В первом приближении магнитное поле Земли может быть представлено полем намагниченного шара, или магнитного диполя (Тдип), расположенного в области центра Земли, ось которого по отношению к оси вращения Земли составляет 11°. Места выхода продолжений оси этого диполя на поверхность Земли называют геомагнитными полюсами Земли. Область выхода южного конца оси диполя носит название северного магнит ного полюса, а область выхода северного окончания оси диполя — южного. Например, северный магнитный полюс находится на данный момент на 72° с.ш. и 96° з.д. и отстоит от северного географического полюса Земли на 1400 км.
Вклад дипольной составляющей (Тдип) в наблюдённое магнитное поле Земли составляет примерно 70%, что объясняет такие глобальные особенности, как наличие магнитных полюсов Земли и увеличение напряжённости магнитного поля в два раза при переходе от экватора к полюсам. В наблюдённом поле выделяют также составляющие, связанные с особенностями внутреннего строения Земли, называемые материковыми аном алиями (Тм). Эти плавно изменяющиеся компоненты образуют на Земле шесть крупных соизмеримых с площадью материков, положительных и отрицательных аномалий с амплитудой (0,1-0,2)∙105 нТл. В настоящее время ещё не выработана единая точка зрения относительно происхождения Тм. Видимо, источники их располагаются на глубине около 2900 км, на уровне внешней границы ядра Земли.
Нормальным геомагнитным полем (или главным магнитным полем Земли) в рассматриваемой точке в практике магниторазведки принято называть сумму полей диполя (Тдип) и материковых аномалий (Тм): Тнорм = Тдип + Тм. По существу, нормальное магнитное поле Земли представляет собой магнитное поле усредненной, безрелъефной, сферически однородной в магнитном отношении Земли. Нормальное магнитное поле Земли рассчитывают специально.
Существуют таблицы или карты Тнорм, Zнорм и других элементов магнитного поля для определенного периода времени (середина года, кратного пяти — 1995, 2000 г. и т. д.) и для каждой точки Земли, находящейся на уровне моря (при нулевой высоте) (см. рисунок 16).
Рис. 16. Нормальное магнитное поле Земли (Тпорм) эпохи 1990 года.
Изолинии проведены через 5000 нТл.
Отклонения наблюдённых значений магнитного поля Земли (Т) от нормального поля (Тнорм) называются аномалиями магнитного поля (ΔТа, ΔZa, ΔHa):
ΔТа = Т − Тнорм; ΔZа = Z − Zиорм; Δ Hа = Н − Ннорн. (12)
В зависимости от протяжённости участка или площади, на которых они выделяются, аномалии магнитного поля подразделяют на локальные и региональные (относительно друг друга для данного района исследования) (см. рисунок 16). В Северном полушарии направление намагничивающего поля Земли близко к вертикальному, поэтому более яркими и локализованными являются положительные аномалии. Интенсивность и характер магнитных аномалий зависят от эффективной, или относительной, интенсивности намагниченности горных пород (Δl), которая определяется их магнитными свойствами, свойствами вмещающих пород и напряжённостью магнитного поля Земли, а также от формы, размеров и глубины залегания неоднородностей.
Вариации магнитного поля
Наблюдения магнитного поля Земли в течение длительного времени показывают, что напряженность магнитного поля и его элементы меняются во времени. Эти изменения получили название вариаций геомагнитного поля : ΔT вар, ΔZвар и др. По частотному составу, интенсивности и происхождению принято различать несколько видов магнитных вариаций: вековые, годовые, суточные и магнитные возмущения (бури).
Вековые вариации магнитного поля происходят в течение длительных периодов времени в сотни лет, что проявляется в значительных изменениях среднегодовых значений элементов земного магнетизма. Поскольку подобных многовековых наблюдений мало, то закономерность вековых вариаций установить трудно, хотя намечается их изменение с периодом в 6000 лет. Степень изменения элементов земного магнитного поля различна для разных районов Земли, имеется несколько зон (фокусов), в которых они максимальны. Возникновение вековых вариаций, видимо, объясняется процессами, протекающими внутри Земли (в ядре и на границе ядра с мантией). В меньшей степени они связаны с особенностями строения земной коры.
На магнитное поле Земли также накладывается переменное магнитное поле (вариации годовые, суточные, магнитные бури), вызванное внешними процессами, происходящими в ионосфере под воздействием солнечной энергии.
Годовые вариации — это изменения среднемесячных значений напряженности магнитного поля небольшой амплитуды.
Суточные вариации связаны также с солнечно-суточными изменениями напряжённости магнитного поля из-за изменения солнечной активности. Вариации достигают максимума в полдень по местному времени. Амплитуда суточных вариаций зависит от магнитной широты района наблюдения и изменяется от первых десятков до 200 нТл при переходе от экватора к полюсам. Годовые и суточные вариации являются плавными, периодическими. Их называют невозмущенными вариациями.
Кроме невозмущенных вариаций существуют возмущенные вариации, к которым относятся непериодические импульсные вариации (магнитные бухты и магнитные бури).
Магнитные бури бывают разной интенсивности, возникают спорадически и проходят по всей земной поверхности одновременно. Продолжительность магнитных бурь колеблется от нескольких часов до нескольких суток, а интенсивность достигает тысяч нТл. Намечается чёткая связь между интенсивностью магнитных бурь и солнечной активностью. В годы максимумов солнечной активности, период которых составляет около 12 лет, наблюдается наибольшее число бурь. При проведении магниторазведки необходимо учитывать и исключать вариации магнитного поля, если их амплитуды сравнимы со значениями аномаий магнитного поля от изучаемых геологических структур или превышают их.
Таким образом, в общем виде полный вектор напряжённости, как и любой друой параметр магнитного поля Земли, можно представить в виде
Т = Тнорм + ΔТюр + ΔТа. (13)
С учётом выражения (2) аномальное магнитное поле рассчитывают по формуле
ΔТа = Т − Тнорм − ΔТвар. (14)
Аналогично определяют аномалии других элементов полного вектора напряженно магнитного поля: ΔZ а, ΔHа.
Дата: 2019-04-23, просмотров: 318.
