Лабораторная работа 2

• Название: Лабораторная работа 2
• Дата: 14.11.2021
• Размер: 1.58 Mb.
• Имя файла: PRAKTIChESKAYa_RABOTA_2_OG (1).doc
• Тип: Лабораторная работа; #271724

ОСНОВЫ ГЕОФИЗИКИ

Лабораторная работа № 2

Решение прямой и обратной задачи магниторазведки для шара. Обработка результатов магнитных наблюдений
Задание 1. Вычисление значений Z_a- и H_a-компонент магнитного поля для вертикально намагниченного шара (прямая задача).

Прямая задача магниторазведки состоит в вычислении магнитных аномалий по заданному распределению магнитных масс, занимающих объем некоторого тела правильной формы (шара). Предполагается, что известны вертикальная намагниченность J , а также форма, положение и размеры тела. Требуется найти значение вертикальной Z_a и горизонтальной H_a составляющих магнитного поля на дневной поверхности вдоль профиля x. Значения Z_a- и H_a-компонент магнитного поля от вертикально намагниченного шара вдоль профиля, определяются по формулам:

; ,

где - магнитный момент шара [А×м²]; h – глубина

до центра шара (м), X – расстояние от начала координат до точки наблюдения (м); R – радиус шара (м); V – объем шара (м³); J – намагниченность шара (А/м).
Значения Z_a и H_a определяются в системе СИ в А/м и переводятся в гаммы (). 1 А/м = 10³ СГС, 1 А/м = 410³ , 1 Э = 10⁵ , 1 нТл (единица магнитной индукции) для воздуха приблизительно равна 1 (единица напряженности магнитного поля).

По данным R, h, J, которые согласно заданному варианту выбираются из таблицы 7, необходимо рассчитать значения Z_a и H_a в следующих точках профиля x : 0 м, 5 м, 10 м, 20 м, 40 м, 60 м, 80 м, 100 м, 200 м, 400 м, 800 м. Вычисления проводятся с точностью до целых единиц нТл и представляются в виде таблицы 8 (расчеты целесообразно проводить с использованием MS Excel). Рассчитанные поля Z_a и H_a в гаммах необходимо перевести в нТл и отобразить графически с соблюдением всех правил построения графиков, описанных в лабораторной работе 1.





Задание 2. Решение обратной задачи по магниторазведке для шара.
Обратная задача магниторазведки для шара заключается в определении по значениям Z_a- и H_a-компонент параметров шара h, R, M. Глубину до центра шара h по кривой Z_a находят по формуле: h = 2·x_0,5 , а по кривой H_a − по формуле: h = x_l,

где x_0,5 − абсцисса полумаксимума кривой Z_a ; x_l − расстояние от максимума до минимума кривой H_a .

Зная глубину h , можно найти магнитный момент шара:

.

Если на основании изучения физических свойств известна намагниченность объекта J, то можно найти объем шара: , а зная его, можно найти радиус шара: .
Решение обратной задачи необходимо выполнить как для магнитного поля ( Z_a и H_a ), рассчитанного при решении прямой задачи, так и для наблюденных значений Z_a (в нТл), которые представлены в таблице 9 в точках профиля 0 м, 10 м, 20 м, ..., 80 м. В этой же таблице указаны и значения вертикальной намагниченности J . Данные из таблицы выбираются согласно заданному варианту. Требуется построить график наблюденного поля Z_a , соблюдая все правила построения графиков.


Задание 3. Обработка результатов магнитных наблюдений.
Методика полевых магниторазведочных работ сводится к следующему. Перед началом наблюдений снимается отсчет на контрольном пункте (КП). Затем бригады, состоящие из двух человек – оператора и вычислителя – выполняют измерения на точках рядовой сети. После выполнения измерений в течение 2-2,5 часов бригада должна вернуться на КП и снять отсчет, затем продолжить работу на профиле. В течение всего времени проведения съемки необходимо измерять вариации геомагнитного поля. Для этого один прибор устанавливается на точке в спокойном магнитном поле, и снимаются отсчеты на протяжении всего времени работы магнитометров на рядовой сети.

КП создается для приведения всех измерений к одному уровню.
Результаты наблюдений записываются в специальный журнал, образец которого показан ниже в таблице 10.


В первом столбце записывают номер профиля и КП. Во втором – номер пикета. В третьем столбце записывается температура прибора. В четвертом – время наблюдения. В пятом столбце записывается отсчет по шкале магнитометра (n). В шестом столбце – разность отсчетов на текущей точке и КП (n = n_i - n_КП). В седьмом столбце записывается отсчет, переведенный в гаммы (Z₁=n·C, где C – цена деления шкалы магнитометра). В столбце 8 записывается поправка за вариации _в геомагнитного поля, которая снимается с вариационной кривой. В столбце 9 – поправка за смещение нуль-пункта. Наконец, в последнем столбце 10 записывается значение магнитного поля Z_испр с учетом всех поправок.

Значение поправки за вариации магнитного поля _в снимаются с вариационной кривой. Вариационная кривая строится по результатам измерений магнитного поля на одной точке, расположенной в спокойном магнитном поле, в течение всего времени проведения замеров на рядовой сети.При построении вариационной кривой по вертикальной оси откладываются значения измеренного поля (в нТл) относительно первого замера, а по горизонтальной оси – время проведения замеров. Поправка за вариацию магнитного поля на рядовом пикете наблюдения снимается с вариационной кривой в соответствии со временем наблюдения на рядовом пункте и записывается с обратным знаком в колонку _в журнала.

Определение поправки за смещение нуль-пункта _н-п магнитометра производится по измерениям на КП, в которые внесена поправка за вариации магнитного поля. По вертикальной оси откладываются значения магнитного поля (в нТл) относительно первого значения на КП, которое принимается за 0. По горизонтальной оси откладывается время проведения измерений. Смещение нуль-пункта может иметь как положительное, так и отрицательное значение. Если смещение нуль-пункта положительное, то поправка за смещение берется со знаком минус. График смещения нуль-пункта используется также для характеристики качества измерений, выполненных с данным прибором. График смещения нуль-пункта при нормальной работе имеет плавный характер. Наличие резких изломов свидетельствует либо о погрешностях в отсчетах по шкале, либо о нестабильной работе магнитометра.

После введения поправок _в и _н-п , в последнюю графу журнала записывается исправленное значение приращения аномального магнитного поля, определяемое по формуле:

Z_испр = n × C + _в + _н-п .
В задании 3 необходимо выполнить обработку результатов магнитной съемки в 30-ти точках по профилю, расстояние между точками 10 метров. Цену деления шкалы магнитометра (С) принять равной 10 нТл/дел. Время начала наблюдения на КП – 10⁰⁰, время окончания наблюдения на этом же КП – 12⁰⁰. Время наблюдения на первом пикете – 10²⁰. Интервал времени наблюдения между соседними пикетами принимается одинаковым и равным 2 минутам.

По полученным данным Z_испр требуется построить график изменения магнитного поля вдоль профиля. Отсчеты по шкале магнитометра на КП и пикетах для соответствующих вариантов приведены в таблице 11. В целях экономии времени и из-за отсутствия вариационных кривых значения поправок _в (за вариации магнитного поля) и _н-п (за смещение нуль-пункта магнитометра) принимаются равными 0 (нТл) для всех вариантов.





продолжение таблицы 11 для вариантов 12 - 22



продолжение таблицы 11 для вариантов 23 - 31