V súčasnosti sa o zemskom magnetickom poli (alebo geomagnetickom poli) hovorí najmä v spojitosti s magnetickými búrkami a následným pozorovaním polárnych žiar či v súvislosti s hrozbou prepólovania zemského magnetu. Okrem týchto zaujímavých a dôležitých tém však existuje aj oblasť, ktorej prepojenie so zemským magnetizmom je menej známe – a tou je geológia.
V skutočnosti geológia používa geofyzikálne metódy, teda metódy využívajúce fyzikálne vlastnosti zemských materiálov, na zistenie toho, čo sa pod zemským povrchom nachádza. Jednou z takýchto metód je aj magnetotelurika (z gr. magnēs – magnet; lat. tellūs – zem). Magnetotelurika skúma rozloženie vodivostných štruktúr v zemi. Na to však potrebuje geomagnetické pole, resp. jeho neustále variácie, ktoré jej slúžia ako zdroj.
Ako funguje magnetotelurika
Magnetotelurika je elektromagnetická geofyzikálna metóda využívajúca ako zdroj prirodzené variácie geomagnetického poľa. Variácie poľa vznikajú vnútri Zeme pri vírivom pohybe roztavených hmôt vonkajšieho jadra a taktiež externými procesmi, ktoré majú pôvod na povrchu Slnka. Slnko k Zemi vyvrhuje prúd nabitých častíc plazmy, tzv. slnečný vietor. Ten pri styku so zemským magnetickým poľom, magnetosférou, zapríčiňuje zmeny jeho intenzity a tvaru. Meniace sa geomagnetické pole preniká pod povrch Zeme, kde indukuje vírivé elektrické prúdy podnecujúce vznik sekundárnych magnetických polí.
Meraním tejto elektromagnetickej odozvy Zeme a následným spracovaním a modelovaním takýchto údajov je možné zistiť vodivosť podzemných štruktúr do hĺbky až niekoľkých stoviek kilometrov. To však veľmi závisí od daných podmienok prostredia. Všeobecne platí, že čím je prostredie pri povrchu vodivejšie, tým menšia je šanca získať spoľahlivé údaje z väčších hĺbok. Vodivé prostredie totiž utlmuje amplitúdu elektromagnetického signálu prenikajúceho do zeme, ktorého odozva je potom príliš slabá na to, aby sa dala zmerať.
Terénne merania…
V teréne sa magnetotelurika meria rozložením aparatúry na vopred vybraných bodoch profilu alebo meracej siete. Na každom bode sa spravidla meria elektrická i magnetická časť elektromagnetického poľa. Na meranie elektrickej časti slúžia valcovité nepolarizovateľné elektródy zakopané kolmo do zeme, pričom každá je umiestnená na jednu svetovú stranu vo vzdialenosti do približne 50 m od zvoleného stredu rozloženia aparatúry. Elektródy sú k zapisovacej jednotke pripojené káblami, takže takýto systém rozloženia tvorí písmeno X. Magnetická časť poľa sa meria valcovitými magnetickými indukčnými cievkami orientovanými severojužným a východozápadným smerom, ktoré sú k zapisovacej jednotke taktiež pripojené káblami. Takýmto spôsobom sa merajú horizontálne zložky elektrickej a magnetickej časti elektromagnetického poľa. Niekedy sa meria aj vertikálna zložka magnetického poľa, vtedy je magnetická cievka vložená do zeme vertikálne. Vertikálna zložka elektrického poľa sa však nemeria.
… a spracovanie výstupov
Namerané údaje z terénu sa spracovávajú pomerne zložitým procesom filtrácie a štatistických výpočtov. Nakoniec vstupujú do procesov modelovania, kde sa z objemovej vodivosti, čo je hodnota vodivosti pre celú hĺbku nameranú na jednom bode, pomocou výpočtov tzv. inverzných metód zisťujú približné hodnoty vodivostí a ich rozloženie v daných hĺbkach. Výsledky s dostatočným vodivostným kontrastom sa stávajú podkladom pre geologickú interpretáciu prostredia. Výsledky nachádzajú uplatnenie pri skúmaní tektonických štruktúr, akými sú napríklad zlomy, ktoré sa spájajú s výstupom podzemných vôd, rádioaktívnych plynov či vznikom zemetrasení. Taktiež sa pomocou magnetoteluriky dajú vyhľadávať geotermálne zdroje a telesá ložísk nerastných surovín s kontrastnou vodivosťou v porovnaní s okolitým prostredím.
Mgr. Lenka Ondrášová
Ústav vied o Zemi SAV, v. v. i.
Článok vznikol v spolupráci s platformou Mladí vedci SAV.
