Магнитотеллурические методы

С давних пор известно, что внутри Земли существуют естественные электрические токи как локального, так и регионального распространения. Как уже отмечалось в методе теллурических токов, локальные электрические токи могут возникнуть в результате электрохимических, метеорологических или искусственных факторов. Так называемые теллурические токи имеют глобальное распространение. Направление и интенсивность теллурических токов в любой точке изменяется во времени. Частота теллурических токов обеспечивает проникновение магнитотеллурических токов на большую глубину. Считается, что теллурические токи имеют астрономическое происхождение.

В упрощенном виде происхождение теллурических токов можно объяснить следующим образом. Солнечный ветер или частицы солнечной плазмы при встрече с магнитным полем Земли имеют скорость 300-800 км/с. Взаимодействие потока заряженных частиц с ионосферой приводит к искажению эллиптических магнитных силовых линий. Хорошо известно, что силовые линии магнитного поля Земли простираются далеко за пределы планеты в сторону, противоположную Солнцу. От удара частиц солнечной плазмы по ионосфере образуются ударные волны, взаимодействующие с токовыми поверхностями ионосферы. В результате токи ионосферы начинают излучать электромагнитные волны. Эти волны распространяются между поверхностью Земли и ионосферой, находящейся на высоте 40-140 км. Ионосфера постоянно ионизируется под воздействием солнечных излучений. Каждое извержение солнечного вещества вызывает сильное возмущение системы токов в ионосфере, что приводит к магнитным бурям. Так мы отметили, геомагнитное поле подвержено различным возмущениям. Они проникают в Землю на различную глубину. Например, кратковременные возмущения обладают очень низкой частотой, поэтому проникают на большие глубины. Глубина проникновения обратнопропорциональна квадратному корню из частоты. Следственно, чем ниже частота, тем глубже проникновение. В 1951 г. Г.Визе обратил внимание на возможность использования вертикальной составляющей низкочастотных магнитных вариаций для изучения глубинного строения земной коры. В это же время в 1950 г. Л.Каньяр и А.Тихонов предложили так называемый метод магнитотеллурических зондирований.

Основы магнитотеллурического метода те же, что и методов бесконечно длинного кабеля и дипольного индуктивного профилирования, за исключением того, что здесь используется электрическое и магнитное поле естественного происхождения. Изменения магнитного поля на поверхности Земли связаны с изменениями электрического поля уравнениями Максвелла. В проводящих телах земной коры используются вихревые токи. Создаваемое ими вторичное магнитное поле может быть изменено. Глубина проникновения в земную кору и мантию, фазы и амплитуды этого поля – все эти параметры связаны с величинами удельных проводимостей различных слоев.

Как уже отмечалось, мы имеем дело с изучением магнитного и электрического поля. Оба поля можно измерять одновременно: вариации составляющей магнитного поля определяются с помощью магнитометров.