Дистанционное сканирование земной коры
Доклад - Геодезия и Геология
Другие доклады по предмету Геодезия и Геология
? мире интенсивно изучаются длинноволновые (от 500 до 3000км) магнитные аномалии. До сих пор мало известно об их источниках, хотя существование таких аномалий, по аэростатным и спутниковым данным, не вызывает никакого сомнения. Над территорией России проведено много аэростатных полетов, один из первых выполнен еще в 1975г. в районе Курской магнитной аномалии. В то время для измерения магнитного поля использовался только один протонный магнитометр. Полет позволил совместно со спутниковыми и наземными измерениями понять, как убывает аномальное поле в зависимости от высоты съемки (см. табл.). На высотах ~ 700км оно даже над Курской аномалией составляет только ~ 3 нТл.
Магнитное поле в районе Курской магнитной аномалии (КМА). Вверху - изменение индукции вдоль трассы аэростата (цветная линия - измеренные значения, пунктирная - модельные); внизу слева - трасса полета, наложенная на карту нормального магнитного поля; справа - зависимость индукции от высоты полета.
В 80-е годы наступил значительный прорыв в проведении подобных экспериментов. С Камчатки в западном направлении, вдоль параллели 56, запускались аэростаты с двумя, а затем и тремя протонными магнитометрами. Такие полеты позволили получить не только само поле, его вертикальный градиент, но и изменения последнего вдоль вертикали, был вычислен показатель степени убывания аномального поля при удалении вверх от источников.
Профили полного магнитного поля (Т) и его вертикального градиента (СТ), измеренных на высоте 30км для Сибирского региона. Цветной линией показаны измеренные значения полного поля, пунктирной - градиента нормального поля, черной - градиента аномального магнитного поля.
Профили полного магнитного поля (Т) и его вертикального градиента (СТ) на высоте 30км над Витимским нагорьем. Относительно главного магнитного поля аномалии разделяются на положительные и отрицательные.
Отметим одно обстоятельство, связанное с получением аномального поля на стратосферных высотах. Напомним, что в полете измеряется только полное поле, аномальное же рассчитывается как разность между измеренным и модельным. Последнее представляет главное магнитное поле, описываемое международной аналитической моделью IGRF. Возникает вопрос о численных значениях аномального поля, его вертикальном градиенте и погрешностях их представления. Мы показали, что среднеквадратичное значение вертикального градиента аномального поля по всей трассе, проходящей от Камчатки до Урала, составляет 2.50.3 нТл/км. Само же аномальное поле здесь оценивается в ~50 нТл при погрешности в 20 нТл. Последняя определяется ошибкой модели главного поля. Погрешности, вносимые переменным магнитным полем, небольшие за счет коррекции, при которой использовались данные магнитных обсерваторий, расположенных вдоль трасс аэростатов. Таким образом, как само аномальное поле, так и его вертикальный градиент - величины значимые, существенно превышающие ошибки их измерения, а вертикальный градиент выделяется более точно, чем само поле.
Профили аномального магнитного поля (Tа) на высотах 0.5км (а) и 400км (в) и его градиента на высоте 30км (б). Внизу - их динамические спектры. Основные пики в спектрах приходятся на периоды L1 = 400-500км, L2 = 1000-1200км и L3 = 2200-2400км.
Мы подошли теперь к наиболее сложной проблеме в исследовании аномальных магнитных полей - природе магнитных аномалий. К сожалению, на сегодняшний день нет математических подходов, при помощи которых по данным об аномальном поле можно судить о пространственном распределении его источников. Практически все методы, применяемые для идентификации источников магнитных аномалий, основываются на результатах их пространственного спектрального анализа. Для его проведения использовались профили аномального магнитного поля, полученные на приземных, стратосферных и спутниковых высотах. Динамические характеристики спектров определены методом узкополосной фильтрации, в основу которого положено выделение гармонических составляющих с помощью адаптивных фильтров. Методика спектрального анализа, основанная на адаптивной фильтрации, позволяет получить не только одномерное, но двумерное и даже трехмерное представление рассматриваемого ряда в спектральной области. Видны не только характерные периоды в спектрах, но и их изменения по всей длине профиля. Длиннопериодные изменения L = 500-3000км выделяются на всех высотах. Кроме того, магнитные аномалии с такими периодами имеют максимальную интенсивность не по всей длине профиля. Выделяются три области: 60-70, 120-140, 150-160 в.д., относящиеся соответственно к районам Урала, Алданского щита и Охотоморской плиты. Структура аномального магнитного поля даже на спутниковых высотах очень сложна.
Интерпретация магнитных аномалий
Новое весьма неожиданное решение получило представление аномального поля в частотной области с помощью вейвлет-анализа (Иванов В.В., Ротанова Н.М. // Геомагнетизм и аэрономия. 2000. Т.40. №2. С.78-83). На сегодняшний день этот “математический микроскоп” способен дать не только общую структуру рассматриваемого сигнала, но и изучить его локальные особенности. Вейвлетное преобразование приведенного ранее спутникового профиля показано на рисунке. В структуре коэффициентов выделяются различные неоднородности: мелкомасштабные (4-5); долготные (10-12) и, наконец, крупномасштабные (20-30).
Вейвлет-преобразование профиля ?/p>