Dị thường từ

Trong địa vật lý, dị thường từ là sự biến động cục bộ từ trường của Trái Đất hay thiên thể, do các thay đổi về từ tính hay hóa học của đất đá. Việc thành lập bản đồ dị thường cho một khu vực nhằm phát hiện các cấu trúc bên dưới các lớp vật liệu.
Có một sự tương đối về "kích thước" dị thường. Các dị thường rộng lớn liên quan đến đối tượng nằm sâu hay trải rộng như các mảng đất đá lớn, gọi là dị thường khu vực (Regional). Các dị thường chiếm diện tích nhỏ hơn là dị thường địa phương (Local). Nhỏ nữa là dị thường cục bộ, có nguồn gốc nằm nông, như do một quả bom chưa nổ gây ra.
Trong "Vật lý Địa cầu", nghiên cứu dị thường khu vực, ví dụ các thay đổi từ trường Trái Đất ở dạng dải song song với các sống núi giữa đại dương dưới đáy biển là dấu hiệu quan trọng trong học thuyết tách giãn đáy đại dương, phần trọng tâm của kiến tạo mảng.
Trong "Địa vật lý Thăm dò", nghiên cứu dị thường từ là nội dung của "thăm dò từ", phục vụ cho lập bản đồ địa chất, tìm khoáng sản đặc biệt là quặng sắt, tìm kiếm dầu khí, tìm nước ngầm, khảo sát địa chất công trình, địa chất môi trường và tai biến tự nhiên, khảo cổ học, tìm vật chìm ở biển, tìm vật chưa nổ (UXO) tại bãi bom mìn do chiến tranh để lại...
Tại dị thường địa phương như Thạch Khê (tỉnh Hà Tĩnh, Việt Nam) đã xác định được mỏ sắt lớn nhất Đông Nam Á bị phủ bởi đất cát ven biển.
Dị thường lớn nhất thế giới là "dị thường Kursk" ở nước Nga (Kursk Magnetic Anomaly).
Đo đạc.
Dị thường từ nói chung là một phần nhỏ của từ trường Trái Đất. Từ trường Trái Đất là đại lượng vec-tơ, giá trị toàn phần dao động từ 25.000 đến 65.000 nano Tesla (nT). Để đo dị thường, các máy đo từ, còn gọi là từ kế, phải có độ nhạy nhỏ hơn 10 nT và thường phải định hướng đầu thu, còn gọi là Cảm biến, thích hợp. Có ba loại máy đo từ chính được sử dụng trong đo từ trường Trái Đất:
Các biến thiên và nhiễu của trường từ Trái Đất.
Do tác động của nhiều hiện tượng trong vũ trụ mà từ trường Trái Đất luôn luôn biến đổi. Để thu được giá trị chân thực của dị thường từ, phải xác định và loại bỏ các biến đổi đó ra khỏi giá trị đo. Những biến đổi giá trị trường từ Trái Đất có:
Các nghiên cứu Vật lý Địa cầu và Hải dương học có thể lấy số liệu biến thiên từ trường tại các Trạm Quan trắc gần vùng khảo sát nhất. Trong Địa vật lý Thăm dò phải lập trạm "quan sát biến thiên" (Base Station), bằng cách dùng máy đo đường bộ làm việc ở chế độ tự động đo cỡ 1 lần/phút. Đo đường bộ và đo bằng máy bay phải lập điểm Kiểm tra, để đo tại đó lúc bắt đầu và lúc kết thúc chuyến đo đạc.
Thu thập dữ liệu.
Đo từ đường bộ.
Trong Đo từ đường bộ, còn gọi là đo từ trên mặt đất, phép đo thực hiện tại các điểm đo (Station), nằm cách nhau 10 – 60 m dọc theo các tuyến đo (Line). Máy đo đường bộ hiện được thiết kế có kèm đo tọa độ theo GPS và có bộ nhớ lớn, nên có thể "đến và bấm nút" và có thể đo theo hành trình cong.
Để tránh nhiễu do các vật thể ở mặt đất có từ tính, sắt, niken... gây ra, đầu thu được lắp vào thanh nhựa và nâng lên cao trên đỉnh đầu người đo máy. Người đo không được cầm theo chìa khóa, dao, la bàn... Nếu vật gây nhiễu quá lớn thì cần dịch ra đo tại điểm đủ xa nó.
Đo từ bằng máy bay.
Trong Đo từ bằng máy bay (Aeromagnetic survey) thì dùng máy bay cánh quạt hoặc trực thăng, bay đo trên đất liền hoặc trên biển. Tùy theo diện tích khảo sát, nhiệm vụ và mức độ chi tiết yêu cầu, mà có những lựa chọn máy bay, số máy đo từ, mạng lưới bay đo khác nhau. Máy bay là vật nhiễm từ, có tác động đến kết quả đo từ trường khác nhau tùy theo phương vị đường bay, nên khi khảo sát phải bố trí các tuyến bay kiểm tra vuông góc với các tuyến chính, và bố trí 1 điểm bay 4 hướng gọi là "bay deviation" để xác định giá trị hiệu chỉnh theo hướng bay.
Trong khảo sát địa chất tổng quát và trong hỗ trợ tìm dầu khí, thì dùng máy bay cánh quạt, bay theo mạng lưới thưa và giữ cố định cao bay ở tầm 100-500m. Ở một số nước như Canada, cơ quan chính phủ đã thực hiện các cuộc khảo sát có hệ thống các khu vực rộng lớn. Tại miền bắc Việt Nam, với sự trợ giúp của Liên Xô cũ, đã hoàn thành đo từ bằng máy bay năm 1960. Tại miền nam Việt Nam, Hải quân Mỹ đã đảm nhận bay đo trên đất liền và thềm lục địa năm 1964.
Trong khảo sát chi tiết và tìm kiếm khoáng sản, thì rất đa dạng các chọn lựa, và thường đo cùng với các phương pháp địa vật lý khác, tạo thành tổ hợp. Vùng đo là vùng núi, nên việc bám giữ độ cao bay nhỏ đòi hỏi trình độ cao của phi công. Các trực thăng có thể bay thấp và bám độ cao tốt, nhưng chi phí bay cao.
Đo từ bằng tàu thủy.
Đo từ bằng tàu thủy luôn là thành phần trong địa vật lý biển, thực hiện trên tàu biển để nghiên cứu địa chất biển hoặc tìm kiếm khoáng sản.
Hiệu đính xử lý dữ liệu.
Để thu được số liệu dị thường từ thật sự, cần hiệu đính loại bỏ biến thiên và phần trường bình thường. Bản đồ từ trường bình thường do cơ quan khoa học hữu trách lập và cung cấp.
Số liệu được vẽ thành bản đồ đẳng trị, thực hiện bằng các phần mềm ví dụ như "Golden Software's Surfer". Bản đồ náy là tài liệu cơ sở để đánh giá quy mô, nguồn gốc dị thường và các xử lý tiếp theo.