<<
>>

§ 3. МАГНЕТИЗМ ЗЕМЛИ

  Земля представляет собой большой магнит и, как всякий магнит, имеет магнитную ось и два магнитных полюса; один из них расположен в южном полушарии, к западу от моря Росса (75° 6' ю. ш. и 164° 8'в. д.), другой — в северном, к северо-западу от Гудзонова залива (70° 5,3' с. ш. и 96° 46,3' з. д.). К земному магнитному полюсу северного полушария притягивается северный конец магнитной стрелки, а к магнитному полюсу южного полушария — ее южный конец.

Положение магнитных полюсов Земли не симметричное.

Магнитный полюс северного полушария отстоит от географического северного полюса дальше, чем магнитный полюс южного полушария от соответствующего ему южного географического полюса. Линия, соединяющая магнитные полюса Земли, называется магнитной осью Земли. Она не проходит через центр Земли и образует с осью вращения угол примерно в 11°.

Каждый магнит, в том числе земной, создает вокруг себя магнитное поле. Всякое магнитное поле в каждой своей точке характеризуется напряженностью, измеряемой вэрстедах. Практической единицей для измерения магнитной напряженности является одна стотысячная эрстеда, носящая наименование гамм а.

Напряженность магнитного поля — величина векториальная. Она характеризуется не только числом, но и направлением.

Всякую векториальную величину можно геометрически разложить на составляющие. Вектор магнитной напряженности F в точке А

(рис. 41) можно разложить на две составляющие (горизонтальную Н, расположенную в горизонтальной плоскости, и вертикальную Z, направленную по вертикали) или на три составляющие (меридиональную X, направленную на географический север или юг, широтную У, направленную на географический запад или восток, и вертикальную Z, направленную по вертикали). Составляющие X и У располагаются в горизонтальной плоскости.

N              С

Рис. 41. Схема составляющих вектора магнитной напряженности

Рис. 41. Схема составляющих вектора магнитной напряженности.

Угол между X и Н, обозначенный буквой D, есть магнитное склонение. Под магнитным склонением понимается угол между направлениями географического меридиана и оси магнитной стрелки, расположенной в горизонтальной плоскости и свободно вращающейся вокруг вертикальной оси. Магнитное склонение может быть восточным и западным. Для случая, изображенного на рис. 41, магнитное склонение восточное.

Угол между Н и F, обозначенный буквой J, есть магнитное наклонение. Под м а г- нитным наклонением понимается угол, расположенный в вертикальной плоскости между горизонтальной плоскостью и осью магнитной стрелки, поставленной на ребро и свободно вращающейся вокруг горизонтальной оси.

Итак, мы имеем следующие магнитные величины: Z, Я, F, X, У, выражаемые в гаммах или эрстедах, иД и/, выражаемые в градусах.

Все эти величины можно связать функциональной зависимостью. Анализируя рис. 41, нетрудно вывести следующие уравнения:

Н = F cos /,              /?2=я2              + г2,

Z=F Sin /,

X = HcosD, F2=X2+ya+Z2.

Y = H sinD,

Для измерения магнитных величин существуют особые приборы— магнитометры. При помощи их определяют три из семи магнитных величин, остальные вычисляют по указанным выше формулам.

Известны магнитные линии: изогоны, изоклины (или изоклиналы) и изо дины (или изодинамы).

Изогонами называются линии, соединяющие точки с одинаковым магнитным склонением.

Изогоны исходят из магнитного полюса на южном полушарии и сходятся в магнитном полюсе северного полушария Земли. Они напоминают географические меридианы, от которых отличаются тем, что не являются ни кругами,

ни эллипсами. Нулевая изогона называется магнитным меридиан о м.

Изоклинами (и з о к л и н а л а м и ) называются линии, соединяющие точки с одинаковым магнитным наклонением. В северном полушарии, как правило, северный конец магнитной стрелки, поставленной на ребро и свободно вращающейся вокруг горизонтальной оси, наклоняется книзу, в южном — кверху.

Изоклины изменяются от нуля до 90е. Они имеют тенденцию вытягиваться в широтном направлении и напоминают собой параллели, от которых отличаются тем же, чем изогоны отличаются от меридианов. Нулевая изоклина называется магнитным экваторе м. Она проходит в пределах Африки и Азии примерно около 10? с. ш. и в пределах Южной Америки у 15° ю. ш.

  1. з о д и н а м и (и з о д и н а м а м и) называются линии, соединяющие точки с одинаковой величиной магнитной напряженности. Магнитная напряженность, как правило, увеличивается по направлению к магнитным полюсам. Изодинамы имеют тенденцию подобно изоклинам вытягиваться в широтном направлении. Около географического экватора проходит линия минимальной магнитной напряженности, называемая динамическим экватором. Существуют карты, на которых проведены изодинамы равных Я, а также карты равных вертикальных составляющих Z. На них изодины представляют собой линии, соединяющие точки с одинаковой величиной Z.

На отдельных участках магнитных карт нередко те или другие изолинии начинают резко извиваться, разрываться, образовывать петли, замкнутые эллипсоидальные линии и т. д. Подобные явления указывают на то, что магнитная напряженность в соответствующем месте карты нарушается, что на нормальное магнитное поле Земли в целом здесь накладывается местное магнитное поле, вызванное близко расположенными магнитными массами. Места нарушений в расположении магнитных изолиний называются магнитными аномалиями.

Магнитные аномалии вызываются сравнительно близким к земной поверхности залеганием горных пород, обогащенных железом, в особенности магнетитом. Обнаружение и изучение магнитных аномалий имеют большое практическое значение для поисков и разведки железорудных месторождений.

Магнитные карты, составляемые в результате магнитных съемок, дают возможность фиксировать места максимальных значений магнитной напряженности (особенно карты равных Z), т. е. магнитных максимумов, места наиболее близкого к поверхности расположения магнитных пород и в первую очередь железных руд. Магнитные съемки нередко фиксируют имеющиеся в земной коре разрывы (сбросы, взбросы и т. д.). В результате этих разрывов приходят в соприкосновение древние и молодые породы. В трещины разрывов

нередко внедряются диабазы и базальты. Это сказывается на магнитных величинах по обе стороны разрыва. Рассматривая магнитную карту, можно сделать соответствующие выводы о геологическом строении изучаемого участка земной коры.

Среди осадочных пород нередко встречаются песчаники, обогащенные магнетитом. Естественно, они создают местное магнитное поле повышенной напряженности. Если пласты таких песчаников или иных осадочных пород принимают участие в строении антиклинальных и синклинальных складок, то магнитная съемка в местах над антиклинальными складками покажет магнитные максимумы, над синклинальными складками — магнитные минимумы.

Самой крупной в мире магнитной аномалией является Курская. Она охватывает громадную территорию. Аномалия вызвана сравнительно близким расположением к земной поверхности железистых кварцитов протерозойского возраста. Область аномалии была изучена иод руководством акад. И. М. Губкина выдающимися советскими учеными академиками А. Д. Архангельским и П. П. Лазаревым. Магнитная съемка, проведенная ими в районах Курской аномалии, имела очень большое теоретическое и практическое значение. Здесь были открыты крупнейшие в мире месторождения железа. К настоящему времени установлено, что область Курской магнитной аномалии протягивается и в пределы Белгородской области. Запасы первоклассных железных руд указанной аномалии самые крупные в мире. Эти руды сейчас с успехом эксплуатируются и сыграют большую роль в подготовке материальной базы строительства коммунизма в нашей стране.

Широкое применение магнитная съемка получила в практике геологоразведочных работ на нефть и природные газы. Ряд антиклинальных структур, перспективных в нефтеносном отношении, обнаружен при помощи магнитной съемки.

Магнитные аномалии наблюдаются и при вариациях (изменениях) магнитной напряженности во времени, например в сейсмических областях перед землетрясениями. Отмечены случаи, когда перед землетрясением магнитная напряженность в соответствующем участке земной поверхности начинала резко и скачкообразно меняться по нескольку раз в сутки.

Колебания магнитной напряженности в течение суток получили наименование магнитных бурь. Они до некоторой степени могут являться провозвестниками землетрясений.

Магнитные бури, несомненно, происходят и от других причин, пока еще не вполне выясненных. Особенно они развиты в высоких широтах северного и южного полушарий. Здесь, по-видимому, существует какая-то, еще не вполне выявленная связь между полярными сияниями и магнитными бурями. Существует, вероятно, также связь между магнитными бурями и количеством пятен на Солнце п т. д.

Установлена известная периодичность в изменениях магнитной напряженности через каждые И лет и через иное, значительно большее число лет. Поэтому при рассмотрении магнитных карт весьма важно обращать внимание на дату проведения магнитной съемки. Периодичность вариаций с большими периодами несомненно говорит о том, что они связаны с перемещениями магнитных полюсов.

Магнитная напряженность на Земле, безусловно, менялась во времени и в минувшие эпохи. В одних и тех же пунктах раньше она была иной, чем в настоящее время. Это устанавливается, например, в результате изучения обломков древней обожженной глиняной посуды и кирпичей. Физики установили, что обжиг сообщает обжигаемым предметам намагничивание, совпадающее с направлением напряженности земного магнитного поля того места, где произведен обжиг. Это намагничивание очень устойчиво и почти не меняется даже при нагревании предмета на сотни градусов.

Древними авторами описано, как в их время ставили при обжиге различные сосуды и кирпичи. В найденных обломках определяют направление магнитной напряженности, приобретенной сосудом пли кирпичом во время обжига. Затем черепки или обломки ставят в то положение, какое они занимали во время обжига, и таким образом устанавливают магнитное склонение и магнитное наклонение пункта обжига в эпоху, когда производился обжиг. Полученные величины сравнивают с современными значениями склонения и наклонения в том же пункте. Выясняют, насколько и как изменились за известный период времени магнитное склонение и магнитное наклонение. Дело сводится таким образом к изучению остаточной намагниченности.

Лава, изливающаяся при извержениях вулканов, нередко обжигает глины, с которыми она приходит в соприкосновение. Обожженные глины намагничиваются так же, как сосуды и кирпичи при обжиге. В брусках, вырезанных из глины, можно определить направление остаточной магнитной напряженности по отношению к странам света во время излияния лавы. Это направление сравнивают с направлением современной земной магнитной напряженности в точке взятия бруска обожженной глины.

Широкие исследования остаточной намагниченности по указанному методу могут многое рассказать об изменениях магнитной напряженности от прошлых геологических эпох до настоящего времени. Подобная остаточная намагниченность получила наименование п а- леомагнетизма; соответствующие исследования называют п а л е о м а г н и т н ы м и. Они позволяют судить о перемещениях магнитных полюсов Земли в прошедшие геологические эпохи, а также

о              перемещениях географических полюсов Земли в- течение всей ее геологической истории. Подобные исследования в последнее время стали довольно широко проводить как в СССР, так и за рубежом.

Производство магнитных съемок в значительной степени способствовало изучению и определению особенностей геологического строения земной коры в различных районах нашей страны.

Широкое распространение в настоящее время получили магнитометрические методы разведки железорудных месторождений II других полезных ископаемых, в том числе месторождений нефти и газа. В последние годы получили развитие аэромагнитные методы разведки с самолетов. 

<< | >>
Источник: М. м. ЧАРЫГИН, Ю. М. ВАСИЛЬЕВ. ОБЩАЯ И ИСТОРИЧЕСКАЯ ГЕОЛОГИЯ. 1968

Еще по теме § 3. МАГНЕТИЗМ ЗЕМЛИ:

  1. Нормативная цена земли
  2. § 5. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЗЕМЛИ
  3. § 4. ТЕПЛОТА ЗЕМЛИ
  4. 52. НОРМА ТИВНАЯ ЦЕНА ЗЕМЛИ
  5. 3.13. Государственные земли
  6. 2. Земли и княжества
  7. ДОКЕМБРИЙСКИЙ ЭТАП РАЗВИТИЯ ЗЕМЛИ
  8. 50 ПЛАТА ЗА ЗЕМЛИ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
  9. § 9. ФИЗИЧЕСКОЕ СОСТОЯНИЕ ВЕЩЕСТВА ЗЕМЛИ
  10. ДОАРХЕЙСКИЙ ЭТАП РАЗВИТИЯ ЗЕМЛИ
  11. ПОРЧА ЗЕМЛИ (ст. 254 УК РФ).
  12. ПОЛЯРНАЯ ЗВЕЗДА И ВРАЩЕНИЕ ЗЕМЛИ
  13. § 1. ПОЛОЖЕНИЕ ЗЕМЛИ В СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЕ И ЕЕ ДВИЖЕНИЯ
  14. 6.2. Муниципальное управление использованием земли и природных ресурсов
  15. 49. ПЛАТА ЗА ЗЕМЛИ НЕСЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНА ЧЕНИЯ
  16. Г л а в а 5 ИСТОРИЯ ЗЕМЛИ В ДОКЕМБРИИ
  17. § 6. ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЗЕМНОЙ КОРЫ II ЗЕМЛИ