* * *
Под методикой магниторазведки, как и гравиразведки (подробнее см. 1.3), понимается выбор метода и аппаратуры, вида съемок и систем наблюдения, погрешности и формы представления материалов, направленных на получение кондиционного материала о распределении аномалий магнитного поля, с помощью которого можно решить поставленные геологические задачи.
Основными методами магниторазведки являются полевые (наземные, пешеходные или автомобильные), воздушные (аэромагниторазведка), морские (гидромагнитные) съемки, а также подземные и скважинные наблюдения. По решаемым геологическим задачам различают следующие виды магнитных съемок: а) региональные (аэромагнитные и гидромагнитные), выполняемые в масштабах 1 : 200 000 и мельче и предназначенные для изучения глубинного геологического строения крупных территорий суши и акваторий; б) картировочные (аэромагнитные и полевые), проводимые в масштабах 1 : 100 000–1 : 50 000 и применяемые для решения задач геологического картирования с оценкой перспективности изучаемых площадей на железорудные и другие полезные ископаемые; в) картировочно-поисковые (как правило, полевые), предназначенные для крупномасштабного геологического картирования (масштабы 1 : 50 000–1 : 10 000), а также непосредственных поисков железорудных и других полезных ископаемых; г) поисково-разведочные и детальные (полевые, подземные и скважинные), при которых работы проводят в масштабах 1 : 10 000 и крупнее и решают задачи выявления рудных тел, оценки их размеров, формы, положения, намагниченности.
2.3.1. Полевая магнитная съемка
Полевую, как правило, пешеходную магнитную съемку проводят с помощью портативных магнитометров типа ММП-203М, ММП-303 и др. Она отличается достаточно высокой производительностью: в зависимости от детальности и категории местности отряд из двух человек отрабатывает от нескольких десятков до двух сотен точек наблюдений за смену.
Выбор системы наблюдений. Различают два вида магнитных съемок: маршрутные (профильные) и площадные. Первые применяют как при рекогносцировочных исследованиях для выявления общих закономерностей аномального магнитного поля пересекаемых геологических структур и уточнения их границ, так и по интерпретационным профилям при высокоточных съемках. Проводимые чаще площадные съемки, выполняемые по системе параллельных профилей, позволяют судить о форме и простирании аномалий магнитного поля на исследуемой площади. Принцип выбора профилей и шага съемки такой же, как в гравиразведке. Однако в связи с более сложной структурой аномального магнитного поля связь аномалий с параметрами искомых геологических объектов более сложная, поэтому сеть наблюдений должна быть более густой. Расстояние между профилями берут примерно в пять раз меньше длины, а шаг — в пять раз меньше поперечных размеров разведываемых объектов. В целях стандартизации методики рекомендуется выбирать расстояния между пикетами, кратные 1, 2, 5 и 10 единицам измерения длины.
Проектная точность зависит не только от масштаба съемки (расстояние между профилями должно составлять не более 1 см в масштабе карты), но и в основном от величины ожидаемых магнитных аномалий, которые должны быть в 3–5 раз больше средней квадратической погрешности съемки. При работах с феррозондовыми магнитометрами, как и в гравиразведке, разбивают опорную сеть, к которой привязываются рядовые пункты наблюдения. При работах с протонными и квантовыми магнитометрами, у которых сползание нуля практически отсутствует, разбивать опорную сеть необязательно.
Учет влияния вариаций. В отличие от гравиразведки при магнитной разведке необходимо вводить поправки за вариации магнитного поля, амплитуды и частоты которых нередко сравнимы с амплитудами и формой аномалий за счет геологических неоднородностей. Для этого с помощью так называемых магнитных вариационных станций (МВС) или обычных магнитометров того же типа, каким ведется съемка, на базе экспедиции ведут измерения напряженности магнитного поля. Зная время, амплитуду вариаций и время замеров при полевых съемках, можно с помощью формулы (2.4) ввести поправки и рассчитать аномалии во всех пунктах наблюдения. Если район исследования занимает большую площадь, то используют данные двух-трех МВС или результаты записи вариаций в ближайших (до 200 км в средних широтах или до 10 км в высоких широтах при точности ±0,3 нТл) обсерваториях. Если имеется опорная сеть, то ее можно использовать и для учета вариаций.
Погрешность магнитной съемки и способы представления результатов. Контроль качества проведенных магнитных работ осуществляют путем постановки независимых контрольных наблюдений, выполняемых в объеме до 5 %, от общего числа точек, желательно другим прибором и оператором и обязательно в другое время, например, в конце полевого сезона.
Среднюю квадратическую погрешность работ определяют по стандартной формуле
где Δi — разница основного и контрольного отсчетов на i-й контрольной точке; п — общее число контрольных точек.
В результате полевой магнитной съемки строят графики, карты графиков и карты аномальных значений геомагнитного поля. Горизонтальные масштабы графиков аномалий магнитного поля такие же, как и масштаб съемки. Вертикальный масштаб графиков берут таким, чтобы значение 3ε не превышало 1 мм. Сечение изолиний на картах аномалий магнитного поля составляет (2–3)ε.
В степных и полупустынных районах, доступных для автотранспорта, используют наземную автомобильную магнитную съемку. Магнитное поле Земли с точностью ±(3–5) нТл измеряют в движении путем буксировки чувствительного элемента магнитометра (протонного или квантового) за автомобилем на расстоянии 5–6 м.
2.3.2. Аэромагнитные и гидромагнитные съемки
Аэромагнитные съемки, или аэромагниторазведку, проводят с помощью самолетов или вертолетов, на которых устанавливают в основном протонные, феррозондовые, реже квантовые автоматические магнитометры. Для исключения или существенного снижения влияния магнитного поля носителя на показание прибора чувствительный элемент буксируют на трос-кабеле в выносной гондоле или устанавливают на длинной выносной штанге. Полеты проводят со скоростью 100–200 км/ч на постоянной высоте 50–200 м или с обтеканием рельефа местности. Благодаря высокой производительности аэромагнитных работ с их помощью исследуют магнитное поле больших территорий суши и акваторий.
Для учета вариаций магнитного поля при аэромагнитных съемках создают специальную опорную сеть из опорных маршрутов, перпендикулярных к рядовым. На точках пересечения профилей с опорными маршрутами проводят коррекцию значений наблюденного поля. Рекомендуется в начале и в конце рабочего дня проводить полеты на специальном маршруте длиной до 10 км, а все рабочие маршруты привязывать к нему. По результатам контрольных наблюдений (число контрольных маршрутов 5–10 %) определяют среднюю квадратическую погрешность наблюдений (см. формулу (2.5)). Она, как правило, в 1,5–5 раз больше, чем при полевых съемках, что объясняется главным образом нестабильностью положения чувствительного элемента магнитометра и влиянием неучтенной составляющей магнитного поля самолета.
Гидромагнитные съемки можно выполнять как на специальных судах, так и попутно на кораблях любого назначения и тоннажа. Влияние металлического корпуса и других магнитных помех резко уменьшается благодаря тому, что датчик буксируют на существенном (свыше 100 м) удалении от корабля в специальной гондоле. Высокая автономность плавания, измерение магнитного поля на большой (15–25 узлов) скорости корабля способствовали применению магнитной съемки на значительной площади океанов и морей.
Профили (галсы) и точки наблюдения привязывают к географическим координатам по штурманским картам с использованием радиогеодезических станций или спутниковой навигации.
Сложность гидромагнитной съемки связана с учетом вариаций магнитного поля, особенно когда исследуемый участок акваторий удален на сотни и тысячи километров от береговых МВС. В этом случае применяют градиентную съемку с помощью аппаратуры с двумя датчиками, разнесенными друг от друга по горизонтали на фиксированное расстояние.
2.3.3. Другие виды магнитных измерений
В магниторазведке применяют такие специальные методы, как микромагнитная и подземная съемки, скважинные наблюдения, изучение магнитных свойств образцов горных пород, в том числе для палеомагнитных исследований.
Микромагнитная съемка. Микромагнитной съемкой называют высокоточную (ε до ±(0,1–1,0 нТл) наземную магнитную съемку небольших участков (сотни квадратных метров) с равномерной и густой сетью точек наблюдения (5 × 5, 3 × 3, 1 × 1 м). Используют высокоточные полевые магнитометры (протонные, квантовые). Для исключения вариаций работы проводят таким образом, чтобы через несколько замеров на рядовых точках снимать отсчет на одном и том же опорном (контрольном) пункте (КП). По графику изменения магнитного поля на КП во времени в наблюденные значения вносят поправки за вариации. После построения карты T или ΔTa и ее статистической обработки можно построить «розы» направления изолиний, которые рассчитывают и строят так же, как, например, «розы» направления ветров.
Подземная магниторазведка. Подземные магнитные наблюдения проводят в горных выработках, где отсутствуют металлические конструкции (рельсы, металлическое крепление), а также провода с постоянным током. Их выполняют в виде детальных профильных съемок по центру выработок с частым возвращением на КП и повышенным числом контрольных точек (свыше 15 %). Подземная магниторазведка предназначена для выявления в межвыработочных и околовыработочных пространствах руд с повышенными или пониженными магнитными свойствами.
Скважинная магниторазведка. Скважинная магниторазведка — это измерения магнитного поля вдоль ствола скважины. Для таких наблюдений используют специальные трехкомпонентные магнитометры (ТСМК-30) с обязательной фиксацией датчика по вертикали и горизонтали или относительно оси скважины. В связи с техническими трудностями скважинные измерения магнитного поля имеют пониженную точность. Они позволяют устанавливать границы геологических магнитных структур и магнитные объекты, располагающиеся около скважины.
Измерение магнитных свойств горных пород. Анализ остаточной намагниченности горных пород требует специальной методики отбора образцов — кубической формы (5 × 5 × 5 см или 2,4 × 2,4 × 2,4 см) с точной привязкой по горизонту и сторонам света (±1°). Для измерения остаточной намагниченности применяют приборы МА-21, ИОН-1 или ЛАМ-2. В результате довольно сложной и тонкой методики выделения первичной намагниченности удается установить направление и величину остаточной намагниченности.
Число образцов или замеров на обнажении должно быть достаточным (> 50) для последующего статистического анализа результатов определения характеристик магнитных свойств горных пород исследуемого геологического комплекса. По характеру построенных гистограмм распределения значений магнитного параметра определяют его наиболее вероятное значение, степень однородности магнитных свойств комплекса. Данные о магнитной восприимчивости горных пород помогают выбрать правильную методику магниторазведочных работ, провести более надежную и полную интерпретацию аномалий магнитного поля. Характер остаточной намагниченности позволяет судить о возрасте горных пород и их геодинамической истории, изучаемых при палеомагнитных исследованиях.