Статья: Возможности высокочувствительных магнитометров POS при проведении геомагнитных съемок

Рассмотрены вопросы применения современных высокочувствительных магнитометров POS при проведении магнитометрических съемок с учетом вариации геомагнитного поля и использованием спутниковой топопривязки. Приведены результаты натурной оценки точности определения координат с помощью портативного приемника GPS, работающего совместно с магнитометром.

Появление высокоточной магнитометрической аппаратуры позволяет не только повысить качество, увеличить скорость и удешевить получение фактической информации о пространственных и временных изменениях геомагнитных полей, но и дает возможность осуществления недоступных ранее геофизических экспериментов. Магнитометры POS, разработанные на физико-техническом факультете УГТУ-УПИ являются современным инструментом получения информации о геологическом строении, поэтому введение их в практику промышленных разведочных работ представляет огромное значение.

Процессорный оверхаузеровский магнитометр POS имеет следующие метрологические характеристики [1]:

- стабильность на уровне 0.02 нТл в год,

- порог чувствительности 0.002 нТл,

- частота опроса одно измерение в секунду,

- работоспособность в ураганных градиентах до 10000 нТл/м.

- математическая (процессорная) обработка сигнала прецессии[2]

- возможность оценки точности измерения с помощью параметра качества QMC[3].

Магнитометр POS оснащается полевым накопителем данных, с простым и удобным интерфейсом, позволяющим сохранять и передавать результаты измерений на компьютер. К данному накопителю по стандартному интерфейсу NMEA может быть подключен портативный приемник спутниковой системы позиционирования (GPS). Реализована возможность синхронизации часов накопителя данных с всемирным временем (с помощью GPS), и с часами вариационной станции, в качестве которой может быть использован аналогичный магнитометр POS. Данная статья посвящена методическим вопросам применения указанных магнитометров при проведении геомагнитных съемок.

Учет вариации при проведении магнитной съемки

Измерения проходят на фоне псевдослучайных помех, обусловленных как явлениями в ионосфере, так и процессами, проходящими на поверхности, и в земной коре (вариации геомагнитного поля). При проведении магнитных съемок, согласно инструкции по магниторазведке [4] обязательна регистрация вариации и введение с ее учетом поправок в измеренные значения. В качестве вариационной станции может выступать еще один магнитометр POS.

Среднее квадратичное значение дополнительно вносимой в измерения погрешности будет зависеть от временного сдвига моментов включения пешеходного и вариационного приборов и спектральной плотности возмущений геомагнитного поля.

Выполненные ранее теоретические и экспериментальные исследования [5] показали, что для получения погрешности на уровне единиц пикотеслы синхронность моментов измерений должна отличаться на миллисекунды (при времени счета прибором 1 секунда).

Аппаратура POS использует внутренние алгоритмы обработки и усреднения сигнала за время получения единичного отсчета. В работе [6] выполнена натурная оценка необходимой точности синхронизации моментов измерения магнитного поля. Показано что для минимизации погрешности необходима жесткая электронная синхронизация встроенных часов приборов. В настоящее время в магнитометрах POS эта возможность реализована.

Аналогичные требования к одновременности измерений предъявляются в экспериментах по получению отклика в магнитном поле при искусственном или естественном термодинамическом воздействии на геолого-геофизическую неоднородность среды.

Проведение магнитной съемки совместно с другими геофизическими методами

Во время проведения комплекса геофизических работ на о.Уруп (Курильские острова) выявлено и проанализировано влияние помех, возникающих при совместном проведении магниторазведки и электроразведочных работ методами электрозондирования и вызванной поляризации.

При проведении съемки методом вызванной поляризации (аппаратура ВИРГа) по питающей линии длиной 1 км идет сигнал прямоугольной формы, периодом 16 сек, силой тока около 1 А. Создаваемое этим переменным током магнитное поле искажает измеренные магнитометром значения. На рис.1 показан пример измерения магнитного поля в точке, расположенной на расстоянии 50 м от питающей линии.

Рис.1. Магнитное поле в 50 метрах от питающего провода в методе вызванной поляризации (ВП).

Дополнительно вносимая в измерение погрешность при этом может достигать 1 нТл. На расстоянии 100 м от питающей линии амплитуда подобных колебаний, и дополнительная погрешность не превышают 0,1 нТл.

Данный эксперимент указывает на возможность выявления с помощью магнитометра POS исключительно малых изменений магнитного поля.

Вместе с тем заметного влияния электроразведочных работ методом вертикального элетрозондирования (ВЭЗ, установка Эра) на результаты магнитной съемки не обнаружено.

Применение спутниковой топопривязки

Сопряжение магнитометра с приемником спутниковой системы позиционирования позволяет существенно повысить эффективность и оперативность выполнения магнитных съемок. При этом каждое измерение магнитного поля сопровождается привязкой точки наблюдения к географическим координатам.

Использование спутниковой топопривязки позволяет избежать предварительной разбивки сети наблюдений, а в случае ее наличия - реализовать режим непрерывного сбора данных на съемочном маршруте, не только в пунктах сети, но и между ними. Данные записываются через дискретные промежутки времени непосредственно в движении.

На рис. 2 приведено сопоставление рядового и контрольного измерений в непрерывном режиме на фрагменте профиля общей длиной 15 км. Расхождение связано с несовпадением точек измерения поля при рядовом и контрольном проходе. Требуемая детальность на данном объекте составляла 50 м (измерения на пикетах указаны точками), и из графика видно что, несмотря на погрешности, связанные с определением координат при движении, непрерывный режим позволяет получить дополнительную информацию и точнее выявлять геологические структуры, в частности в верхней части разреза.

Регистрация координат одновременно с измерениями позволяет провести экспресс-картирование интересующего участка, а затем провести детальную съемку аномальных областей, вернувшись по записанным координатам.

Рис.2. Измерение магнитного поля на профиле, а - рядовое измерение, б - контрольное измерение, в - измерение на пикете.

Геодезические приемники GPS, обладающие максимальной точностью позиционирования (до нескольких мм в дифференциальном режиме), менее удобны в транспортировке, достаточно дороги и требуют дополнительной обработки данных, поэтому рассмотрена возможность применения совместно с магнитометром портативных навигационных приемников GPS. Вопросы применимости их в геофизических работах рассмотрены в частности в [7] и [8].

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--