Astronet > Geofizicheskie metody issledovaniya zemnoi kory. Chast' 1

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Geofizicheskie metody issledovaniya zemnoi kory

4.3.6. Pryamaya i obratnaya zadachi dlya vertikal'no namagnichennogo gorizontal'nogo cilindra beskonechnogo prostiraniya.

Pust' na glubine $H$ parallel'no osi y raspolozhen beskonechno dlinnyi cilindr s magnitnym momentom edinicy dliny, ravnym $M = Js$ , gde $J$ - intensivnost' namagnichivaniya, postoyannaya dlya vsego cilindra i napravlennaya vertikal'no, $s$ - poperechnoe sechenie cilindra (ris. 2.7). Trebuetsya opredelit' napryazhennost' polya vdol' osi $x$ . Pole takogo cilindra mozhno schitat' ekvivalentnym polyu beskonechnogo chisla vertikal'nyh magnitnyh dipolei, centry kotoryh raspolozheny po osi cilindra.

Ris. 2.7. Magnitnoe pole gorizontal'nogo cilindra beskonechnogo prostiraniya

Potencial v tochke $R$ ot elementarnogo dipolya opredelyaetsya soglasno uravneniyu (2.5):

$dU = \frac{dM \cos \theta }{\mu {R}^{2} } = \frac{JH dv}{\mu {R}^{2} } = \frac{JH ds dy}{\mu {R}^{2} } ,$

gde $R = \sqrt{{x}^{2} + {y}^{2} + {H}^{2} } .$

Potencial vsego cilindra raven potencialu ot sistemy dipolei, raspolozhennyh vdol' osi beskonechnogo cilindra, ili integralu po ob'emu cilindra ot vyrazheniya dlya potenciala elementarnogo dipolya:

$U = \frac{JY}{\mu }\int {\int }_{s} {\int }_{-\infty }^{+\infty } \frac{dy}{({x}^{2} + {y}^{2} + {H}^{2} {)}^{3/2} }$

Tak kak ${\int\int }{ds=s} , a {\int }_{-\infty }^{+\infty } { \frac{dy}{({x}^{2} +{y}^{2} +{H}^{2} {)}^{3/2} } }= \frac{2}{{x}^{2} +{H}^{2} }$ , to $U= \frac{2Js H}{\mu ({x}^{2} +{H}^{2} )} = \frac{2MH}{\mu ({x}^{2} +{H}^{2} )}$ i

${Z}_{a} =- \frac{\partial U}{\partial H} = \frac{2M}{\mu } \frac{{H}^{2} -{x}^{2} }{({x}^{2} +{H}^{2} {)}^{2}} .$

(2.14)

Legko videt', chto pri $h = 0$ budet maksimum $Z_{ a},$ a pri $x = \pm H Z_{ a} = 0.$ Pri $| x|\gt 0$ znacheniya $Z_{ a}$ budut otricatel'ny, pri $| x| \lt H$ - polozhitel'ny.

V plane nad gorizontal'nym cilindrom budut vytyanutye anomalii dvuh znakov.

Pri reshenii obratnoi zadachi glubinu zaleganiya cilindra mozhno opredelit' po formulam: $H = | x_{ 0}| = 0,7 | x_{ min}|$ , gde $x_{ 0}$ i $x_{ min}$ - abscissy tochek, v kotoryh $Z_{ a} = 0$ i $Z_{ a} = Z_{ min}$ . Znaya $N$ , mozhno naiti pogonnuyu massu cilindra $M = Z_{ max} \cdot H^{ 2} \mu / 2.$ Zameniv $J \approx \kappa T_{ sr}$ , poluchim $\kappa s = M / T_{ sr}$ . Znaya $T_{ sr}$ i $\kappa,$ mozhno rasschityvat' ploshad' secheniya cilindra.

4.3.7. Chislennye metody resheniya pryamyh i obratnyh zadach magnitorazvedki.

Pol'zuyas' formuloi (2.6), mozhno reshat' pryamye zadachi dlya tel drugih form i nevertikal'noi namagnichennosti. Prakticheski eti raschety realizuyutsya s pomosh'yu EVM. Obratnye zadachi mozhno reshat' metodom sravneniya nablyudennyh grafikov ili kart anomal'nyh magnitnyh polei s teoreticheski rasschitannymi dlya menyayushihsya geometricheskih parametrov i magnitnyh svoistv. Poluchiv naimen'shie rashozhdeniya mezhdu nimi, teoreticheskie parametry sovpavshei modeli perenosyatsya na real'nye ob'ekty. Oni igrayut rol' odnogo iz ekvivalentnyh reshenii (sm. 6.1).

5. Apparatura i metodika magnitorazvedki

5.1. Principy izmerenii parametrov geomagnitnogo polya i apparatura dlya magnitorazvedki

5.1.1. Izmeryaemye parametry geomagnitnogo polya.

Izmereniya magnitnogo polya Zemli i ego variacii provodyat kak na stacionarnyh punktah - magnitnyh observatoriyah, kotoryh naschityvaetsya na Zemle okolo 150, tak i pri magnitorazvedochnyh rabotah. Absolyutnye opredeleniya polnogo vektora napryazhennosti geomagnitnogo polya svodyatsya k izmereniyu, kak pravilo, treh ego elementov (naprimer, $Z, D, H$ ). Dlya etogo primenyayut slozhnye trehkomponentnye magnitnye pribory, kotorye nazyvayutsya magnitnymi teodolitami i variacionnymi stanciyami.

Pri geologicheskoi razvedke izmeryayut absolyutnye $Z, T$ i otnositel'nye (po otnosheniyu k kakoi-nibud' ishodnoi (opornoi) tochke $\Delta Z, \Delta T$ ) elementy.

Pribory dlya magnitnoi razvedki (magnitometry) harakterizuyutsya raznoobraziem principov ustroistva. V osnovnom ispol'zuyutsya chetyre tipa magnitometrov - optiko-mehanicheskie, ferrozondovye, protonnye i kvantovye.

5.1.2. Optiko-mehanicheskie magnitometry.

Chuvstvitel'naya magnitnaya sistema optiko-mehanicheskih magnitometrov sostoit iz magnita, kotoryi mozhet vrashat'sya libo vokrug vertikal'noi osi (podobno magnitnoi strelke v kompase) dlya izmerenii prirashenii gorizontal'noi sostavlyayushei v dvuh tochkah ( $\Delta H$ ), libo vokrug gorizontal'noi osi dlya izmereniya prirashenii vertikal'noi sostavlyayushei ( $\Delta Z$ ). Ugly otkloneniya $\Delta \varphi$ , proporcional'nye $\Delta H$ ili $\Delta Z$ , opredelyayutsya s pomosh'yu special'noi opticheskoi sistemy. Snyav otschety po magnitometru v dvuh tochkah ( $n$ i $n_{ 0}$ ), mozhno opredelit' prirashenie, naprimer, $\Delta Z = c ( n - n_{ 0})$ , gde $c$ - cena deleniya magnitometra. Ee opredelyayut putem graduirovki s pomosh'yu etalonirovochnyh magnitov. Na etom principe byl postroen magnitometr, nazvannyi vesami Shmidta, primenyavshiisya v magnitorazvedke dlya izmereniya $\Delta Z$ svyshe 50 let. Sredi otechestvennyh magnitometrov k etomu tipu otnosilis' polevye pribory M-2, M-18, M-27, a takzhe pribory dlya izmereniya magnitnyh cvoistv obrazcov M-14 i astaticheskie magnitometry. Pogreshnosti v opredeleniyah $\Delta Z$ s pomosh'yu takih magnitometrov sostavlyayut $\pm(2 - 5)$ nTl.

5.1.3. Ferrozondovye magnitometry.

Izmeritelem polya v ferrozondovom magnitometre yavlyaetsya ferrozond (ili magnitomodulyarnyi datchik), predstavlyayushii soboi katushku s ferromagnitnym serdechnikom. Pervichnaya obmotka serdechnika vozbuzhdaetsya ot vspomogatel'nogo zvukovogo generatora chastotoi 200 gc. Pod ego vozdeistviem menyaetsya magnitnaya pronicaemost' materiala serdechnika, a eto, vsledstvie zakonov indukcii, privodit k tomu, chto vo vtorichnoi obmotke katushki voznikaet elektrodvizhushaya sila, proporcional'naya vektoru napryazhennosti magnitnogo polya Zemli, napravlennomu vdol' osi serdechnika.

Dlya izmereniya vertikal'noi sostavlyayushei ferrozond orientiruetsya po vertikali osobym mayatnikom, pomeshennym v kardanovom podvese. Poslednii snabzhen dempfiruyushim ustroistvom dlya bystrogo zatuhaniya kolebanii. Ferrozond podklyuchaetsya k izmeritel'nomu bloku. V nem pomeshen zvukovoi generator, pereklyuchatel' poddiapazonov, pereklyuchatel' kompensacii magnitnogo polya, izmeritel'nyi indikatornyi pribor. Sredi otechestvennyh magnitometrov k etomu tipu otnositsya magnitometr M-17, prednaznachennyi dlya izmereniya $\Delta Z$ s tochnost'yu do 1 $\pm$ 5 nTl.

Na ferrozondovom principe izgotovlyalis' otechestvennye aeromagnitometry - AEM-49, AM-13, AMM-13, AST-46, AMF-21 i dr. V aeromagnitometrah izmeritel'nyi ferrozond s pomosh'yu osobyh kardannyh ustroistv i dvuh dopolnitel'nyh vzaimno perpendikulyarnyh ferrozondov ustanavlivaetsya vdol' polnogo vektora napryazhennosti magnitnogo polya Zemli. On pomeshaetsya v special'noi gondole i buksiruetsya za samoletom na kabele dlinoi 40 - 50 m. Elektricheskii signal s etogo bloka po kabelyu popadaet na pul't magnitometra, ustanovlennyi na samolete, gde usilivaetsya elektronnym usilitelem, vypryamlyaetsya i popadaet na avtomaticheskoe kompensacionnoe ustroistvo i osobyi samopisec. Na lente, krome napryazhennosti polya $\Delta T$ , zapisyvayutsya vysota poleta, marki vremeni, otmetki orientirov ili sinhronnyh aerofotosnimkov. Aeromagnitometry ustanavlivayutsya na samoletah legkogo tipa ili na vertoletah. Pogreshnosti izmerenii $\Delta T$ -aeromagnitometrami ne prevyshayut $\pm$ 20 nTl.

5.1.4. Yaderno-precessionnye (protonnye) magnitometry.

Chuvstvitel'nym elementom protonnogo magnitometra yavlyaetsya zhidkost', bogataya protonami (voda, spirt). Sosud s etoi zhidkost'yu pomeshaetsya vnutri pitayushei (polyarizacionnoi) katushki, v kotoroi s pomosh'yu postoyannogo toka ot batareiki sozdaetsya magnitnoe pole. Ego nado napravit' perpendikulyarno polnomu vektoru magnitnogo polya Zemli v dannoi tochke ( $T$ ). Zhidkost' "namagnichivaetsya" v techenie primerno dvuh sekund, i vse protony, kotorye mozhno schitat' elementarnymi magnitikami, ustanavlivayutsya vdol' namagnichivayushego polya. Zatem namagnichivayushee pole bystro vyklyuchaetsya. Protony, stremyas' ustanovit'sya vdol' vektora $T$ , koleblyutsya (precessiruyut) vokrug nego i induciruyut v izmeritel'noi katushke ochen' slabuyu EDS, chastota kotoroi proporcional'na velichine napryazhennosti polya $T$ . Na etom principe byli izgotovleny otechestvennye magnitometry: polevoi (MPP-203) s pogreshnost'yu izmerenii $T$ do $\pm$ 2 nTl, a takzhe aeromagnitometr (MSS-214) i gidromagnitometr (MMP-3) s pogreshnostyami poryadka $\pm$ 3 nTl.

Nazad| Vpered

Publikacii s klyuchevymi slovami: geofizika - Zemlya - zemnaya kora Publikacii so slovami: geofizika - Zemlya - zemnaya kora
Sm. takzhe: Zamerzshie puzyri metana v ozere Baikal Zemlya iz mezhplanetnogo prostranstva Zahod Zemli s "Oriona" Protivosumerechnye luchi i festival' planet Voshod Zemli: video Udarnyi krater Manikuagan: vid iz kosmosa Zemlya i Luna: vid s drugoi storony Vse publikacii na tu zhe temu >>

Mneniya chitatelei [5]

Versiya dlya pechati

Astrometriya - Astronomicheskie instrumenty - Astronomicheskoe obrazovanie - Astrofizika - Istoriya astronomii - Kosmonavtika, issledovanie kosmosa - Lyubitel'skaya astronomiya - Planety i Solnechnaya sistema - Solnce