Застосування способу подрібнення кристалічних гірських порід енергією вибуху для індикації нелінійних магнітних сигналів від глибинних джерел літосфери

Корисна модель відноситься до вибухової справи та магнітометрії, зокрема, до засобу відокремлення сподіваних нелінійних магнітних сигналів від глибинних джерел літосфери від численних лінійних магнітних сигналів перешкод при подрібненні кристалічних гірських порід енергією вибуху і може бути використана як при промислових вибухах у кар'єрах, так і при цільових вибухах конкретного призначення, при цьому необхідно зазначити, що індикація - це визначення, вимірювання, записування різних показників, об'єктів [Словник іноземних слів/ за редакцією член кор. АН УРСР О.С.Мельничука - К: 1974, с.281]. Подрібнення кристалічних гірських порід енергією вибуху є широко відомим засобом економічно вигідного видобутку корисних копалин, так як потребує незначного часу для відокремлення деякої частини гірської породи від основного масиву та її транспортування для подальшої переробки, що значно зменшує матеріальні затрати при досягненні кінцевого результату в порівнянні з іншими сучасними технологіями, але до сьогодення складне фізичне явище подрібнення кристалічних гірських порід енергією вибуху за будь-яким іншим призначенням, крім гірничодобувної та, частково, будівельної галузі і медицини, не застосовується. Задачею корисної моделі є здійснення певно однозначної індикації нелінійних магнітних сигналів від глибинних джерел літосфери, в якій шляхом використання відомого фізичного явища за новим призначенням досягають стовідсоткового відокремлення сподіваних нелінійних магнітних сигналів від глибинних джерел літосфери на фоні численних лінійних магнітних сигналів перешкод різноманітного походження. Поставлена задача досягається застосуванням відомого фізичного явища подрібнення кристалічних гірських порід енергією вибуху вперше для здійснення індикації нелінійних магнітних сигналів від глибинних джерел літосфери. Новою суттєвою ознакою, необхідною і достатньою у всіх випадках, на які поширюється запитувані обсяги правової охорони є здійснення дією відомого фізичного явища подрібнення кристалічних гірських порід енергією вибуху можливості стовідсоткової індикації нелінійних магнітних сигналів від глибинних джерел літосфери завдяки виявленню наслідків взаємодії потужного супутного нелінійного магнітного поля, що виникає при масовій раптовій руйнації магнітних зв'язків в кристалах гірських порід енергією вибуху і магнітного поля сподіваних нелінійних сигналів від глибинних джерел літосфери та магнітного поля численних лінійних магнітних сигналів перешкод різноманітного походження, завдяки чого в околиці регіональних тектонічних розломів здійснюється результативний моніторинг накопичення пружної енергії глибинними осередками літосфери, які знаходяться в деструктивно напруженому стані. Суть корисної моделі полягає в наступному. Скалярні та векторні фізичні поля за своєю структурою поділяється на два типи - лінійні та нелінійні, при цьому лінійні поля можуть бути, як динамічними, так і статичними, а нелінійні поля є виключно динамічними. За своїми якісними властивостями лінійні та нелінійні фізичні поля суттєво відрізняються між собою, а саме, лінійні поля є адитивними, а нелінійні - неадитивними, тобто, лінійні поля при взаємодії складаються, а нелінійні поля при взаємодії вже не складаються, тому і є більш складними, неадитивними, і значно важче піддаються дослідженню. Необхідно зазначити, що в описі винаходу розглядається корисне для геофізичної практики нелінійне магнітне поле у вигляді відокремлених суттєво самостійних нелінійних магнітних хвиль (сигналів), що поширюються в магнітопроникному середовищі кристалічних гірських порід літосфери поряд з деякими іншими динамічними магнітними утвореннями в цьому ж середовищі, тому треба привести декілька роз'яснень відносно термінології. В спеціалізованій літературі нелінійні магнітні хвилі в магнетиках називаються або солітонами, або нелінійними спіновими хвилями, але, по перше, термін „солітон" взятий з гідродинаміки і не є векторною структурою [Многолиний солитон/ А.Т.Филлипов - М: 1986, с.13], по друге, як свідчить практика, нелінійні спінові хвилі (спін-магнітний момент) існують не тільки в магнетиках, а виникають і поширюються в будь-якому магніто проникному середовищі, в тому числі і в гірських породах літосфери і, навіть, у вакуумі при виконанні загальних умов неперервності складових магнітного поля, дотичних та нормальних до поверхні розділу двох середовищ [Магнетизм - что это?/ В.Г.Барьяхтар, Б.А.Иванов - К: 1981, с.5-6], тому автори вважають за доцільне нелінійні спінові хвилі (солітони) в гірських породах літосфери визначити більш узагальненим терміном - нелінійні магнітні сигнали. Також необхідно зазначити, що останнім часом при реєстрації геомагнітного поля використовують одиницю індукції магнітного поля нТ (нанотесла), тоді як при вимірах магнітного поля Землі, небесних тіл та міжпланетного простору застосовується одиниця напруженості магнітного поля гамма ( g ), яка дорівнює 10-5Е (ерстед) і в вакуумі, але тільки в вакуумі, відповідає нанотесла 1 g =10-9T=1нT, [Единицы физических величин и их размерности / Л.А.Сена - М: 1977, с.221-222]. Зважаючи на це, і ще й на те, що сучасною магнітометричною апаратурою доступні виміри геомагнітного поля порядка пікотесла (10-12Т) і навіть фемтотесла (10-15Т) [Сверхчувствительная магнитометрия и биомагнетизм/ В.Л.Введенский, В.И.Ожогин - М: 1986, с.6], які при використанні одиниці напруженості магнітного поля у відповідають більш звичній термінології м g (мілігамма) та мк g (мікрогамма), в даному описі буде використовуватись саме одиниця напруженості магнітного поля g (гамма). В глибинах літосфери порядка перших десятків кілометрів кристалічні гірські породи знаходяться під більшменш значним літостатичним тиском, внаслідок чого набувають певного геоелектричного потенціалу, тому, при флюктуаціях літостатичного тиску в деяких просторово обмежених областях літосфери, розбалансовані кристали гірських порід випромінюють електромагнітну енергію, в тому числі і у вигляді нелінійних магнітних сигналів, при цьому відомо, що геоелектричний потенціал починає проявляти помітну електромагнітну активність при досягненні літостатичним тиском, приблизно, величини 900МПа (мегапаскаль), тобто, з глибини більш ніж 25км. Особливо схильні до масштабних флюктуацій літостатичного тиску осередки гірських порід, що знаходяться в околиці регіональних тектонічних розломів, так як вони майже постійно знаходяться в деструктивно напруженому стані внаслідок аперіодичних зрушень, більшої чи меншої інтенсивності, надмасивних блоків гірських порід по обидва боки розломів. Вочевидь, контроль інтенсивності накопичення пружної енергії в нестабільних осередках гірських порід в околиці регіональних тектонічних розломів є найперш необхідною справою в процесі розв'язання проблеми попередження часу раптових незворотних масштабних деформацій земної кори, але нелінійні магнітні сигнали поширюються в літосфері на фоні рівновеликих лінійних магнітних сигналів перешкод, в основному таких як блукаючі мікроструми та, особливо, численні телурічні струми, які наводяться в літосфері турбулентними потоками іоносфери. Така сукупність динамічних магнітних утворень створює значний геомагнітний шум, що практично унеможливлює реєстрацію нелінійних магнітних сигналів глибинного походження на поверхні розділу атмосфера літосфера. Складові геомагнітного шуму, такі як блукаючі мікроструми, телурічні струми та магнітні імпульси є лінійними утвореннями, тому при взаємодії обміну енергії між ними не відбувається, вони вільно проходять один крізь одного, не змінюючи своєї форми, виконуючи принцип адитивності, тобто, є взаємо проникними фізичними структурами. По іншому поводять себе нелінійні магнітні сигнали, які, звичайно, теж є складовою частиною геомагнітного шуму, але є дискретними відокремленими утвореннями імпульсоїдного, не лінійного типу. Відомо, що суттєво самітний нелінійний магнітний сигнал, який знаходиться на відстані від інших, рухається з постійною швидкістю без зміни своєї форми та напряму руху, але самою значною властивістю динаміки нелінійних магнітних сигналів є виконання асимптотичного принципу суперпозиції, який полягає в тому, що якщо нелінійні магнітні сигнали вступають у взаємодію, то з часом вони виходять з області взаємодії, поновлюючи попередні форми, швидкості та напрям руху, при цьому в момент зближення форма нелінійних магнітних сигналів дуже спотворюється, але потім повністю поновлюється, отже, нелінійні магнітні сигнали не зовсім вільно проходять один крізь одного, між ними відбувається деяке миттєве протистояння, але після миті взаємодії вони не втрачають ні своєї форми, ні своєї швидкості, ні напряму свого руху. Внаслідок цього постає надзвичайно важливе для геофізичної практики питання, а саме, як взаємодіють і які наслідки взаємодії двох споріднених магнітних структур, тобто, нелінійного та лінійного магнітного поля. Автори-геофізики протягом 16 років (1990-2006pp.) досліджували взаємодію нелінійного та лінійного магнітного поля з метою пошуку засобів відокремлення корисних нелінійних магнітних сигналів глибинного походження від численних рівновеликих лінійних магнітних сигналів перешкод геомагнітного шуму і виявили наступне. При подрібненні кристалічних гірських порід енергією вибуху, в результаті численної незворотної руйнації магнітних зв'язків у кристалах гірських порід, виникає потужне нелінійне магнітне поле у вигляді щільного пакета нелінійних магнітних сигналів, які, як було зазначено, є дискретними утвореннями. Цей пакет здійснює експансію в літосферу, в середовищі якої знаходяться як аномальне, так і нормальне магнітне поле Землі, а також вищезгаданий геомагнітний шум. Експансійний пакет нелінійних магнітних сигналів, який, для стислості, надалі визначатиме як експакет, рухається з постійною швидкістю в напряму глибинних областей відносно земної поверхні, при цьому, що найважливіше, відбувається суттєве явище - при проходженні фронту експакету спостерігається помітний стрибок статичного магнітного поля на поверхні спостережень порядку 150< g