Орленок В.В. Основы геофизики
Подождите немного. Документ загружается.
43
6
Гравитационные, магнитные и сейсмические аномалии охаракте-
ризованы с учетом взаимодействий в системе Земля – Луна – Солнце,
данных о строении и физике планет Солнечной системы.
Географическая среда, как убедительно показано на страницах
учебного пособия, находится под непрерывным воздействием процес-
сов и явлений окружающего Землю космического пространства. Наша
планета является неотъемлемой частью Солнечной системы, которая, в
свою очередь, входит в систему объектов Галактики. Поэтому автор
совершенно справедливо ищет связи между земными и космическими
полями и явлениями.
При этом он не пытается безапелляционно навязывать свои, во
многом новые, взгляды и бесстрастно представлять геофизические ма-
териалы неискушенному читателю. Он не перечисляет факты как дан-
ность, что присуще стилю многих учебников, а доказывает и убеждает.
Если этого кому-то недостаточно, то каждый может продолжить рабо-
ту с дополнительной литературой.
Несмотря на сложность содержания учебного материала, каждый,
кто будет его изучать, найдет для себя новое и интересное.
В книге нет развернутого описания разнообразных точек зрения на
те или иные результаты интерпретации геофизических данных, в част-
ности, о строении земной коры континентов и океанов. Существует
обширная литература по этому вопросу. На теоретическом уровне и на
основе фактических материалов показывается дискуссионность мно-
гих, казалось бы, решенных проблем континентальной и океанической
коры. Такой подход заставляет читателя думать, анализировать ин-
формацию и самому пытаться найти решение.
Земля и ее космический дом – это прежде всего физические объек-
ты, и изучение их как таковых в учебных программах географического
образование представляется весьма важным и своевременным. Учеб-
ное пособие позволяет развивать физическое мышление у географов.
Физико-математический аппарат книги не выходит за пределы курса
«Математического анализа», изучаемого в течение первых двух семе-
стров, и курса физики, читаемого в 3 – 4-м семестрах. С выходом в
свет «Основ геофизики» географы получают новый базовый учебник,
какого еще не было в системе дисциплин о Земле.
Е.В.Краснов,
д-р геол.-минерал. наук, проф.
Калининградского государ-
ственного университета
43
7
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Ботт М. Внутреннее строение Земли / Под ред. Е.Ф. Саваренского. М.:
Мир, 1974.
2. Бреховских Л.Н. Волны в слоистых средах. М.: Изд-во АН СССР,
1957.
3. Буллен К.Е. Введение в теоретическую сейсмологию. М.: Мир, 1966.
4. Буллен К. Плотность Земли. М.: Мир, 1978.
5. Булин Н. К. Новая сейсмическая модель земной коры океанов // Докл.
сов. геол. Междунар. геол. конгрессу, 26-я сессия. М.: 1980. С. 19 – 21.
6. Виноградов А.П. Происхождение оболочек Земли // Изв. АН СССР.
Сер. геол. 1962. № 11. С. 3.
7. Войткевич Г.В. Происхождение и химическая эволюция Земли. М.:
Наука, 1973.
8. Гутенберг Б. Внутреннее строение Земли / Пер. с англ. М.: ИЛ, 1949.
9. Гутенберг Б. Физика земных недр / Пер. с англ. Под ред. Ю.В. Ризни-
ченко. М.: ИЛ, 1963.
10. Джеффрис Г. Земля, ее происхождение, история и строение / Пер. с
англ. М.: ИЛ, 1960.
11. Джеффрис. Г. Неупругие смещения на Земле и планетах // Верхняя
мантия / Под ред. А. Ритсемы. М.: Мир, 1975. С. 257 – 267.
12. Долгинов Ш.Ш. Магнетизм планет. М.: Знание, 1974.
13. Ермолаев М.М. Введение в физическую географию. Л.: Изд-во ЛГУ,
1975.
14. Жарков В.Н. Внутреннее строение Земли и планет. М.: Наука, 1978.
15. Зверев С.М. Тонкая структура верхов мантии некоторых участков
Тихого океана по данным ГСЗ // Кора и верхняя мантия Земли. М., 1970.
16. Капустинский А.Ф. О внутреннем строении Земли // Бюл. МОИП.
Отд. геол. 1958. Т.33. Вып. 4.
17. Кесарев В.В. Эволюция вещества Вселенной. М.: Атомиздат, 1976.
18. Кнопов Л. Поверхностные воды и их использование в обратных зада-
чах // Верхняя мантия. М., 1975. С. 214 – 233.
19. Леонтьев О.К. Дно океана. М.: Мысль, 1982.
20. Леонтьев О.К. Морская геология. М.: Высшая школа, 1982.
21. Ле Пишон К., Франшто Ш., Бонин Ж. Тектоника плит. М.: Мир, 1977.
22. Лисицин А.П. Осадкообразование в океанах. М.: Наука, 1974.
23. Личков Б.Л. К основам современной теории Земли. Л.: Изд-во ЛГУ,
1965.
438
24. Лодочников В.Н. Некоторые общие вопросы, связанные с магмой,
дающей базальтовые породы // Зап. Всесоюзн. минерал. о-ва. 1939. Т.68.
Вып. 2 – 3.
25. Магницкий В.А. Внутреннее строение и физика Земли. М.: Недра,
1965.
26. Майерхофф А., Майерхофф Г. Новая глобальная тектоника – основ-
ные противоречия // Новая глобальная тектоника. М., 1974. С. 377 – 456.
27. Макаренко Г.Ф. Базальтовые поля Земли. М.: Недра, 1978.
28. Максимов С.П., Кунин Н.Я., Сарадоников Н.М. Цикличность геоло-
гических процессов и проблема нефтегазоносности. М.: Недра, 1977.
29. Матишов Г.Г. Гляциальный и перигляциальный рельеф дна океана:
Автореф. дис. ... д-ра геогр. наук. М.: Изд-во МГУ, 1980.
30. Мельхиор П. Земные приливы. М.: Мир, 1968.
31. Мельхиор П. Физика и динамика планет. Ч. 2. М.: Мир, 1976.
32. Непрочнов Ю.П. Сейсмические исследования в океане. М: Наука,
1976.
33. Облогина Т.И. Лекции по сейсморазведке неоднородных сред. М.:
Изд-во МГУ, 1968.
34. Орлёнок В.В. Вода в истории Земли и планет. М.: Знание, 1990.
35. Орлёнок В.В. Геоморфология дна океана. Калининград, 1976.
36. Орлёнок В.В. История океанизации Земли. Калининград: Янтарный
сказ, 1998.
37. Орлёнок В.В. К методике интерпретации материалов глубоководных
сейсмических исследований МОВ и сейсмопрофилирования // Проблемы ос-
воения Мирового океана. Калининград, 1977. С. 132 – 166.
38. Орлёнок В.В. Морская сейсмоакустика: Учеб. пособие. Калининград,
1997.
39. Орлёнок В.В. Об определении эффективного коэффициента погло-
щения сейсмических волн в океанических осадках // Сейсмические исследо-
вания строения дна морей и океанов: Труды Ин-та океанологии АН СССР. Т.
LXXXVII. М.: Наука, 1970. С. 69 – 76.
40. Орлёнок В.В. Петрофизика и условия формирования осадочной тол-
щи Атлантического океана: Дис. ... д-ра геол.-минерал. наук. Л., 1984.
41. Орлёнок В.В. Физика Земли, планет и звезд: Учеб. пособие. Калинин-
град, 1991.
42. Орлёнок В.В. Физика и динамика внешних геосфер. М.: Недра, 1985.
43. Орлёнок В.В. Физические основы эволюции перисферы Земли. Л.:
Изд-во ЛГУ, 1980. – 248 с.
44. Орлёнок В.В. К проблеме эволюции лика Земли // Изв. вузов. Сер.
геология и разведка. № 1. 1982.
45. Орлёнок В.В., Феськов В.Ф. Сравнительная интерпретация потенци-
альных полей с целью поиска новых и детализации разведанных локальных
структур Балтийской синеклизы // Тектоника и полезные ископаемые Бело-
руссии и Прибалтики. Калининград, 1978. С. 96 – 106.
439
46. Орлёнок В.В., Линдин М.И., Студеничник Н.В. Петрофизика дна
Балтийского моря. Калининград, 1993.
47. Пронин А.А. Геологические проблемы современных и древних океа-
нов. М.: Наука, 1977.
48. Резанов И.А. История геотектонических идей. М.: Наука, 1987.
49. Резанов И.А. Происхождение океанов. М.: Наука, 1979.
50. Рикитаки Т. Электромагнетизм и внутреннее строение Земли. Л.: Не-
дра, 1968.
51. Рудник В.А., Соботович Э.В. Ранняя история Земли. М.: Недра, 1984.
52. Семененко Н.П. Континентальная кора. Киев: Наукова думка, 1975.
53. Смит С. Неидеальная упругость мантии // Верхняя мантия. М.: Мир,
1975. С. 268 – 285.
54. Стейси Ф. Физика земли. М.: Мир, 1972.
55. Физические свойства осадочных и метаморфических пород дна Ат-
лантического океана / А.Г. Гайнанов, Б.В. Гусев, В.В. Орлёнок и др. // Про-
блемы освоения Мирового океана. Калининград, 1978. С. 77 – 86.
56. Хаббард У. Внутреннее строение планет. М.: Мир, 1987.
57. Хаин В.Е. Региональная тектоника. М.: Недра, 1971.
58. Юинг М., Пресс Ф. Геофизические различия между континентами и
океаническими областями // Земная кора. М.: ИЛ, 1957.
59. Asada T., Shimamura H. Observation of earthquakes and explosions at the
bottom of the Western Pacific structure of oceanic litosphere revealed by long-shot
experiment // Gophys. Pacific Ocean Basin and Margin. Washington, D.C.,1976.
V. 19. P. 135 – 163.
60. Initial Reports of the Deep Sea Drilling Project. National science
foundation. // National ocean sediment coring program. Washington, 1969 – 1982.
61. Press F. The best Earth model after 1000000 random trials // Nuovo
Cimento. Suppl. 1968. Vol. 6. N1.
62. Runcorn S. K. Satellite gravity measurements and a laminar viscous flow
model of the Earth’s mantle // J. Gophys. Res. 1964. Vol. 69. P. 4389 – 4394.
440
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение .................................................................................................. 6
ЧАСТЬ I .................................................................................................
9
Глава I. СТРОЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ ................................ 9
§1. Планеты и законы их обращения ............................................ 9
§2. Орбитальные характеристики планет ..................................... 14
§3. Солнце. Основные характеристики ......................................... 19
§4. Движение Солнца по эклиптике .............................................. 25
Глава II. ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ И ФИЗИКА ЗЕМЛИ .............. 26
§1. Планетарные характеристики .................................................. 26
§2. Модель Буллена ........................................................................ 28
§3. Физическое состояние вещества геосфер ............................... 31
§4. Строение газовой оболочки ..................................................... 44
Глава III. СОСТАВ И ЭВОЛЮЦИЯ ВЕЩЕСТВА ГЕОСФЕР .......... 49
§1. Происхождение и эволюция земных оболочек ...................... 49
§2. История планетарной воды ...................................................... 57
§3. Контракция и тектогенез перисферы ...................................... 77
§4. Важнейшие тектонические следствия контракции ............... 85
ЧАСТЬ II ................................................................................................
88
Глава IV. ГРАВИТАЦИОННОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ ................................ 88
§1. Закон всемирного тяготения .................................................... 88
§2. Фигура Земли ............................................................................ 89
§3. Потенциал силы тяжести .......................................................... 91
§4. Аномалии силы тяжести ........................................................... 92
§5. Принципы изостазии ................................................................ 98
441
§6. Гравитационное взаимодействие системы Земля – Луна .....
110
Глава V. ГРАВИТАЦИОННЫЕ АНОМАЛИИ РЕАЛЬНЫХ
ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ТЕЛ ......................................................
121
§1. Физические основы интерпретации гравитационных
аномалий ...................................................................................
121
§2. Гравитационное поле точечной массы и шара .......................
124
§3. Гравитационное поле вертикального стержня .......................
126
§4. Гравитационное поле горизонтальной полуплоскости .........
128
§5. Гравитационное поле плоского слоя .......................................
129
§6. Обратные задачи гравиметрии ................................................
131
Глава VI. МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ .............................................
135
§1. Генерация геомагнитного поля ................................................
135
§2. Инверсии геомагнитного поля .................................................
140
§3. Хронология инверсий ...............................................................
146
§4. Элементы земного магнетизма ................................................
154
§5. Магнитные аномалии ...............................................................
156
§6. Магнитное поле диполя ............................................................
157
§7. Недипольные составляющие магнитного поля ......................
160
§8. Магнитные свойства горных пород ........................................
163
§9. Основные формулы палеомагнитных реконструкций ..........
167
§10. Расчет виртуальных полюсов для современной эпохи .......
172
§11. Критика палеомагнитных реконструкций неомобилизма ..
175
Глава VII. МАГНИТНЫЕ АНОМАЛИИ РЕАЛЬНЫХ
ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СРЕД .................................................
180
§1. Магнитное поле вертикального стержня ................................
182
§2. Магнитное поле шара ...............................................................
184
§3. Магнитное поле вертикального тонкого пласта ....................
185
§4. Магнитное поле вертикального толстого пласта ...................
187
§5. Магнитное поле горизонтального цилиндра ..........................
188
442
§6. Магнитное поле уступа ............................................................
190
§7. Интерпретация магнитных аномалий .....................................
191
§8. Связь гравитационного и магнитного потенциалов ..............
197
§9. Трансформации потенциальных полей ...................................
199
Глава VIII. ОСНОВЫ ВОЛНОВОЙ ТЕОРИИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ
СЕЙСМИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ .....................................
203
§1. Деформация и напряжение в горных породах. Закон Гука ..
203
§2. Волновое уравнение .................................................................
207
§3. Акустическое давление и колебательная скорость плоской
волны .........................................................................................
210
§4. Акустическое давление и колебательная скорость
сферической волны ..................................................................
214
§5. Отражение волн на границе вода – дно ..................................
216
§6. Отражение звука от слоя ..........................................................
221
§7. Дистанционно-акустические методы определения
физических свойств и литологии морских осадков .............
229
Глава IX. ОСНОВЫ ЛУЧЕВОЙ ТЕОРИИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ
СЕЙСМИЧЕСКИХ ВОЛН .................................................
234
§1. Условия применимости лучевого приближения ....................
234
§2. Годограф отраженной волны ...................................................
235
§3. Годограф преломленной волны ...............................................
239
§4. Годограф рефрагированной волны ..........................................
244
Глава X. СТРУКТУРА ЗЕМНОЙ КОРЫ ПО ГЕОФИЗИЧЕСКИМ
ДАННЫМ ...............................................................................
252
§1. Петромагнитная структура фундамента континентов
и океанов ...................................................................................
252
§2. Плотностная структура коры по гравиметрическим данным
281
§3. Сейсмическая структура коры континентов и океанов ........
296
ЧАСТЬ III ..............................................................................................
318
Глава XI. ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ И ФИЗИКА ПЛАНЕТ
ЗЕМНОЙ ГРУППЫ .............................................................
318
443
§1. Меркурий ................................................................................... 318
§2. Венера ........................................................................................ 322
§3. Луна ............................................................................................ 328
§4. Марс ........................................................................................... 335
Глава XII. ВНУТРЕННЕ СТРОЕНИЕ И ФИЗИКА ПЛАНЕТ
ГИГАНТОВ .......................................................................
342
§1. Юпитер ....................................................................................... 342
§2. Сатурн ........................................................................................ 346
§3. Уран ............................................................................................ 349
§4. Нептун ........................................................................................ 352
Глава XIII. РОЛЬ МАССЫ В ЭВОЛЮЦИИ ПРОТОВЕЩЕСТВА ... 356
§1. Планетный тип эволюции протовещества .............................. 356
§2. Звездный (солнечный) тип эволюции протовещества .......... 363
Глава XIV. СТРОЕНИЕ И ЭВОЛЮЦИЯ ЗВЕЗД ................................ 369
§1. Физика Солнца .......................................................................... 369
§2. Диаграмма Герцшпрунга-Рессела ........................................... 378
§3. Эволюция Солнца и звезд ........................................................ 383
Глава XV. РАННЯЯ ИСТОРИЯ СОЛНЕЧНОЙ СИСТЕМЫ ............ 394
§1. Структура небулярного облака и межзвездной среды .......... 394
§2. Вихревая теория образования Солнечной системы ............... 401
§3. Аккреция Земли и планет ......................................................... 408
Глава XVI.
ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ОБОЛОЧКА В ПРОСТРАНСТВЕ
И ВРЕМЕНИ .....................................................................
413
§1. Планетарный аспект эволюции географической оболочки .. 413
§2. Проблема времени и пространства в Метагалактике ............ 421
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ...................................................................................... 434
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .............................................
436
444
CONTENTS
Introduction .............................................................................................. 6
PART I ....................................................................................................
9
Chapter I. A STRUCTURE OF SOLAR SYSTEM ................................. 9
§1. Planets and laws of their rotations .............................................. 9
§2. Orbital characteristics of planets ................................................. 14
§3. Sun. The basic characteristics ..................................................... 19
§4. Movement of the Sun on ecliptic ................................................ 25
Chapter II. AN INTERNAL STRUCTURE AND PHYSICS OF
THE EARTH .........................................................................
26
§1. Planetary characteristics .............................................................. 26
§2. Model of Bullen .......................................................................... 28
§3. Physical condition of substance of geospheres ........................... 31
§4. Structure of the Earth’s atmosphere ............................................ 44
Chapter III. STRUCTURE AND EVOLUTION OF THE
SUBSTANCE OF GEOSPHERES .....................................
49
§1. Origin and evolution of geospheres ............................................ 49
§2. History of the planetary water ..................................................... 57
§3. Contraction and tectogeneous of outer geospheres ..................... 77
§4. Major tectonic consequences of contraction ............................... 85
PART II ...................................................................................................
88
Chapter IV. A GRAVITATIONAL FIELD OF THE EARTH ................ 88
§1. Law of world gravitation ............................................................ 88
§2. Figure of the Earth ...................................................................... 89
§3. Potential of force of weight ......................................................... 91
445
§4. Anomaly of force of weight ........................................................ 92
§5. Principles of isostasy ................................................................... 98
§6. Gravitational interaction of system the Earth - the Moon ........... 110
Chapter V. GRAVITATIONAL ANOMALIES OF REAL
GEOLOGICAL ENVIRONMENTS .....................................
121
§1. Physical principles of gravitational anomalies interpretation ..... 121
§2. Gravitational field of dots’ material and globe ........................... 124
§3. Gravitational field of a vertical rod ............................................. 126
§4. Gravitational field of a gorizontal half-plane .............................. 128
§5. Gravitational field of flat layer ................................................... 129
§6. Reversional tasks of gravimetry .................................................. 131
Chapter VI. MAGNETIC FIELD OF THE EARTH ............................... 135
§1. Generation of a geomagnetic field .............................................. 135
§2. Inversion of a geomagnetic field ................................................. 140
§3. Chronology of inversion ............................................................. 146
§4. Elements of earthly magnetism ................................................... 154
§5. Magnetic anomalies .................................................................... 156
§6. Magnetic field dipole .................................................................. 157
§7. Non dipole components of Earth’s magnetic field ...................... 160
§8. Magnetic properties of the rocks ................................................. 163
§9. Basic formulas of paleomagnetics reconstruction ...................... 167
§10. Account of virtual poles for an our times ................................. 172
§11. Critic of paleomagnetic reconstructions of the neomobilisme . 175
Chapter VII. MAGNETIC ANOMALIES OF REAL GEOLOGICAL
ENVIRONMENTS .............................................................
180
§1. Magnetic field of a vertical rod ................................................... 182
§2. Magnetic field monopole and globe ........................................... 184
§3. Magnetic field of a vertical thin layer ......................................... 185