Результаты разработки и применения компонентной модели магнитного поля Земли в интересах магнитной картографии и геофизики

В статье обобщены результаты исследований Санкт-Петербургского филиала Института земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н. В. Пушкова Российской академии наук (СПбФ ИЗМИРАН) по изучению магнитного поля Земли, а также рассмотрены новые вопросы в части построения основ пространственной цифровой модели компонент магнитного поля Земли. Компонентная модель строится по материалам векторных съемок и расчетных значений компонент, вычисленных по измерениям модуля полного вектора индукции магнитного поля вблизи поверхности Земли. Приведены статистические оценки погрешностей при сравнении вычисленных значений компонент магнитного поля Земли по модели для всего земного шара с результатами измерений на мировой сети наземных геомагнитных обсерваторий и магнитных станций. Вычисленные по модели магнитные аномалии компонент и модуля магнитного поля Земли вблизи земной поверхности и пересчитанные затем на высоты 100 и 400 км, где проводились измерения магнитного поля Земли спутником CHAMP, показали хорошее соответствие во всех регионах земного шара. На основе компонентной модели предложены решения следующих задач: изучение глубинного строения земной коры на акваториях Северного Ледовитого и Тихого океанов; локализации возобновляемых месторождений углеводородов на акватории Северного моря; распределения геотермальных областей на территории Западной Европы. Мировые магнитные карты компонент магнитного поля Земли используются в морской и воздушной магнитной навигации, включая экстремальные условия. Они представляют интерес при изучении строения земной коры и мантии, а также для выделения перспективных областей на поиск полезных ископаемых, включая труднодоступные регионы земного шара.

1. Иванов М. М. Изучение магнитного поля Земли по результатам измерений на шхуне «Заря» // Вестник АН. 1973. № 10. С. 38—48.

2. Почтарев В. И. Нормальное магнитное поле Земли. М.: Наука, 1984. 232 с.

3. Копытенко Ю. А., Касьяненко Л. Г., Колесова В. И., Эфендиева М. А. Развитие фундаментальных и прикладных геомагнитных исследований учёными Ленинграда и Санкт-Петербурга в интересах военно-морского флота России // Наука Санкт-Петербурга и морская мощь России. СПб.: Наука, 2000. С. 346—372.

4. Карасик А. М., Почтарев В. И., Цуцкарев Б. М. Морские геомагнитные исследования на НИС «Заря». М.: Наука, 1986. 183 с.

5. Баткова Л. А., Боярских В. Г., Демина И. М. Комплексная база данных компонент геомагнитного поля на акватории океанов по результатам съемок, выполненных на немагнитной шхуне «Заря» // Геомагнетизм и Аэрономия. 2007. Т. 47. С. 571—576.

6. Колесова В. И., Петрова А. А., Пушков А. Н. Задачи исследования геомагнитного поля Мирового океана на базе специализированной системы накопления, хранения и обработки информации // Фундаментальные проблемы морских электромагнитных исследований. M.: Наука, 1980. С. 92—99.

7. Колесова В. И. Аналитические методы магнитной картографии. М.: Наука, 1986. 223 c.

8. Колесова В. И., Черкаева Е. А. Вычисление компонент аномального геомагнитного поля по данным модульных съемок при переменном направлении вектора главного поля // Геомагнетизм и аэрономия. 1986. Т. 26, № 6. С. 1036—1037.

9. Колесова В. И., Петрова А. А., Почтарев В. И., Шленская Т. А., Черкаева Е. А. Построение числовой векторной пространственной модели стационарного геомагнитного поля // Материалы III съезда по геомагнетизму. Ялта, I986. C. 3I2—316.

10. Колесова В. И., Черкаева Е. А. Вычисление компонент векторного аномального геомагнитного поля по модульным данным, препринт № 46 (735), 1987. М.: ИЗМИРАН. 24 с.

11. Колесова В. И., Эфендиева М. А. Метод вычисления магнитного склонения по модульным данным // Тр. 4-ой Российской научно-технической конференции «Современное состояние проблемы навигации и океанографии», т. 2. СПб.: 2001. С. 126—129.

12. Копытенко Ю. А., Колесова В. И., Гурьев И. С. Исследование целесообразности комплексного использования составляющих вектора индукции магнитного поля Земли и его модуля для целей магнитной навигации // Труды VI Российской научно-технической конференции «Современное состояние и проблемы навигации и океанографии». СПб.: ГНИНГИ МО РФ, 2007. С. 11—18.

13. Колесова В. И. Натурное апробирование метода вычисления компонент аномального магнитного поля по модульной информации и перспективы его использования в магнитной картографии // Сборник трудов Всерос. н-т конф. Вып. 3. СПб.: изд-во ВКА им. А. Ф. Можайского, 2004. С. 55—62.

14. Korhonen J. et al. Magnetic anomaly map of the world, scale 1:50,000,000, 1st ed., Geol. Surv. of Finland, Helsinki. 2007.

15. Копытенко Ю. А., Петрова А. А. Магнитные карты нового поколения для целей морской магнитной навигации // Труды ХII всероссийской конференции «Прикладные технологии гидроакустики и гидрофизики ГА-2014». СПб.: Нестор-История, 2014. С. 258—261.

16. Petrova A. A., Kolesova V. I. Study of spectral characteristics of the geomagnetic field region with different types of the Earth’s crust // Verof.des Zentralinstituts fur Physik der Erde. 1981. N 70, V. 1. P. 1200—1209.

17. Литвинова Т. П., Петрова А. А. Проявление зон нефтегазогенерации Берингова моря в приземных магнитных аномалиях и аномалиях спутника Чамп // Региональная геология и металлогения. № 54. СПб.: ВСЕГЕИ, 2013. С. 17—24.

18. Litvinova T., Petrova A. The analysis of magnetic anomalies from WDMAM 2007 and the anomalous magnetic field in the south of eastern Siberia // EGU General Assembly 2011. Geophysical Research Abstracts, V. 13. Austria, Vienna, 2011. EGU2011-14062.

19. Litvinova T., Petrova A. Geological interpretation of the magnetic anomalies from WDMAM 2007 and from observation in the Barents Sea region // EGU General Assembly 2011. Geophysical Research Abstracts, V. 13. Austria, Vienna, 2011. EGU2011-14070.

20. Petrova A., Petrishchev M. Study of the magnetic anomalies from WDMAM 2007 in the geothermal area of alpine folding (Italy and Tyrrhenian Sea). EGU General Assembly 2011. Geophysical Research Abstracts, V. 13. Austria, Vienna, 2011. EGU2011-14065.

21. Дерффель К. Статистика в аналитической химии. М.: Мир, 1994. 268 c.

22. Козлов М. Г. Метрология и стандартизация: Учебник. М., СПб.: Изд-во «Петербургский ин-т печати», 2001. 372 с.

23. Назаров Н. Г. Метрология. Основные понятия и математические модели. М.: Высшая школа, 2002. 348 с.

24. Куприенко Н. В., Пономарева О. А., Тихонов Д. В. Статистика. Методы анализа распределений. Выборочное наблюдение. СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2009. 138 с.

25. Норин В. А. Метрология, стандартизация и сертификация. СПб.: СПбГАСУ, 2010. 38 с.

26. Raspopov O. M., Sokolov S. N., Demina I. M., Pellinen R., Petrova A. A. The first aeromagnetic survey in the Arctic: results of the Graf Zeppelin airship flight of 1931 // History of Geo- and Space Sciences. 2013. 4. P. 35—46.

27. Mandea M., Thebault E. The Changing Faces of the Earth’s Magnetic Field. Paris, 2007. 49 p.

28. Maus S., Sazonova T. National Geophysical Data Center candidate for the World Digital Magnetic Anomaly Map // Geochemistry, Geophysics, Geosystems, an Electronic Journal of the Earth Sciences Technical Brief. 2007. V. 8, N 6. P. 1—10.

29. Thebault E. et al. The magnetic field of the Earth's lithosphere // Space Science Reviews. 2010. V. 155. P. 95—127.

30. Poedjono B., Maus S., Manoj C. Effective Monitoring of Auroral Electrojet Disturbances to Enable Accurate Wellbore Placement in the Arctic // OTC 1726418, 2014.

31. Nickolaenko A. P., Hayakawa M. Natural electromagnetic pulses in the ELF range // Geophysical Research Letters 25. 1998. doi: 10.1029/98GL01699.

32. Наливкина Э. Б. Эволюция раннедокембрийской земной коры. СПб.: Изд-во ВСЕГЕИ, 2004. 204 с.

33. Наливкина Э. Б. Критерии рудоносности раннедокембрийской земной коры континентов. СПб.: изд. ВСЕГЕИ, 2015. 79 с.

34. Петрова А. А. Методика спектрально-корреляционного анализа аномального геомагнитного поля: Автореф. Дис.: канд. физ.-мат. наук. М.: ИЗМИРАН, 1976. 25 с.

35. Петрова А. А. Методика спектрально-пространственного анализа геомагнитного поля // Геофизический сборник АН УССР. 1977. Вып. 76. С. 55—66.

36. Петрова А. А., Колесова В. И. Способ геофизической разведки. А.С. 1289232 СССР // Б.И. 1986. № 15. С. 45.

37. Копытенко Ю. А., Петрова А. А. Пути повышения ресурсного потенциала Ямало-Ненецкого автономного округа в рамках проекта «Урал промышленный — УРАЛ Полярный» по геомагнитным данным // Материалы межрегионального проекта «Дни науки и инноваций Санкт-Петербурга в Ямало-Ненецком автономном округе». СПб.-Салехард, ЯНАО: Изд-во ООО «Артвид», 2011. С. 40—63.

38. Petrova A., Demina I., Petrishchev M. Detection of the deep approach fluid channels in the oil-and-gas basins using the geomagnetic data (North and Norwegian Seas) // Proc. 10th ICAM. Trondheim, Norway, 2011. P. 523—529.

39. Петрова А. А., Петрищев М. С. Флюидные системы Средиземноморья // Вестник КРАУНЦ. Науки о Земле. 2011. № 1, Вып. 17. С. 23—33.

40. Мавричев В. Г., Петрова А. А. Крупномасштабная аэромагнитная съемка осадочных бассейнов // Разведка и охрана недр. 2001. № 9. С. 14—18.

41. Касьяненко Л. Г., Лизунова М. М., Голуб Д. П. Гидромагнитная трехкомпонентная съемка Северного моря на НИС «Заря» и ее картографическое представление. Препринт. М.: 1982. 18 с.

42. Петрова А. А., Демина И. М. Строение нефтегазоносных зон Северного моря по магнитометрическим данным // Материалы XVIII Международной Научной Конференции (Школы) по морской геологии. Геология морей и океанов. М.: 2009. Т. II. С. 82—86.

43. Petrova A. A., Demina I. M. Features of the Earth’s crust structure of oil-gas pools of the North Sea on the base of magnetic data // Proc. 4th St.-Petersburg International Conference & Exhibition. 2010. Saint Petersburg, Russia. P. 143.

44. Petrova A. A., Turbin Y. А. Results of interpretation dates of aeromagnetic surveys by SPAN-method on the support profile Kola-ZFI // EAGE Conference and Technical Exhibition, Extand. Abstr. Book. V. 1. Zeist, 1997. P. 190—193.

45. Петрова А. А., Карасик А. М. Статистическая зависимость параметров спектральной структуры магнитного поля от рельефа магнитного фундамента Северного Ледовитого океана // Океанология. 1979. Т. XIX, № 3. С. 526—528.

46. Litvinova T., Petrova A. Lithospheric sources of magnetic anomalies of the Aldan shield and Alpha Ridge // Geophysical Research Abstracts. V. 15. EGU General Assembly, Vienna, Austria, 2013. EGU2013-2578.

47. Litvinova T., Petrova A. Features of the structure of the lithosphere of the Arctic Ocean near the Gakkel Ridge, the Alpha and Lomonosov // Proceedings of the Geological Society of Norway. 2014. N 2. P. 31—34.

48. Наливкина Э. Б. Геологические разрезы раннедокембрийской земной коры Ангаро-Канского блока Енисейского кряжа. Красноярск. 2013. 207 с.

49. Petrishchev M., Petrova A., Kopytenko Yu. et al. Electromagnetic imaging of crustal geothermal systems within the Northern Andes // Abstact Volume of XII th Scientific Assembly of IAGA. Merida, Mexico, 2013. P. 101.

50. Litvinova T., Petrova A., Petrishchev M. Electromagnetic imaging of lithosphere permeable zones // Geophysical Research Abstracts. V. 16. EGU General Assembly, Austria, Vienna, 2014. EGU2014-8938.