ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования
«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Утверждаю
Зав. кафедрой геофизики
________________ Ерофеев Л.Я.
«_____» ______________ 200____ г
МАГНИТОРАЗВЕДКА
Программа и контрольные задания для студентов
заочного обучения по специальности 08.04.00
-«Геофизические методы поисков и разведки МПИ»
Факультет – заочный геологоразведочный.
Кафедра геофизики
Курс – 4
Объём часов по учебному плану – 81 час
В том числе лекций – 12 часов
Практических занятий - 2 часа
Самостоятельной работы – 52 часов
Форма отчетности: контрольная работа, курсовая работа, зачет, дифф. зачет (7 семестр).
Томск 2006
Программа и контрольные задания составлены на основании типовой программы
курса «Магниторазведка», утвержденной учебно-методическим объединением по
геологическим специальностям в инженерно-технических вузах Государственного
Комитета СССР по народному образованию 5 июня 1989г.
Индекс УМО-Т-8/02-5.9
Программа и контрольные задания обсуждены на заседании кафедры геофизики
«
» ______________ 2006г.
Зав.кафедрой ___________________ Л.Я. Ерофеев
ПРЕДИСЛОВИЕ
Магниторазведка – один из ведущих и широко применяемых геофизических
методов поисков и разведки месторождений полезных ископаемых. Магниторазведка
применяется в различных модификациях. Применяются и специальные методы –
палеомагнетизм, археомагнетизм и др. исследования.
Согласно учебных планов в процессе обучения студенты IV курса выполняют
контрольную работу и курсовой проект. Форма отчетности – зачет и диф. зачет .
К экзамену и зачету допускаются студенты, выполнявшие контрольную работу и
курсовой проект. Работы предварительно (до начала сессии) должны быть высланы в
адрес кафедры.
Курсовой проект составляется по материалам производственной организации, в
которой работает студент-заочник, по теме, согласованной с руководителем курсового
проектирования. В виде исключения допускается выполнение курсовой работы, тема
которой предварительно согласовывается с руководителем проекта.
ПРОГРАММА КУРСА «МАГНИТОРАЗВЕДКА»
Сущность метода магниторазведки. Физические предпосылки применения метода
и решаемые задачи. История развития магниторазведки. Становление магниторазведки в
СССР и за рубежом. Роль и место магниторазведки в общем комплексе геологоразведочных работ.
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
Магнетизм и его природа. Постоянные магниты. Магнитное поле кругового тока,
кольца Гельмгольца. Диамагнитные, парамагнитные и ферромагнитные вещества. Петля
гистерезиса. Магнитный момент тела. Остаточная и индукционная намагниченность,
причины их образования. Коэффициент размагничения и его роль в формировании
намагниченности тел. Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость пород.
Единицы измерения и размерности магнитных величин в СГС и СИ. Напряженность
магнитного поля и магнитная индукция. Магнетизм горных пород и руд, классификация
горных пород по магнитным свойствам. Магнитные аномалии и их зависимость от
основных параметров намагниченных объектов.
Магнитное поле «точечного» источника. Магнитное поле постоянного магнита.
2. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ
Магнитное поле Земли как поле диполя. Элементы вектора геомагнитного поля
Земли и их изменения в зависимости от широты точки наблюдения. Градиенты элементов
магнитного поля.
Истинная структура магнитного поля Земли по данным спутниковых наблюдений.
Главное, нормальное и аномальные поля. Генеральные магнитные съёмки, карты
нормального поля и карты изопор. Определение значений нормального магнитного поля в
различных пунктах.
Вариации геомагнитного поля (вековые, годовые, суточные, магнитные бури).
Характер магнитосферы Земли, радиационные пояса Земли. Гипотезы происхождения
магнитного поля Земли.
3. СПОСОБЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ МАГНИТНОГО
ПОЛЯ И МАГНИТОМЕТРИЧЕСКАЯ АППАРАТУРА
Классификация методов измерения и измеряемые величины. Абсолютные и
относительные измерения магнитного поля. Изображение измеряемых величин на планах
и графиках.
Принципы измерения магнитного поля, реализованные в современных
магнитометрах. Оптико-механические, феррозондовые, ядерно-протонные и квантовые
магнитометры. Параметры магнитного поля, измеряемые этими магнитометрами.
Сравнительная характеристика магнитометров различных типов.
Вариационные станции, градуировочная аппаратура. Подготовка аппаратуры к
работе (определение цены деления, температурного коэффициента, азимутальной кривой
и т.д.). Особенности методики работы с магнитометрии различного типа. Классификация
магнитных съёмок по месту действия (наземные, аэромагнитные, подземные,
скважинные).
4. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА НАЗЕМНОЙ МАГНИТНОЙ СЪЁМКИ
Классификация съёмок по геологическому назначению, масштабам, точности.
Выбор методики съёмки, включая обоснование геомагнитного элемента съёмки, точности
и мер по её обеспечению (аппаратурой, опорной сетью, контролем), обоснование густоты
сети съёмки и её масштаба, топообеспечение. Ведение полевой документации, приемки
полевых материалов и оценки их качества. Общая организация полевых работ.
Камеральная обработка наблюдений на точках опорной и рядовой сети.
Уравнивание опорной сети. Оценка точности съёмки в нормальном и аномальном полях.
Способы графического изображения результатов магнитной съёмки, выбор масштаба
изображения и сечения изолиний. Использование автоматизированных систем обработки
материалов съёмки.
5. МЕТОДИКА АЭРОМАГНИТНОЙ СЪЁМКИ
Задача аэромагнитной съёмки. Современные аэромагнитометры. Вспомогательная
аппаратура. Опорная аэромагнитная сеть СССР. Особенности методики аэромагнитной
съёмки (выбор направления маршрутов, межмаршрутных расстояний, длины маршрутов,
высоты полета, точности съёмки). Рядовые, опорные, секущие и контрольные маршруты.
Способы высотной и плановой привязки маршрутов. Повысотные и двухгоризонтные
съёмки. Оценка точности съёмок. Обоснование необходимости введения поправок.
Способы автоматизированной обработки и интерпретации материалов аэромагнитной
съёмки.
6. ГИДРОМАГНИТНЫЕ СЪЁМКИ
Особенности методики проведения магнитных съёмок на море. Аппаратура,
методика и техника измерений. Решаемые геологические задачи.
7. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ МАГНИТОРАЗВЕДКИ
Геологическая и экономическая эффективность различных модификаций
магниторазведки. Применение магниторазведки при мелко-, средне- и крупномасштабном
картировании; поисков и разведке различных полезных ископаемых /нефти, газа, угля,
железа, меди, полиметаллов, золота, алмазов и др./.
Магнитные съёмки в горных выработках и скважинах.
археологических изысканиях. Палеомагнитные исследования.
Съёмки
при
8. ОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯ ПО ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ ИНТЕРПРЕТАЦИИ
АНОМАЛЬНОГО МАГНИТНОГО ПОЛЯ
Прямая и обратная задачи магниторазведки. Качественная и количественная
интерпретация
аномальных
полей.
Классификация
методов
количественной
интерпретации и их общая характеристика.
Способы определения намагничения объектов по наблюденным магнитным
аномалиям.
9. СПОСОБЫ РЕШЕНИЯ ПРЯМОЙ И ОБРАТНОЙ ЗАДАЧИ
МАГНИТОРАЗВЕДКИ ДЛЯ ТЕЛ ПРАВИЛЬНОЙ ФОРМЫ
Аналитические методы расчета магнитных аномалий от тел правильной формы
(шара, вертикального и горизонтального кругового цилиндров, пластов, уступов).
Способы определения параметров названных объектов по абсциссам характерных точек
аномалий. Диаграммы: пространственного распределения элементов магнитного поля в
вертикальной плоскости. Магнитное поле от простейших тел в скважинах и на сложном
рельефе местности.
Палеточные методы расчета и интерпретации магнитного поля от тел
произвольной формы (палетки Д.С. Микова, К.Ф. Тяпкина и др.).
Простейшие методы интерпретации магнитных аномалий: характерных точек,
касательных, сравнения с атласом теоретических кривых, подбор сечения тела палетками
и т.д.
Интегральные способы вычисления избыточных магнитных моментов и координат
центра намагниченных объектов.
Способы интерпретации магнитных аномалий в условиях сложного рельефа
местности.
Простейшие способы распределения магнитных полей и их назначение.
10. ПРИМЕНЕНИЕ МАГНИТОРАЗВЕДКИ
Магниторазведка при решении задач рудной и структурной геологии. Основные
тенденции в развитии магниторазведки и методов интерпретации магниторазведочных
данных.
Магниторазведка в общем комплексе геолого-геофизических методов
геологического картирования территорий, поисков и разведки месторождений полезных
ископаемых.
ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Знакомство с картами нормального магнитного поля Земли.
Определение элементов нормального поля Земли в конкретных пунктах.
Изучение устройства современной магнитометрической аппаратуры.
Эталонирование оптико-механических магнитометров.
Устройство и работа с квантовым аэромагнитометром ММ-205.
Вычисление интенсивности намагничения пород по результатам
магнитной съёмки.
Вычисление аномалий магнитного поля от тел правильной формы по
формулам и с помощью ЭВМ.
7.
8.
Вычисление и интерпретация магнитного пола от сложных тел с
помощью палеток.
Интерпретация магнитных аномалий интегральными методами.
ЛИТЕРАТУРА
1. Справочник геофизика т. 6. Магниторазведка. М., Недра, 1980.
2. Логачев А.А., Захаров В.П. Магниторазведка. М., Недра, 1979.
3. Миков Д.С. Методы интерпретации магнитных аномалий. Томск, изд-во ТГУ.
1975.
4. Гладкий К.В. Гравиразведка и магниторазведка. М., Недра, 1967.
5. Гринкевич Г.И. Магниторазведка. М.: Недра, 1979. -256 с.
6. Справочник оператора-магниторазведчика. М., Недра, 1987.
7. Яновский Б.М. Земной магнетизм, ч. I и II. Изд-во Ленинград, университета,
1963,1964.
8. Миков Б.Д. Гравиразведка и магниторазведка при поисках объектов трубочной
формы. М., Недра, 1985.
9. Автеньев Г.К. Трансформация гравитационных полей при обработке
геофизической информации. Томск, ТПИ, 1979.
10. Миков Д.С. Интегральные методы интерпретации гравитационных магнитных
аномалий. Томск, изд-во ТГУ. 1975.
11. Инструкция по магниторазведке. Л., Недра, 1981.
12. Нагата Т. Магнетизм горных пород. Пер. с англ. М., Мир, 1965.
13. Тафеев Г.А., Соколов К.П. Геологическая интерпретация магнитных аномалий. -Л.
: Недра, 1981. - 327 с.
14. Храмов А.Н., Шолпо Л.Е.. Палеомагнетизм. – Тр. ВНИГРИ, 1967, вып.256.
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ
1. Единицы измерения магнитных величин в системах СГС и СИ. Напряженность
магнитного поля и магнитная индукция.
2. Аналитическое выражение магнитного поля Земли как поля диполя. Рассчитать
магнитное поле Z0, H0 и T0 для Томска.
3. Рассчитать вертикальный и горизонтальный градиенты нормального магнитного
поля Z0 и H0 для Томска и на высоте 100км (уровень полета спутников).
4. Структура магнитного поля Земли (нормальное и аномальное поля).
5. Природа магнитного поля Земли (рассмотреть гипотезы, в том числе теории
гидромагнитного динамо).
6. Вариации магнитного поля Земли и их причины. Способы учета вариаций при
проведении магниторазведочных работ.
7. Региональные и локальные магнитные аномалии. Понятие положительной и
отрицательной аномалий.
8. Магнитная проницаемость и магнитная восприимчивость горных пород.
Индукционная и остаточная намагниченность пород и причина их образования.
Виды остаточной намагниченности.
9. Коэффициент размагничения и его роль в формировании индукционной
намагниченности пород.
10. Необходимые сведения для проектирования и проведения магниторазведочных
пород.
11. Магнитосфера и радиационные пояса Земли. Способы их изучения.
12. Палеомагнетизм и археомагнетизм. Физическая основа применения этих методов и
решаемые задачи.
13. Оптико-механические магнитометры, их основные узлы и порядок работы с ними.
Написать и проанализировать уравнение равновесия системы для измерения Z составляющей магнитного поля.
14. Феррозондовые магнитометры, их устройство и порядок работы с ними.
15. Ядерно-протонные магнитометры, их устройство и порядок работы с ними.
16. Квантовые магнитометры, их устройство и порядок работы с ними.
17. Определение цены деления магнитометров с помощью КГ-I. Определение
температурного коэффициента магнитометров.
18. Наземные магнитные съёмки. Виды съёмок по геологическому назначению.
Методика и техника полевых работ. Обработка и графическое представление
результатов съёмки.
19. Обоснование методических параметров наземной и аэромагнитной съёмок
/масштаб, густота сети, направление и длина маршрутов, высота и точность
съемки, выбор аппаратуры/.
20. Методика аэромагнитной съёмки. Виды съёмок по геологическому назначению.
Типы маршрутов. Высотная и плановая привязка. Обработка и графическое
изображение результатов съёмок.
21. Гидромагнитные съёмки. Особенности методики съёмки. Аппаратура. Методика и
техника наблюдений. Обработка и изображение результатов съёмки.
22. Магниторазведка при поисках месторождений:
23. нефти и газа,
24. золота,
25. железных руд,
26. полиметаллов,
27. бокситов,
28. алмазов,
29. каменных углей.
30. Магниторазведка при геологическом картировании изверженных пород.
31. Применение ЭВМ при обработке и интерпретации магниторазведочных данных.
Привести примеры.
32. Понятие прямой и обратной задачи магниторазведки. Основы качественной
интерпретации магнитного поля / привести примеры магнитного поля, где четко
выделяются границы разномагниченных пород, разрывные нарушения, дайки и т.д.
33. Магнитное поле горизонтального кругового цилиндра при вертикальном
намагничении. Рассчитать график Z и ΔТ в нТл при следующих параметрах:
магнитный момент М= 3·103 СГС; глубина залегания центра цилиндра h = 300 м.
Определить радиус цилиндра, если интенсивность намагничения I = 1000·10-6
СГС.
34. Как можно определить направление намагничения двумерных тел по аномалии
Z.
35. Магнитное поле вертикально намагниченного шара. Рассчитать поле Z и ΔТ в нТл
по профилю при следующих параметрах: магнитный момент М=30·106 СГС,
глубина залегания центра шара 50 м. Определить объём шара и его массу, если
интенсивность намагничения равна 100·10-5 СГС, а а его плотность 5 г/см3.
36. Вычислить графики Z и ΔТ в нТл для шара, если его радиус 20 м, глубина
залегания центра 60 м, магнитная восприимчивость 500·10-5 СГС, а вмещающих
пород 200·10-5 СГС. Намагничивающие поле направлено вертикально вниз и
составляет 0,6 эрстеда.
37. Вычислить графики Z, и ΔТ и Н в нТл для горизонтального кругового цилиндра по
линии вкрест его простирания. Намагничение вертикальное. Дано: глубина
залегания центра цилиндра 100 м, радиус 20 м, магнитная восприимчивость 500·105
СГС, намагничивающее поле 0,6 арстед.
38. Формулы Z, Н и Т для маломощного вертикального пласта бесконечного по
простиранию и на глубину при вертикальном намагничении. Вычислить графики Z
и ΔТ над пластом мощностью 2 м при глубине залегания верхней кромки 40 м.
Намагниченность пласта составляет 5000·10-5 СГС.
39. Аналитическое выражение магнитного поля Z для вертикального пласта большей
мощности бесконечного по простиранию и на глубину. Вычислить графики Z и ΔТ,
если магнитная восприимчивость магнетитовой руды 100000·10-6 СГС, вмещающих
гранитов 4000·10-6 СГС, глубина залегания верхней кромки пласта 100 м,
мощность 200 м. Намагничивающее поле направлено вертикально вниз и
составляет 0,6 эрстеда.
40. Магнитное поле горизонтального тонкого пласта бесконечного простирания.
Вычислить графики Z и ΔТ в нТл при следующих условиях: горизонтальная
мощность пласта 200 м, вертикальная мощность 10 м, глубина залегания 50 м,
избыточная намагниченность составляет 100·10-5 СГС и направлена вертикально
вниз.
41. Магнитное поле Z и Н для вертикального кругового цилиндра с диаметром много
меньше глубины залегания верхней кромки, глубина залегания нижней кромки
бесконечная, намагничение вертикальное. Вычислить графики Z и ΔТ в нТл, если
магнитная восприимчивость тела 0,100 СГС, вмещающих пород 0,005 СГС,
глубина залегания верхней кромки 10 м, радиус тела 1 м, намагничение
индукционное и вертикальное, созданное полем 0,6 эрст.
42. Точечная палетка Д.С. Микова для расчета аномалий Z и Н. Принцип построения и
порядок пользования палеткой. Выполнить расчет Z и Н от горизонтального
кругового цилиндра палеткой и проверить 2-3 точки аналитически. Параметры
цилиндра: глубина залегания центра 200 м, радиус 100 м, избыточная
намагниченность 0,1 СГС направлена вертикально вниз (построить графики Z и Н)
43. Палетки К.Ф. Тяпкина для расчета Z от трехмерных тел: принцип построения и
пользования ими. Провести расчет Z от горизонтального цилиндра, ограниченного
по простиранию со следующими параметрами: глубина залегания центра сечения
100 м, радиус 50 м, избыточная намагниченность 0,1 СГС и направлена
вертикально вниз, длина цилиндра по простиранию 500 м (построить график).
44. Аналитическое выражение поля ΔТ и связь этого параметра с Z – составляющей.
45. Метод касательных для интерпретации магнитных аномалий и его модификации.
46. Интегральные методы определения избыточного магнитного момента и
горизонтальных координат центра тела по графикам и плану изодинам Z. Привести
практические формулы и примеры для случаев с вертикальным и наклонным
намагничением.
47. Способы выделения региональной составляющей магнитного поля методом
осреднения. Привести пример.
48. Способы выделения локальной составляющей магнитного поля (метод осреднения,
метод вариаций Б.А. Андреева).
49. Способы вычисления поля Н по заданному на плоскости распределению поля Z.
Перечень вариантов контрольных работ
для студентов III курса
Вариант
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0
Контрольные вопросы
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
9
8
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
10
11
12
17
18
16
29
28
27
26
25
25
23
22
21
20
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
Примечание. Вариант контрольной работы совпадают с последней цифрой шифра
зачетной книжки студента-заочника. Специальных методических указаний по
выполнению контрольной работы не требуется.
МАГНИТОРАЗВЕДКА
(Программа и контрольные задания для студентов заочного обучения по
специальности 08.04.00)
Составители Евгений Владимирович Гусев, Алексей Анатольевич Лукин
Рецензент
Технический редактор