Մագնիսական մեթոդներ երկրաբանական հետազոտություններում
Մագնիսական մեթոդը երկրաբանական հետազոտություններում ամենատարածված երկրաֆիզիկական մեթոդներից մեկն է, լինի դա ստորգետնյա կառուցվածքների քարտեզագրման, հանքային պաշարների հետախուզման, թե տեկտոնական ուսումնասիրությունների համար: Դրա հիմնական սկզբունքն է օգտագործել Երկրի մագնիսական դաշտի տատանումները, որոնք ազդվում են մակերևույթի տակ մագնիսական ապարների առկայությունից: Քանի որ չափումները համեմատաբար արագ են, շահագործման ծախսերը, որպես կանոն, ավելի ցածր են, քան որոշ այլ երկրաֆիզիկական մեթոդների դեպքում , և քանի որ այն կարող է իրականացվել ցամաքում, ծովում կամ օդում, մագնիսական մեթոդը կարևոր ընտրություն է հետազոտությունների վաղ փուլերում:
Մագնիսական անոմալիաների հիմնական սկզբունքներն ու աղբյուրները
Տեղանքում չափված մագնիսական դաշտը Երկրի հիմնական մագնիսական դաշտի, օրական տատանումների, արտաքին մագնիսական խանգարումների (օրինակ՝ արեգակնային ակտիվության) և ապարների կողմից առաջացած տեղային մագնիսական դաշտերի (մագնիսական անոմալիաներ) համադրություն է։ Հետազոտության թիրախը մագնիսական անոմալիաներն են՝ տարածաշրջանային մագնիսական դաշտից փոքր շեղումները՝ ապարների հակադիր մագնիսական հատկությունների պատճառով։
Ապարների մագնիսական հատկությունները որոշվում են հիմնականում մագնիսական միներալների պարունակությամբ , ինչպիսիք են մագնետիտը (Fe₃O₄), իլմենիտը, պիրոտիտը և հեմատիտը որոշակի պայմաններում: Մագնետիտը սովորաբար խաղում է ամենակարևոր դերը, քանի որ այն ունի բարձր մագնիսական ընկալունակություն: Մաֆիկ-ուլտրամաֆիկ մագմատիկ ապարները (բազալտ, գաբրո, պերիդոտիտ) հակված են առաջացնել ավելի ուժեղ մագնիսական արձագանք, քան նստվածքային ապարները, ինչը մագնիսական մեթոդները դարձնում է շատ արդյունավետ ներխուժումների, ամբարտակների, լավայի կամ մագմատիկ համակարգերի հետ կապված կառուցվածքների քարտեզագրման համար:
Երկրաբանական համատեքստում անոմալիաները կարող են առաջանալ երկու բաղադրիչներից՝ ինդուկցված մագնիսացում (որը պայմանավորված է Երկրի ներկայիս մագնիսական դաշտով) և մնացորդային մագնիսացում (մագնիսացում, որը «կողպված» է անցյալից, օրինակ, երբ ապարները սառել են): Մնացորդային մագնիսացումը կարող է հանգեցնել մագնիսացման շեղմանը ներկայիս մագնիսական դաշտից, ինչը անոմալիաների մեկնաբանությունը երբեմն բարդացնում է, հատկապես հրաբխային շրջաններում կամ ավելի հին ապարներում:
Տվյալների ձեռքբերման գործիքներ և տեխնիկա
Մագնիսական չափումները կատարվում են մագնիսաչափերի միջոցով: Տարածված տեսակներից են պրոտոնային պրեցեսիայի մագնիսաչափերը, օպտիկական պոմպով (օրինակ՝ ցեզիում կամ ռուբիդիում) և հոսքի դարպասով մագնիսաչափերը: Ժամանակակից հետազոտական հետազոտությունների համար հաճախ օգտագործվում են ցեզիումային մագնիսաչափեր, քանի որ դրանք զգայուն են, արագ և հարմար են բարձր թույլտվությամբ տվյալների ստացման համար:
Հարցումները կարող են անցկացվել մի քանի հարթակներում՝
1. Հողի հետազոտություն (հողի մագնիսական)
Կատարվում է ոտքով կամ տրանսպորտային միջոցով: Հարմար է սահմանափակ տարածքների, մանրամասն հետազոտությունների և որոշակի թիրախների հետևողականության համար: Գծերի միջև հեռավորությունը կարող է պահպանվել մոտ, օրինակ՝ 25-100 մետր, կախված թիրախի մասշտաբից:
2. Օդային հետազոտություն (աէրոմագնիսական)
Իրականացվում է ինքնաթիռների կամ ուղղաթիռների միջոցով: Դրա առավելություններից են լայն ծածկույթը և արագ ձեռքբերման ժամանակը: Աերոմագնիսական հետազոտությունները խիստ արդյունավետ են տարածաշրջանային քարտեզագրման, խզվածքային գծերի նույնականացման, լիթոլոգիական սահմանների և երկրաբանական տիրույթի որոշման համար: Խնդիրները կայանում են թռիչքի բարձրության վերահսկման և հարթակի շարժման շտկման մեջ:
3. Ծովային հետազոտություն (ծովային մագնիսական)
Քարշակվող մագնիսաչափի միջոցով այն լայնորեն օգտագործվում է ծովի հատակի երկրաբանական ուսումնասիրությունների, օվկիանոսային լեռնաշղթաների քարտեզագրման և հետազոտման համար։ ռեսուրս ափամերձ տարածքներում։
Գործնականում, մագնիսական հետազոտությունները սովորաբար ուղեկցվում են բազային կայանի մագնիսաչափով, որը գրանցում է մագնիսական դաշտի օրական տատանումները: Բազային կայանի տվյալներն օգտագործվում են դաշտային տվյալները շտկելու համար, որպեսզի մնացած ցանկացած անոմալիա ավելի լավ ներկայացնի երկրաբանական արձագանքը, այլ ոչ թե ժամանակային տատանումները:
Մագնիսական տվյալների մշակում
Հում մագնիսական տվյալները սովորաբար պահանջում են մի քանի փուլի ուղղում և մշակում՝ մեկնաբանությունից առաջ: Ընդհանուր փուլերն են՝
– Օրական ուղղում. հեռացնում է բազային կայանի ձայնագրությունների հիման վրա առաջացած ժամանակային տատանումները։
– IGRF (Միջազգային գեոմագնիսական հղման դաշտ) ուղղում. նվազեցնում է Երկրի հիմնական մագնիսական դաշտը՝ լրիվ անոմալիա ստանալու համար։
– Հարթեցում և միկրոհարթեցում. Գծերի միջև տարբերությունների հավասարեցում, հատկապես օդային հետազոտություններում: Միկրոհարթեցումը կարևոր է շերտավորությունը նվազեցնելու համար:
– Ֆիլտրում. մակերեսային և խորը անոմալիաների տարանջատում հաճախականության ֆիլտրերի (օրինակ՝ բարձր հաճախականության, ցածր հաճախականության) կամ ածանցյալ տեխնիկաների միջոցով։
– Բևեռի վերականգնում (RTP). անոմալիան վերափոխում է այնպես, որ գագաթնակետը գտնվում է իր աղբյուրից վերև, օգտակար է միջին-բարձր լայնություններում: Ցածր լայնություններում RTP-ն կարող է անկայուն լինել. այլընտրանքներն են Հասարակածի վերականգնումը (RTE) կամ մագնիսացման ուղղության վրա հիմնված մեթոդները:
Բացի այդ, առաջադեմ վերլուծությունը հաճախ օգտագործում է այնպիսի ձևափոխություններ, ինչպիսիք են առաջին ուղղահայաց ածանցյալը (FVD)՝ մակերեսային աղբյուրները ընդգծելու համար, վերլուծական ազդանշաններ՝ մագնիսական մարմինների եզրերը նշելու համար, և թեքության ածանցյալներ՝ կառուցվածքային մեկնաբանության համար։
Երկրաբանական մեկնաբանման և հետախուզման նպատակներ
Մագնիսական տվյալների մեկնաբանման նպատակն է կապել անոմալ օրինաչափությունները լիթոլոգիայի, կառուցվածքի և հանքայնացման ներուժի հետ։ Որոշ հիմնական կիրառություններ ներառում են՝
1. Լիթոլոգիա և ապարների սահմանների քարտեզագրում
Բարձր կոնտրաստային զգայունություն ունեցող ապարները կձևավորեն հստակ անոմալ տարբերություններ։ Շփումը մաֆիկ և նստվածքային մագմատիկ ապարներ, օրինակ, հաճախ դիտվում է որպես անոմալ գրադիենտային փոփոխություններ: Մագնիսական անոմալիաների քարտեզների միջոցով երկրաբանները կարող են գնահատել ներխուժման սահմանները, լավայի բաշխումը կամ առկայությունը: հիմք (նկուղ) խիտ նստվածքի տակ։
2. Կառուցվածքների նույնականացում՝ խզվածքներ, ծալքեր և գծային գծեր
Մագնիսական ապարների միջով անցնող խզվածքները կարող են առաջացնել անոմալ նախշերի տեղաշարժ։ Մագնիսական լինեամենտները հաճախ համընկնում են երկրակեղևի թույլ գոտիների, ներխուժման գոտիների կամ երկրաբանական սահմանների հետ։ Հետախուզման մեջ կառուցվածքային տեղեկատվությունը կարևոր է, քանի որ հանքաքարի շատ հանքավայրեր (օրինակ՝ օրոգեն ոսկի) կապված են խզվածքային կամ սղման գոտիների հետ։
3. Հանքային հետազոտություն Մետաղ
Մագնիսական մեթոդները շատ տարածված են մագնիսական միներալների հետ կապված հանքաքարերի որոնման մեջ, ինչպիսիք են՝
– Երկաթի հանքաքար (մագնետիտ), որը առաջացնում է ուժեղ անոմալիաներ։
– Ni-Cu-PGE-ը մաֆիական-ուլտրամաֆիկ ինտրուզիաներում հաճախ ունենում է մագնետիտի կամ պիրրոտիտի մագնիսական արձագանք։
– Սկարները, պորֆիրները կամ որոշակի հիդրոթերմալ համակարգերը կարող են փոփոխել մագնիսական միներալները (կա՛մ ավելացնելով, կա՛մ նվազեցնելով դրանց արձագանքը): Փոփոխության գոտիները կարող են նվազեցնել մագնիսացումը (մագնետիտի քայքայումը)՝ դառնալով «ցածր մագնիսական», ինչը կարևոր է որպես թիրախ:
4. Նստվածքային ավազանի և նավթի ու գազի ուսումնասիրություններ (օժանդակ)
Նավթի և գազի հետախուզման մեջ մագնիսական հետազոտությունները հիմնական մեթոդ չեն, ինչպես սեյսմիկ հետազոտությունները, բայց դրանք օգտակար են հիմքի խորությունը գնահատելու, խոշոր բեկվածքների քարտեզագրման և տեկտոնական կառուցվածքը հասկանալու համար: Այս տեղեկատվությունը կարող է օգնել սեյսմիկ հետազոտության պլանավորմանը և ավազանի մոդելավորմանը:
Մոդելավորում և ինվերսիա
Որակական մեկնաբանությունից հետո հաջորդ քայլը հաճախ քանակական մոդելավորումն է: 2D/3D մոդելավորումն իրականացվում է անոմալ աղբյուրի երկրաչափությունը կանխատեսելու համար, օրինակ՝ մագնիսական գագաթի խորությունը, դրա հաստությունը և ձևը: Ընդհանուր մոտեցումները ներառում են.
– Առաջադեմ մոդելավորում. երկրաբանական մոդելի ստեղծում, այնուհետև տեսական անոմալիաների հաշվարկ, այնուհետև դրա ճշգրտում մինչև տվյալներին համապատասխանելը։
– 3D մագնիսական ինվերսիա. հաշվարկում է տվյալներին լավագույնս համապատասխանող մագնիսացման բաշխումը՝ ենթակա կանոնավորման սահմանափակումների: Ինվերսիայի արդյունքները սովորաբար «միակ պատասխան» չեն, ուստի դրանք դեռ պետք է կապվեն երկրաբանական, պետրոլոգիական և այլ երկրաֆիզիկական տվյալների հետ:
Առավելություններ և սահմանափակումներ
Մագնիսական մեթոդի առավելությունները.
– Արագ ձեռքբերում, համեմատաբար ցածր գին և լայն ծածկույթ։
– Զգայուն է լիթոլոգիայի և կառուցվածքի տատանումների նկատմամբ։
Կարող է իրականացվել տարբեր միջավայրերում (ցամաքային, ծովային, օդային):
Կետերբաթասան:
– Ոչ եզակի մեկնաբանություն. շատ մոդելներ կարող են առաջացնել նույն անոմալիան։
– Ազդվում է մնացորդային մագնիսացման և անհայտ մագնիսացման ուղղության կողմից։
– Խոցելի են մշակութային աղմուկի նկատմամբ, ինչպիսիք են երկաթե ցանկապատերը, տրանսպորտային միջոցները, էլեկտրահաղորդման գծերը, երկաթուղիները և ենթակառուցվածքները։
– Մակերեսային աղբյուրներից եկող ուժեղ անոմալիաները կարող են քողարկել ավելի խորը աղբյուրներից եկող ազդանշանները, ուստի մշակման և հետազոտության ռազմավարությունները պետք է համապատասխան լինեն։
Ինտեգրում այլ տվյալների հետ
Ավելի հուսալի արդյունքների համար մագնիսական մեթոդները պետք է ինտեգրվեն մակերևութային երկրաբանական քարտեզագրման, երկրաքիմիայի, գրավիտացիոն տվյալների, IP/դիմադրության տվյալների և հատկապես սեյսմիկ տվյալների հետ (ավազանների համար): Օրինակ, բարձր մագնիսական անոմալիան բարձր գրավիտացիոն անոմալիայի հետ միասին կարող է վկայել խիտ մաֆիոզ ներխուժման մասին: Եվ հակառակը, փոփոխության և երկրաքիմիական անոմալիաների հետ կապված ցածր մագնիսական գոտին կարող է մատնանշել հիդրոթերմալ հանքայնացման թիրախներ:
Penutup
Մագնիսական մեթոդները երկրաբանական հետազոտությունների կարևոր գործիքներ են, քանի որ դրանք ապահովում են ապարների տատանումների և ստորգետնյա կառուցվածքների արագ վերլուծություն: Արդյունավետ տվյալների ձեռքբերման, պատշաճ ուղղման և մշակման, ինչպես նաև այլ երկրաբանական և երկրաֆիզիկական տեղեկատվության հետ ինտեգրված մեկնաբանության միջոցով մագնիսական հետազոտությունները կարող են արագացնել թիրախի նույնականացումը և նվազեցնել հետազոտական անորոշությունը: Չնայած սահմանափակումներին, մասնավորապես՝ մեկնաբանության երկիմաստության և մնացորդային մնացորդի ազդեցության հետ կապված, այս մեթոդները մնում են տարածաշրջանային քարտեզագրման և վաղ հետազոտությունների հիմքը տարբեր երկրաբանական միջավայրերում:
