Земное магнитное поле в прошлом. Магнито- и электроразведка

Свойство горных пород намагничиваться в период своего формирования под действием магнитного поля Земли и сохранять приобретенную намагниченность в последующие эпохи называется палеомагнетизмом. При нагревании породы, как и постоянный магнит, теряют свою намагниченность. Остывшие породы вновь намагничиваются земным полем. Эта естественная остаточная намагниченность ориентирована параллельно силовым линиям геомагнитного поля, существовавшего во время образования пород. Поэтому в породах навсегда запечатлено направление того поля, которое действовало в момент их застывания, что может быть использовано для изучения геологической истории магнитного поля Земли.

Техника палеомагнитных исследований заключается в измерении естественной остаточной намагниченности высверленных из массива пород цилиндрических столбиков. Полученные палеомагнитные координаты образцов позволяют определить первоначальное местоположение пород. Палеомагнитные координаты, выраженные в магнитных широтах (4), подобны географическим широтам (но только по отношению к магнитному полюсу) и относятся к положению магнитного полюса в период намагничивания породы.

Наклонение (I) магнитного поля у поверхности Земли привязано к магнитной широте (L), измеренной относительно магнитной оси. Если принять, что геомагнитное поле примерно соответствует полю постоянного магнита, помещенного в центр Земли и ориентированного вдоль ее географической оси, то, используя палеомагнитные данные, можно вычислить значения широт суши в прошлом. Наклонение измеряется при помощи специального компаса с горизонтальной осью (инклинометра)

Данные, полученные в результате такого рода измерений, свидетельствуют о том, что на протяжении геологического времени магнитные полюсы «блуждали», меняя свое положение. Блуждание полюсов на разных материках фиксируется по-разному. Но для определенного периода геологической истории полярные направления, установленные на разных материках, могут быть совмещены в одну линию, если представить себе эти материки в иных, чем сегодня, положениях. Именно таким путем удалось установить и нанести на карту путь дрейфа материков. Результаты, полученные с помощью этого метода, довольно хорошо согласуются с другими свидетельствами континентального дрейфа - спредингом морского дна и данными, полученными при изучении горных пород и окаменелостей, характеризующими палеоклиматические условия.

Полярность остаточной намагниченности («ископаемого» магнитного поля) некоторых горных пород, сформированных в короткие промежутки времени, оказывается обратной. Этот факт объясняется не поворотом материка на 180° (на это понадобилось бы слишком много времени), а изменением полярности геомагнитного поля (6).

Обращения (инверсии) магнитного поля заключаются в изменениях его полярности, которые происходили многократно в течение геологической истории. Полярность геомагнитного поля не меняется внезапно; его напряженность постепенно уменьшается до нуля и затем медленно увеличивается в обратном направлении (А). Породы сохраняют в себе «ископаемое» магнитное поле, действовавшее в период их образования. Путем радиологического датирования большого числа образцов горных пород разного возраста, сопровождаемого измерением их полярности, получена магнитная шкала времени, действительная для всего земного шара (Б). Она отражает изменения магнитной полярности за последние года

Такая перемена направления земного магнитного поля называется обращением или инверсией. Инверсии отмечают границы периодов геологической истории, в течение которых геомагнитное поле сохраняло постоянную полярность.

Периоды эти имели различную продолжительность. Возрастное датирование инверсий (путем изучения распада радиоактивных изотопов в горных породах) позволило создать палеомагнитную шкалу геологического времени. Эта шкала может быть использована для определения возраста пород посредством анализа их остаточной намагниченности. Сопоставление палеомагнитной шкалы времени с «магнитными аномалиями» морского дна подтвердило гипотезу спрединга.

Магнито- и электроразведка. Многие рудные тела и породы, богатые магнитными минералами, создают сильное локальное магнитное поле (7). Это их свойство используется при геофизических поисках и разведке месторождений полезных ископаемых. С помощью чувствительных приборов-магнитометров выявляют промышленно-ценные скопления минералов. Существует также метод, использующий естественные электрические токи, которые возникают между земной поверхностью и рудным телом благодаря просачивающимся грунтовым водам. Взаимодействие таких токов с геомагнитным полем поддается измерению и служит основой для обнаружения месторождений.

При поисках месторождений минерального сырья для обнаружения аномалий геомагнитного поля, вызванных присутствием руд, используют магнитометры: 1 - региональный магнетизм вмещающих пород; 2 - фоновый магнетизм верхних слоев почвы; 3 аномалии, связанные с глубокозалегающими рудными телами; 4-аномалии, вызванные близповерхностными рудами

Электроразведка минеральных месторождений использует естественные подземные токи (1), связанные с магнитным полем и вызванные рудными телами (2). Два электрода (3), воткнутые в грунт в точках заранее разбитой сети (4), соединены с милливольтметром (5), который измеряет напряжение между этими точками. Его аномалии могут указывать на присутствие руд.