Методика магніторозвідувальних робіт

Сучасна магніторозвідка об’єднує цілий комплекс геофізичних робіт по вивченню змін магнітного поля Землі у просторі і часі, а також спеціалізованому вивченню магнітних властивостей гірських порід та руд. Останнє використовується для тлумачення результатів магніторозвідки. Дослідження варіацій геомагнітного поля систематично виконуються магнітними обсерваторіями, у магніторозвідці ці ж роботи проводять під час магнітних зйомок. Магнітна зйомка – основний вид досліджень у магніторозвідці. Вона покликана отримувати відомості про розподіл параметрів геомагнітного поля на території, яка вивчається, та виявити магнітні аномалії. Визначення та опис факторів, що утворюють аномалії дозволяє розв’язувати ті задачі, які мотивували постановку магніторозвідувальних робіт. Методика магніторозвідувальних робіт визначається геологічними задачами, які необхідно розв’язати, умовами виконання робіт та характеристиками апаратури, яка використовується. Геологічна задача, яку розв’язують є визначальний фактор магніторозвідувальних робіт. Вона визначає їхню детальність і точність.

За призначенням і масштабами проведення магніторозвідувальнї роботи поділяють на регіональні або дрібномасштабні (1:200000), картувально-пошукові, або ж середньомасштабні (масштаб 1:50000 – 1:100000), детальні пошуково-розвідувальні та розвідувальні (масштаб більший 1:25000) та спеціальні. Залежно від того, де розташовані пункти спостережень на дослідній території, зйомки бувають площинні та профільні (маршрутні). За умовами проведення розрізняють наземні, повітряні, морські та підземні (свердловинні та шахтні), космічні зйомки.

Регіональні зйомки проводять з метою дослідження характеру, інтенсивності, будови магнітного поля та його зв’язку з породами та структурами регіону. При цьому є можливими виявлення великих глибинних розломів, вивчення порід кристалічного фундаменту відповідно до відмінності їхніх магнітних властивостей та ін. Головним методом досліджень є аеромагнітна зйомка.

Картувальна-пошукові дослідження проводять з метою вирішення задач геологічного картування – простеження приконтактних зон, тектонічних ліній, виявлення ділянок оконтурювання геологічних утворень, а також безпосередні пошуки залізомістких порід та руд. Профілі вибирають вхрест простягання порід, яке передбачається. Відстань між ними визначають масштабом робіт.

Пошуково-розвідувальні роботи проводяться для деталізації аномалій, які були знайдені попередніми роботами, виявлення положення у просторі рудних тіл. Розвідувальні дослідження проводяться на стадії розвідувальних робіт з метою їхнього коректування та оцінки елементів залягання магнітних тіл. Оптимальним кроком спостережень є крок менший припущеної глибини залягання намагнічених порід і у декілька разів менший їхніх поперечних розмірів.

Спеціальні магнітні зйомки, як правило, виконуються на невеликих площадках для розв’язку специфічних задач. Звичайно це детальні дослідження високої точності. До їхнього числа відноситься магнітна мікрозйомка, розроблена професором Лаутербахом (Німеччина). Вона застосовується тоді, коли вивчаються гірські породи, що неглибоко залягають (до 10 км), і може бути використана для вирішення задач структурного аналізу. На малих площадках (приблизно 50´50 м) щільної мережі (1´1, 3´3, 5´5 м) виконуються високоточні вимірювання Za (або Т). Площадки, якщо є можливість, розташовуються рівномірно по території об’єкта, який вивчається. Результати мікромагнітної зйомки обробляються за спеціальною методикою, за допомогою якої отримують так звані рози осей магнітних аномалій.

Мірою точності магнітних зйомок будь-якого виду є середня квадратична похибка окремого вимірювання – r, яка визначається серією повторних спостережень:

; ,

де n – число повторних вимірювань. Коли |r|<5нТл зйомка високоточна, коли ж r=±(5-15) нТл – зйомка середньої точності.

Вибір методики магніторозвідувальних робіт суттєво залежить від вибраної апаратури, її характеристик. У цьому відношенні найбільш уразливим є оптико-механічні магнітометри для вимірювання приростів Za. Навіть самим досконалим серед них (наприклад, магнітометр М-27М) характерні такі небажані властивості, як помітне зміщення нуль-прибору та залежність його показів від температури. Тому для проведення кондиційної магнітної зйомки застосовується досить складна методика. Коли проводиться зйомка підвищеної точності рекомендується розбити опорну сітку точок на такій відстані однієї від другої, щоб можна було б на них проводити вимірювання кожні 2-3 години. Крім врахування зсування нуль-пункту магнітометрів однорідні. Сітки, як і при гравіметричних зйомках, потрібні для зведення всіх виміряних значень DZ до одного рівня, а також для виключення накопичення похибок вимірювань по звичайній (рядовій) сітці. Існують однорідні сітки різного рангу – від рівня магніторозвідувальної партії, які призначені для використання на протязі 1-2 польових сезонів, до всеукраїнських спорних сіток. Останні призначені для забезпечення місцевих опорних сіток та аеромагнітних зйомок загальної метричної основи та зведення відповідних матеріалів до одного загального рівня.

Камеральна обробка даних наземної пішохідної магнітної зйомки складається з: 1) обчислення значень складової, яка вимірюється, (звичайно це Z) у точках спочатку опорної, а потім рядової сітки; 2) оцінку похибки магнітної зйомки; 3) оформлення результатів досліджень (побудова карт, ізоліній та графіків).

Обчислення аномальних значень магнітного поля проводять за загальною формулою: Z=Z₀+DZ, де Z₀ – абсолютне значення поля в початковій точці (КП); DZ – значення приросту поля в точці, що досліджується, яке визначається за виразом:

DZ=E(n-n₀)+t(t-t₀)+sZ+(DZ)n+(DZ)r+(DZ)n.

Тут Е – ціна поділки шкали прибору; n₀, n – відлік на початковій та разовій точці, t - температурний коефіцієнт магнітометра; t, t₀ – температура усередині приладу, виміряна на точці КП відповідно; sZ – поправка за магнітні варіації; DZ/n – поправка за зміщення нуль-пункта; (DZ)r – поправка на нормальний градієнт (знімається у точках опорної сітки за допомогою карт нормального поля); (DZ)n – різниця рівнів магнітного поля на КП і нормального поля.

Якщо використовувати абсолютні (протонні, квантові) магнітометри, у яких практично відсутнє зміщення нуля та температурний дрейф, то метод пішохідних магніторозвідувальних робіт (польових та камеральних) може суттєво спроститись. Зокрема, використання опорної сітки, ввід ряду похибок не є обов’язковим.

Результати наземних магнітних зйомок зображують у вигляді карт графіків DZ, DН, DТ, карт ізодинам Z, Н, Т, а також карт векторів Н. Коли будуються графіки складових земного магнетизму найкраще застосувати масштаб 1мм=r, де r – заокруглене значення середньоквадратичної похибки зйомки. При побудові карт ізодинами значення першої додатньої та першої від’ємної ізоліній у 2-3 рази більь\ше середньоквадратичної похибки. Поле в інтервалах між цими ізолініями рахується нормальним, через те, що при досягнутій точності зйомки його не можна відобразити детальніше графічно. Положення ізоліній, визначається за правилами лінійної інтерпретації. При цьому можна не враховувати окремі точки, значення поля у яких різко відмінні порівняно з оточуючими. Мінімальний переріз ізодинам дорівнює 3r. Якщо зз-за великих градієнів витримати однаковий переріз ізодинам неможливо, його збільшення виконується у арифметичній або ж геометричній прогресії.

З метою більшої наочності на плані ізодинам додатню частину поля зафарбовують синім кольором, від’ємну – червоним, нормальне поле – жовтим. Додатні ізодинами проводять суцільними лініями, від’ємні – пунктирними. Нульова лінія – пунктир з точкою.

Карта графіків – найбільш об’єктивний документ. Він містить всю отриману при польових роботах інформацію. На картах графіків чітко видно всі індивідуальні деталі кожної знайденої аномалії, тому вона дозволяє надійно простежувати аномальні зони. Разом з тим, зо великої кількості профілів карти графіків важко читати. Це ще погіршується внаслідок перетину графіків на великих значеннях напруженості. У той же час карти ізодинам найкраще відображають великі геологічні об’єкти.

Важливу роль у вивченні магнітного поля різних ділянок відіграють аеромагнітні дослідження. Завдяки використанню ферозондових та ядерних датчиків сучасні аеромагнітометри здатні реєструвати аномалії з чутливістю до декількох гам*?. Радіогеодезична прив’язка та фотографування орієнтирів аномальних ділянок забезпечують високу точність робіт.

Основними задачами аеромагніторозвідки є виявлення простягання та границь великих структур – западин, блоків, прогинів, трасування розломних порушень, контактних зон та інших.

Аеромагнітну зйомку проводять звичайно у масштабах 1:1000000 – 1:10000, при цьому висота польоту вибирається приблизно у 3-4 рази меншою за відстань між маршрутами. Вимоги узгодження масштабу зйомки по висоті та швидкістю польоту літака – одна з особливостей аеромагніторозвідки. При проведенні робіт великого масштабу зйомку на великій висоті не рекомендується проводити, через те що цікаві об’єкти з-за своїх невеликих розмірів можуть злитись з регіональним фоном, коли зйомка на великих висотах.

Зйомку територій починають з створення опорної сітки у вигляді замкнених полігонів з прив’язкою її до державної опорної сітки. Рядові маршрути повинні бути покладені паралельно один до одного, вхрест простягання структур відповідно до припущення. Якщо відліки висоти рельєфу коливаються, у значних межах, зйомку проводять з обтіканням рельєфу, тобто на постійній висоті відносно поверхні Землі. Висота польоту контролюється радіовисотоміром.

У процесі зйомки бортоператор веде візуальне спостереження місцевості та слідкує за роботою приладу. Якщо на стрічці запису магнітного поля з’явилась аномалія, то відразу ж здійснюється її деталізації шляхом зальотів по декількох лініях, паралельних основному маршруту. Епіцентр аномалії фіксують знімками та впливом на поверхні Землі.

За даними аеромагнітної зйомки обчислюють значення аномального приросту модуля повного вектора напруженості магнітного поля:

,

де - виміряне значення; - варіації магнітного поля; - поправка для зведення відносних значень до абсолютного рівня; - нормальне поле.

За останні роки широко виконуються інші види геомагнітних досліджень – гідромагнітна зйомка, магнітні вимірювання у свердловинах та гірських виробках, супутникові магнітні зйомки.

При гідромагнітних зйомках використовують спеціальні протонні (МПМ-4, АПМ-3) і квантові (БТМ, КМ-2, КМ-2М) магнітометри, які на буксирі у корабля. Для вивчення магнітних варіацій користуються донними та буйковими магнітоваріаційними станціями.

У бурових свердловинах звичайно є проводять вимірювання компонент магнітного пля та каротаж магнітної сприйнятливості.

Трьох компонентні свердловинні магнітометри (ТСМК-40-М, КСМ-38, КСШМ-38) дозволяють реєструвати вертикальну та горизонтальну складові магнітного поля, Землі, а також магнітну сприйнятливість гірських порід розрізу з безперервним записом отриманих результатів.