مطالعه مغناطيس زمين قديمي ترين شاخه ژئوفيزيك است . ويليام گيلبرت (1603 – 1540) اولين بررسي هاي علمي را در مورد مغناطيس زمين انجام داد و نشان داد ميدان مغناطيسي زمين هم ارز يك مغناطيس ماندگار است كه در راستايي عموما" شمالي _ جنوبي در نزديكي محور چرخشي زمين قرار دارد . ويژگي هاي ميدان مغناطيسي زمين از زمان گيلبرت مورد مطالعه قرار گرفته بود اما در سال 1843 « فن ورده » براي اولين بار تغييرات ميدان را براي تعيين محل كانسارهاي مغناطيسي بكار برد . در سالهاي اخير پيشرفتهاي قابل توجهي در زمينه ساخت دستگاهها و تفسير اندازه گيري هاي اين روش ژئوفيزيكي (قديمي ترين روش) كه هم براي تعيين محل كانه هاي پنهان و هم براي تعيين ساختارهاي مربوط به نهشته هاي نفت و گاز بكار مي رود پديد آمده است .
روش هاي گراني و مغناطيسي چنانچه در بحث گراني سنجي مطرح شد شباهت زيادي دارند . با اين وجود نقشه هاي مغناطيسي عموما" پيچيده تر و تغييرات ميدان نابسامانتر و محلي تر از نقشه هاي گراني است . اين امر تا اندازه اي مربوط به اختلاف ميان ميدان دو قطبي مغناطيسي و ميدان يك قطبي گراني است كه اولي داراي بزرگي و راستاي متغير است و دومي داراي بزرگي بوده و تنها در راستاي قائم مي باشد . در حاليكه نقشه گراني عمدتا" نشان دهنده اثرهاي منطقه اي است بنظر مي رسد نقشه مغناطيسي مجموعه اي از ناهنجاريهاي باقيمانده باشد كه نتيجه تغييرات بزرگ در جرئي از كاني هاي مغناطيسي است كه در داخل سنگ هاي نزديك به سطح وجود دارد . لذا تفسير دقيق داده هاي ميدان مغناطيسي بسيار مشكل تر از تفسير داده هاي گراني است . از طرف ديگر در مقايسه با اغلب روش هاي ژئوفيزيكي اندازه گيري هاي صحرايي در اين روش ، راحت ، ارزان و ساده است و عملا" نيازي به اعمال تصحيح در قرائت ها نيست . به اين دليل و نيز به دليل اينكه تغييرات ميدان مغناطيسي در اغلب موارد مشخص كننده ساختارهاي كاني و نيز ساختارهاي منطقه اي است (مثلا" نواحي نفتي مساعد) لذا روش مغناطيسي كاراترين روش كاوش ژئوفيزيكي است . يك برنامه ژئوفيزيكي بدون كاربرد روش مغناطيسي در آن حداقل در مرحله شناسايي به سختي قابل تصور است .

مغناطيس زمين :
مطالعات ميدان مغناطيسي زمين در طول چند صد سال انجام شده است . اندازه گيري هايي در دريا براي مقاصد ناوبري ، در خشكي در ارتباط با كاوش و در پايگاههاي مغناطيسي براي تعيين تغييرات ميدان انجام شده است . در مقايسه با ساير داده هاي ژئوفيزيكي مربوط به زمين ، اطلاعات جمع آوري شده در مورد ميدان مغناطيسي زمين نسبتا" زياد است . نتايج اين مطالعات نشان داده كه ميدان مغناطيسي زمين در ارتباط با اكتشافات ژئوفيزيكي از سه قسمت تشكيل شده است :
1) ميدان اصلي : با آنكه زمان ثابت نيست نسبتا" به آرامي تغيير مي كند و منشاء آن داخلي است .
2) ميدان خارجي : جزء كوچكي از ميدان اصلي است كه منشاء آن خارج از زمين مي باشد و نسبتا" سريع تغيير مي كند . تغييري كه بخشي از آن دوره اي و بخشي تصادفي است .
3) تغييرات ميدان اصلي : معمولا" ولي نه هميشه خيلي كوچكتر از ميدان اصلي است . نسبتا" با زمان و مكان ثابت است و در اثر ناهنجاري هاي مغناطيسي محلي در نزديكي سطح پوسته زمين بوجود مي آيد . اين تغييرات هدف هاي ژئو فيزيك اكتشافي را تشكيل مي دهد .
اكتشاف مغناطيسي در خشكي ، دريا و هوا انجام مي شود . براي نواحي با گسترش قابل ملاحظه ، عمليات شناسايي هم در خشكي و هم در دريا به راحتي با مغناطيس سنج هوا برد انجام مي شود . در اكتشافات نفت روش مغناطيسي منحصرا" يك وسيله شناسايي است كه كلا" به شكل اندازه گيري هاي هوابردي انجام مي شود . اين روش به همراه روش گراني به عنوان مقدمه اي بر كارهاي لرزه اي براي تعيين عمق تقريبي ، توپوگرافي و خصوصيات پي سنگ بكار مي رود . چون خودپذيري سنگ هاي رسوبي نسبتا" كم است ، پاسخ اصلي مربوط به سنگ هاي آذرين زير رسوب هاست . لذا انتظار مي رود كه در چنين نواحي برجستگي هاي مغناطيسي نسبتا" كوتاه باشد كه معمولا" نيز چنين است .
شناسايي در مورد اكتشاف كاني ها به مقدار زياد از هوا انجام مي شود كه اغلب با روش EM هوابردي تركيب مي شود . تقريبا" همه پيگيري هاي زميني ، اندازه گيري هاي مغناطيسي تفصيلي را نيز شامل مي شود . نظير جستجوي نفت كه اين روش نيز معمولا" غير مستقيم است يعني توجه اصلي بيشتر به نقشه برداري زمين شناختي است نه به خود تمركز مغناطيسي . پيوند ناهنجاري هاي مغناطيسي سرشتي با سولفور فلزهاي پايه ، طلا ، پنبه نسوز و غيره به عنوان نشاني در اكتشاف كاني ها بكار مي رود . البته روش مغناطيسي به طور مستقيم در جستجوي كانه هاي مشخصي از آهن و تيتانيوم نيز بكار مي رود .

اندازه گيري هاي مغناطيسي هوا برد :
استفاده از روش مغناطيسي هوا برد به اندازه اي گسترش يافته است كه در ابتدا به عنوان روش صحرايي راهنما مورد بحث است . مغناطيس سنج هاي فلاكس گيت ، حركت تقديمي هسته اي و پمپ نوري براي كارهاي هوابردي وفق داده شده اند . حساسيت مغناطيس سنج هاي هوابرد معمولا" بيش از آنهايي است كه در اكتشافات زميني بكار رفته است يعني حدود 5 – 1 گاما در برابر 20 – 10 گاما . اين امر دو علت دارد : اول اينكه هزينه زياد هواپيما و بودن فضاي كافي براي دستگاه هوابرد ايجاب مي كند كه عملا" دستگاه هاي پيشرفته تري نسبت به دستگاه هاي قابل حمل زميني بكار گرفته شود . دوم اينكه حساسيت بيشتر يكي از مزاياي اندازه گيري در چند صد فوتي بالاي سطح زمين است در حاليكه چنين حساسيتي معمولا" براي اندازه گيري هاي زميني غير لازم و حتي ناخواسته است .
مغناطيس سنج هاي هوابرد ميدان كلي را اندازه گيري مي كنند . برتري اصلي در مغناطيس سنجي هوابرد سرعت زياد اندازه گيري است كه به خودي خود يك مزيت محسوب مي شود . عوارض مغناطيسي نابسامان نزديك به سطح كه اغلب در كارهاي زميني آزار دهنده است با ارتفاع هواپيما كاهش مي يابد و يا حتي حذف مي شود . معمولا" مساله عملياتي در رابطه با زمين هاي بي نظم كه گاهي اوقات در اندازه گيري هاي زميني اشكال ايجاد مي كنند وجود ندارند . در نتيجه ارتفاع پرواز ، داده ها هموارتر مي شوند و اين ممكن است تحليل آنها را ساده تر نمايد . سرانجام ، مغناطيس سنجي هوابرد را مي توان بر روي مناطق آبي و ساير مناطقي كه در كارهاي زميني غير قابل دسترسند بكار برد .
عيوب كارهاي مغناطيسي هوايي عمدتا" در ارتباط با اكتشاف كاني است كه يكي به علت هزينه اوليه زياد و ديگري محدوديت دفت در تعيين موضع هواپيماست .

اندازه گيري هاي مغناطيسي كشتي برد :
مغناطيس سنج هاي فلاكس گيت و پروتون هر دو در عمليات دريايي كاربرد دارند . عنصر حساس بايد در فاصله اي حدود 300 – 150 متر در دنباله كشتي در يك محفظ ضد آب و معمولا" در 50 فوتي (15 متري) زير سطح آب حركت مي كند ، كشيده شود تا بدين ترتيب اثرهاي مغناطيسي كشتي كاهش يابد . كاربرد اصلي اين روش در اندازه گيري هاي اقيانوس شناختي بزرگ مقياس در رابطه با فيزيك زمين و جستجوي نفت است .

اندازه گيري هاي مغناطيسي زمين :
اندازه گيري مغناطيسي بر روي زمين با دستگاه هاي قابل حمل يك روش نسبتا" قديمي و به خوبي جا افتاده است . اگر به دلايلي عمليات زميني مورد نياز باشد بهتر است كه آنرا با شناسايي گراني سنجي تواما" انجام داد زيرا فاصله ايستگاه ها و ناحيه اندازه گيري معمولا" يكي است .
از طرف ديگر اكتشاف كاني ها توسط مغناطيس سنج هاي زميني كاربرد وسيعي دارد . هر چند كاربرد عمده مغناطيس سنجي زميني در اندازه گيري هاي تفصيلي است ملي ممكن است به عنوان روش شناسايي در جستجوي فلزات پايه براي پيگيري عمليات شناسايي ژئوشيميايي قبل از تعيين محل شبكه بندي و ايجاد خطوط اندازه گيري كبار رود .
تصحيحات مغناطيس سنجي :
چون اغلب مغناطيس سنج هاي زميني حساسيتي برابر 10 گاما دارند لذا ايستگاه ها نبايد در نزديكي خطوط راه آهن ، نرده هاي سيمي ، كانال هاي سيم برق يعني اجسام بزرگي كه حاوي آهن هستند ، واقع شوند . متصدي دستگاه نيز بايد خود را از اجسام آهني تهي سازد .
علاوه بر اثرهاي ذكر شده در بالا كه اغلب به جاي تصحيح از آنها صرفنظر مي شود ، برگردان هاي مغناطيسي زميني بويژه در مقايسه با گراني سنجي بي اهميت هستند . گراديان قائم ميدان كل از يك ماكزيمم تقريبي 1/0 گاما بر فوت در قطبين زمين تا مينيمم 005/0 گاما بر فوت در استواي مغناطيسي متغير است . تغييرات افقي يا عرض جغرافيايي هر چند يكنواخت نيست ولي به ندرت بين استوا و قطب ها از 10 گاما بر ميل بزرگتر است . بنابراين تصحيح هاي مغناطيسي مربوط به هواي آزاد و عرض جغرافيايي معمولا" لازم نيست .
از طرف ديگر اثر توپوگرافي بر روي اندازه گيري هاي مغناطيسي زميني مي تواند بسيار حائز اهميت باشد . اين اثر وقتي كاملا" ظاهر مي شود كه اندازه گيري مثلا" در يك دره تنگ رودخانه ، جايي كه ديواره هاي سنگي اطراف در بالاي ايستگاه اغلب مينيمم هاي مغناطيسي ناهنجار ايجاد مي كنند ، انجام شود . ثابت شده در شيب هاي تند 45 درجه اي به طول فقط 30 فوت (9متر) در سازندهايي كه شامل 2% مانيتيت (002/0 = K ) است ، ناهنجاري هاي زميني حدود 700 گاما ايجاد مي شود . اين اثر ظاهرا" بصورت خطي با خودپذيري افزايش مي يابد . در اين حالتها نوعي تصحيح زمينگان مورد نياز است هر چند صرفا" نمي تواند به عنوان تابعي از توپوگرافي در نظر گرفته شود . زيرا وضعيت هايي نظير سازندهاي رسوبي با خودپذيري كم و يكنواخت وجود دارد كه در آنها هيچ واپيچش زميني ميدان كلي مشاهده نمي شود و تصحيحي مورد نياز نيست .

دستگاههاي صحرايي براي مغناطيس سنجي :
حساسيت لازم در دستگاه هاي مغناطيسي براي يك ميدان كلي خيلي كمتر از حساسيت گراني سنج ها است . وسائل اوليه كه بويژه براي اكتشاف مغناطيسي بكار مي رفت نوع اصلاح شده قطب نماي دريايي بود كه زاويه شيب و نيز انحراف D را اندازه گيري مي كرد . مدل هاي اوليه كه به واريومترهاي مغناطيسي معروفند اساسا" سوزن هاي شيب دار با حساسيت زياد هستند . دستگاه هاي جديدتر شامل مغناطيس سنج هاي فلاكس گيت (fluxgate ) ، حركت تقديمي هسته اي(nuclear precession )و بخار روبيديوم(rubidium vaper ) (تلمبه نوري (optical pump ) ) مي باشند .

مهمترين كاربرد استفاده از اين روش عبارت است از:

تعيين محل كانيهائي كه داراي خواص مغناطيسي  هستند. بخصوص كاني مگنتيت، ايلمنيت، فرومنگنز، كبالت و پيروتيت

اكتشاف گنبدهاي نمكي (با توجه به رسوبات دربرگيرنده) بخصوص اكتشاف پتاس و سيلويت

تعيين خطواره‌هاي زمين شناسي مثل گسلها و كنتاكتهاي زمين شناسي

اكتشاف برخي از سنگهاي آذرين دروني به عنوان سنگهاي تزئيني

در زمينه مطالعات زمين شناسي مهندسي نيز ميتوان به تشخيص محل لوله‌هاي فلزي مدفون سطحی و يا مسير كابلهاي برق در زير سطح زمين اشاره نمود.

كمك به اكتشافات باستانشناسي.

به زبان بسیار ساده، در این روش میدان مغناطیسی کره­ زمین با دقت نانوتسلا اندازه ­گیری میشود. کانیهایی که خاصیت مغناطیسی دارند بر میدان مغناطیسی کره­ زمین تاثیر میگذارند. با اندازه­ گیری میزان تغییرات شدت میدان مغناطیسی کره­ زمین میتوان به محل و عمق ماده­ معدنی پی برد.     
از نظر علمی عامل دیگری كه منشا آن خارج از زمين است مثل تاثيرات متقابل خورشيد و لايه يونوسفر بر ميدان اصلي نیز تاثیر گذار است كه در نهايت اين تغييرات از شدت میدان اندازه گیری شده حذف میگردد. در نتیجه آنچه باقی می ماند تغييراتی است که هدف ژئوفيزيك اكتشافي را تشكيل ميدهند .

•                                                         

تجهیزات مربوط به اکتشاف مغناطیس سنجی

بطور کلی کشورهای محدود و انگشت شماری در دنیا دارای تکنولوژی ساخت دستگاه مغناطیس سنج هستند. معتبرترین شرکتهای سازنده دستگاه مغناطیس سنج در دنیا در کشور کانادا و آمریکا هستند. کشور چین نیز اقدام به ساخت دستگاه مغناطیس سنج نموده است. با وجود این اغلب مقالات علمی و پروژه های اکتشافی با دستگاههای کانادائی و آمریکائی ارائه شده است. بدیهی است دقت در اندازه گیری و اعتماد به داده های برداشت شده در اعتبار یک پروژه بسیار با اهمیت است.

مهمترین برند دستگاه مغناطیس سنج عبارت است از (بخش محصولات (نمایندگی فروش)):

-        GEM System از کشور کانادا

-        Scintrex  از کشور کانادا

-        Geometrics از کشور آمریکا