Том 2

Аномалии магнитного поля

Геофизическая наука располагает мощными средствами изучения структуры и вещественного состава земной коры, отражающиеся в особенностях геофизических полей. Эти особенности связаны с физической неоднородностью земной коры и верхней мантии в латеральном и радиальном направлениях. Одним из самых наглядных и распространённых способов изображения распределения физических неоднородностей, фиксируемых геофизическими приборами на поверхности Земли, является картографическое изображение изучаемых явлений и объектов.

В каждой точке Земли и околоземного пространства с помощью приборов обнаруживается действие магнитных сил, которые характеризуются величиной силы и направлением её действия. Пространство, в котором обнаруживается действие магнитных сил, называется магнитным полем. Магнитное поле Земли имеет сложную структуру, изучением которой занимается наука магнитометрия. Геомагнитное поле является суммой многих составляющих сил, различных по природе. Отдельные части суммарного геомагнитного поля, природа которых связана с распределением горных пород в земной коре, изучаются с помощью магнитного метода разведки — магниторазведки. Магнитное поле – единственное из геофизических полей, история которого записана на поверхности Земли. Горные породы обладают способностью сохранять намагниченность, приобретённую ими в момент их образования. Распределение магнитного поля на поверхности Земли отражает как структуру главного (нормального) геомагнитного поля, которое генерируется в жидком ядре Земли, так и магнитное поле, создаваемое породами земной коры и верхней мантии, которые приобретают намагниченность под воздействием главного геомагнитного поля.

В России в XVIII – XIX вв. изучением магнитных явлений и магнитными измерениями занимались Н.М. Симонов, М.В. Ломоносов, предложивший организовать в России магнитные обсерватории для стационарного изучения магнитного поля. Д.И. Менделеев был инициатором первых магнитных съёмок для геологических целей на Урале. В 1778–1779 гг. академиком И.Б. Иноземцевым была открыта уникальная Курская магнитная аномалия (КМА). Директор Главной геофизической обсерватории М.А. Рыкачёв был инициатором проведения магнитной съёмки всей территории России для геологических целей по единому плану. Съёмка была начата в 1910 г . и продолжалась до 1914 г . Так было положено начало наземной магниторазведке. В 1934 г . профессор А.А. Логач сконструировал первый в мире прибор, непрерывно измеряющий магнитное поле с самолёта. К настоящему времени аэромагниторазведкой успешно изучена вся территория России.

Изучение функциональных связей между источниками поля и создаваемыми ими аномалиями является одним из основных элементов геологической интерпретации геофизических материалов. Аномальное магнитное поле обусловлено неоднородно намагниченными горными породами, залегающими на разной глубине, и связано в основном с образованиями консолидированной земной коры. Магнитные свойства пород зависят от многих факторов: величины намагничивающего поля, температуры, давления, их вещественного состава, способа и времени намагничивания. Наблюдаемое аномальное магнитное поле, отнесенное к некоторой плоскости над поверхностью Земли, определяемой зависимостью от высоты полета при измерениях с самолета, отражает в основном суммарный эффект от отдельных магнитных источников. Магнитные свойства горных пород обусловлены остаточной и индуктивной намагниченностью. Считается, что остаточная намагниченность горных пород отличается большей неоднородностью как по направлению, так и по величине по сравнению с индуктивной, которая обладает общей однородностью, поскольку ее направление обусловлено направлением главного магнитного поля. Способность горной породы намагничиваться под действием внешнего магнитного поля определяется, как известно, содержанием ферромагнитной фракции.

Аномальное магнитное поле характеризуется структурными и количественными признаками. Структурные признаки, отражающие морфологию поля, — простирание, форма, размеры, протяженность и дифференцированность аномалий; количественные признаки — интенсивность (амплитуда), порядок аномалий (ранжирование по интенсивности), их градиенты. По конфигурации изолиний выделяются аномалии линейные (с вытянутыми в плане очертаниями и четко выраженным преобладанием большой оси — Рязано-Саратовская аномальная зона) и нелинейные, подразделяющиеся на изометрические и неправильные, имеющие сложную конфигурацию.

Аномалии группируются в системы, образуя аномальные области, зоны, полосы, участки и т. д., подразделяющиеся в главных характерных чертах по преобладающему типу аномалий на линейные и мозаичные.

Линейные системы в большинстве случаев представляют собой весьма протяженные, прямолинейные или дугообразные, аномальные зоны и пояса, образующиеся в основном линейными аномалиями. Нередки случаи, когда линейные системы формируются изометрическими и неправильной формы аномалиями, располагающимися цепочками или кулисообразно и вытягивающимися вдоль общего простирания данной аномальной системы. Аномальные зоны зачастую группируются в серии того или другого знака, образуя полосы, что дает право выделять зоны по знаку (положительные и отрицательные), а также делить их на линейные и полосовые. Положительные аномальные зоны имеют, как правило, повышенную (по абсолютному значению) интенсивность напряженности поля по сравнению с интенсивностью сопряженных отрицательных зон (аномальные зоны Анабарского щита).

Наряду с четко выраженной линейностью, в случае, когда изолинии по мере увеличения или уменьшения интенсивности поля повторяют друг друга на большом протяжении и имеют выдержанный поперечный размер, повсеместно встречаются аномальные зоны обоих знаков, расширяющиеся или сужающиеся и состоящие из отдельных аномалий или цепочек аномалий, объединенных общим фоновым значением напряженности поля невысокой интенсивности (аномальные зоны Волго-Камской антеклизы).

Помимо вышеописанных видов зональности поля, встречается зональность кольцевая или почти кольцевая, когда положительные аномалии, зачастую высокой интенсивности, окаймляют по окружности участок отрицательного поля (Оленёкская и Онежская аномалии).

Мозаичные системы образуются преимущественно изометрическими и неправильными по форме аномальными областями и участками, представляющими собой совокупности в основном хаотически расположенных отдельных положительных и отрицательных аномалий различной интенсивности.

Результаты многочисленных исследований закономерностей распределения поля, изучение магнитных свойств горных пород, размеров и форм аномалий показывают, что большая часть аномалий обусловлена широко распространенными, глубоко метаморфизованными породами, гранитоидами, вулканогенными образованиями. Меньшая часть аномалий связана с интрузиями основного, ультраосновного и щелочного составов. В ряде случаев аномалии фиксируются над контактами различно намагниченных объектов, над зонами разрывов, над зонами различной минерализации и т. п.

Анализ структуры поля показывает, что разные его типы соответствуют конкретным тектоническим подразделениям. Линейный тип поля характерен для склонов крупных антиклинальных структур, синклинальных областей и прогибов. Линейные аномалии зачастую обтекают, обрамляют участки мозаичного поля, приуроченного, как правило, к стабилизированным участкам земной коры. Пластовые интрузии диабазов и базальтов при значительной мощности обусловливают линейно вытянутые цепочки аномалий. Зоны разломов, выполненные интрузиями ультраосновного и основного составов, также выделяются аномальными зонами.

Аномальное магнитное поле Арктического шельфа характеризуется сочетанием изометрических и линейных аномалий. Размеры изометричных аномалий колеблются от 250 до 700 км . Линейные аномалии пространственно тяготеют к прибрежным частям материка. Существенными элементами морфологии аномального магнитного поля шельфа являются зоны нарушения основной структуры поля — это узкие линейные зоны, выделяемые по смене региональных особенностей аномального магнитного поля; по нарушениям корреляции магнитных аномалий (смещению осей, изменению градиента аномалий или их ориентировке в пространстве).

Установлено, что полосовые аномалии наблюдаются на продолжении срединно - океанического хребта. Зоны перехода шельфа к океану характеризуются сложной морфологией поля, и закономерностей в их распределении не установлено. В некоторых случаях магнитные аномалии, наблюдаемые на шельфе, прямо продолжают известные аномалии на материке (южная часть Восточно-Сибирского моря и устье рек Индигирки и Колымы).

Сводные мелкомасштабные карты аномального магнитного поля применяются исследователями для решения широкого круга региональных геологических задач: разломной тектоники, тектонического районирования, глубинных построений, выявления закономерностей размещения магнитоактивных образований и их связей с геологическими объектами и вещественным составом. Сводные карты аномального магнитного поля являются основой для создания геологических карт, широко используются при разработке глобальных геотектонических и других концепций. Карты аномального магнитного поля используются также для установления связи металлогенической специализации крупных блоков и отдельных металлоносных зон с глубинным строением литосферы, для изучения зон активизации и стабилизации, изучения регионального метаморфизма.