способ дистанционного определения горизонтальной составляющей магнитной индукции горных пород в древние эпохи

Формула изобретения

Способ дистанционного определения горизонтальной составляющей магнитной индукции горных пород в древние эпохи, включающий определение горизонтальной составляющей остаточной намагниченности и магнитной индукции в горных породах изучаемого горизонта, отличающийся тем, что с помощью радиолокационной установки с близко расположенными излучающим и приемным устройствами, содержащими в своем составе горизонтальные магнитные диполи, импульсный генератор магнитных моментов в излучающем устройстве и Squid-магнитометр на основе эффекта Джозефсона в приемном, измеряют угол поворота плоскости поляризации сигнала на его пути до отражающей границы в подошве изучаемого горизонта или в нем и обратно в среде с магнитной индукцией B_z, совпадающей с направлением распространения сигнала, предположительно как результат эффекта Фарадея, далее, после разнесения излучающего и приемного устройств на достаточно большое расстояние, при котором сохраняется возможность регистрации отраженных сигналов от нужной границы раздела, намагничивания в постоянном магнитном поле в горизонтальном направлении в среднем на В_н с помощью горизонтального магнитного диполя области исследуемого горизонта, содержащей путь сигнала, перемещая приемное устройство по окружности с сохранением взаимной ориентации излучающего и приемного магнитных диполей и одновременно измеряя угол поворота плоскости поляризации, находят такое положение последнего, при котором угол поворота плоскости поляризации будет максимальным, что означает совпадение радиуса, на котором находится приемное устройство, с направлением на полюс во время изучаемой эпохи, если при другом значении В_н приращение угла поворота плоскости поляризации сигнала будет пропорционально приращению подмагничивающего поля, далее, область исследуемого горизонта, содержащую путь сигнала в найденном направлении на геомагнитный полюс изучаемой эпохи, последовательно, в несколько этапов, во все более сильном постоянном магнитном поле намагничивают в горизонтальном направлении, обратном предполагаемому, с помощью горизонтального магнитного диполя, одновременно измеряя угол поворота плоскости поляризации, до момента, когда угол поворота плоскости поляризации сигнала не станет равным нулю или минимальным, если имеются и другие механизмы поляризации сигнала, что означает совпадение средней величины образуемой подмагничивающим полем магнитной индукции В_н магнитной индукции В _н в изучаемом горизонте в древнюю эпоху, если при разных значениях В_н приращения угла поворота плоскости поляризации сигнала будут пропорциональны приращениям подмагничивающего поля.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к физике Земли, в частности к палеомагнетизму.

Известен способ определения горизонтальных составляющих остаточной намагниченности и магнитной индукции горных пород в древние эпохи, включающий отбор ориентированных образцов горных пород из обнажений и горных выработок и определение в лабораторных условиях их указанных характеристик [1]. Прототип.

Недостатком известного способа является необходимость не всегда технически возможной трудоемкой операции - отбора ориентированных образцов, особенно при изучении значительных по площади закрытых территорий.

Техническая задача заключается в том, чтобы величину горизонтальной составляющей магнитной индукции горных пород в исследуемую эпоху определять дистанционно, с поверхности земли.

Предлагается способ дистанционного определения горизонтальной составляющей магнитной индукции горных пород в древние эпохи, включающий определение горизонтальной составляющей остаточной намагниченности и магнитной индукции в горных породах изучаемого горизонта, заключающийся в том, что с помощью радиолокационной установки с близко расположенными излучающим и приемным устройствами, содержащими в своем составе горизонтальные магнитные диполи, импульсный генератор магнитных моментов в излучающем устройстве и Squid-магнитометр на основе эффекта Джозефсона в приемном, измеряют угол поворота плоскости поляризации сигнала на его пути до отражающей границы в подошве изучаемого горизонта или в нем и обратно в среде с магнитной индукцией B_z, совпадающей с направлением распространения сигнала, предположительно как результат эффекта Фарадея. Далее, после разнесения излучающего и приемного устройств на достаточно большое расстояние, при котором сохраняется возможность регистрации отраженных сигналов от нужной границы раздела, намагничивания в постоянном магнитном поле в горизонтальном направлении в среднем на В_н с помощью горизонтального магнитного диполя области исследуемого горизонта, содержащей путь сигнала, перемещая приемное устройство по окружности с сохранением взаимной ориентации излучающего и приемного магнитных диполей и одновременно измеряя угол поворота плоскости поляризации, находят такое положение последнего, при котором угол поворота плоскости поляризации будет максимальным, что означает совпадение радиуса, на котором находится приемное устройство, с направлением на полюс во время изучаемой эпохи, если при другом значении В_н приращение угла поворота плоскости поляризации сигнала будет пропорционально приращению подмагничивающего поля. Далее область исследуемого горизонта, содержащую путь сигнала в найденном направлении на геомагнитный полюс изучаемой эпохи, последовательно, в несколько этапов, во все более сильном постоянном магнитном поле намагничивают в горизонтальном направлении, обратном предполагаемому, с помощью горизонтального магнитного диполя, одновременно измеряя угол поворота плоскости поляризации, до момента, когда угол поворота плоскости поляризации сигнала не станет равным нулю или минимальным, если имеются и другие механизмы поляризации сигнала, что означает совпадение средней величины образуемой подмагничивающим полем магнитной индукции В_н магнитной индукции В _н в изучаемом горизонте в древнюю эпоху, если при разных значениях В_н приращения угла поворота плоскости поляризации сигнала будут пропорциональны приращениям подмагничивающего поля.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак, что измеряется угол поворота плоскости поляризации при вертикальном распространении сигнала в изучаемом горизонте, позволяет оценить вклад в общую величину угла поворота вертикальной составляющей магнитной индукции в изучаемую эпоху.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак, что намагничивается область, содержащая траекторию сигнала, в постоянном магнитном поле в горизонтальном направлении, позволяет увеличить вклад горизонтальной составляющей магнитной индукции на величину угла поворота плоскости поляризации сигнала.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак, что при перемещении приемного устройства по окружности с одновременными повторными измерениями угла поворота находится такое его положение, когда угол поворота плоскости поляризации максимален, позволяет определить положение горизонтальной составляющей магнитной индукции в исследуемую эпоху и, следовательно, направление на геомагнитый полюс в то время.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак, что при другом значении В_н приращение угла поворота плоскости поляризации сигнала будет пропорционально приращению подмагничивающего поля, позволяет подтвердить совпадение найденного положения горизонтальной составляющей магнитной индукции в изучаемом горизонте с направлением на геомагнитный полюс в изучаемую эпоху.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак, что последовательно, в несколько этапов, во все более сильном постоянном магнитном поле намагничивается область, содержащая траекторию сигнала, в горизонтальном, но противоположном предполагаемому, направлении с одновременными повторными измерениями угла поворота, позволяет определить горизонтальную составляющую магнитной индукции в изучаемом горизонте по моменту полной компенсации ее подмагничивающим полем, наступающей при равенстве нулю угла поворота плоскости поляризации сигнала или минимуму, если существуют и иные механизмы поляризации сигнала.

Введенный в формулу изобретения такой существенный признак, что если при изменении подмагничивающего поля приращения угла поворота плоскости поляризации сигнала будут пропорциональны приращениям подмагничивающего поля, то это позволяет подтвердить правильность определения величины горизонтальной составляющей магнитной индукции в изучаемом горизонте в изучаемую эпоху.

Способ осуществляется следующим образом. С помощью радиолокационной установки с близко расположенными излучающим и приемным устройствами, содержащими в своем составе горизонтальные магнитные диполи, импульсный генератор магнитных моментов в излучающем устройстве и Squid-магнитометр на основе эффекта Джозефсона в приемном, измеряют угол поворота плоскости поляризации сигнала на его пути до отражающей границы в подошве изучаемого горизонта или в нем и обратно в среде с магнитной индукцией B_z , совпадающей с направлением распространения сигнала. Это позволяет выделить из общего угла поворота плоскости поляризации вклад за счет эффекта Фарадея на подмагниченной нормальной к отражающей границе проекции пути сигнала и примерно оценить соответствие оставшейся части угла поворота эффекту Фарадея за счет горизонтальной составляющей магнитной индукции. Далее после разнесения излучающего и приемного устройств на достаточно большое расстояние, при котором сохраняется возможность регистрации отраженных сигналов от нужной границы раздела, намагничивания в постоянном магнитном поле в горизонтальном направлении в среднем на В_н с помощью горизонтального магнитного диполя области исследуемого горизонта, содержащей путь сигнала, перемещая приемное устройство по окружности с сохранением взаимной ориентации излучающего и приемного магнитных диполей и одновременно измеряя угол поворота плоскости поляризации, находят положение приемного устройства, при котором угол поворота плоскости поляризации будет максимальным, что означает совпадение радиуса, на котором находится приемное устройство, с направлением на полюс во время изучаемой эпохи, если при другом значении В_н приращение угла поворота плоскости поляризации сигнала будет пропорционально приращению подмагничивающего поля. Это главное, но отчасти этот результат можно проконтролировать исключением вклада вертикальной составляющей магнитной индукции (см. выше) и по положению приемного устройства, когда угол поворота будет минимален, тогда радиус, на котором находится приемное устройство, окажется на нормали к магнитному меридиану в изучаемую эпоху и угол между указанными положениями радиуса должен составлять 90°. Далее последовательно, в несколько этапов, во все более сильном постоянном магнитном поле намагничивают в горизонтальном направлении с помощью горизонтального магнитного диполя область исследуемого горизонта, содержащую путь сигнала, и одновременно измеряют угол поворота плоскости поляризации до момента, при котором угол поворота плоскости поляризации будет равным нулю или минимальным, если имеют место и иные механизмы поляризации сигнала, что означает совпадение по модулю величины горизонтальной составляющей магнитной индукции при данном подмагничивающем поле магнитной индукции в изучаемую эпоху, если при повторных измерениях приращения угла поворота плоскости поляризации сигнала будут пропорциональны приращениям подмагничивающего поля.

Преимуществом способа является возможность определения горизонтальной составляющей магнитной индукции в изучаемую эпоху дистанционно, с поверхности Земли.

Источник информации

1. Справочник геофизика. чивторазведка. М.: Недра, 1980. - 367 с. (см. главу X, с.210).