Introducción a la exploración magnética

1 Principios básicos de la exploración magnética

1.1 Elementos geomagnéticos

La Tierra en la que vivimos es un enorme imán, y el campo magnético que genera en el espacio circundante se llama campo magnético. Por conveniencia, descomponemos la intensidad total del campo geomagnético en cualquier punto del suelo en un determinado sistema de coordenadas cartesianas, donde cada cantidad que caracteriza el campo magnético en ese punto se denomina elemento geomagnético.

Como se muestra en la Figura 1, la intensidad total del campo geomagnético en cualquier punto del suelo es T. El eje de coordenadas cartesianas x apunta hacia el norte, el eje y apunta hacia el este y el eje z apunta verticalmente hacia abajo. Las proyecciones en los tres ejes de coordenadas son la componente X hacia el norte, la componente Y hacia el este y la componente vertical z; la proyección H en el plano horizontal se llama componente horizontal, que apunta a la dirección del norte magnético. llamado ángulo de inclinación I de T. Cuando T se inclina hacia abajo, I es positivo, de lo contrario es negativo el plano vertical que pasa por la dirección del punto H se llama meridiano magnético, donde el ángulo entre la declinación magnética D y el meridiano geográfico; Se llama distancia al norte magnético cuando la distancia al norte magnético está al este del norte geográfico, D es positiva y viceversa. Los mencionados T, Z,

No es difícil obtenerlo a través de relaciones geométricas

Investigación sobre la exploración de minas de carbón en China

Las siete cantidades anteriores se pueden dividir en tres grupos en forma rectangular. sistema de coordenadas, hay X, Y y Z, hay H, D e I en el sistema de coordenadas esféricas, y Z, H y D en el sistema de coordenadas cilíndricas. Si conoce un conjunto, puede encontrar varias otras cantidades.

Figura 1

1.2 Estructura y anomalías magnéticas del campo geomagnético

El campo geomagnético es un campo magnético complejo que contiene múltiples fuentes de campo, algunas de las cuales son Distribuidas dentro de la Tierra, algunas fuentes de campo se encuentran sobre el suelo. De acuerdo con las leyes cambiantes de las fuentes de campo y los campos magnéticos, el campo geomagnético T se puede expresar como

Investigación de exploración de carbón de China

En la fórmula: Tsi y Tse son campos magnéticos estables; δTi y δTe son campos magnéticos cambiantes. Tsi proviene del interior de la Tierra y representa más del 90% del campo magnético estable total; Tse proviene del exterior de la Tierra y representa menos del 1% del campo magnético estable total. δTe es un campo magnético cambiante; . δTe es el campo magnético exógeno que cambia el campo magnético y representa aproximadamente 2/3 del campo magnético cambiante total, y δTi es el campo magnético cambiante endógeno que representa aproximadamente 1/3 del campo magnético cambiante total. En términos generales, el campo magnético cambiante es de unas diez milésimas a unas milésimas del campo magnético estable y, en ocasiones, alcanza un pequeño porcentaje. El campo magnético estable de la Tierra generalmente se refiere al campo magnético estable interno, que consta de tres partes:

Investigación de exploración de carbón de China

En la fórmula: T0 es el campo magnético del dipolo central; Tm es el campo magnético no dipolar, también conocido como campo magnético continental o campo magnético anormal del mundo. La suma de las dos partes del campo magnético también se llama campo magnético básico de la Tierra. La mayoría de los mapas geomagnéticos del mundo utilizan el. Mapa básico de distribución del campo magnético de la Tierra. Entre ellos, el campo T0 representa casi del 80 al 85%, por lo que representa las principales características de la distribución espacial del campo geomagnético. Ta es el campo magnético generado por la magnetización de minerales rocosos y cuerpos geológicos en la corteza terrestre bajo la magnetización del campo magnético básico. Se llama campo magnético de la corteza terrestre, también conocido como campo anormal o anomalía magnética. investigación de exploración magnética. Se puede descomponer en un componente horizontal Hax a lo largo de la dirección del eje x, un componente horizontal Hay a lo largo de la dirección del eje y y un componente vertical Za a lo largo de la dirección del eje z. Estos tres componentes son los componentes de observación de la exploración magnética.

En la exploración magnética, el campo normal (campo normal) y la anomalía magnética (campo anormal) son conceptos relativos, que son similares a los conceptos de campo de referencia y anomalía gravitatoria en la exploración gravitatoria. El campo magnético normal puede considerarse como fondo o campo de referencia para la anomalía magnética (es decir, el campo magnético a estudiar). Si una roca o yacimiento fuertemente magnético está rodeado por un estrato débilmente magnético o no magnético, el campo magnético generado por el primero se suele utilizar como campo de fondo normal, mientras que el campo magnético producido por el segundo es un campo magnético anormal; Si un estrato no magnético está rodeado por un estrato magnético, en este momento, el campo magnético en la formación magnética puede considerarse como el campo normal, mientras que el campo magnético relativamente cambiante en la formación no magnética es el campo anormal.

A continuación se describe brevemente una cantidad importante ΔT en la exploración magnética.

La intensidad total de la anomalía magnética Ta puede considerarse aproximadamente como la diferencia vectorial entre la intensidad del campo magnético T y el campo normal T0, y ΔT es la diferencia de módulo entre T y T0, es decir,

Investigación de exploración de minas de carbón en China

ΔT no es ni el módulo de Ta ni la proyección de Ta en la dirección T0. Según el teorema del triángulo coseno:

Investigación de exploración de minas de carbón de China

Después de la transformación, obtenemos:

Investigación de exploración de minas de carbón de China

Esto muestra que cuando magnético Cuando la intensidad anormal Ta no es grande, ΔT puede aproximarse como la proyección de Ta en la dirección T0.

1.3 Mapa geomagnético

Los elementos geomagnéticos cambian en cualquier tiempo y espacio Para comprender sus características de distribución, debemos atribuir los valores observados en diferentes momentos a una fecha concreta a nivel internacional. esta fecha generalmente se elige a las 0:00 del 1 de enero. Este paso se llama inducción. Este paso se llama inducción. De acuerdo con las coordenadas de longitud y latitud de cada punto de medición, los valores generalizados de los elementos geomagnéticos se marcan en el mapa y luego se utilizan curvas suaves para conectar los puntos con valores iguales para compilar y dibujar un mapa de contorno de elementos geomagnéticos. lo que se llama mapa geomagnético. Según el alcance de la compilación, el mapa geomagnético se puede dividir en mapa magnético mundial y mapa magnético local (Figura 2 y Figura 3). Además, basándose en los datos de observación de los elementos geomagnéticos que cambian con el tiempo, se puede calcular el cambio anual promedio del elemento correspondiente, que es la tasa de cambio anual de los elementos geomagnéticos. También se pueden dibujar gráficos de contorno de la variabilidad anual de los elementos en los años correspondientes.

Figura 2 Distribución de la intensidad del campo magnético de la Tierra

Figura 3 Distribución del ecuador y los polos (declinación magnética)

1.4 El campo magnético de la Tierra es un campo cambiante

Los campos cambiantes superpuestos al campo magnético básico de la Tierra se pueden dividir en dos categorías: uno es el campo cambiante a largo plazo, causado por los cambios lentos del campo magnético interno de la Tierra; el otro es el de corto plazo; campo cambiante del término, causado principalmente por la causa de la fuente del campo magnético externo de la tierra. El otro es un campo de corta duración causado principalmente por fuentes de campo externas a la Tierra. El mercado de largo plazo tiene un período más largo, que generalmente dura varios años, décadas o incluso más. El mecanismo de su cambio aún está en estudio. El campo de cambio a corto plazo es causado principalmente por varios sistemas de corrientes oceánicas fuera de la Tierra y se puede dividir en dos categorías: periódico y no periódico. Los cambios cíclicos también se denominan cambios de calma, incluidos los cambios de días solares tranquilos y los cambios de días lunares. Los cambios no periódicos también se denominan cambios de perturbación, como tormentas magnéticas, pulsaciones geomagnéticas, etc.

2 Introducción a los métodos e instrumentos de detección magnética

2.1 Introducción a los métodos de detección magnética

Las rocas y los minerales en la naturaleza tienen diferentes propiedades magnéticas y producirán diferentes campos magnéticos , provocando cambios en el campo magnético terrestre en áreas locales, provocando anomalías geomagnéticas. Las anomalías magnéticas se refieren al campo magnético generado por imanes superpuestos al campo magnético terrestre, provocando una distorsión del campo magnético terrestre. Un método de exploración geofísica que estudia la distribución de estructuras geológicas y recursos minerales (u otros objetos de investigación) mediante la observación y el análisis de anomalías magnéticas causadas por diferencias magnéticas en rocas, minerales (u otros objetos de investigación) se denomina exploración magnética.

La exploración magnética es un método de exploración geofísica que observa y estudia cambios en el campo magnético de los medios subterráneos. Basándonos en los cambios medidos en el campo magnético, podemos encontrar anomalías magnéticas en rocas y yacimientos minerales, el tamaño y la ubicación de objetos enterrados, etc. Métodos principales: método de intensidad del campo magnético, método de gradiente magnético.

El magnetismo de las rocas depende principalmente de las inclusiones de minerales ferromagnéticos. Los minerales ferromagnéticos más comunes son la magnetita, la titanomagnetita, la pirrotita y la maghemita. El magnetismo de rocas y minerales consta de dos componentes: magnetización inducida y magnetización residual. La relación entre la intensidad de la magnetización inducida producida después de que las rocas y los minerales son magnetizados por el campo geomagnético moderno y la intensidad del campo geomagnético moderno (es decir, la susceptibilidad magnética) indica la facilidad de la magnetización. Durante el proceso de formación, la magnetización que obtienen las rocas y minerales debido a la magnetización del campo geomagnético en ese momento se denomina magnetismo remanente. Las diferencias magnéticas de rocas y minerales son la base de la exploración magnética para resolver problemas de prospección geológica.

El trabajo de exploración magnética se divide en exploración magnética terrestre, exploración magnética aérea, exploración magnética oceánica y exploración magnética ascendente según la observación de anomalías magnéticas en diferentes espacios geográficos. Dado que la Tierra misma es un gran imán, los valores predichos de fuerza magnética deben revisarse para encontrar anomalías magnéticas relacionadas únicamente con el magnetismo de los minerales rocosos. El procesamiento y corrección de datos de observación de anomalías magnéticas incluye principalmente corrección de campo magnético positivo, corrección de variación diurna, coeficiente de temperatura del instrumento y corrección de deriva cero.

Al realizar estudios magnéticos de grandes áreas, la corrección de campo también debe incluir la corrección de latitud. Las anomalías precisas obtenidas suelen representarse mediante gráficos de contorno y de perfil.

En general, cuanto mayor es el contenido de minerales ferromagnéticos, más fuerte es el magnetismo. En las áreas de campos de petróleo y gas, el ambiente reductor formado debido a la filtración de petróleo y gas en el suelo puede reducir el óxido de hierro en las rocas o el suelo en magnetita. Esta anomalía magnética se puede medir con un magnetómetro de alta precisión para cooperar con otros medios de exploración. para descubrir yacimientos de petróleo y gas.

2.2 Instrumentos de exploración magnética

Los instrumentos que miden la fuerza y ​​dirección de los campos magnéticos se denominan colectivamente magnetómetros. Los magnetómetros que miden la intensidad del campo magnético se pueden dividir en dos categorías: magnetómetros absolutos y magnetómetros relativos. La precisión del valor medido del magnetómetro absoluto está determinada por el propio instrumento, y la precisión del valor medido del magnetómetro relativo está determinada por el valor medido relativo del magnetómetro absoluto. Los magnetómetros de uso común incluyen los siguientes tipos.

(1) Medidor de inducción geomagnética. Un instrumento para medir la inclinación geomagnética. Fue elaborado por W.E. Weber en 1837 basándose en el principio de respuesta electromagnética. La precisión de la medición es de hasta unos pocos segundos.

(2) Magnetómetro. Un instrumento para medir la declinación geomagnética. Se compone principalmente de sistema magnético, cables de suspensión, telescopio de iluminación y disco horizontal. La precisión de la medición es de hasta unos pocos segundos.

(3) Magnetómetro de intensidad horizontal de línea de cuarzo. Un magnetómetro relativo que mide la fuerza horizontal del campo magnético de la Tierra. Fue diseñado y fabricado por el erudito danés D. LaCour en 1936 basándose en los principios del momento de torsión y el equilibrio del momento magnético. Las partes principales del instrumento son alambre de cuarzo refinado y aguja magnética. Este instrumento se puede utilizar para mediciones geomagnéticas de campo y también para corregir registros geomagnéticos en estaciones geomagnéticas. Sus constantes deben calibrarse con un magnetómetro absoluto antes de su uso.

(4) Balanza magnética de punto cero. Un magnetómetro relativo que mide la fuerza vertical del campo magnético de la Tierra. Fue realizado por Lacourt en 1942 utilizando la interacción entre dos agujas magnéticas basándose en el principio de equilibrio entre los momentos gravitacionales y magnéticos.

(5) Magnetómetro Fluxgate. Un magnetómetro relativo que mide la fuerza y ​​dirección del campo magnético de la Tierra. El instrumento consta de una combinación de sondas fluxgate independientes. Cada sonda fluxgate puede detectar combinaciones de forma independiente. Cada sonda fluxgate puede detectar de forma independiente la intensidad del campo geomagnético en una dirección determinada. Combinando tres sondas mutuamente perpendiculares, los tres componentes de la intensidad del campo geomagnético se pueden medir simultáneamente. Los magnetómetros Fluxgate se desarrollaron en la Segunda Guerra Mundial para detectar submarinos enemigos desde aviones y ahora se utilizan ampliamente en estaciones geomagnéticas, así como en magnetómetros terrestres, aéreos y satelitales.

(6) Magnetómetro giratorio de protones. Un magnetómetro absoluto que mide la fuerza total del campo magnético de la Tierra. Un campo magnético fuerte polariza los protones en el agua o los hidrocarburos. Cuando el campo magnético fuerte desaparece repentinamente, los protones giran alrededor del campo magnético terrestre con una velocidad angular ω. Midiendo la frecuencia a la que giran los protones, se puede calcular la fuerza total del campo geomagnético. Este instrumento no teme a las vibraciones y es adecuado para cargar en barcos, globos, aviones, satélites y otros vehículos.

Los magnetómetros se pueden dividir en magnetómetros fluxgate, magnetómetros giratorios de protones (Figura 4), magnetómetros de bomba óptica, magnetómetros superconductores, magnetómetros de efecto Hall, magnetómetros magnéticos de efecto resistivo y otras seis categorías.

Figura 5 Magnetómetro de protones

3 Aplicación de la detección magnética

La detección magnética es adecuada para estudios geológicos regionales, exploración de magnetita, detección de áreas de incendios en minas de carbón y búsqueda subterránea. fuentes de calor, zonas de fractura que contienen agua, tuberías metálicas subterráneas, cables subterráneos, artefactos explosivos subterráneos sin detonar, obstáculos de chatarra, naufragios, fundiciones antiguas, ruinas de hornos de cerámica, restos de pozos quemados en áreas residenciales y otros artefactos magnéticos (como imanes, martillos magnéticos). , martillo magnético, martillo magnético, martillo magnético, martillo magnético, martillo magnético, martillo magnético, martillo magnético, martillo magnético, martillo magnético, martillo magnético, martillo magnético, martillo magnético, martillo magnético, martillo magnético, martillo magnético, imán martillo, martillo magnético, martillo magnético, martillo magnético, martillo magnético). ej., ferretería, alfarería), etc.

A menudo nos encontramos con diversos obstáculos subterráneos, como explosivos ocultos, escoria, proyectos de defensa aérea civil, cimientos de edificios antiguos, tuberías subterráneas, etc. Algunos de estos objetos pueden amenazar la seguridad del edificio y otros pueden Obstaculizará la construcción subterránea de edificios (como pilotes, excavaciones, excavaciones, etc.) y algunos pueden causar daños a las tuberías subterráneas.

3.1 Detección de explosivos ocultos

La detección de explosivos ocultos es una aplicación importante de la exploración magnética, como la detección de bombas sin explotar y minas terrestres en guerras anteriores. En la práctica, la detección de bombas y depósitos de municiones ocultos de la Segunda Guerra Mundial ha tenido éxito, eliminando peligros ocultos y garantizando la seguridad de las vidas y los bienes de las personas. Shanghai utiliza el método del gradiente magnético y el método de comparación de mediciones magnéticas a diferentes alturas para identificar con precisión las anomalías causadas por los explosivos ferromagnéticos en un contexto de fuerte interferencia magnética. Mediante pruebas iniciales, repruebas y pruebas finales, se garantiza que no haya explosivos. omitido. Desde 1978, en diversas fases de la construcción de la Planta Petroquímica y del Proyecto Baosteel, se han utilizado métodos magnéticos para buscar peligros explosivos ocultos, y se han utilizado más de 2.000 bombas, proyectiles de artillería, minas terrestres y otros tipos de explosivos, por un total de unas 30 toneladas. eliminado. Eliminar los peligros ocultos durante la construcción del proyecto y garantizar la seguridad del mismo.

En abril de 1990, se llevó a cabo una detección en el sitio de construcción de la tercera fase del taller de materia prima de neumáticos de ingeniería y telas de cordón para minería del taller de poliéster de la planta petroquímica. La detección eliminó 6 bombas que pesaban 100 kilogramos. Entre ellos, el pozo número 5 estaba en Después de desenterrar una bomba, las nuevas pruebas encontraron que todavía había una anomalía magnética. Después de bajar la altitud para realizar pruebas adicionales, se encontró que la anomalía había aumentado. Objeto ferromagnético en el pozo. Como resultado de continuar excavando, se extrajo otra bomba.

3.2 Detección de tuberías subterráneas

La detección de tuberías subterráneas, especialmente tuberías metálicas, proporciona un nuevo campo para la detección magnética. Debido a su antigüedad y a los archivos incompletos, la dirección y la ubicación específica de la red de tuberías urbanas no están claras, lo que conlleva peligros ocultos para la vida y la construcción de la población urbana. Por un lado, es fácil causar daños a la red de tuberías existente. Por otro lado, el daño a la red de tuberías provoca fugas a los trabajadores de la construcción y a los residentes y, por lo tanto, la pérdida de equipos. de gran importancia para la construcción urbana y rural. La detección magnética tiene sus ventajas cuando se utiliza en la detección de redes de tuberías subterráneas y se han logrado muchos resultados en aplicaciones prácticas. A finales de la década de 1980, Shanghai comenzó a aplicar métodos de detección magnética para detectar tuberías subterráneas en el sitio de construcción de la plataforma de la Línea 1 del Metro, logrando buenos resultados y garantizando la seguridad de la construcción del metro. Desde entonces, muchas fábricas y obras de construcción de ingeniería municipal clave en Shanghai han utilizado ampliamente la tecnología de detección magnética para detectar tuberías subterráneas, incluido el proyecto del muelle principal del puente Yangpu, la carretera de circunvalación interior y el proyecto del viaducto norte-sur, la planta petroquímica y la planta química de Gaoqiao.

3.3 Detección de pozos enterrados de condensado de gas natural

El tendido de gasoductos en Shanghai tiene una historia de más de 100 años. En 1992, la longitud total de los gasoductos superaba los 2.400 kilómetros. Para eliminar el agua condensada acumulada en el gasoducto, se debe instalar un pozo de condensación a cierta distancia para bombear agua regularmente y limpiar el gasoducto. Sin embargo, debido a la construcción de carreteras y la renovación de viviendas, los pozos de condensación están enterrados bajo aceras asfálticas, aceras, macizos de flores en las calles y espacios verdes que han cambiado hasta quedar irreconocibles, lo que dificulta mucho el bombeo regular de agua. De 1989 a 1991, Shanghai utilizó con éxito el método del gradiente magnético para encontrar más de 200 pozos de petróleo condensados ​​enterrados, lo que contribuyó al dragado normal de los gasoductos.

Aplicación de 3.4 en estudios geológicos de ingeniería hidráulica

En octubre de 1985, la ciudad de Shanghai llevó a cabo un estudio geofísico del agua del túnel que cruza el río Yan'an East Road. Los métodos de estudio utilizaron estudios de profundidad del agua, escaneo de sonar de derivación, perfiles estratigráficos poco profundos y métodos magnéticos, navegación y posicionamiento por telémetro de microondas, etc. Mediante un estudio magnético se encontraron 9 anomalías magnéticas. La distancia vertical entre la superficie del río y la superficie del agua era de 6 a 13,6 metros. Después de una verificación adicional mediante la detección submarina, se trataba de barcos hundidos, componentes de construcción y cables debajo. el río.

3.5 Verificación de hipótesis geológicas

La aeromagnética proporciona suficiente base geofísica para el establecimiento de la teoría geotectónica moderna - teoría de placas: debido a que el fondo marino está formado por material del manto que se eleva a través de las dorsales oceánicas, es Se forma brotando y expandiéndose hacia ambos lados. Cuando la temperatura de estos materiales del manto cae por debajo de su propio punto de Curie durante el proceso de enfriamiento, adquiere magnetismo y su dirección magnética es consistente con la dirección del geomagnético. campo en ese momento. Dado que el campo geomagnético girará varias veces durante la expansión del material del manto y el magnetismo del fondo marino es estable después de la solidificación, el fondo marino en expansión tiene diferentes direcciones de magnetización en diferentes momentos. Las fallas traslacionales del fondo marino y las estructuras de franjas descubiertas por anomalías aeromagnéticas respondieron satisfactoriamente a las cuestiones mecánicas de la teoría de la deriva continental propuesta por Wegener.

3.6 Aplicaciones de exploración de minerales y cartografía geológica

En términos generales, los minerales magnéticos (normalmente pirrotita, a veces magnetita) contenidos en los minerales provocan anomalías magnéticas. La prospección magnética es un método de prospección geofísica que se utiliza para buscar depósitos metálicos o realizar mapeos geológicos. Tiene métodos de trabajo y experiencia maduros. En la investigación de predicción de cinturones metalogénicos y campos minerales, los datos regionales comúnmente utilizados en la tecnología de exploración geofísica incluyen el método aeromagnético (estación integral de aviación) de escala grande y mediana (1:100.000 a 1:50.000) y el método terrestre comúnmente utilizado. datos a pequeña escala. Estudio magnético a escala (1:50.000 ~ 1:20.000). Durante el período del "Octavo Plan Quinquenal", se lograron importantes avances en la prospección en el cinturón metalogénico de Kangutage utilizando tecnología integral de prospección geofísica, y se descubrieron sucesivamente oro en vetas de cuarzo, oro epitermal, minerales polimetálicos a base de cobre y minerales de sulfuro de cobre. Varios tipos de yacimientos minerales.

En el estudio y exploración de yacimientos minerales, los métodos magnéticos se suelen utilizar en combinación con otras técnicas de exploración geofísica, tales como: gravedad de Bouguer, resistividad, magnetismo, magnetismo, etc.: método de gravedad de Bouguer, método de resistividad, método automático. Método de suministro de energía (SP), método de polarización (IP), método electromagnético (TEM, CSAMT), método sísmico y varios métodos geofísicos subterráneos (incluida la prospección geofísica en pozos y la prospección geofísica en tajos), etc. Por ejemplo, el método geomagnético jugó un papel importante en el descubrimiento y exploración de la mina de hierro Tianhu; la historia de prospección y exploración de la mina de plomo y zinc Kekotal se puede resumir de la siguiente manera: 1: 200.000 anomalías encontradas en escaneos geoquímicos - 1: 50,000 Inspección de anomalías geoquímicas--1:20,000 Escaneo geológico, magnético y de estimulación para determinar el rango anormal--1:20,000 TEM1: 20,000 TEM Circule el yacimiento de mineral-sondeo de profundidad TEM para localizar minerales ocultos. Las reservas de depósitos minerales han crecido de pequeñas a grandes y la exploración magnética ha desempeñado un papel más importante.

3.7 Exploración de yacimientos de carbón y detección de zonas de incendio en yacimientos de carbón

Actualmente, existen cuatro tipos de prospección geofísica terrestre utilizados en yacimientos de carbón: método magnético, método de gravedad, método eléctrico y método sísmico. Los métodos magnéticos y los métodos de gravedad se utilizan principalmente en las etapas de prospección y estudio del carbón. Se pueden utilizar para delimitar la gama de series de rocas que contienen carbón en campos de carbón ocultos, buscar cuencas que contienen carbón, estudiar el relieve del sótano, etc. También se puede utilizar para detectar pilares invertidos y hornos antiguos, y determinar las áreas de perforación de hornos antiguos y zonas de quema de vetas de carbón.

La esencia de la detección magnética en las zonas de incendio de las minas de carbón es que la roca suprayacente de la veta de carbón generalmente contiene una gran cantidad de nódulos de siderita y pirita. Cuando la veta de carbón se enciende espontáneamente, la roca suprayacente se quema. alta temperatura y el componente de hierro que contiene se libera. Los cambios físicos y químicos forman sustancias magnéticas y retienen un fuerte magnetismo. El magnetismo de las rocas cocidas suprayacentes aumenta al aumentar la temperatura de autoignición. Ya en la década de 1960, varias provincias del noroeste de mi país utilizaron métodos magnéticos combinados con métodos eléctricos para explorar zonas de incendio en yacimientos de carbón y lograron ciertos resultados. La India también utilizó este método para determinar el alcance de la zona de incendio espontáneo en la cuenca minera de Jhariya y logró resultados muy satisfactorios. Rusia y Ucrania también han utilizado este método para determinar el alcance de las zonas de combustión espontánea en yacimientos de carbón. A juzgar por la esencia de este método y su aplicación actual, el método de detección magnética se utiliza principalmente en áreas de incendio en yacimientos de carbón, pero se utiliza menos para la detección de combustión espontánea a alta temperatura en minas de producción. Las principales razones son: ① Cuando la temperatura de. la fuente de combustión espontánea es inferior a 400 °C. Y cuando el tiempo de horneado es corto, no se puede formar un alto magnetismo en la roca o veta de carbón suprayacente para que las minas de producción se ocupen de áreas de quema de carbón de alta temperatura, la temperatura de autoignición; La cantidad de carbón es baja y el tiempo de cocción es corto, por lo que se utiliza el método de detección de fuerza magnética para determinar la extensión del área del incendio. El tiempo de horneado es corto y el efecto de detección magnética no es el ideal. Para las minas de producción, hay muchos materiales ferromagnéticos alrededor del área subterránea de alta temperatura, por lo que los métodos de detección de fallas magnéticas no se pueden utilizar de manera efectiva. La distribución desigual de los nódulos de hierro en el techo y el suelo de las vetas de carbón y en el carbón plantea ciertas dificultades para la detección magnética de áreas de combustión espontánea.

3.8 Aplicación del método magnético en minerales no metálicos y exploración de petróleo y gas

En la exploración de recursos de petróleo y gas, el método magnético se puede utilizar para estudiar la estructura geológica del área de exploración. y delinear algunas estructuras geológicas de mayor escala, áreas pequeñas y más probables donde existen estructuras de prospección de hidrocarburos y descubrir directamente estas estructuras cuando las condiciones sean favorables. Además, en los últimos años, se ha propuesto que se encuentran anomalías magnéticas de alto número de ondas (alta frecuencia) en los campos petrolíferos. Se cree que esta anomalía refleja magnetita cerca de la superficie, que se forma a partir de la reducción de hidróxidos de hierro, óxidos de hierro o hematita. Se cree que la formación de esta magnetita es un resultado directo de la filtración de petróleo, por lo que esta anomalía puede usarse para determinar la presencia de yacimientos de hidrocarburos. La exploración experimental aún está en curso.

Para depósitos de minerales sólidos no metálicos, generalmente no es posible utilizar métodos directos para encontrar minerales, y solo se pueden utilizar métodos indirectos. Por ejemplo, no podemos encontrar directamente depósitos de diamantes mediante la prospección magnética, pero durante la prospección magnética, los tubos explosivos de kimberlita que contienen diamantes pueden mostrar anomalías magnéticas. Por lo tanto, primero podemos buscar diques de explosión de kimberlita y luego investigar más a fondo las propiedades de los diques como portadores de mineral. Como otro ejemplo, se pueden encontrar depósitos de azufre buscando secciones de alteración hidrotermal.

3.9 Aplicación del magnetismo en el medio ambiente y la arqueología

El magnetismo ambiental se ha formado en la investigación ambiental antigua. El estudio del magnetismo ambiental del loess puede determinar las características paleoclimáticas de la formación del loess. En arqueología, la aplicación de métodos magnéticos está relativamente madura. Las reliquias culturales humanas antiguas y las tumbas antiguas a menudo tienen características magnéticas diferentes de los sedimentos circundantes, especialmente hornos antiguos, hornos antiguos, paredes de ladrillo, escenas de incendios, colecciones de porcelana, etc., que tienen una mayor intensidad de anomalía magnética. La prospección magnética se puede utilizar para detectar la ubicación y la profundidad de enterramiento de sitios culturales antiguos, así como la profundidad de enterramiento y el espesor de capas culturales antiguas.

4 Introducción a la exploración magnética terrestre de alta precisión

4.1 ¿Qué es la exploración magnética terrestre de alta precisión?

La exploración magnética realizada en tierra se denomina exploración magnética terrestre . Los estudios magnéticos terrestres se dividen en estudios magnéticos terrestres de precisión media y baja con una precisión inferior a 5 nT (nT) y estudios magnéticos de alta precisión con una precisión superior a 5 nT. Los trabajos de medición magnética con un error total menor o igual a 5 nT se denominan colectivamente trabajos de medición magnética de alta precisión.

La medición magnética de alta precisión se divide en tres niveles de precisión: 5 nT, 2 nT y 1 nT según el error total de la medición magnética.

4.2 Características del levantamiento magnético terrestre de alta precisión

Es principalmente una prospección indirecta y tiene una amplia gama de aplicaciones. El requisito de precisión es ≤5nT, principalmente magnetómetros electrónicos, como los magnetómetros de protones. Básicamente no se ve afectado por la temperatura y la vibración mecánica. No se requiere posicionamiento ni nivelación estrictos. Alta eficiencia en el trabajo y pequeño error operativo. Mide principalmente la anomalía total del campo geomagnético (ΔT) y puede realizar mediciones absolutas. Una observación sólo tarda entre 1 y 2 segundos y se registra automáticamente. Las observaciones están normalizadas en el tiempo. No es necesario establecer una red de puntos base para llevar a cabo pruebas conjuntas de transferencia de valores de campo y de la red de puntos base. Sólo se realizan cambios diurnos y correcciones de pendiente normal (incluida la altura), y la corrección está altamente automatizada. Se mejora la precisión, la relación señal-ruido se reduce relativamente y la extracción de anomalías efectivas del objetivo se convierte en un requisito previo para la interpretación y la inferencia.

4.3 Ámbito de aplicación del estudio geomagnético de alta precisión

El estudio geomagnético de alta precisión puede encontrar depósitos minerales, estratos, estructuras de control de minerales, rocas alteradas relacionadas con requisitos previos para el estudio magnético, etc. En estructuras Desempeña un papel en la investigación, el mapeo geológico, la prospección directa e indirecta y la exploración minera. Cooperar con estudios geológicos regionales grandes, medianos y pequeños para proporcionar datos geológicos básicos para la investigación. Busque minerales débilmente magnéticos o realice prospecciones indirectas (como delinear cuerpos rocosos, dividir estratos, rastrear fallas, buscar minerales ciegos, etc.) en la investigación de áreas de prospección de mineralización para delinear el área objetivo de prospección. Estos depósitos incluyen metales preciosos, metales no ferrosos, polimetálicos, metales ferrosos y depósitos no metálicos y se basan en la prospección magnética. Mientras se realizan estudios y exploraciones generales del área minera y sus alrededores, se estudian anomalías magnéticas débiles para proporcionar pistas para encontrar depósitos minerales profundos. Exploración de yacimientos de petróleo y gas y estudio de yacimientos de carbón. Aplicado a la geología ambiental, hidrogeología y geología de la ingeniería. Se utiliza para encontrar tuberías subterráneas, explosivos, arqueología, salvamento de conservación de agua, etc.

4.4 Principios básicos del uso de magnetómetros de protones para mediciones geomagnéticas de alta precisión

Actualmente, nuestro equipo utiliza magnetómetros de protones Canadian G SM a 19T v6.0 para mediciones geomagnéticas de alta precisión. El magnetómetro de protones también se llama magnetómetro giratorio de protones. Su principio de funcionamiento es el siguiente:

La sustancia de trabajo en la sonda del magnetómetro de protones es un líquido rico en hidrógeno, como agua, alcohol, queroseno, glicerol, benceno, etc. . Los protones del núcleo de hidrógeno son partículas cargadas positivamente que giran constantemente y tienen ciertas propiedades magnéticas. Bajo la influencia de un campo magnético externo, los espines de los protones se organizarán en una dirección determinada. Una vez eliminado el campo magnético externo, los protones entrarán en el campo geomagnético alrededor del mismo espín de fase (T) del campo geomagnético. La práctica ha demostrado que la frecuencia de precesión de protones (f) y el campo geomagnético (T) tienen una relación de T=23,4872f (la unidad T es nT). Cuando se determina la frecuencia f, se puede calcular el valor T de la intensidad del campo magnético total del campo magnético terrestre.

Los instrumentos fabricados utilizando este principio se denominan magnetómetros de protones, magnetómetros giratorios de protones y magnetómetros giratorios nucleares. El magnetómetro de protones tiene las ventajas de alta precisión, buena estabilidad, pequeña influencia de la temperatura, sin interrupción del punto cero y alto grado de automatización.

4.5 Requisitos de precisión para un estudio magnético terrestre de alta precisión

La precisión del estudio magnético es el principal indicador para medir la calidad del estudio magnético de campo y también es la base para determinar los métodos de trabajo de campo. y tecnologías. La baja precisión afecta la eficiencia y el costo del trabajo, por lo que determinar correctamente la precisión de la medición magnética es una parte extremadamente importante del diseño del trabajo de medición magnética.

El error cuadrático medio de la precisión de la observación del campo magnético se utiliza como estándar para medir la precisión. Un error cuadrático medio grande indica una precisión de medición magnética baja. Por el contrario, la precisión de la medición magnética es alta.

Qué tipo de precisión del estudio magnético debe considerar primero la intensidad mínima de la anomalía magnética que sea significativa para el objeto de detección en la tarea geológica del estudio magnético. Según la teoría del error, las anomalías superiores a 3 veces el error cuadrático medio son creíbles. De acuerdo con los requisitos del mapa geofísico, para determinar correctamente la forma de la anomalía magnética, debe haber al menos dos líneas de contorno distintas de cero. La distancia entre las líneas de contorno no debe ser inferior a 3 veces el error cuadrático medio. Por lo tanto, la precisión del estudio magnético suele estar determinada por el valor más débil de las anomalías significativas.