Магнитотеллурические поля.

Происхождение магнитотеллурических полей объясняют непостоянством солнечной радиации – воздействием на ионосферу Земли потока заряженных частиц (солнечного ветра), посылаемых Солнцем. Этот поток, ориентированный геомагнитным полем, нарушает магнитное равновесие ионосферы. От удара солнечных корпускул по ионосфере образуются ударные волны, которые взаимодействуют с токовыми поверхностями ионосферы. В результате ионосферные источники начинают излучать электромагнитные волны, которые проникают и в геологическую среду. Периодические (одиннадцатилетние, годовые, суточные) вариации геомагнитного поля и магнитные бури вызывают соответствующие изменения этого излучения – магнитотеллурического поля. В целом это поле инфранизкой частоты (от 10^-5 до 10 Гц), а на таких частотах затухание поля (скин-эффект) проявляется слабо и потому магнитотеллурические поля проникают в Землю до глубин в десятки и даже первые сотни километров.

В магнитотеллурическом поле выделяют электрическую компоненту Е, связанную с теллурическими (земными) токами и магнитную компоненту Н, связанную с вариациями магнитного поля. Регистрация электрической составляющей осуществляется через пару заземленных электродов или диполей М и N, разнесенных на несколько десятков или сотен метров. К электродам через усилитель подключается электроразведочный осциллограф (регистрация) и производится автоматически направленная запись изменения естественных потенциалов в течение нескольких суток, называемая теллурограммой. Магнитную компоненту записывают с помощью чувствительного магнитометра.

Анализ теллурограмм заключается в выявлении периода колебаний повторяющейся формы с периодами Т от долей секунды до нескольких минут и даже часов (бухты).

Измеряемыми параметрами магнитотеллурического поля являются электрические Е_х (регистрация вдоль линии профиля зондирования) и Е_y (перпендикулярно профилю) и магнитные (Н_х и Н_y) компоненты поля и периоды выявленных вариаций.

Значения параметров зависят, с одной стороны, от интенсивности вариаций теллурического и геомагнитного полей, а с другой стороны – от удельного электрического сопротивления пород разреза. По измеренным взаимно перпендикулярным электрическим и магнитным составляющим (электрическая и магнитная составляющие единого электромагнитного поля сдвинуты по фазе на 90º) можно рассчитать сопротивление однородного полупространства (нормальное поле) с помощью специальной формулы, полученной в теории электроразведки ρ = а Т

Здесь – Т период колебаний, - волновое сопротивление (или входной импеданс) среды Z, а – коэффициент пропорциональности, равный 0.2, если Т измерено в секундах, Е_х – в мВ/км, Н_y – в нТл. Таким образом, можно вычислить и удельное сопротивление ρ_т и построить кривую МТЗ – зависимость ρ_т от периода вариаций (или частоты), выявляемых по теллурограммам. Поскольку период определяет глубину проникновения поля в Землю, по такой кривой можно будет оценить строение геоэлектрического разреза, выделив в нем комплексы высокого и низкого сопротивления, соотносимые при наличии соответствующей геолого-геофизической информации (данные бурения, ГИС, сейсморазведка) с терригенными, карбонатными, кристаллическими и иными образованиями. Так как короткопериодные вариации характеризуют верхние горизонты разреза, а длиннопериодные проникают на большие глубины, данными МТЗ можно охарактеризовать всю толщу Земной коры и даже подкоровую верхнемантийную толщу.