Методика полевых магнитных съемок

Наземные магнитные съемки проводятся в масштабе 1 : 10 000 и крупнее, так как съемки масштаба 1 : 25 000 и мельче осуще­ствляются обычно на больших площадях и выполняются с само­лета. В последние годы в некоторых районах даже съемки масштаба 1 : 10 000 выполняются в воздушном варианте, если, конечно, они проводятся на значительной площади.

Масштаб наземной съемки, основные расстояния между пунк­тами наблюдения и профилями, т. е. линиями, на которых распо­ложены эти пункты, и допустимая погрешность съемки опреде­ляются проектом работ. При выборе оптимального расстояния между профилями и между пунктами наблюдения руководствуются поставленной геологической задачей. Достоверно обнаруженной считается такая аномалия, которая подтверждается на двух-трех рядом расположенных профилях и отмечается на каждом из них по крайней мере в двух-трех пунктах. Таким образом, сеть съемки определяется ожидаемыми размерами аномалии по простиранию и вкрест простирания. Под аномалией, естественно, понимаются такие значения поля, которые превосходят уровень помех, напри­мер двукратную погрешность съемки. При таком условии размеры аномалии всегда конечны и зависят от видимой мощности объектов, их размеров по простиранию, глубины залегания верхней кромки и намагниченности. Чем больше каждый из перечисленных пара­метров, тем реже может быть сеть измерений.

Естественно, что существует различие между задачами обнару­жения некоторого объекта по магнитному полю и определения его пространственного положения. Поэтому в проекте работ преду­сматривается некоторый объем детализации, который планируется в процентах к основному объему съемки. Точного указания сети детализации измерений не требуется, так как этот вопрос может быть решен только в ходе самой съемки, когда по наблюдаемому полю становится видно, где именно следует сгустить сеть и до каких размеров.

С учетом выбранной сети измерений устанавливается масштаб съемки, который определяется в основном расстоянием между линиями наблюдений (профилями). Так, масштабу 1 : 5000 соответствует рас­стояние между профилями 50 м, масштабу 1 : 2000 — 20 м и т. д. В тех случаях, когда наземная магнитная съемка проводится в помощь геологическому картированию, она проектируется обычно в более крупном, чаще всего следующем по порядку масштабе. Так, при геологическом картировании масштаба 1 : 25 000 выполняется магнитная съемка масштаба 1 : 10 000, при картировании масштаба 1 : 5000 — магнитная съемка масштаба 1 : 2000 и т. д.

Расстояние между линиями наблюдения должно составлять соответственно 100 и 20 м; расстоя­ние же между пунктами по профилю выбирают в пределах допу­сков, указанных в «Технической инструкции по магниторазведке», с учетом того, чтобы каждый миллиметр отчетной геологической карты по линии наблюдения был надежно освещен магнитной съемкой. Следует иметь в виду, что нет смысла выбирать расстоя­ние между пунктами наблюдений меньше, чем половина ожидае­мой глубины залегания магнитных пород. Надо предусматривать и детализацию, так как может возникнуть необходимость, напри­мер, в уточнении контактов разных по намагниченности пород.

С другой стороны, шаг съемки по профилю не должен слишком частым, чтобы не нарушалась межпрофильная корреляция аномалий. Инструкцией допустимо максимальное отношение шага по профилю к межпрофильному расстоянию 1/10.

При обосновании допустимой погрешности съемки на этапе проектирования ориентируются на интенсивность тех магнитных аномалий, выявление которых представляет интерес для решения поставленной геологической задачи. Достоверной считается такая аномалия, которая превосходит двойную среднюю квадратическую погрешность съемки. Представление о возможной интенсивности ожидаемой аномалии можно получить или по материалам съемки более мелкого масштаба, уже проведенной на данной территории, или по сведениям о вероятных размерах тел и их намагниченности, или по результатам работ в сходной геологической ситуации на другой площади.

При обосновании допустимой погрешности съемки надо принимать во внимание, что должны быть отмечены не только максимальные, но и средние значения аномалии, так как ее надо проследить в нескольких пунктах. В процессе детали­зации следует достоверно выявить и минимальные по амплитуде значения поля, а также надежно зарегистрировать участки высо­ких градиентов аномалии. Все это необходимо для достоверного определения глубины залегания и пространственного положения намагниченного тела.

Сеть измерений и допустимая погрешность съемки обеспечи­ваются соответствующей методикой полевых работ. Выбор типа применяемого магнитометра обычно трудностей не вызывает, так как сейчас везде применяются высокоточные ядерно-протонные и квантовые магнитометры. Однако сам порядок наблюдений может быть различным. Если нас интересуют малоамплитудные аномалии интенсивностью первые сотни нТл, при съемке необходимо учитывать магнитные вариации.

С учетом допустимой погрешности съемки решается вопрос и об опорной сети. Оптико- механические и феррозондовые магнитометры обладали смещением нуль-пункта во времени, поэтому при съемке с такими приборами надо было контролировать смещение нуль-пункта через 2,5 – 3 часа, что достигалось созданием опорной сети. У современных магнитометров смещения нуль-пункта во времени практически нет, поэтому необходимость в опорной сети отпадает. Но при съемке площади разными магнитометрами во избежание перекосов поля необходима увязка значений поля по опорной сети.

При съемке обычно вблизи лагеря или на самом участке съемки (если лагерь распо­ложен далеко от площади съемки) выбирают в спокойном магнитном поле контрольный пункт, закрепляют его на местности и выполняют на нем измерения ежедневно перед началом работы и после ее окончания. Если необходим учет магнитных вариаций, на этом же контрольном пункте устанавливают либо магнитовариационную станцию, либо дополнительный магнитометр, в автоматическом режиме записывающий изменения магнитного поля во времени.

Если работа ведется оптико-механическими или феррозондовыми магнитометрами, в зависимости от размеров площади съемки, допустимой по­грешности и характера рельефа местности опорная сеть может быть создана различными способами. Если площадь съемки, вы­полняемой с оптико-механическими магнитометрами, значительна, то последовательно разбивают сначала каркасную, а затем запол­няющую опорную сеть. Пункты каркасной сети, чаще всего рас­положенные на магистралях, являются исходными для последу­ющего развития заполняющей сети. Погрешность определения приращений поля для каркасной сети должна быть приблизи­тельно в 4 раза, а для заполняющей сети — в 2 раза меньше, чем для рядовой съемки. Если площадь работ невелика или если проводится съемка средней точности, ограничиваются одноступен­чатой разбивкой опорной сети, без предварительного создания каркасной. В этом случае погрешность опорной сети должна быть приблизительно в 2 раза ниже, чем рядовой.

Развитие любой опорной сети осуществляется или путем много­кратных измерений с несколькими магнитометрами замкнутыми рейсами, включающими ряд опорных пунктов, или по цикловой схеме с последовательным определением приращения ноля на каждом из пунктов по отношению к предыдущему. В первом слу­чае работа выполняется по схеме 1—2—3—4—5—1; во втором — по схеме 1—2—1, 2—3—2 и т. д. Цикловая методика чаще исполь­зуется при наблюдениях на единичных длинных маршрутах.

Опорная сеть должна быть увязана с исходным контрольным пунктом. Густота опорной сети должна быть такой, чтобы опера­тор при работе оказался вблизи какого-либо из опорных пунктов через требуемый интервал времени, например через 2 ч. Измере­ние и учет вариаций при разбивке опорной сети обяза­тельны.

Если съемка с ядерно-протонными приборами ведется с целью выявления ано­малий значительной интенсивности, можно ограничиться измере­ниями на контрольном пункте только утром и вечером. Если же обнаружению и изучению подлежат аномалии в первые нанотеслы, целесообразен систематический контроль за поведением вариаций спомощью опорной сети. Требования к выбору мест расположения опорных пунктов сводятся к следующему. Они должны находиться на хорошо обозримых местах и быть совмещенными с долговременными ориен­тирами или пунктами наблюдений; размещение их в пределах площади съемки должно быть равномерным. Кроме того, опорные пункты следует располагать в спокойном магнитном поле, чтобы показания магнитометра не зависели от его установки по вы­соте и небольших смещений в плане.

Вопрос об учете вариаций магнитного поля при наблюдениях на опорной и рядовой сети также решается в зависимости от тре­бований к допустимой погрешности съемки. При наземной съемке с квантовыми магнитометрами учет вариаций обязателен, причем приборами того же класса точности. При работе с оптико-механи­ческими магнитометрами вариации необходимо учитывать, если в пределах рейса их ход отличается от линейного на величину, равную или большую погрешности измерений.

Важным является вопрос о допустимом удалении пункта регистрации вариаций от пунктов измерений. Раньше считалось, что при съемках в средних широтах это расстояние может дости­гать нескольких сотен километров. Однако следует иметь в виду, что тогда не проводились работы с погрешностью несколько нТл. С появлением квантовых магнитометров положение изменилось. При работе с этими приборами в любых широтах вариации надо измерять непосредственно на участке съемки, причем и в этом случае нет уверенности в правильном учете короткопериодных вариаций. Вероятно, перед началом высокоточных съемок надо специально изучать пространственную однородность поля вариа­ций в пределах площади работ и затем решать, допустимо ли измерять вариации все время в одном и том же пункте или по мере выполнения съемки вариационный прибор следует переме­щать. В любом случае вариации должны измеряться в спокойном магнитном поле.

Из всего изложенного следует, что при проведении съемок средней точности (с погрешностью 10—30 нТл) можно исполь­зовать оптико-механические магнитометры. Такие съемки, как правило, требуют сравнительно редкой опорной сети, которая в отдельных случаях может быть развита и по цикловой схеме. Учитывать вариации в средних широтах допустимо по данным вариационных станций, удаленных от площади работ до 200— 300 км. При работе в высоких широтах вариации необходимо регистрировать в пределах площади съемки.

При проведении съемок высокой точности оптико-механиче­ские магнитометры приемлемы лишь при допустимой погреш­ности съемки 6—10 нТл. В этом случае требуется каркасная и густая заполняющая опорная сеть, созданная по методике много­кратных повторений, а также обязательная регистрация вариа­ций на площади съемки. Если же проводится съемка с погреш­ностью первые нанотеслы, то необходимо применять квантовые ма­гнитометры, работающие в режиме максимальной чувстви­тельности. В этом случае, как отмечалось выше, желательно сначала изучить поле вариаций в пределах площади съемки и на этом основании определить допустимое удаление при­бора, регистрирующего вариации, от пунктов полевых измерений. Целесообразно также использовать при работе опорную сеть, созданную по методике многократных повто­рений.

Учитывая, что магнитометры с оптической накачкой дают зна­чительную погрешность определения абсолютных значений ноля, перед началом работ необходимо установить значение этой ошибки для каждого из приборов или хотя бы найти относительную по­грешность регистрации абсолютных значений поля каждым из магнитометров по отношению к какому-то одному из них. Ре­зультаты такого сравнения следует учитывать при окончательной обработке материалов.

Площадь наземной магнитной съемки должна быть привязана в плане к ближайшим геодезическим знакам; на схему располо­жения пунктов измерений следует нанести местные долговремен­ные ориентиры. Если по геологическим соображениям это воз­можно, то удобно ограничить площадь съемки уже существу­ющими линейными ориентирами: дорогами, реками, ручьями, просеками. В противном случае площадь оконтуривают специально проложенными на местности линиями — магистралями. В пре­делах ограниченной площади съемка может быть выполнена: 1) без закрепления пунктов наблюдения на местности, когда маршруты прокладываются по компасу, а расстояния между пунктами наблюдения на них измеряются шагами или мерной лентой; 2) по предварительно разбитой и закрепленной на мест­ности топографической сети. В последнем случае пункты на профиле отмечаются колышками с указанием номеров профиля и пикета. Нумерация пикетов ведется от нулевой магистрали; пикеты, удаленные от нее к северу, имеют знак плюс, к югу — минус. Профили ориентируют вкрест господствующего прости­рания пород.

В залесенной местности значительная часть средств уходит на прорубку просек (визирок), поэтому их необходимость должна быть тщательно взвешена; в некоторых случаях можно ограничиться съемкой по глазомерной основе. Если при такой съемке обнару­жатся участки, требующие более детального изучения, в их пре­делах сеть может быть разбита инструментально.

В процессе измерения в полевой журнал на каждом пункте записывают его номер, время, показания магнитометра. Желательно отмечать в журнале встреченные ориентиры, обнажения, горные выработки, сведения о рельефе и возможных источниках магнитных аномалий негеоло­гической природы.

При ра­боте в автоматическом режиме в журнале записывают номера начального и конечного пунктов измерения и время регистрации поля на них. При записи показаний через неравные временные интервалы следует записывать время измерения на каждом пункте.