Magnetometría

Magnetometría

- Dipolo magnéticop g

- Materiales magnéticos naturales

- Campo magnético terrestre

- Remanencia magnética

- Técnicas de adquisición, procesamiento e i t t ióinterpretación

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

Dipolo magnético

Dos “cargas” o “masas” magnéticas de igual intensidad y signo opuesto

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

Corriente circular en una espira genera un campo

éti l l d jmagnético a lo largo de su eje

Imán Espira conductora Esfera magnetizadamagnetizada

uniformemente

Lowrie, 2007

1 PP2

101r

PPF

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 tConvención: 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

PH

p p

2rH

Unidades: Oersted (Oe)

Teoría clásica: Ley de Coulomb

Momento magnético del dipolo

PlM 2 Unidades: emuUnidades: emu

Magnetización: momento por unidad de volumen

Unidades: emu cm-3

Teoría electromagnética:Teoría electromagnética:

S éLey de Biot-Savart: Toda corriente eléctrica genera un campo magnético. En un conductor rectilíneo, las líneas de campo son concéntricas al conductorconcéntricas al conductor

P i i l d di l i l i tPara una espira circular de radio r, por la que circula una corriente I, el campo magnético H en el centro de la espira es:

IHr

H2

Unidades: A m-1Unidades: A m-1

Teoría electromagnética:Teoría electromagnética:

Para una espira circular de radio r, por la que circula una corriente I, el momento magnético M es:

2rIM Unidades: A m2rIM Unidades: A m2

Magnetización: momento por unidad de volumenunidad de volumen

Unidades: A m-1

Imán Espira conductora Esfera magnetizadamagnetizada

uniformemente

Lowrie, 2007

Densidad de flujo magnético o inducción magnéticaDensidad de flujo magnético, o inducción magnética

µ: permeabilidad magnéticaEn 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 magnéticaAdimensional en ambos sistemas, pero magnitudes difieren en 4π

H es el campo magnetizante en el espacioB es el campo magnético resultante en el objetoB es el campo magnético resultante en el objetoµr es la permeabilidad magnética relativa del objeto (su relación con la permeabilidad del vacío µ )vacío µ0)

µ0 = 4π x 10-7 Wb A-1 m-1

La inducción magnética B en el interior de un material estará t l t li d H l ti ió Jcompuesta por el campo externo aplicado H, y por la magnetización J

La inducción magnética B en el interior de un material estará t l t li d H l ti ió Jcompuesta por el campo externo aplicado H, y por la magnetización J

Densidad de flujo magnético o inducción magnéticaDensidad de flujo magnético, o inducción magnética

µ: permeabilidad magnéticaEn 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 magnéticaAdimensional en ambos sistemas, pero magnitudes difieren en 4π

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 10 3 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 campoEn 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)1 γ = 1nT

P2r

PH

Componente vertical Componente horizontal

QsenHH QHH cos

p p

QsenHH z

zP

QHH x cos

Prz

rPH z *2

rx

rPH x *2

3zPH xP

H 2322 zx

H z 2

322 zxH x

PP1

P2Programa DIPOLO

Sólo componente vertical

PP1

P2Programa DIP_INCV

Sólo componente horizontal

PP1

P2Programa DIP_INCH

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

Lowrie, 2007

Los magnetómetros están diseñados para medir el módulo del campo resultante.Por lo tanto se determina la componente del campo anómalo en la direcciónPor 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 total

Intensidad del campo ambiente

¿Cuál es el contraste de susceptibilidad magnética?

¿Y ahora?

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 ptotal

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 ptotal

E l tit d i t di l ñ l dEn latitudes intermedias, la señal de un cuerpo magnético enterrado es una anomalía asimétrica

t fcon esta forma:

Intensidad del campo ambientep

I t id dIntensidad del campo total

El pico positivo de la anomalía se encuentra al sur del cuerpo en el hemisferio norteEl 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 al2) La contribución anómala debida al campo local del cuerpo

magnetizado (variable entre d il d T)decenas y miles de nT)

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

El modo en que se polaricen magnéticamente los cuerpos dependerá de su geometríad i t ió l ti t l di ió d l CM t ty 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 lde infinitos dipolos.Como los polos de dipolos sucesivos

se cancelan mutuamente, sólo tendrán efecto los polos “libres” en

los límites del cuerpo.

E té i l l lEn 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 gdependencia en cuanto a ubicación geográfica y orientación espacialorientación 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

/logcos2 4132

senZsenH

rrrrZsensenHsenZ eoo

)(cos 4321 senZsenH oo

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

étimagnética κ

)(

/logcos2 4132

ZH

rrrrZsensenHsenZ eoo

)(cos 4321 senZsenH oo

Dique de rumbo N S profundidad infinita

En latitud intermedia del hemisferio Sur

Dique de rumbo N-S, profundidad infinita

Anomalía sencilla, simétrica y positiva

Dique de rumbo N S profundidad finita

En latitud intermedia del hemisferio Sur

Dique de rumbo N-S, profundidad finita

Dique de rumbo E-OEn latitud intermedia del hemisferio Sur

Dique de rumbo E O

Anomalía compuesta: doblete de pico positivo al norte y pico negativo al sur

Dique de rumbo E-ODique de rumbo N-S

Dique de rumbo 25o Dique de rumbo 65o

Di d b N S i li d l t

En latitud intermedia del hemisferio Sur

Dique de rumbo N-S, inclinado al oeste

• 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 cuerpoprincipal con el campo local del cuerpo

• Valen generalizaciones sobre relación profundidad/longitud de onda contraste/amplitud pero la forma de la anomalía esonda, 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-Variaciones de amplitud y/o longitud de onda al cambiar parámetros