3   oldal
 
V. A magnetotellurikus módszer

1. A föld időben változó, természetes elektromágneses tere

Az MT mérés (magnetotellurikus mérés) forrásaként a természetes eredetű, időben változó földi elektromágneses teret használjuk, ezért fontosnak tartom e tér eredetének és tulajdonságainak a rövid ismertetését.

A Földet elektromosan vezető plazma, a magnetoszféra veszi körül, ezekből alakulnak ki a Van Allen övek. Ha egy ilyen térrészt nyomáshullám (napszél) ér, az benne csak a hidrodinamika és az elektrodinamika törvényei szerint terjedhet. Így alakulnak ki a hidromágneses hullámok, amelyek a Föld mágneses erővonalai mentén terjednek (Takács, 1977).


A Napból kilövellt részecskék (napszél) mozgása a földi mágneses erővonalak mentén elektromágneses hullámok keletkezését idézi elő, amelyek behatolnak a földkéregbe. Frekvenciáik a Föld felszíne, valamint az egyes Van Allen-övek között kialakult üregrezonátorok méreteitől függenek. 60–100 km-es magasságban a Nap ultraibolya és röntgen sugárzása hozza létre az ionoszféra plazmáját, ami szintén elektromos vezetőképességgel bír. A természetes elektromágneses tér forrásai az ionoszféra különböző rétegei, amelyek elektromos tulajdonságai a Nap ultraibolya és korpuszkuláris (elektronokból és protonokból álló) sugárzásától függenek.

Az ionoszféra elektromos vezetőképessége miatt a magnetoszféra hidromágneses jelenségei az ionoszférában nagy kiterjedésű áramlemezeket alakítanak ki. Ezek energiát szállítanak a mágneses erővonalak mentén (a pólusok felé), ezért ezek szintén az elektromágneses sugárzás forrásai a földfelszín irányába (Steiner, 1983). Azonban az ionoszféra is hatással van a magnetoszféra plazmájára, mely során hidromágneses jelenségeket hoz létre benne.

A másodperctől a többször tíz perc periódusidejű változások a Föld magnetoszférájában keletkeznek. A magnetotellurikus mérések során használt 1 Hz-nél kisebb frekvenciájú változatok a földi elektromágneses tér periodikus vagy közel periodikus (stochasztikus, stacionárius) változásaiból erednek. Ezek közül a 10–40 s periódusidejűek a leggyakoribbak. A magnetoszféra–ionoszféra üregrezonátorban végbemenő rezonanciajelenségek miatt egyes frekvenciák amplitúdói növekednek, míg másoké csökken. Vagyis a rendszer szűrőként működik. A földfelszínen már elektromágneses síkhullám jelenik meg, mint csillapított rezgés.

Elektromágneses hullámok gerjesztői továbbá a magaslégköri kisülések. A természetes tér egyes összetevői széles frekvenciasávot fognak át. Az egyes összetevők frekvenciájuk szerint csoportosíthatók (Takács, 1977):

  • Mikropulzációk (0,003–3 Hz),
     
  • ELF tartomány (3–3000 Hz),
     
  • VLF tartomány (3–30 kHz).

Az ELF és a VLF energia főként a viharzónából ered. Az ionoszféra és a Föld felszíne közötti többszörös visszaverődéssel terjednek. Speciális megjelenési formáik a whistlerek és a down chorus, amelyek sztochasztikus, stacionárius jellegük miatt az MT méréseket zajosítják. A Föld ionoszférájának rétegei sajátságos tulajdonsággal rendelkeznek, visszaverik az elektromágneses hullámokat és vezetik az elektromosságot, így alkalmasak az alacsony (LF) és a nagyon alacsony (VLF) frekvenciájú rádióhullámok továbbítására.

A síkhullámú elektromágneses eljárások közül az MT módszer nagyobb mélységig "lát le", mint a többi nagyobb frekvenciát használó módszer, ui. az elektromágneses síkhullám a rétegekben lefelé haladva a frekvenciájától és a kőzet fajlagos ellenállástól függő mértékben csillapodik. Homogén féltérre az ún. szkin-mélység (p) adható meg, amely alatt a hullám eredeti (felszíni) amplitúdója 1/e -ed részére csökken.

 [m]              vagy              p =
(119)

ahol a  kőzet behatolási mélységig érvényes átlagos fajlagos ellenállását, f [Hz] az EM tér frekvenciát,  a körfrekvenciát,  pedig a vákuum mágneses permeabilitását jelenti (Takács, 1981).




Copyright ©  Erdélyi Barna,  2014

A tananyag kifejlesztése a TÁMOP 4.1.2.A/1-11/1-2011-0059 pályázat keretében valósult meg.