- •В. В. Орленок основы геофизики Калининград
- •Вячеслав Владимирович Орлёнок основы геофизики Учебное пособие
- •236041, Г. Калининград, ул. А. Невского, 14
- •236000, Г. Калининград, ул. К. Маркса, 18
- •Введение
- •Часть I
- •Глава I. Строение солнечной системы
- •§1. Планеты и законы их обращения
- •§2. Орбитальные характеристики планет
- •Орбитальные параметры спутников планет
- •§3. Солнце. Основные характеристики
- •§4. Движение Солнца по эклиптике
- •Глава II. Внутреннее строение и физика земли
- •§1. Планетарные характеристики
- •§2. Модель Буллена
- •Положение границ, скорости распространения и затухания сейсмических волн внутри Земли
- •§3. Физическое состояние вещества геосфер
- •Строение мантии и ядра Земли (по Мельхиору, 1975)
- •Физические параметры земных оболочек (по Буллену, Хаддону, 1967)
- •Плотность в зависимости от давления в атм. Для космохимических элементов и соединений, г/см3
- •Значения термодинамических величин оболочек в земном ядре при распределении температур (по Жаркову, 1978)
- •§4. Строение газовой оболочки
- •Глава III. Состав и эволюция вещества геосфер
- •§1. Происхождение и эволюция земных оболочек
- •Баланс тепла на Земле (по Орлёнку, 1980)
- •Внутреннее строение Земли (по Гутенбергу-Буллену, 1966)
- •§2. История планетарной воды
- •Круговорот воды на поверхности Земли
- •Структура и баланс протовещества Земли (Орлёнок, 1985)
- •§3. Контракция и тектогенез перисферы
- •§4. Важнейшие тектонические следствия контракции
- •Часть II
- •Глава IV. Гравитационное поле земли
- •§1. Закон всемирного тяготения
- •§2. Фигура Земли
- •§3. Потенциал силы тяжести
- •§4. Аномалии силы тяжести
- •§5. Принципы изостазии
- •Постгляциальные движения Фенноскандии и других областей четвертичных оледенений
- •§ 6. Гравитационное взаимодействие системы Земля – Луна
- •Приливы
- •Эволюция системы Земля – Луна
- •Изменение продолжительности года и суток в фанерозое (по п. Мельхиору, 1975)
- •Глава V. Гравитационные аномалии реальных геологических тел
- •§1. Физические основы интерпретации
- •Гравитационных аномалий
- •Плотности наиболее распространенных пород
- •§2. Гравитационное поле точечной массы и шара
- •§3. Гравитационное поле вертикального стержня
- •§4. Гравитационное поле горизонтальной полуплоскости
- •§ 5. Гравитационное поле плоского слоя
- •§ 6. Обратные задачи гравиметрии
- •Глава VI. Магнитное поле земли
- •§1. Генерация геомагнитного поля
- •§2. Инверсии геомагнитного поля
- •§3. Хронология инверсий
- •§4. Элементы земного магнетизма
- •§5. Магнитные аномалии
- •§6. Магнитное поле диполя
- •§7. Недипольные составляющие магнитного поля.
- •§8. Магнитные свойства горных пород
- •§9. Основные формулы палеомагнитных реконструкций
- •§10. Расчет виртуальных полюсов для современной эпохи
- •§11. Критика палеомагнитных реконструкций неомобилизма
- •Глава VII. Магнитные аномалии реальных геологических сред
- •§1. Магнитное поле вертикального стержня
- •§ 2. Магнитное поле шара
- •§3. Магнитное поле вертикального тонкого пласта
- •§4. Магнитное поле вертикального толстого пласта
- •§5. Магнитное поле горизонтального цилиндра
- •§6. Магнитное поле уступа
- •§7. Интерпретация магнитных аномалий
- •Коэффициенты для определения глубины и намагниченности возмущающих тел способом в. К. Пятницкого
- •§8. Связь гравитационного и магнитного потенциалов
- •§9. Трансформации потенциальных полей
- •Глава VIII. Основы волновой теории распространения сейсмических колебаний
- •§1. Деформации и напряжения в горных породах. Закон Гука
- •§2. Волновое уравнение
- •§3. Акустическое давление и колебательная скорость плоской волны
- •§4. Акустическое давление и колебательная скорость сферической волны
- •§5. Отражение волн на границе вода – дно
- •§6. Отражение звука от слоя
- •§7. Дистанционно-акустические методы определения физических свойств и литологии морских осадков
- •Глава IX. Основы лучевой теории распространения сейсмических волн
- •§1. Условия применимости лучевого приближения
- •§2. Годограф отраженной волны
- •§3. Годограф преломленной волны
- •Годограф преломленной волны для многослойной среды
- •Определение граничной скорости
- •§4. Годограф рефрагированной волны
- •Глава X. Структура земной коры по геофизическим данным
- •§1. Петромагнитная структура фундамента
- •Континентов и океанов
- •Рифтовые хребты
- •Нерифтовые (глыбовые) остаточные возвышенности
- •Континентальные окраины
- •Глубоководные котловины
- •Гренландское море, Зюйдкапский желоб
- •Балтийская синеклиза
- •§2. Плотностная структура коры по гравиметрическим данным
- •§3. Сейсмическая структура коры континентов и океанов
- •Критический анализ сейсмических данных
- •Обобщенные сейсмические модели твердой земной коры океанов
- •Обобщение сейсмической модели верхней литосферы Тихого океана
- •Сейсмическая модель перисферы
- •Часть III
- •Глава XI. Внутреннее строение и физика планет земной группы
- •§1. Меркурий
- •§2. Венера
- •§3. Луна
- •§4. Марс
- •Глава XII. Внутреннее строение и физика планет-гигантов
- •§1. Юпитер
- •Галилеевы спутники Юпитера
- •§2. Сатурн
- •§3. Уран
- •§4. Нептун
- •Глава XIII. Роль массы в эволюции протовещества
- •§1. Планетный тип эволюции протовещества
- •Радиусы твердого тела планет и мощности их атмосфер (по Кесареву, 1976)
- •§2. Звездный (солнечный) тип эволюции протовещества
- •Глава XIV. Строение и эволюция звезд
- •§1. Физика Солнца
- •§2. Диаграмма Герцшпрунга-Рессела
- •§3. Эволюция Солнца и звезд
- •Ядерные процессы в звездах, существенные для ядерного синтеза
- •Глава XV. Ранняя история солнечной системы
- •§1. Структура небулярного облака и межзвездной среды
- •§2. Вихревая теория образования Солнечной системы
- •§3. Аккреция Земли и планет
- •Глава XVI. Географическая оболочка в пространстве и времени
- •§1. Планетарный аспект эволюции географической оболочки
- •§2. Проблема времени и пространства в Метагалактике
- •Уравнение времени
- •Мировое время и Мировое пространство
- •Зависимость времени от энтропии и энтальпии систем
- •Масштаб времени биосистем
- •Масштаб времени социальных систем
- •О сингулярном времени и предельном возрасте Галактики
- •Заключение
- •Послесловие
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •Для заметок
- •Физические характеристики планет
- •Значения коэффициентов разложения Гаусса для различных эпох, мэ (по Рикитаки, 1968)
- •Магнитное поле под подводными горами Гренландского моря
- •Интерпретация магнитного поля (т) Балтийского моря
Балтийская синеклиза
В 1982 г. мы провели детальную гидромагнитную съемку в Балтийском море (рис. 77), явившуюся продолжением работ, начатых в 1973 – 1975 гг. на локальных структурах фундамента Балтийской синеклнзы (Ороленок и др., 1993). При общем линейном характере аномалий поле Т Балтийского моря оказалось значительно (в два-три раза) интенсивнее поля рассмотренных океанических областей. Аномалии изометрической и вытянутой формы интенсивностью +800 +1300 и даже 2170 нТ простираются вдоль оси Балтийской синеклизы, причем фундамент здесь погружен на глубину 1,5 – 3,5 км (рис. 77). Оказывается, гранитометаморфический комплекс заведомо континентальной коры обладает большей намагниченностью, чем молодая «океаническая» кора океана. Факт, казалось бы, парадоксальный. Однако это лишь на первый взгляд. Дело в том, что океанологи практически не сравнивали морские наблюдения с сухопутными и строили свои выводы лишь на основе собственных материалов. Расчеты верхних и нижних кромок для Балтийской синеклизы показали (табл. X.2), что мощность магнитоактивного слоя здесь почти такая же, как и в Гренландской котловине – 5-7 км, но заметно выше намагниченность пород – 2000-270010-3 Ам-1. При трансформации вверх поле выполаживается на тех же уровнях (рис. 78).
Продолжим наше рассмотрение на примере детальной съемки поля Z в сухопутной части Балтийской синеклизы в районах Ладушкинского и Ушаковского локальных поднятий фундамента (Калининградская обл. (рис. 78 а,б)). На средних магнитных широтах поле Z, как известно, мало отличается от поля Т. Поэтому аномальные значения Z суши можно сравнивать с аномальными значениями Т акватории Балтики.
В общем плане геологической обстановки изученные структуры занимают различное положение. Ушаковская структура площадью 50 км2 располагается в континентальной части синеклизы. Фундамент здесь лежит на глубине 2150 м; высота поднятия 125 – 150 м. Примерно такой же площади Ладушкинская структура находится в более погруженной приморской части синеклизы, на берегу Вислинского залива. Фундамент залегает на глубине 2250 м; высота поднятия 125 м. Как известно, магнитные аномалии существуют при наличии двух условий: различия в физических свойствах пород (главным образом магнитной восприимчивости и намагниченности I) и негоризонтальности
Рис. 77. Карта аномального магнитного поля (Т) центральной части
Балтийского моря (на уровне нТл) (по Орлёнку, 1993)
залегания границ раздела пород с различными физическими свойствами. Располагая данными о петрофизических характеристиках пород фундамента, а также материалами сейсмических исследований МОВ и КМПВ о структуре поверхности фундамента, можно оценить реализацию этих двух условий в пределах изучаемых поднятий.
При использовании известных параметров намагниченности и глубины залегания кромки фундамента можно оценить магнитный эффект над центром локального поднятия. При аппроксимации последнего шаром получаем Z = 50500 нТ. Изменение h на 100 м дает эффект в несколько нанотесл. Следовательно, при достигнутой нами точности съемки 6 – 9 нТ аномалии, созданные топографическим поднятием фундамента данной амплитуды, не будут зафиксированы. Таким
Рис. 78. Аномальные магнитные поля Ушаковской (а)
и Ладушкинской (б) структур:
1 – положительные; 2 – нулевые; 3 – отрицательные; 4 – изогипсы опорного отражающего горизонта; 5 – скважины. Поле трансформаций (в)
образом, полученное аномальное поле Z в Балтийской синеклизе, в том числе и над широко распространенными здесь локальными поднятиями типа Ушаковского и Ладушкинского (к которым приурочены все известные в Прибалтике промышленные скопления нефти), будет отражать петрофизические неоднородности в теле фундамента и, в меньшей степени, – вертикальные контакты. По глубине залегания основной контактной поверхности осадки (фундамент – 2300 м) условия магнитной съемки в Балтийской синеклизе близки к условиям наблюдений в Северной Атлантике (с глубинами 2 – 3 км).
Аномальное магнитное поле в пределах Ушаковской структуры (см. рис. 78, а) характеризуется большой интенсивностью (375 – 800 нТ). Само поднятие фундамента не оказывает влияния на поле Z. На Ладушкинской структуре (см. рис. 78, б) картина существенно меняется. На фоне слабоаномального поля -25 +25 нТ купольная зона поднятия практически совпадает с аномалией Z, увеличивающейся здесь до 75 нТ (Орлёнок, Феськов, 1978). Полное выравнивание поля при трансформации на высоту 3 км свидетельствует о том, что мощность магнитоактивной толщи (с учетом глубины погружения фундамента) может быть оценена в 5 – 6 км.
Интенсивная Ушаковская аномалия сравнима с аномалиями над подводными горами Гренландского моря и даже превышает их (на уровне фундамента (Z>1000 нТ). Следовательно, по петрофизическим (магнитным) характеристикам породы данного участка фундамента синеклизы сходны с базальтами океанических гор. Полное распадение аномалий на уровне 1000 м свидетельствует о существенной неоднородности пород, слагающих фундамент рассматриваемого участка Восточно-Европейской платформы. Слабомагнитные блоки чередуются с сильномагнитными.
Таким образом, приведенные данные о структуре магнитного поля различных регионов не обнаруживают принципиального различия в строении и мощности магнитоактивного слоя, а следовательно, и литологии континентальных и океанических областей.
Постулируемые в литературе различия – лишь кажущиеся и обусловлены методическим подходом. Сравнению подвергаются материалы наблюдений, полученные на существенно разных уровнях съемки от верхней кромки магнитоактивного фундамента. Устранение этого недостатка путем приведения всех наблюдений к уровню фундамента унифицирует разновысотные наблюдения. Выявляемые же при этом изменения в структуре полей будут отражать вариации состава фундамента. Последние же, как мы видели на конкретных примерах, не столь уж велики, чтобы делать вывод о принципиальном различии в составе коры континентов и океанов, во всяком случае, на материалах магнитометрии.