянию внешних факторов – изменению температуры, магнитного поля, деформации.
9. Типы остаточной намагниченности. Где и как образуются?
Про остаточную намагниченность (естественная остаточная намагниченность горных пород):
1.Возникает при образовании или изменении горной породы
2.Сохраняет в себе информацию о направлении вектора и величине напряжённости
3.Сохраняет в себе информацию древнего магнитного поля (эпохи образования или преобразования породы).
4.Присутствует у пород, содержащих минералыферромагнетики
Доп инфа из учебника:
При остывании расплавленных минералов и горных пород и переходе их температуры через точку Кюри (уровень температуры, выше которого упорядочение магнитных моментов не сохраняется, порода не намагничена, намагниченность равна нулю) они намагничиваются окружающим магнитным полем, приобретая начальную остаточную намагниченность (Jост). Если напряженность магнитного поля начнет возрастать, то Jост также возрастет до некоторого предела. При уменьшении магнитного поля она уменьшается до некоторой остаточной намагниченности. Чтобы ее уничтожить, нужно приложить поле противоположного знака, называемое коэрцитивной силой. Она является мерой жесткости остаточной намагниченности.
Значения Jост очень большие у быстро охлаждавшихся излившихся изверженных пород типа базальтов. Основным фактором, увеличивающим Jост пород, является наличие в них хотя бы малых концентраций ферромагнетиков. У изверженных пород остаточная намагниченность возникает в ходе их охлаждения (перехода через точку Кюри), т.е. имеет кристаллизационную (химическую) природу. У осадочных пород она седиментационная. В ходе осаждения в водоемах твердые частицы намагничивались и сохраняли в консолидированных осадочных породах эту относительно стабильную ориентированную остаточную намагниченность.
Остаточную намагниченность измеряют на образцах горных пород кубической или цилиндрической формы с размером 2–5 см, строго ориентированных в пространстве. Для этого, выбирая образец, его «привязывают» к горизонту, т.е. ставят на нем метки: х, у – по компасу и z – по отвесу. Методика измерений Jост основана на представлении о том, что каждый образец является магнитным. С помощью специальных приемов определяется первичная намагниченность во время образования породы, исключаются вторичные перемагничивания за время ее жизни. Далее по породам определяются усредненные значения склонения (Dдр) и наклонения (J др) древнего магнитного поля, позволяющие оценить положение геомагнитного полюса во время образования породы в современной системе географических координат.
Классификация:
I.По направлению:
●Прямая намагниченность (по полю).
Остаточная намагниченность, полярность (знак) которой совпадает с направлением внешнего магнитного поля.
●Обратная намагниченность (против поля).
Остаточная намагниченность, полярность (знак) которой противоположна направлению внешнего магнитного поля.
II. По условиям образования:
1. Термоостаточная намагниченность горных пород
Возникает в горных породах, содержащих ферромагнитные минералы, при охлаждении их от точки Кюри в слабом магнитном поле. При температуре чуть меньшей точки Кюри возникает спонтанная намагниченность. Ферромагнетик настолько “мягкий” что магнитные моменты образца и отдельных доменов ориентируются по направлению поля. Затем при остывании это направление намагниченности остается.
Свойства термоостаточной намагниченности:
o Направление термоостаточной намагниченности совпадает с направлением магнитного поля, в котором происходит остывание
o Термоостаточная намагниченность превышает по величине индуктивную намагниченность ( > 1)
oОбладает высокой стабильностью.
oМожет служить своеобразным геологическим термометром.
2.Химическая остаточная намагниченность
Возникает в горных породах, содержащих ферромагнитные минералы, в результате кристаллохимических образований и преобразований зерен ферромагнитных минералов в Земном магнитном поле при температурах ниже точки Кюри.
3. Ориентационная (осадочная) остаточная намагниченность
Возникает в процессе осаждения в постоянном магнитном поле взвешенных в жидкости (или газе), свободно ориентирующихся ферромагнитных частиц благодаря выравниванию магнитных моментов этих частиц по направлению магнитного поля. Характерна для осадочных пород.
4. Вязкая остаточная намагниченность
Явление самопроизвольного намагничивания и размагничивания временем получило название магнитной вязкости, а возникающая намагниченность – вязкой остаточной намагниченности.
10. Палеомагнетизм. На чем основан и что определяет?
Палеомагнетизм – метод, основанный на измерении остаточной намагниченности. Явления образования и сохранения остаточной намагниченности пород в геологическом времени, а также связанные с этим магнитные свойства принято объединять единым термином – палеомагнетизм, а методы использующие палеомагнетизм в геологических целях, называют палеомагнитными.
Два главных положения:
1.Естественная остаточная намагниченность горных пород возникла во время их образования, ориентирована в направлении существовавшего тогда геомагнитного поля и сохранилась неизменной по отношению к последующим изменениям магнитного поля.
2.Земное магнитное поле – это идеальное дипольное поле, создаваемое расположенным в центре Земли магнитным диполем.
Для пригодности к палеомагнитным исследованиям необходима определенная сохранность той части естественной остаточной намагниченности, называемой первичной, которая возникла при образовании породы.
Существование в горных породах прямой и обратной остаточных намагниченностей, отражающих изменение полярности магнитного поля Земли, позволяет производить расчленение и корреляцию горных пород палеомагнитным методом.
● Прямая намагниченность (по полю).
Остаточная намагниченность, полярность (знак) которой совпадает с направлением внешнего магнитного поля.
●Обратная намагниченность (против поля).
Остаточная намагниченность, полярность (знак) которой противоположна направлению внешнего магнитного поля.
Если в какой-либо геологический момент произошло изменение знака магнитного поля Земли, то породы, образовавшиеся до этого момента, будут намагничены в одном направлении, а после – в противоположном.
НА ЛЕКЦИИ ОН ПРО ЭТО НЕ ГОВОРИЛ, НО В ПРЕЗЕНТАЦИИ ЕСТЬ Магнитная чистка заключается в разрушении части остаточной намагниченности горной породы в нулевом магнитном поле под действием внешних факторов: времени, температуры, и переменного магнитного поля.
Большинство оценок магнитной стабильности строится на сравнении величины естественной остаточной намагниченности до магнитной чистки и после.
Чем больше разница, тем менее стабильной является остаточная намагниченность по отношению к данному воздействию.
Хорошей сохранностью отличаются химическая и термоостаточная намагниченности. Несколько менее характерно это для ориентационной намагниченности.
11. Измерение магнитных свойств горных пород. Аппаратура для магниторазведки.
Классификация методов проведения съемки По месту проведения съемки:
●Полевые (наземные, пешеходные, или автомобильные)
●Воздушные (аэромагниторазведка)
●Морские (гидромагнитные)
●Подземные наблюдения
●Скважинные наблюдения
По решаемым геологическим задачам различают:
●Региональные (аэромагнитные и гидромагнитные) : 1:200 000 и мельче
●Картировочные (аэромагнитные и полевые) 1:100 000 – 1:50 000
●Картировочно-поисковые (полевые) 1:50 000 – 1:10 000
●Поисково-разведочные и детальные (полевые, подземные, скважинные) 1:10 000 и крупнее
Системы наблюдений:
oПрофильная съемка
oПлощадная съемка
Для того, чтобы измерить магнитное поле, применяются магнитометры. Они бывают 3 типов:
● Феррозондовые (измеряет горизонтальную и вертикальную составляющие магнитного поля)
●Протонные (измеряет магнитную индукцию)
●Квантовые
●В учебнике еще есть оптико-механические
Внастоящее время в основном применяют протонные магнитометры МИНИМАГ и GSM-19T. Принцип работы протонного магнитометра:
Чувствительным элементом протонного магнитометра является жидкость, богатая протонами
(вода, спирт). Сосуд с этой жидкостью помещается внутри питающей (поляризационной) катушки, в которой с помощью постоянного тока от батарейки создается магнитное поле. Его надо направить перпендикулярно полному вектору магнитного поля Земли в данной точке (T). Жидкость «намагничивается» в течение примерно двух секунд, и все протоны, которые можно считать элементарными магнитиками, устанавливаются вдоль намагничивающего поля. Затем намагничивающее поле быстро выключается. Протоны, стремясь установиться вдоль вектора T, колеблются (прецессируют) вокруг него и индуцируют в измерительной катушке очень слабую ЭДС, частота которой пропорциональна величине напряженности поля T. На основе этого принципа были сконструированы отечественные магнитометры: полевой (МПП-203) с погрешностью измерений T до ± 2 нТл, а также аэромагнитометр (МСС-214) и гидромагнитометр (ММП-3) с погрешностями порядка ± 3 нТл.
Важно, чтобы во время измерений рядом не было железных предметов.
Процессия – вращение магнитного момента вокруг магнитных силовых линий измеряемого поля.
12. Качественная интерпретация магниторазведки.
Интерпретация данных магниторазведки складывается из геофизической интерпретации и геологического истолкования, тесно связанных между собой.
●Первым этапом является качественная интерпретация, позволяющая судить о местоположении пород с разными магнитными свойствами.
●Второй этап – количественная интерпретация, или решение обратной задачи магниторазведки – определение количественных параметров разведываемых геологических объектов.
При качественной интерпретации графиков, карт графиков и карт магнитных аномалий ведется их визуальное выделение. При этом обращается внимание на форму изолиний, их простирание, ширину, соотношение положительных и отрицательных аномалий, на абсолютные значения максимумов и минимумов. Далее, используя сведения о магнитных свойствах пород,
устанавливают связь тех или иных аномалий магнитного поля с определенными геологическими образованиями.
(ПО ДАННОМУ ВОПРОСУ ИНФОРМАЦИЯ НИЖЕ ПРО КОЛИЧ.ИНТЕРП. НЕ НУЖНА, но удалять не буду)
Общая характеристика количественной интерпретации. Аппроксимация аномалиесоздающих объектов телами простой геометрической формы, определение их глубины, размеров, точного местоположения, интенсивности намагничения - основная цель количественной (расчетной) интерпретации, или решения обратной задачи магниторазведки. Математически решение обратной задачи магниторазведки неоднозначно, так как похожие аномалии могут быть созданы геологическими телами разных форм, размеров и интенсивности намагничения. Для более однозначной интерпретации магнитных аномалий и, в частности, оценки размеров тел необходимо знать интенсивность намагничивания тел J, определяемую по измерениям магнитной восприимчивости образцов (J ≈ æT), значениям напряженности поля Земли T, а также иметь дополнительные геологические сведения о наиболее вероятной форме объектов.
Для количественной интерпретации данных магниторазведки применяются прямые и косвенные методы.
●Среди прямых методов, используемых для обработки отдельных простых магнитных аномалий (локальных или региональных), наибольшее применение находят аналитические (или методы характерных точек) и палеточные (или методы сравнения).
●К косвенным методам относятся некоторые методы обработки сложных аномалий, в которых путем последовательного решения прямых задач методом подбора формы и глубины возмущающих масс добиваются совпадения наблюденной аномалии с теоретически рассчитанными.
Эти методы базируются на использовании ПЭВМ.
Начинается количественная интерпретация с определения местоположения, протяженности аномалесоздающих тел, их формы, глубины залегания. Далее аномалесоздающие объекты аппроксимируются телами простой геометрической формы. Для этого используются форма, знак аномалий и вся априорная информация о форме. Если на карте изодинам Za имеются изoметрические аномалии, отличающиеся по поперечным размерам не более чем в 2–3 раза, то они могут создаваться либо телами столбообразной формы (при аномалиях одного, как правило, положительного знака), либо телами шарообразной формы (при наличии в центре аномалий одного знака, чаще положительного, а вокруг – кольцеобразных аномалий другого знака).
Примером столбообразных геологических объектов с глубокозалегающими нижними кромками могут быть столбообразные залежи железосодержащих руд, кимберлитовые трубки, штокообразные интрузии, куполовидные структуры и т.п.
Примером шарообразных геологических тел с неглубокозалегающими нижними кромками могут служить такие изометрические объекты, как брахиантиклинальные и брахисинклинальные структуры, ядра которых сложены породами с повышенными магнитными свойствами; некoторые интрузии и лакколиты; массивные или чечевицеобразные залежи таких полезных ископаемых, как железные руды, бокситы, марганцевые руды и др.
Если на карте изодинам Za имеются аномалии вытянутой формы с изолиниями в виде эллипсов, большая ось которых более чем в 3–4 раза превосходит малую, то они могут создаваться пластообразными (при аномалиях одного знака) или цилиндрическими телами (при наличии в центре аномалий одного знака, а вокруг – другого).
Аномалии одного знака создаются крутозалегающими пластами, пластообразными интрузиями,
зонами нарушений, пластами метаморфических и осадочных пород, пластообразными залежами полезных ископаемых и др.
Вытянутые аномалии одного знака, окруженные полем другого знака, образуются над такими цилиндрообразными геологическими объектами «бесконечного» простирания, но ограниченными по глубине, как синклинальные и антиклинальные структуры, линзообразные и веретенообразные рудные тела и т.п.
На картах изодинам Za могут наблюдаться вытянутые аномалии, с одной стороны, одного, а
с другой – другого знака (зоны резких градиентов). Они связаны с крутыми контактами двух толщ или сбросами (уступами). Практика магниторазведки показывает, что все одиночные магнитные аномалии с той или иной степенью приближения могут быть отнесены к рассмотренным пяти видам. Методы количественной интерпретации разработаны в результате анализа решений прямых задач для разных моделей.
13. Прямая и обратная задача магниторазведки.
В магниторазведке при интерпретации данных решаются прямая и обратная задачи.
Прямой задачей магниторазведки называется нахождение магнитных аномалий ( T а Z а , и др.) над объектами известной формы, глубины залегания и намагниченности.
Обратной задачей магниторазведки является определение формы, глубины залегания, намагниченности по измеренному распределению аномалий.