Magnetometría
- Dipolo magnético
p
g
- Materiales magnéticos naturales
- Campo magnético terrestre
- Remanencia magnética
- Técnicas de adquisición, procesamiento e
i t
t ió
Líneas de fuerza y equipotenciales de un campo monopolar (ej. gravitatorio)
Dipolo magnético
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
Imán Espira conductora Esfera magnetizada magnetizada uniformemente
1
P
P
2 1 01
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
ió
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
Teoría clásica: Ley de Coulomb
Momento magnético del dipolo
P
l
M
2
Unidades: emu
Unidades: emu
Magnetización: momento por unidad de volumen
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
-1Unidades: A m
-1Teoría 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
2M
Unidades: A m
2Magnetización: momento por
unidad de volumen
unidad de volumen
Imán Espira conductora Esfera magnetizada magnetizada uniformemente
Densidad de flujo magnético o inducción magnética
Densidad de flujo magnético, o inducción magnética
µ: permeabilidad magnética
En SI, unidades Wb A
-1m
-1U id d
d B Wb
2T l (T)
En cgs, permeabilidad
adimensional
Unidades de B, Wb m
-2: Tesla (T)
Unidades de B, Gauss (G)
Susceptibilidad magnética
κ
: susceptibilidad magnética
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)
La inducción magnética B en el interior de un material estará
t
l
t
li d H
l
ti
ió J
La inducción magnética B en el interior de un material estará
t
l
t
li d H
l
ti
ió J
Densidad de flujo magnético o inducción magnética
Densidad de flujo magnético, o inducción magnética
µ: permeabilidad magnética
En SI, unidades Wb A
-1m
-1U id d
d B Wb
2T l (T)
En cgs, permeabilidad
adimensional
Unidades de B, Wb m
-2: Tesla (T)
Unidades de B, Gauss (G)
Susceptibilidad magnética
κ
: susceptibilidad magnética
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
-5Oe (cgs) o nanotesla (nT) 1 nT = 10
-9T (SI)
P
2
r
P
H
Componente vertical Componente horizontal
Q
sen
H
H
H
H
cos
Q
p pQ
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
3z
P
H
H
P
x
x
2z
2
32H
z
x
2z
2
32H
x
P P1
Sólo componente vertical
P P1
Sólo componente horizontal
P P1
En presencia del CMT, los cuerpos magnetizables g experimentarán inducción. Es decir adquirirán Es decir, adquirirán una magnetización paralela a la del CMT
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.
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 totalEn 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
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
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.
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)
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:
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
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
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
osen
cos
Z
osen
(
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
) ( / 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 (12 3 4)
Dique de rumbo N S profundidad infinita
En latitud intermedia del hemisferio Sur
Dique de rumbo N-S, profundidad infinita
Dique de rumbo N S profundidad finita
En latitud intermedia del hemisferio Sur
Dique de rumbo E-O
En latitud intermedia del hemisferio Sur
Dique de rumbo E O
Dique de rumbo E-O
Dique de rumbo N-S
Di
d
b N S i li d
l
t
En latitud intermedia del hemisferio Sur
• 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