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Mtodo

magntico

Componentes del Campo Magntico:

Los componentes del campo magntico en cualquier lugar en la superficie terrestre se calculan como

sigue:

Intensidad magntica horizontal H:

H = 0,31x cos *

Intensidad magntica vertical Z:

Z = 0,62 x sen *

Intensidad magntica total F:

Vector F = vector H + vector Z

F = raz (H2+ Z2) = Raz(X2+ Y2+ Z2)

Inclinacin I:

Tg I = 2 x tg *

Tg I = Z/H

I = tg-1(Z/H), donde * = latitud magntica del lugar en la superficie terrestre.

Declinacin D:

tg(D) = Y/X D = tg-1(Y/X)

X = componente norte magntico

X = H x cos (D)

Y = componente este

Y = H x sen (D)

variaciones

Tipo de Origen

Variacin en Forma espacial Amplitud tpica

Variacin funcin del tiempo

Dipolar Interior de la Tierra Desciende lentamente Aproximadamente dipolar 25.000 -70.000nT

Secular Ncleo de la Tierra 1-100a irregular, migrando hacia el W +/-10-100nT/a

Diurna Exterior, relacionado con

24 hrs, 27 das, 12 meses,

11 a Depende de B* y de la 10 -100nT

manchas solares actividad de manchas solares

Micro pulsaciones Exterior Frecuencia: 0,002 -0,1 Hz

Depende de B* y de la actividad de

manchas

Normal 1 -10nT, mximo

500nT

solares y de tormentas magnticas

'Audio frecuency

magnetics'1 Exterior Frecuencia: 1 -1000Hz Depende de B* y de la actividad 0,01nT/s

de manchas solares y de tornados

Efectos de Interior en baja profundidad Frecuencia: 0,002 -1000Hz Geologa Hasta 0,01nT/s

corrientes telricos

Imantacin Interior en baja profundidad secular Geologa, vara, depende en primer Hasta 0,05 emu/cm3

inducida de las rocas

hasta la geotermia del punto de

Curie2

lugar del contenido en magnetita en las

rocas

Imantacin Interior en baja profundidad Se descompone durante Geologa Hasta 0,2 emu/cm3

remanente de las rocas

hasta la geotermia del punto de

Curie2 tiempos geolgicos

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1 Depende de variaciones espaciales en el campo electromagntico introducido en la corteza terrestre por descarga troposfrica (troposfera 0-10km)

2 El gradiente geotrmico depende del lugar. Zona de subduccin en la zona de la placa subducidagradientees mucho menor en comparacin al gradiente geotrmico establecido en el arco magmtico, donde el gradiente geotrmico puede alcanzar a T = 100C/km. Gradiente geotrmico causado por un metamorfismo de soterramiento en una cuenca sedimentaria alrededor de 10C/km. Un valor promedio es 30C/K

Variaciones del campo magntico

Variaciones seculares

Variaciones solar-diurnas

Variaciones lunar-diurnas

Variaciones causadas por tormentas magnticas

Variaciones seculares

Variaciones lentas ocurriendo progresivamente en el transcurso de dcadas o siglos.

Efecto en todos los elementos magnticos (H, Z, F, D, I) y visibles en todos los observatorios ubicados en la superficie terrestre.

Reconocidas en el ao 1634 por el matemtico y astrnomo ingls GELLIBRAND comparando los valores de la declinacin para Londres en tres distintos aos dentro de un intervalo de tiempo de 54aos.

Ao de observacin Declinacin de Londres

1580 11,3E

fines del siglo XVI ~ 10E

1622 6,2E

1634 4,0E

Inicio del siglo XIX ~ 25W

Actualmente ~ 3W

Consecuencia de variaciones seculares desplazamiento del polo Norte magntico:

Coordenadas geogrficas del polo magntico Norte posean los valores siguientes:

1831 = 70,1N, = 263,1E(determinadas por ROSS)

1970 = 76N y = 259E.

La variacin secular se puede describir en trminos de los siguientes tres procesos:

Descenso en la fuerza magntica de la parte dipolar del campo geomagntico.

Migracin hacia el oeste de la parte no dipolar del campo geomagntico.

Variaciones en la parte no desplazndose hacia el oeste del campo magntico no dipolar.

Inversiones del campo geomagntico

Observaciones paleo magnticas variaciones e inversiones repetitivas del campo geomagntico en el tiempo geolgico.

Inversin ms reciente ocurrida alrededor de 700.000aos atrs.

Cada inversin aparece ocurrir durante un intervalo de tiempo muy corto.

Mecanismo de inversin?

Mayora de las teoras al respecto lo asocian con cambios en el flujo de las corrientes elctricas ocurriendo en el interior de la Tierra. Los cambios de flujo de las corrientes elctricas son inducidos por material conductivo ubicado en el ncleo de la Tierra y provocado por los movimientos de conveccin. Imantacin susceptibilidad magntica

Curvas de histresis

Efecto magntico vertical ejercido por un cuerpo de modelo formula dada

Magnetmetros Flux gate de precesin protnica

Interpretacin

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Variaciones diurnas

Oscilaciones ms rpidas en el campo geomagntico de influencia inmediata en la exploracin minera.

Variaciones diurnas: solar diurnas y lunar diurnas

Periodicidad alrededor de un da

Amplitud alrededor de 25.Las variaciones solar-diurnas se registran regularmente en los observatorios magnticos. Dos tipos de variaciones: da tranquilo da perturbado.

Variaciones diurnas Da tranquilo

Curva suave, variacin regular.

Amplitud pequea, rango medio es de 30de intensidad magntica.

Periodicidad de 24 horas dependiendo solo de la hora local y de la latitud geogrfica del lugar.

Componentes previsibles de periodicidad solar y lunar

En verano de cada hemisferio ms intensa, en invierno menos intensa.

Las variaciones de los elementos magnticos en los dos hemisferios aparecen comportarse simultneamente pero en fase opuesta.

Da perturbado Variaciones menos regulares asociadas con tormentas magnticas.

Variaciones lunar-diurnas

Variacin peridica

Amplitud pequea: 1/15 parte de la amplitud de la variacin solar-diurna Periodicidad de 25 horas correspondiente a la duracin del da lunar.

Componente relacionado con la rotacin de la Tierra respecto a la luna

Debido a su amplitud pequea la variacin lunar-diurna es una fuente perturbadora menos importante en la exploracin magntica en comparacin a la variacin solar-diurna.

Variaciones causadas por tormentas magnticas

Variaciones transitorias que afectan el campo magntico.

Disrupciones notorias en una campaa de prospeccin magntica.

Debido a la rapidez, en que ocurren estas oscilaciones y debido a su apariencia imprevisible usualmente solo se puede aplicar a ellas las correcciones correspondientes a las variaciones diurnas.

Durante una tormenta magntica se interrumpe el levantamiento magntico.

En las regiones situadas entre el ecuador y una latitud de 60 las oscilaciones causadas por una tormenta magntica de amplitudes de 1000.

En las regiones polares, particularmente cuando las oscilaciones estn acompaadas por la aurora polar, amplitudes an mayores.

Frecuencia de las tormentas magnticas posee una correlacin con la intensidad de la actividad de las manchas solares.

Las tormentas magnticas ms intensas inician repentinamente, ocurren simultneamente en todo el globo terrestre y aguantan usualmente algunos das.

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Imantacin susceptibilidad magntica

Imantacion:

Para un campo magntico homogneo externo H y un material capaz de ser imantado y situado en este campo externo de tal modo, que la normal a su superficie forme un ngulo con el campo externo, se definen la intensidad de magnetizacin I oimantacin I del material como sigue:

I = k x H x cos , donde k= constante de proporcionalidad denominada susceptibilidad magntica del material, es cero en el vaco.

En el caso que el campo externo est normal a la superficie la formula se reduce de la manera siguiente: I = k x H.

Curvas de histresis Comportamiento de un material ferromagntico, que

experimenta magnetizaciones y desmagnetizacionescclicascolocaruna muestra totalmente desmagnetizada de un material ferromagntico entre los polos de un imn electromagntico originando un campo externo.

El campo magntico externo producido por el imn electromagntico se controla subiendo, disminuyendo o invirtiendo la corriente y en consecuencia la intensidad de magnetizacin H.

La induccin expresada como densidad del flujo magntico Bse mide con un galvanmetro balstico conectado a una espiral arrollada alrededor de la muestra.

Los resultados se presentan en un grfico de la densidad del flujo magntico B en funcin del campo externo H.

Inicio del experimento campo magntico externo H = 0.

Incrementando la magnitud del campo externo H, sube linealmente la induccin o la densidad del flujo magntico B respectivamente de acuerdo con la relacin B = H.

Cuando casi todos los dominios magnticos del material estn alineados (1)un incremento adicional de H generar solo un aumento muy pequeo de B. La curva del diagrama B en funcin de H se acerca a una lnea horizontal. Punto de saturacin.

Disminuyendo H hasta cero la densidad del flujo magntico en lugar de volverse cero igualmente retiene un valor R (2)denominado la retencin magntica(retentivity) que expresa la magnetizacin residualdel material. Algunos dominios magnticos permanecen ser alineados, mientras que otros han perdido su alineacin.

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Invirtiendo HB disminuye hasta llegar a cero (3)llamado el punto de coercividad del material.

La fuerza necesaria para remover la magnetizacin residual del material se llama la fuerza coerciva o de coercividad.

El incremento de H en direccin opuesta (negativa) conducir a la saturacin del material en direccin opuesta (4).

Reduciendo H a cero se llegar a la magnetizacin residual del material (5)siendo igual a la en la otra direccin.

Aumentando H en direccin positiva B se vuelve cero (6).

Ahora la curva tomar un trayecto distinto desde B = 0 hacia la saturacin en direccin positiva en comparacin con el trayecto inicial de la curva.

Este experimento demuestra como un cuerpo magnetizable puede quedar magnetizado an el campo externo magntico causante ya ha desaparecido.

Efecto magntico vertical ejercido por un cuerpo de

modelo formula dada

Magnetmetros Flux gate de precesin protnica

El magnetmetro protnico tipo Overhauser fue desarrollado al principio

de la dcada sesenta.

El efecto tipo Overhauser hace uso de un efecto de la fsica mecnica

cuntica aplicado al tomo de hidrgeno. El efecto se produce

combinando un lquido especial con electrones libres, solitarios (unpaired)

con tomos de hidrgeno y luego exponiendo tal lquido a una

polarizacin secundaria de un campo magntico generado por frecuencias

de radio. Tales campos magnticos generados por frecuencias de radio son

muy apropiados para mediciones magnticas debido a su transparencia

con respecto al campo geomagntico (de corriente directa) y debido a que

las frecuencias de radio estn afuera del rango de la seal de precesin y

por consiguiente no contribuyen al ruido del fondo del sistema de

medicin.

Los electrones solitarios en el lquido transfieren su estado excitado de

energa a los ncleos atmicos del hidrgeno (= protones). La

transferencia de energa modifica las populaciones de los espines (de los

momentos magnticos) de los protones y de este modo polariza el lquido

igual como en el caso del magnetmetro protnico de precesin, an

consumiendo menos energa y logrando en efecto ms intenso.

La proporcionalidad de la frecuencia de precesin y la densidad del flujo magntico es perfectamente lineal, independiente de la temperatura y solo levemente afectada por efectos (shieldung efects) ejercidos por los electrones orbitales del propio hidrgeno. La constante de proporcionalidad se conoce con alto grado de exactitud y es idntica con la constante giromagntica de la precesin protnica.Fuentes de errores:

Impurezas

Medicin inexacta de la frecuencia

Variacin de la frecuencia debido a la interaccin entre los protones y la bobina utilizada para detectar el campo magntico.El magnetmetro tipo Overhauser logra niveles de ruido de unos 0.01nT/Hz de-pendiendo de las particulasy del diseo y pueden operar en modo de pulso y en forma continua.

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La polarizacin es continua y la seal cambia instantneamente con el campo magntico ambiental.

Se logra un aumento de la intensidad de la seal en el rango de 100 a 1000 veces resultando en seales de precesin con magnitudes entre 1 y 10mV-las seales de precesin producidas por el magnetmetro protnico de precesin varan alrededor de 1muV-.

Por esto la razn 'seal a ruido' aumenta apreciadamente y en consecuencia se reduce la incertidumbre de la medicin.

El magnetmetro protnico con base en el efecto Overhauser requiere un intervalo de tiempo de medicin de 8 a 10 s como mnimo, midiendo un intervalo de tiempo mayor se puede aumentar la sensibilidad de medicin.