3.1.5. Нормальное магнитное поле

Понятие о нормальном поле в магниторазведке является условным. При выделении и интерпретации магнитной аномалии от отдельного геологического тела за нормальное поле принимают суммарное поле, охватывающее значительно большую площадь, т.е. обусловленное телами значительно больших размеров или залегающими на значительно больших глубинах. Однако при построении геомагнитных карт аномального поля используют нормальное поле, единое для всего земного шара. За единое нормальное поле, или просто нормальное поле, в магниторазведке принимают главное поле Земли, т.е. принимают

Т_гл = Т₀ (3.9)

В магниторазведке в измеренное фактическое поле

Т_изи = Т_гл + Т_а + Т = Т₀ + Т_а + Т (3.10)

вводят поправку за вариации, т.е. находят исправленное поле:

Т_испр = Т_изм - Т = Т₀ +Т_а (3.11)

Сравнивая Т испр с Т₀, выделяют вектор Т_а:

Т_а = Т_испр – Т₀ . (3.12)

До последнего времени нормальное поле Т устанавливали графическим сглаживанием изолиний, построенных по данным наблюдений на отдельных точках. При сглаживании аномалии от намагниченных тел, находящихся в земной коре, почти полностью исключаются, и построенные таким образом карты с достаточной точностью характеризуют главное поле.

Параллельно продолжается уточнение аналитического описания земного магнитного поля. При этом используют представление потенциала геомагнитного поля (по Гауссу) рядом сферических функций. Разложение потенциала в ряд по сферическим функциям получило название сферического гармонического анализа. После К.Гаусса по мере накопления результатов измерений значения коэффициентов ряда уточнялись многими учеными. Фактическое поле удалось разделить на "внутреннее", связанное с источниками, находящимися внутри Земли, и "внешнее".

Разработаны модели Международного аналитического поля (МАП). При этом были использованы результаты наземных, гидромагнитных и аэромагнитных съемок, измерений на искусственных спутниках Земли и наблюдений на всех магнитных обсерваториях. Решением первой рабочей группы МАГА в 1981 году были приняты окончательные модели (ОМАП) главного геомагнитного поля на 1965, 1970 и 1975 гг. и предварительные модели главного поля (ПМАП) на 1980 год и вековых вариаций на период 1980-1985 гг.

Очевидно, в будущем окажется возможным определение нормального поля и вековых вариаций по таким моделям.

3.1.6. Генеральная магнитная съемка и магнитные карты

Под термином генеральная магнитная съемка принято понимать планомерную магнитную съемку территории всей страны - России, а в те годы - СССР. Такая съемка была проведена в период с 1931 по 1936 годы. Она была площадной в западной части страны и маршрутной - в восточной. При площадной съемке точки измерений располагались более или менее равномерно с расстоянием между ними 20-30 км. При маршрутной - расстояние между точками оставалось таким же, но распределение их по площади было менее равномерным, т.к. маршруты прокладывались вдоль железных и грунтовых дорог, троп, рек и т.д. и не были параллельными.

На каждой точке измеряли D,I и Н с помощью магнитных теодолитов. По материалам съемки построены первые магнитные карты территории СССР. Карты, несмотря на схематичность из-за редкой сети наблюдений, сыграли значительную роль в решении ряда научных и практических задач.

С 1937 года систематическая съемка была продолжена Институтом земного магнетизма (ныне ИЗМИРАН) с большей детальностью. Измерения выполняли по маршрутам, отстоящим друг от друга на 10-20 км. Параметры D,I и Н измеряли через каждые 20 км. Но вдоль маршрутов через 1-2 км дополнительно измеряли вертикальную составляющую с помощью магнитометров М-2. Полученные материалы позволили построить более детальные и точные магнитные карты. Карты составляют на общепринятой топографической основе.

Карты изолиний (т.е. линий, соединяющих точки земной поверхности с одинаковой величиной того или иного элемента вектора геомагнитного поля) модулей векторов Т,Z,Н,Х или Y называют картами изодинам соответствующего элемента, карты изолиний склонения - картами изогон, изолиний наклонения - картами изоклин.

На картах может быть изображена характеристика наблюдаемого, нормального или аномального полей. В связи с существованием векового хода карты всегда строят по значениям поля, отнесенным к середине определенного года, и называют картами эпохи этого года.

Карты нормального поля составляют в ИЗМИРАНе обычно через каждые пять лет. На картах изодинам нормального поля (Т₀ и Z₀) эпохи 1965 года отчетливо видна материковая положительная аномалия - Восточно-Азиатская. Такие же карты были построены для эпох 1970, 1975 гг. и т.д. Совместный анализ карт приводит к выводу, что материковые аномалии постепенно перемещаются к западу, то есть они претерпевают западный дрейф со скоростью около 0.2° в год.

В разных точках участка съемки нормальное поле будет неодинаковым. Скорость изменения нормального поля (на единицу расстояния) называют градиентом нормального поля, или нормальным градиентом. Изменение поля, связанное с перемещением точки наблюдений в горизонтальной плоскости, называют горизонтальный градиентом, а с перемещением этой точки по вертикали вертикальным. Для точек, расположенных в средних широтах территории России, горизонтальный градиент Z₀ составляет около 5 нТл/км, вертикальный - около 23 нТл/км, горизонтальный градиент Н₀- около 4 нТл/км, вертикальный - около 7 нТл/км. Следовательно, если съемка охватывает значительную площадь, необходимо учитывать изменение нормального поля. С этой целью вводят поправку за нормальный градиент.

Поскольку на картах нормального поля дана характеристика поля определенной эпохи, надо привести фактическое поле к эпохе карт нормального поля. Для этого нужно знать скорость изменения поля со временем, т.е. вековой ход. Величину векового хода устанавливают по картам изопор.

Приведение значений нормального поля любой составляющей (Z, H, T, D, или I⁰), например, к 2008 году можно осуществить по формуле:

Т₂₀₀₈ = Т_N + δT (2008 – N), (3.13)

где N – год составления карты нормального поля, δT – значение векового хода, снятое с карты изопор.