Сектор магнитной картографии

В 1932 г. в научно-исследовательском Институте земного магнетизма (НИИЗМ, в дальнейшем ЛОИЗМИРАН) в целях изучения пространственного распределения элементов земного магнетизма и его вековых вариаций на земной поверхности был организован Отдел магнитной картографии. С 1937 г. магнитные карты строились на основе данных наземной генеральной магнитной съемки, проводимой Институтом земного магнетизма (Рис. 1, оцифровка в эрстедах) [1].

Рис. 1. Карта напряженности нормального геомагнитного поля Тн территории СССР эпохи 1965 г.

В Санкт-Петербургском филиале Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В.Пушкова (СПбФ ИЗМИРАН) систематически раз в пять лет составлялись карты магнитного склонения для территории России (Рис. 2) и для акватории Мирового океана (эпохи 1965, 1970, 1975, 1980, 1985, 1990, 1995, 2000, 2005 и 2010 г.г.) [2].

Рис. 2. Схема магнитного склонения территории России

СПбФ ИЗМИРАН является единственным учреждением в России, которое располагает базой измеренных данных по векторным составляющим геомагнитного поля по земному шару. Кроме того, в СПбФ ИЗМИРАН разработана уникальная методика составления расчетных карт векторных составляющих магнитного поля и магнитного склонения, повышающая точность и детальность карт магнитного склонения и компонент вектора индукции постоянного магнитного поля Земли (МПЗ) [2, 3].

В 2013 г. создан Сектор магнитной картографии с целью создания цифровых карт магнитного склонения D (Рис. 3) и прямоугольных составляющих вектора индукции МПЗ − горизонтальной H и вертикальной Z компонент (Рис. 4-5). Для построения цифровых моделей компонент используется пополняемая база данных СПбФ ИЗМИРАН, содержащая измеренные и расчетные значения магнитного склонения и компонент H и Z, вычисляемых по модульной информации.

Рис. 3. Мировая карта магнитного склонения

Рис. 4. Мировая карта горизонтальной компоненты МПЗ

Рис. 5. Мировая карта вертикальной компоненты МПЗ

Основными задачами Сектора являются:

исследование пространственно-временной структуры МПЗ;
усовершенствование методики вычисления угловых и прямоугольных компонент вектора индукции МПЗ по модульной информации для северного и южного полушария, экваториальной зоны и приполюсных пространств;
создание методики построения магнитных карт нового поколения для целей морской и воздушной навигации;
выявление природы намагниченности источников литосферных аномалий, существующих в приземных измерениях и на высоте полета спутников.

Основные направления научных работ Сектора:

реализация концепции цифровой базы данных для расчета глобальной трехмерной модели угловых и прямоугольных компонент вектора индукции МПЗ;
усовершенствование методики построения цифровых карт компонент вектора индукции МПЗ на основе базы данных СПбФ ИЗМИРАН;
исследование структуры магнитных аномалий океанов и континентов с целью создания трехмерной модели угловых и прямоугольных компонент вектора индукции МПЗ;
изучение свойств региональных аномалий вертикальной и горизонтальной компонент вектора индукции МПЗ;
развитие геомагнитного метода прогноза нефти и газа для труднодоступных областей;
создание комплексного электромагнитного метода для выявления глубинных геотермальных зон.

Специалисты Сектора осуществляют:

актуализацию каталога измеренных значений магнитного склонения и прямоугольных компонент (Z, H) МПЗ;
количественную оценку расчетных значений цифровых карт компонент МПЗ;
составление схем магнитного склонения для территории России;
построение Мировых карт магнитного склонения и компонент МПЗ;
расчет магнитных цифровых карт для решения прикладных задач;
геолого-геофизическую интерпретацию магнитных и немагнитных неоднородностей земной коры на основе цифровых карт компонент вектора индукции МПЗ;
разработку способов выделения глубинных геотермальных зон.

Выполненные научные работы:

исследована структура аномалий МПЗ океанов и континентов;
созданы цифровые карты компонент МПЗ акваторий дальневосточных морей Мирового океана, ряда континентальных областей России и зарубежья;
проведена количественная оценка методики вычисления вертикальной компоненты по модульной информации с данными измерений Z на спутнике Champ для высот 100 и 400 км.

Ведущиеся научные работы:

создание методики расчета цифровых карт компонент МПЗ акваторий Мирового океана и континентальных областей Земли;
исследование изменений структуры магнитных аномалий океанов и континентов с высотой с целью создания трехмерной модели угловых и прямоугольных составляющих компонент вектора индукции МПЗ.

Научные достижения:

Исследованы особенности структуры аномалий МПЗ океанов и континентов вблизи поверхности Земли по материалам аэромагнитных и гидромагнитных измерений;
Создана основа цифровой базы данных трехмерной глобальной модели угловых и прямоугольных составляющих компонент вектора индукции МПЗ;
Разработана методика количественной оценки расчетов магнитного склонения и компонент вектора индукции МПЗ по данным спутника Champ и приземным измерениям;
На основе компонентных измерений магнитного поля выявлены свойства литосферы в районах газовых и нефтяных месторождений. Подтверждено наличие реологически ослабленных зон в земной коре и выявлена роль элементов флюидных систем в подпитке месторождений углеводородов;
Идентифицирована форма проявления нефтегазовых залежей и флюидопроводящих каналов в параметрах структуры Z-компоненты геомагнитного поля;
Разработан геомагнитный метод прогноза долгоживущих месторождений нефти и газа в труднодоступных областях;
На основе геолого-геофизической интерпретации магнитных аномалий Z-компоненты МПЗ Европы оценены перспективы миграции флюидного потока, обеспечивающего долговременную подпитку термальных вод низов земной коры на территориях Франции, Германии, Швейцарии, Австрии и Венгрии. Пути продвижения флюидного потока отражаются на глубинных геомагнитных разрезах в виде размагниченных каналов и треков, подходящих к дневной поверхности (Рис.6).

Рис. 6. Геомагнитные разрезы геотермальных зон Центральной Европы:
− Франции, юга Германии, Австрии, Венгрии (а);
− юга Франции, Швейцарии, Австрии, Венгрии (б);

Сектор сотрудничает с Центром Картографических технологий, Федеральной Службой Государственной регистрации кадастра и картографии, Управлением навигации и океанографии МО РФ, Центральным картографическим производством Военно-морского Флота, Проектно-конструкторскими бюро, Федеральным государственным унитарным научно-производственным предприятием «Геологоразведка» и Всероссийским научно-исследовательским геологическим институтом им. А.П. Карпинского (ВСЕГЕИ).

Международное сотрудничество проводится по линии Академии наук и Университетов Польши, Финляндии, Италии. Франции, США и Колумбии.

В Секторе работает 5 сотрудников, из них 1 доктор технических наук, 1 кандидат физико-математических наук.

Сотрудники:
Петрова Алевтина Александровна, к.ф.-м.н., заведующий Сектором
Бледнов Вадим Алексеевич, д.т.н., с.н.с., младший научный сотрудник
Костыгова Марина Ивановна, ведущий инженер
Диденко Игорь Александрович, ведущий инженер
Буркина Ольга Александровна, инженер

Литература:
1. Почтарев В.И. Нормальное магнитное поле Земли. — М.: Наука, 1984. — 232 с.
2. Колесова В.И. Аналитические методы магнитной картографии. — М.: Наука, 1985. — 223 c.
3. Петрова А.А. Изучение спектрально-пространственных характеристик аномального магнитного поля континентов и океанов. Л, Труды ЛОЕ, 1981, — с.70-74.