Geophysics and Geophysical Exploration (지구물리와물리탐사)

Korean Society of Earth and Exploration Geophysicists (한국지구물리·물리탐사학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

A New Correction Method for Ship's Viscous Magnetization Effect on Shipboard Three-component Magnetic Data Using a Total Field Magnetometer

총자력계를 이용한 선상 삼성분 자기 데이터의 선박 점성 자화 효과에 대한 새로운 보정 방법 연구

  • Hanjin Choe (Department of Geological Sciences, Pusan National University) ;
  • Nobukazu Seama (Department of Planetology, Graduate School of Science, Kobe University)
  • 최한진 (부산대학교 지질환경과학과) ;
  • Received : 2024.04.29
  • Accepted : 2024.05.27
  • Published : 2024.05.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Marine magnetic surveys provide a rapid and cost-effective method for pioneer geophysical survey for many purposes. Sea-surface magnetometers offer high accuracy but are limited to measuring the scalar total magnetic field and require dedicated cruise missions. Shipboard three-component magnetometers, on the other hand, can collect vector three components and applicable to any cruise missions. However, correcting for the ship's magnetic field, particularly viscous magnetization, still remains a challenge. This study proposes a new additional correction method for ship's viscous magnetization effect in vector data acquired by shipboard three-component magnetometer. This method utilizes magnetic data collected simultaneously with a sea-surface magnetometer providing total magnetic field measurements. Our method significantly reduces deviations between the two datasets, resulting in corrected vector anomalies with errors as low as 7-25 nT. These tiny errors are possibly caused by the vector magnetic anomaly and its related viscous magnetization. This method is expected to significantly improve the accuracy of shipborne magnetic surveys by providing corrected vector components. This will enhance magnetic interpretations and might be useful for understanding plate tectonics, geological structures, hydrothermal deposits, and more.

해양자력탐사는 다른 탐사법에 비해 측정이 간편하여 해저 지구조 및 광상자원 분포 등의 탐사에 개척자 탐사로 주요하게 사용되는 방법이다. 측정은 주로 해수면 견인 자력계와 선상 삼성분 자력계를 주로 사용하고 있다. 해수면 견인 자력계는 분해능이 높다는 장점이 있지만 독자적인 연구선을 사용해야 하고, 자기장의 세기 만 측정할 수 있는 반면, 선상 삼성분 자력계는 상대적으로 분해능이 낮지만 자기장의 벡터 삼성분을 측정할 수 있고 연구선을 단독으로 사용하지 않아도 자료를 획득할 수 있다는 큰 장점을 가지고 있다. 하지만, 선상 삼성분 자력계는 선박의 자성 영향으로 인해 측정된 자료의 까다로운 보정이 필요하다. 현재까지 다양한 방법론이 제시되었지만 점성자화의 영향으로부터 벡터 삼성분의 보정이 불가능하였다. 본 연구에서는 해수면 견인 총 자력계와 선상 삼성분 자력계를 동시에 획득하였을 경우, 회전행렬을 통하여 간단하게 선상 삼성분 자력계로 얻은 자료를 해수면 견인 자력계로 얻은 자료로 바꿔 줌으로써 선박의 점성자화 성분을 효과적으로 제거하여 벡터 삼성분 자력이상 자료를 근사하여 보정하는 방법을 고안하였다. 오차분석을 통해 약 7-25 nT의 오차가 발생한 것을 확인하였는데 이는 지자기 이상 벡터의 잔여성분과 이로부터 유도되는 점성자화의 영향으로 여겨진다. 이 방법은 해양지자기의 정확한 벡터성분을 제공함으로써 지자기 이상 벡터성분의 다양한 해석을 가능하게 할 뿐만 아니라, 판 이동 및 지질 구조 연구, 해양 자원 개발 등 탐사의 정확성 향상에 크게 기여할 것으로 기대된다.

Keywords

Acknowledgement

세심한 심사로 논문에 큰 발전을 이끌어 주신 두 분의 심사위원님들께깊은 감사의 말씀을 드립니다. 이 과제는 부산대학교 기본연구지원사업(2년)에 의하여 연구되었습니다.

References

  1. Alken, P., Thebault,E., Beggan, C. D., Amit, H., Aubert, J., Baerenzung, J., Bondar, T. N., Brown, W. J., Califf, S., Chambodut, A., Chulliat, A., Cox, G. A., Finlay, C. C., Fournier, A., Gillet, N., Grayver, A., Hammer, M. D., Holschneider, M., Huder, L., Hulot, G., Jager, T., Kloss, C., Korte, M., Kuang, W., Kuvshinov, A., Langlais, B., Leger, J.-M., Lesur, V., Livermore, P. W., Lowes, F. J., Macmillan, S., Magnes, W., Mandea, M., Marsal, S., Matzka, J., Metman, M. C., Minami, T., Morschhauser, A., Mound, J. E., Nair, M., Nakano, S., Olsen, N., Pavon-Carrasco, F. J., Petrov, V. G., Ropp, G., Rother, M., Sabaka, T. J., Sanchez, S., Saturnino, D., Schnepf, N. R., Shen, X., Stolle, C., Tangborn, A., Toffner-Clausen, L., Toh, H., Torta, J. M., Varner, J., Vervelidou, F., Vigneron, P., Wardinski, I., Wicht, J., Woods, A., Yang, Y., Zeren, Z., and Zhou, B., 2021, International Geomagnetic Reference Field: the thirteenth generation, Earth Planets Space, 73(49), 1-25. https://doi.org/10.1186/s40623-020-01288-x
  2. Choe, H., 2019, The Fate of Marine Magnetic Anomalies in Subduction Zone, Ph.D. thesis, Universite Paris Cite, 64-72.
  3. Choe, H., and Dyment, J., 2020, Fading magnetic anomalies, thermal structure and earthquakes in the Japan trench, Geology, 48(3), 278-282. https://doi.org/10.1130/G46842.1
  4. Choe, H., Dyment, J., and So, B. D., 2021, A crossover error correction algorithm for sea-surface marine magnetic data: Application to Northwest Pacific, Journal of the Geological Society of Korea, 57(1), 67-77. https://doi.org/10.14770/JGSK.2021.57.1.67
  5. Choi, H., Kim, S.-S., and Park, S.-H., 2023, Comparative analysis of shipboard three-component magnetometer (STCM) and proton precession magnetometer (PPM) datasets in the Australian-Antarctic Ridge, Data in Brief, 49, 109351. https://doi.org/10.1016/j.dib.2023.109351
  6. Dyment, J., Arkani-Hamed, J., and Ghods, A., 1997, Contribution of serpentinized ultramafics to marine magnetic anomalies at slow and intermediate spreading centres: Insights from the shape of the anomalies, Geophysical Journal International, 129(3), 691-701. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1997.tb04504.x
  7. Honsho, C., Ura, T., and Kim, K., 2013, Deep-sea magnetic vector anomalies over the Hakurei hydrothermal field and the Bayonnaise knoll caldera, Izu-Ogasawara arc, Japan, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 118(10), 5147-5164. https://doi.org/10.1002/jgrb.50382
  8. Isezaki, N., 1986, A new shipboard three-component magnetometer. Geophysics, 51(10), 1992-1998. https://doi.org/10.1190/1.1442054
  9. Korenaga, J., 1995, Comprehensive analysis of marine magnetic vector anomalies. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 100(B1), 365-378. https://doi.org/10.1029/94JB02596
  10. Lee, S.-M., and Kim, S.-S., 2004, Vector magnetic analysis within the southern Ayu Trough, equatorial western Pacific, Geophysical Journal International, 156(2), 213-221. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.2003.02125.x
  11. Nogi, Y., and Kaminuma, K., 1999, Measurements of vector magnetic anomalies on board the icebreaker Shirase and the magnetization of the ship, Annals of Geophysics, 42(2), 161-170. https://doi.org/10.4401/ag-3711
  12. Sato, T., Okino, K., and Kumagai, H., 2009, Magnetic structure of an oceanic core complex at the southernmost Central Indian Ridge: Analysis of shipboard and deep-sea three-component magnetometer data, Geochem. Geophys. Geosyst., 10(6), 1-21, https://doi.org/10.1029/2008GC002267
  13. Seama, N., Nogi, Y., and Isezaki, N., 1993, A new method for precise determination of the position and strike of magnetic boundaries using vector data of the geomagnetic anomaly field, Geophysical Journal International, 113(1), 155-164. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1993.tb02536.x
  14. Shih, T. C., 1980, Marine magnetic anomalies from the western Philippine Sea: implications for the evolution of marginal basins, The Tectonic and Geologic Evolution of Southeast Asian Seas and Islands, Part. 1, American Geophysical Union, 23, 49-75. https://doi.org/10.1029/GM023p0049