Магниторазведка

Магниторазведкой сокращенно называется один из многих методов исследования геологического строения земной коры, поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, изучаю­щий распределение в пространстве (на земной поверхности, на воде и под водой, в воздухе, в скважинах) изменений геомагнитного поля, возникающих вследствие неодинаковой намагниченности различных горных пород. Методы решения некоторых геологиче­ских задач, основанные на изучении естественных и искусственно создаваемых физических полей, в общем цикле геологических наук объединяются под названием «геофизические методы поис­ков и разведки месторождений полезных ископаемых», куда кроме магнитного относятся методы, базирующиеся на изучении плот­ности, электропроводимости, упругости, радиоактивности и некото­рых других физических свойств горных пород.

Геологосъемочные, поисковые и разведочные работы выпол­няются различными методами. Последовательность и целесооб­разность применения тех или иных методов зависят от поставлен­ной задачи, геологической ситуации, географических, экономи­ческих и других условий. Магниторазведка, как и другие методы, эффективна тогда, когда сведения о магнитном поле и совокуп­ность данных по другим методам оказывают взаимное влияние и обеспечивают полноту и обоснованность геологических вы­водов.

Сокращенное название магнитного метода далеко не строго соответствует его содержанию, так как в современной практике в наибольшем объеме магниторазведка применяется при геологи­ческом картировании и выделении перспективных площадей для поисков месторождений определенных полезных ископаемых, в меньшей мере — для непосредственных поисков месторождений сильномагнитных руд и совсем недостаточно — при разведке

Установившееся название заменило прежнее, еще менее удач­ное, — «магнитометрия», которым иногда пользуются и в настоя­щее время. Сущность магниторазведки заключается не только и не столько в измерениях напряженности магнитного поля, сколько в его геологическом объяснении.

Магниторазведка возникла и развивалась как метод решения некоторых частных геологических задач; ее становлению способ­ствовало прежде всего усовершенствование техники и методики полевых работ, сопровождавшееся резким повышением точности измерения поля и, следовательно, расширением круга доступных ей геологических задач. Параллельно развивались и развиваются теоретические исследования, имеющие целью изучить намагни­ченность горных пород и ее зависимость от геологической истории, разработать приемы вычисления физических и геометрических параметров геологических объектов, создающих наблюдаемые магнитные аномалии. Магниторазведка привлекается в комплексе с другими методами для решения весьма разнообразных научных, и народнохозяйственных задач. При этих условиях отпадают часто обсуждаемые в литературе вопросы, имеющие отношение не к ма­гниторазведке, а к математической физике, откуда взято очень многое для разработки основ вычисления параметров намагничен­ных тел. К числу таких вопросов относятся «прямая» и «обратная» задачи, «единственность» и «многозначность» решения и т. п.

Перед геологическими организациями ставятся конкретные задачи, вплоть до подсчетов запасов минерального сырья на место­рождении. Исполнитель должен выбрать такие средства решения, которые обеспечили бы наиболее экономичное выполнение работы в целом. Магниторазведка применяется обычно для решения част­ных вопросов общей геологической задачи. При комплексировании методов трудно обсуждать границы между «качественной» и «количественной» интерпретацией результатов отдельного метода и совершенно невозможно оценить «полноту решения обратной задачи». Ни одна народнохозяйственная проблема по обеспечению минеральным сырьем не может быть разрешена «полностью» одним геофизическим методом.

Магнитный метод родился в Швеции при поисках сильнома­гнитных руд. Первое его применение в России относится к концу прошлого века. Связь магнитных аномалий с известными железо­рудными залежами Кривого Рога была установлена П. Т. Пасальским. Изучение Курской магнитной аномалии, выполнявшееся в конце прошлого и начале текущего века последовательно И. Н. Смирновым, Н. Д. Пильчиковым и Э. Е. Лейстом, привело этих исследователей к правильному заключению о наличии в этом районе мощных залежей железных руд. На рубеже XIX и XX сто­летий под руководством Д. И. Менделеева были проведены опыт­ные магнитометрические работы на некоторых уральских место­рождениях железных руд с целью выяснить эффективность метода и разработать экономичную методику съемки. К тому же времени относятся единичные исследования на уральских и западносибир­ских железорудных месторождениях. Большой вклад в развитие метода внес профессор Петербургского горного института В. И. Бауман. Им заложены основы методики полевых измерений, обработки наблюдений, даны приемы вычислений элементов зале­гания тел простейших форм. Под руководством В. И. Баумана в течение 1914—1917 гг. выполнены полевые работы на многих месторождениях железных руд Урала; он впервые ввел чтение курса магнитометрии в Горном институте.

В дореволюционное время магнитный метод поисков железо­рудных месторождений был разработан в достаточной мере для планомерных исследований перспективных площадей Урала и юга России, однако работы в промышленных районах носили эпи­зодический характер, а более планомерные и крупные по объему съемки на территории современного Курского железорудного бассейна выполнялись лишь по инициативе общественной орга­низации — Русского географического общества. Некоторый инте­рес к Курской магнитной аномалии был проявлен со стороны Кур­ской губернской земской управы, отпустившей средства для бурения в надежде на обнаружение железа. Однако железные руды на ожидаемой глубине не были встречены, и бурение пре­кратили. Предприниматели Урала и юга России не стремились к применению геофизических методов, так как легко обнаруживае­мые с поверхности руды удовлетворяли потребности металлурги­ческих заводов.

После Октябрьской революции открылись перспективы для развития геофизических методов в связи с планами преобразова­ния тяжелой промышленности. Еще не окончилась гражданская война, как по инициативе В. И. Ленина в 1919 г. при Академии наук под руководством академика П. П. Лазарева была создана Комиссия для изучения Курской магнитной аномалии. В 1921 г. в связи с расширением задач и планов работ эта организация была преобразована в Особую комиссию по изучению Курской магнит­ной аномалии (ОККМА) под руководством академика И. М. Губ­кина. Выполненные в большом объеме магнитные и гравитацион­ные измерения сопровождались разработкой наиболее рацио­нальной методики съемок, изучением физических свойств пород и руд, теоретическими исследованиями по созданию аналитиче­ских приемов вычисления элементов залегания тел, вызывающих магнитные и гравитационные аномалии.

Интенсивно развивались опытно-методические и теоретические исследования по геофизическим методам поисков и разведки по­лезных ископаемых в Петроградском горном институте под руко­водством В. И. Баумана. По инициативе организованного им кол­лектива ученых в 1923 г. был создан Научно-исследовательский институт прикладной геофизики (ИПГ). Институт разрабатывал технику и методику геофизических исследований, их теоретиче­ские основы. В развитии магнитного метода значительна роль И. М. Бахурина. Им выполнена капитальная работа по анализу магнитного поля эллиптических цилиндров и эллипсоидов вра­щения при вертикальном и косом намагничении, проведены опыт­но-методические полевые работы на различных месторождениях полезных ископаемых, в том числе и слабомагнитных, в результате чего резко расширилась область применения магниторазведки. Им же совместно с Б. П. Вейнбергом и В. Я. Павлиновым написан первый учебник по магниторазведке.

В середине 20-х годов в Свердловском горном институте про­фессором П. К. Соболевским, имевшим опыт применения магнито­разведки с 1907 г., была организована подготовка специалистов-геофизиков и начаты полевые работы по привлечению магнитного метода к поискам и разведке различных полезных ископаемых. На базе геофизической лаборатории этого института в 1930 г. был создан Научно-исследовательский институт геофизических методов разведки и горной геометрии. Коллектив уральских геофизиков значительно расширил возможности магнитного ме­тода, доказав его эффективность при поисках месторождений не только сильномагнитных магнетитовых руд, но и таких полезных ископаемых, которые не вызывают высоких магнитных аномалий. Убедительно была доказана целесообразность применения магнитного метода при геологическом картировании любых мас­штабов, так как неоднородность геологического строения отра­жается на картах магнитного поля, и это позволяет во многих случаях прослеживать скрытые под наносами контакты пород, тектонические нарушения, определять форму и размеры тел ма­гматического происхождения и обнаруживать месторождения некоторых полезных ископаемых.

Широкое внедрение магниторазведки в практику геолого­съемочных и поисковых работ сдерживалось низкой производи­тельностью наземной магнитной съемки, особенно в труднопро­ходимых малонаселенных районах. Поэтому важным этапом в раз­витии метода явился первый опыт измерения магнитного поля с самолета. Он был осуществлен А. А. Логачевым при участии А. Т. Майбороды в 1936 г. в полете по маршруту Новгород—Вал­дай. Создание аэромагнитного метода в десятки раз ускорило съемку магнитного поля на крупных площадях, резко снизило стоимость единицы обследованной площади, сделало доступной для изучения практически всю территорию СССР. Совершен­ствование приборов и методики съемки, создание аппаратуры с бо­лее точной автоматической записью магнитного поля (в том числе на магнитную ленту), разработка способов определения парамет­ров намагниченных тел повышают эффективность аэромагнитной съемки при геологическом картировании и поисках месторожде­ний полезных ископаемых.

Так же существует измерение магнитного поля в движении на водной поверхности. Этот вид работ, получив­ший название гидромагнитной съемки, осуществляется при сравнительно невысокой скорости движения, что позволяет с большей, чем при аэромагнитной съемке, детальностью выявлять особен­ности магнитного поля на акваториях. Это может иметь большое значение при геологическом картировании и поисках неглубоко залегающих месторождений в зоне шельфа. Гидромагнитная съемка достаточно широко используется и для изучения тектони­ческого строения океанического дна. Ее материалы в совокупно­сти с другими данными позволяют выделять зоны разрастания зем­ной коры и участки ее погружения в мантию, получать сведения о геологическом прошлом океанического дна.

Наземная магнитная съемка в настоящее время выполняется только крупных масштабов в помощь детальному геологическому картированию, а также при непосредственных поисках полезных ископаемых. Высокоточные квантовые магнитометры дают воз­можность картировать и слабомагнитные осадочные породы.

Магнитные измерения в скважинах все более широко исполь­зуются при детальных поисках, разведке, а иногда и при эксплуа­тации магнетитовых месторождений. Результаты скважинных измерений магнитного поля способствуют выяснению природы магнитных аномалий, наблюдаемых на поверхности; дают допол­нительные сведения о возможных размерах рудных тел, их ве­роятном положении в пространстве, о тектонике рудного поля; помогают выявлять рудные тела, не вскрытые скважинами.

При геологическом объяснении магнитных аномалий следует привлекать все имеющиеся сведения о геологическом строении изучаемой территории, полученные различными методами, вклю­чая и геофизические. Надо иметь в виду накопленные опытным пу­тем данные о характере изменения магнитного поля над различ­ными геологическими образованиями, зонами тектонических на­рушений, рудными месторождениями; надо знать приемы вычис­ления элементов залегания намагниченных тел, их глубины и на­магниченности.

По магнитным аномалиям в ряде случаев удается вычислить среднюю намагниченность пород или руд, обусловивших эти ано­малии. В известных геологических условиях по намагниченности можно установить вероятную природу наблюдаемой аномалии, особенно при совместном рассмотрении данных различных геофизических методов.

Магниторазведка возникла и развивается как метод решения геологических задач, но она находит применение и в некоторых других областях исследовании. Так, в небольших объемах магнитная съемка используется при археологических изысканиях; с её помощью успешно обнаруживаются объекты из обож­женной глины. Это позволяет воссоздать планировку отдельных зданий и поселений, определив же направление вектора остаточной намагниченности, можно указать и время постройки.

Важнейшим условием повышения геофизической эффективности магниторазведочных работ является совместное рассмотрение магнитных аномалий и результатов других геофизических методов, поиски такого решения, которое наилучшим образом удовлетворяло бы всем физически полям.

Дата добавления: 2015-08-31