Вариации земного магнетизма

Наблюдения магнитного поля Земли в течение длительного времени показывают, что напряженность магнитного поля и его элементы непостоянны во времени. Эти изменения получили название вариации.

Различают 4 вида вариаций: вековые, годовые, суточные и магнитные возмущения (бури).

1. Вековые проходят в течение длительных периодов (десятки и сотни лет) и приводят к значительным отличиям среднегодовых значений элементов земного магнетизма.

Изменения значений тех или иных элементов магнитного поля за определенное количество лет, поделенное на число лет, получили название векового хода.

Вековой ход рассчитывается по результатам наблюдений геомагнитного поля на обсерваториях. Они выражаются в том, что изолинии напряженности поля медленно смещаются в западном направлении. Величина таких смещений составляет 0,18^о в год по долготе, иначе говоря, изолинии делают как бы полный оборот вокруг Земли примерно за 2000 лет.

2. Годовые вариации - это изменения среднемесячных значений напряженности магнитного поля. Они характеризуются небольшой амплитудой (в нТл);

3. Суточные вариации - связаны с солнечно и лунно-суточными изменениями напряженности магнитного поля из-за изменения солнечной активности. Максимум вариаций наблюдается днем (в полдень) при противостоянии Луны. Интенсивность суточных вариаций в летнее время может достичь до 200 нТл.

Годовые и суточные вариации являются плавными, периодическими. Их называют невозмущенными вариациями.

4. Вид вариаций - магнитные возмущения или магнитные бури. К ним относятся непериодические импульсивные вариации. Они бывают разной интенсивности и охватывают, как правило, большие площади, чаще в северных и южных широтах. Они возникают по всей земной поверхности либо одновременно, либо с опозданием на несколько часов или суток.

Продолжительность магнитных бурь колеблется от нескольких часов до нескольких суток. Отмечается связь между магнитными бурями и солнечной активностью. В годы солнечной максимальной активности, период которых 11 лет, наблюдается наибольшее число бурь. Магнитные бури сопровождаются нарушением радиосвязи и северным сиянием.

Магнитные вариации приводят к индуцированию (возникновению) в Земле переменных электрических токов. Поэтому, когда речь идет о переменном магнитном поле земли, подразумевается электромагнитное поле.

В магниторазведке необходимо учитывать и исключать вариации магнитного поля.

Следует отметить также, что вариации являются источниками так называемых магнитотеллурических полей, которые используются в электроразведке.

Нормальное и аномальное геомагнитные поля

Магнитное поле на поверхности Земли в первом приближении будет аналогичным полю однородно намагниченного шага или диполя, намагниченного по оси, составляющей с осью вращения Земли угол 11,5. Диполь - система двух разрешенных равных по величине зарядов (электрических и магнитных), находящихся в непосредственной близости друг от друга.

Понятие о магнитных аномалиях

Отклонения измеренных элементов геомагнитного поля от элементов поля намагниченной Земли в виде однородной сферы или шара называются магнитными аномалиями.

Магнитное поле Земли, кроме поля намагниченной сферы (шара), содержит составляющие аномальных геомагнитных полей, связанных с континентальными или материковыми (Т₁) аномалиями, региональными (Т₂) и локальными (Т₃) аномалиями. Таким образом, полный вектор напряженности магнитного поля Т в любой точке поверхности Земли является геометрической суммой

Т=Т₀+Т₁+Т₂+Т₃

Т₀ - поле намагниченного шара (сферы).

В магниторазведке принято называть нормальным геомагнитным полем в рассматриваемой точке поле однородно намагниченного шара (Т₀) плюс материковая аномалия (если она есть).

Число материковых (мировых) аномалий - 6. Одна из них Восточно-Азиатская - частично расположена на территории СНГ.

Материковые аномалии могут быть как положительные, так и отрицательные. В настоящее время нет единой точки зрения относительно их происхождения. Амплитуда их колеблется от (0.1-0.2)10⁵ нТл, а источники их располагаются на глубине 3000 км.

Нормальное геомагнитное поле характеризуется нормальным градиентом, т.е. изменением напряженности поля на 1 км. Для территории России нормальный градиент равен 2-7 нТлкм. Отклонения наблюденных значений векторов магнитного поля называются региональными или локальными магнитными аномалиями магнитного поля (в зависимости от площади, на которой они получены).

Как можно получить магнитную аномалию

Определить магнитную аномалию можно как разность между наблюденными (измеренными значениями) и его нормальным значением для данной местности.

По результатам наблюдений можно получить и вычислить следующие магнитные аномалии

1. Модуля полного вектора напряженности (_а)

=-_{нормальное}

2. Аномалию вертикальной составляющей _а

=-_{нормальное}

3. Аномалию горизонтальной составляющей _а

=-_{нормальное}

Аномальная часть магнитного поля несет в себе информацию о геологическом строении верхних слоев земной коры. Магнитные аномалии могут быть положительными и отрицательными.

Положительной аномалией считается та, для которой измеренная составляющая совпадает с соответствующей составляющей нормального магнитного поля Земли.

Отрицательной - та, для которой измеренная составляющая и соответствующая нормальная составляющая противоположны по направлению.

Интенсивность и характер магнитных аномалий зависят от интенсивности намагничивания горных пород. В свою очередь, интенсивность намагничивания зависит от магнитных свойств этих пород, а также напряженности магнитного поля Земли.