Magnetometría. - Dipolo magnético. - Materiales magnéticos naturales. - Campo magnético terrestre. - Remanencia magnética

Texto completo

(1)
(2)

Magnetometría

- Dipolo magnético

p

g

- Materiales magnéticos naturales

- Campo magnético terrestre

- Remanencia magnética

- Técnicas de adquisición, procesamiento e

i t

t ió

(3)

Líneas de fuerza y equipotenciales de un campo monopolar (ej. gravitatorio)

(4)

Dipolo magnético

(5)

Corriente en un conductor rectilíneo genera un campo rectilíneo genera un campo magnético concéntrico

Corriente circular en una espira genera un campo

éti l l d j magnético a lo largo de su eje

(6)

Imán Espira conductora Esfera magnetizada magnetizada uniformemente

(7)
(8)

1

P

P

2 1 0

1

r

P

P

F

Teoría clásica:

Ley de Coulomb

La expresión adopta signo positivo para polos de igual signo (repulsión)

a e p es ó adop a s g o pos

o pa a po os de gua s g o ( epu s ó )

Y signo negativo para polos de distinto signo (atracción)

C

l

iti

l

t íd h

i

l

l N t t

t

Convención: polo positivo es el que es atraído hacia el polo Norte terrestre

Campo magnetizante o intensidad de campo magnético:

Campo magnetizante, o intensidad de campo magnético:

Fuerza por unidad de polo

P

H

p

p

2

r

H

(9)

Teoría clásica: Ley de Coulomb

Momento magnético del dipolo

P

l

M

2

Unidades: emu

Unidades: emu

Magnetización: momento por unidad de volumen

(10)

Teoría electromagnética:

Teoría electromagnética:

S

é

Ley de Biot-Savart:

Toda corriente eléctrica genera un campo

magnético. En un conductor rectilíneo, las líneas de campo son

concéntricas al conductor

concéntricas al conductor

P

i

i

l

d

di

l

i

l

i t

Para una espira circular de radio r, por la que circula una corriente

I, el campo magnético H en el centro de la espira es:

I

H

r

H

2

Unidades: A m

-1

Unidades: A m

-1

(11)

Teoría electromagnética:

Teoría electromagnética:

Para una espira circular de radio r, por la que circula una corriente

I, el momento magnético M es:

2

r

I

M

I

r

Unidades: A m

2

M

Unidades: A m

2

Magnetización: momento por

unidad de volumen

unidad de volumen

(12)

Imán Espira conductora Esfera magnetizada magnetizada uniformemente

(13)

Densidad de flujo magnético o inducción magnética

Densidad de flujo magnético, o inducción magnética

µ: permeabilidad magnética

En SI, unidades Wb A

-1

m

-1

U id d

d B Wb

2

T l (T)

En cgs, permeabilidad

adimensional

Unidades de B, Wb m

-2

: Tesla (T)

Unidades de B, Gauss (G)

Susceptibilidad magnética

κ

: susceptibilidad magnética

(14)

H es el campo magnetizante en el espacio

B es el campo magnético resultante en el objeto B es el campo magnético resultante en el objeto µr es la permeabilidad magnética relativa del objeto (su relación con la permeabilidad del vacío µ )

vacío µ0)

(15)

La inducción magnética B en el interior de un material estará

t

l

t

li d H

l

ti

ió J

(16)

La inducción magnética B en el interior de un material estará

t

l

t

li d H

l

ti

ió J

(17)

Densidad de flujo magnético o inducción magnética

Densidad de flujo magnético, o inducción magnética

µ: permeabilidad magnética

En SI, unidades Wb A

-1

m

-1

U id d

d B Wb

2

T l (T)

En cgs, permeabilidad

adimensional

Unidades de B, Wb m

-2

: Tesla (T)

Unidades de B, Gauss (G)

Susceptibilidad magnética

κ

: susceptibilidad magnética

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(19)

Unidades

Propiedad cgs SI Factor de conversión

B (inducción) Gauss (G) Tesla (T) 1 T = 104 G

H (campo) oersted (Oe) A/m 1 A/m = 4π 10-3 Oe

Propiedad que mido H (campo) oersted (Oe) A/m 1 A/m = 4π 103 Oe

K (suscept. vol.) adimensional adimensional 1 (SI) = 1/4π (cgs) M (momento) emu = G cm3 A m2 1 A m2 = 103 emu

J (magnetización) emu / cm3 A/m 1 A/m = 103 emu / cm3 Propiedad

que ( g ) P (intensidad de polo) G cm2 A m 1 Am = 10 G cm2 que determina el contraste

En relevamientos magnetométricos se usa la unidad de campo

En relevamientos magnetométricos se usa la unidad de campo

magnético:

gamma (

γ

) 1

γ

= 10

-5

Oe (cgs) o nanotesla (nT) 1 nT = 10

-9

T (SI)

(20)

P

2

r

P

H

Componente vertical Componente horizontal

Q

sen

H

H

H

H

cos

Q

p p

Q

sen

H

H

z

z

P

Q

H

H

x

cos

P

r

z

r

P

H

z

*

2

r

x

r

P

H

x

*

2

3

z

P

H

H

P

x

x

2

z

2

32

H

z

x

2

z

2

32

H

x

(21)

P P1

(22)

Sólo componente vertical

P P1

(23)

Sólo componente horizontal

P P1

(24)

En presencia del CMT, los cuerpos magnetizables g experimentarán inducción. Es decir adquirirán Es decir, adquirirán una magnetización paralela a la del CMT

(25)
(26)
(27)

Los magnetómetros están diseñados para medir el módulo del campo resultante.

Por lo tanto se determina la componente del campo anómalo en la dirección Por lo tanto, se determina la componente del campo anómalo en la dirección del campo ambiente.

(28)
(29)

En el polo magnético norte, la señal de un cuerpo

magnético enterrado con contraste de

susceptibilidad positivo, es una anomalía con esta

forma:

Intensidad

¿Qué ocurre en

el polo sur?

Intensidad del campo total

(30)
(31)
(32)

En el polo magnético norte (o sur), la señal de un

cuerpo magnético enterrado con contraste de

susceptibilidad

negativo

, es una anomalía con esta

forma:

Intensidad del campo ambiente Intensidad

del campo p total

(33)
(34)
(35)

En el ecuador magnético, la señal de un cuerpo

magnético enterrado con contraste de

susceptibilidad

positivo

, es una anomalía con esta

forma:

Intensidad del campo ambiente Intensidad

del campo p total

(36)
(37)
(38)

E l tit d

i t

di

l

ñ l d

En latitudes intermedias, la señal de un cuerpo

magnético enterrado es una anomalía asimétrica

t f

con esta forma:

Intensidad del campo ambientep

I t id d

Intensidad del campo total

El pico positivo de la anomalía se encuentra al sur del cuerpo en el hemisferio norte El pico positivo de la anomalía se encuentra al sur del cuerpo, en el hemisferio norte. El pico positivo de la anomalía se encuentra al norte del cuerpo, en el hemisferio sur.

(39)

Mido intensidad del campo magnético total (IMT o TMI)

Es el módulo del vector resultante de sumar:

1) El CM terrestre (principal, de entre 30000 y 70000 nT)

2) La contribución anómala debida al 2) La contribución anómala debida al

campo local del cuerpo magnetizado (variable entre

d il d T)

(40)

Anomalía positiva donde CM terrestre es reforzado por campo local Anomalía negativa donde CM terrestre es contrarrestado por campo localg p p

El modo en que se polaricen magnéticamente los cuerpos dependerá de su geometría

d i t ió l ti t l di ió d l CM t t

y de su orientación relativa con respecto a la dirección del CM terrestre, del siguiente modo:

(41)
(42)

Si el cuerpo no es puntual, su respuesta se calcula integrando la

d i fi it di l de infinitos dipolos.

Como los polos de dipolos sucesivos se cancelan mutuamente, sólo tendrán efecto los polos “libres” en

(43)
(44)
(45)

E té i l l l En términos generales valen las mismas consideraciones vistas en gravimetría en cuanto a longitud de onda vs. profundidad, amplitud vs. contraste, etc. Pero se agrega la g g dependencia en cuanto a ubicación geográfica y orientación espacial orientación espacial Dentith y Mudge, 2014

(46)

Para un dique de extensión infinita en el rumbo, uniformemente magnetizado, la componente vertical de la anomalía del campo magnético causado por él en cualquier

punto se aproxima a (Cook, 1950):

)

(

cos

/

log

cos

2

2 3 1 4

sen

Z

sen

H

r

r

r

r

Z

sen

sen

H

sen

Z

o o

e





H

o

sen

cos

Z

o

sen

(

1

2

3

4

)

Parámetros que dependen de la geometría del cuerpo: r, θ, δ

Parámetros que dependen de la dirección del CM y de la orientación del cuerpo con respecto al CM: α, Ho, Zo

La intensidad de la anomalía estará controlada por la susceptibilidad

éti

(47)

             ) ( / log cos 2 2 3 1 4            Z H r r r r Z sen sen H sen Z o o e   Ho sen cos Zo sen (12 3 4)

(48)

Dique de rumbo N S profundidad infinita

En latitud intermedia del hemisferio Sur

Dique de rumbo N-S, profundidad infinita

(49)

Dique de rumbo N S profundidad finita

En latitud intermedia del hemisferio Sur

(50)

Dique de rumbo E-O

En latitud intermedia del hemisferio Sur

Dique de rumbo E O

(51)

Dique de rumbo E-O

Dique de rumbo N-S

(52)

Di

d

b N S i li d

l

t

En latitud intermedia del hemisferio Sur

(53)

• Campo magnético local del cuerpo: depende de o Forma y tamaño

o Orientación, posición con respecto al CMT o Susceptibilidad magnéticap g

• La forma de la anomalía depende de cómo interactúa el CMT principal con el campo local del cuerpo

principal con el campo local del cuerpo

• Valen generalizaciones sobre relación profundidad/longitud de onda contraste/amplitud pero la forma de la anomalía es

onda, contraste/amplitud, pero la forma de la anomalía es compleja debido a los múltiples factores que la controlan.

Ambigüedad!

• Para describir anomalías: -Simetría

-Ubicación del pico de anomalía con respecto al cuerpo -Ubicación de máximos respecto a mínimos

-Relación de amplitudes entre máximos y mínimosRelación de amplitudes entre máximos y mínimos

Figure

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Referencias

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