Структура геомагнитного поля

Магнитное поле Земли в настоящее время принято рассматривать как сумму следующих составляющих:

,

где – дипольная часть поля, или поле однородно намагниченного шара;

–поле материковых аномалий;

–аномальное поле (отвечает неоднородностям намагничивания верхних частей земной коры);

–поле внешних источников;

–поле вариаций.

Аномальное поле, в зависимости от условий (и масштабов) конкретного рассмотрения поля, может быть разделено на две части: сумма поля региональных аномалий и поля локальных аномалий:

.

Нормальное магнитное поле Земли

Сумму полей: или, пренебрегая внешним полем:– называютнормальным магнитным полем. Однако при решении задач магниторазведки локального масштаба поднормальным полем обычно понимают

.

Напротив, принимают: , если (и когда) стоит вопрос выделения и анализа всей недипольной части магнитного поля всей Земли.

Таким образом, учитывая отмеченную сложную, многоуровенную структуру магнитного поля Земли (МПЗ), признают понятие нормального магнитного поля Земли условным – все зависит от масштаба и характера решаемых задач. Вообще говоря, это иногда вносит «разлад» в среду магниторазведчиков, является одним из источников всяких «невязок». Есть предложения говорить о единственном (каком?) нормальном поле, а дплее – о базисных полях (фоновых): региональное базисное поле (региональный фон). Местное базисное поле (местный фон)…

Для нашей страны существует «государственное нормальное магнитное поле» (нормальное поле ИЗМИРАН).

Однако для магниторазведки при построении карт магнитных аномалий, по полному счету, не существует аналитического нормального поля, но только экспериментальное. К сожалению подобное экспериментальное нормальное поле имеет ряд недостатков, в частности, – несколько завышенный или заниженный уровень средней величины. В результате, карты аномалий (или) того или иного элемента магнитного поля дают для него, соответственно, заниженные или завышенные абсолютные величины, а сами аномалии могут оказаться (по величине) в области толькоотрицательных, либо только положительных значений.

Магнитные аномалии и их геологические причины

Аномалии, кроме материковых, можно считать, обусловлены магнетизмом горных пород, отражая геологическое строение местности. Этим однозначно определяются интенсивность, форма, размеры аномалий.

На территориях с мощным осадочным покровом (Западно-Сибирская низменность, например) аномалии малы по интенсивности и градиентам \100 – 1000 нТл ()\, зато часто велики по размерам: десятки и сотни километров. Это есть следствие малой магнитности осадков и «удаленности» (глубокого расположения) возможных сильномагнитных тел кристаллического фундамента.

Напротив, если кристаллические породы выходят на поверхность, или неглубоки, то интенсивность аномалий составляет 10⁴ –10⁵ нТл и градиенты (как гризонтальные, так и вертикальный) – велики: тысячи нТл на каждые 100 м длины. Зато площади их невелики – от десятков квадратных метров до 100 кв. километров.

Практически основной критерий выделения аномалий магнитного поля – выявление аномалий градиентов элементов земного магнетизма относительно их значений, принимаемых за нормальные. Так, если в норме градиент поля равен нескольким нТл /км, то для аномалий имеют место градиенты в десятки, сотни и даже тысячи раз выше. При этом обычно по интенсивности аномалии собственно поля (элемента) составляют не более 10% нормального поля.

Очевидно, что «поисковое» значение градиентов нередко может даже превосходить значимость величин самих элементов.

Дополнительное, т.е. аномальное поле обусловлено как индуктивной, так и естественной остаточной намагниченностями горных пород. Преобладание первой из них обусловливает проявление положительных магнитных аномалий (поскольку обычно ). Наличие второй намагниченности (J_n) может вызывать и отрицательные аномалии.

Магнитные аномалии от геологических тел, размеры которых всегда ограничены, обязательно имеют положительную и отрицательную части. В этом, в частности, их существенное (идеологическое) отличие от гравитационных аномалий.

В северном полушарии, особенно при крутом падении тел, более яркой и высокой по интенсивности является положительная часть аномалии Z, отрицательная же часть аномалии обычно проявляется на некотором удалении от проекции намагниченного тела на дневную поверхность, зато велика по площади.

Отсюда следует, что при измерениях (полевой съемке на изучаемых территориях) нельзя ограничиваться измерениями только положительной (яркой?!) – одной – части аномалии, и, значит, площадь съемки должна быть во много раз больше территории распространения изучаемых геологических тел. Практически обычно (при сложном геологическом строении территорий) магнитные поля (аномалии) разных и различающихся (по размерам, намагниченности, форме, глубине залегания) тел – накладываются одно на другое.