Магнетизм Земли

Земля представляет собой гигантский магнит с магнитным силовым полем и магнитными полюсами, которые располагаются поблизости от географических, но не совпадают с ними. Поэтому в показаниях магнитной стрелки компаса различают магнитное склонение и магнитное наклонение.

Магнитное склонение – это угол между направлением магнитной стрелки компаса и географическим меридианом в данной точке. Этот угол будет наибольшим на полюсах (до 90⁰) и наименьшим на экваторе (7-8⁰).

Магнитное наклонение – угол, образуемый наклоном магнитной стрелки к горизонту. В приближении к магнитному полюсу стрелка компаса займёт вертикальное положение.

Предполагается, что возникновение магнитного поля обусловлено системами электрических токов, возникающих при вращении Земли, в связи с конвективными движениями в жидком внешнем ядре. Суммарное магнитное поле складывается из значений главного поля Земли и поля, обусловленного ферромагнитными минералами в горных породах земной коры. Магнитные свойства характерны для минералов – ферромагнетиков, таких как магнетит (FeFe₂O₄), гематит (Fe₂O₃), ильменит (FeTiO₂), пирротин (Fe_1-2S) и др., которые являются полезными ископаемыми и устанавливаются по магнитным аномалиям. Для этих минералов характерно явление остаточной намагниченности, которая наследует ориентировку магнитного поля Земли, существовавшего во время образования этих минералов. Восстановление места положения магнитных полюсов Земли в разные геологические эпохи свидетельствует о том, что магнитное поле периодически испытывало инверсию. Северный полюс занимал место южного и, наоборот, с примерной частотой 5 раз в 1 млн. лет.

Гравитационное поле Земли

Поле силы тяжести на поверхности Земли является результирующей двух основных сил: силы притяжения Земли и центробежной силы, вызванной её вращением вокруг своей оси. Центробежная сила, направленная от оси вращения, уменьшает силу тяжести, причём в наибольшей степени на экваторе. Уменьшение силы тяжести от полюсов к экватору обусловлено и формой Земли, несколько сжатой с полюсов. В результате действия обеих причин сила тяжести на экваторе примерно на 0,5% меньше, чем на полюсах. Зависимость распределения значений силы тяжести от формы позволяет использовать её для описания особенностей формы Земли, поскольку абсолютные значения высот меняются весьма значительно. Геометрическое тело, поверхность которого в каждой своей точке перпендикулярна к действительному направлению отвесной линии в этой точке называется геоид("eidos" по-гречески - вид). Поверхность геоида отличается от физической поверхности Земли, на которой резко выражены горы и океанические впадины, и близка к поверхность Мирового океана и сообщающихся с ним морей при некотором среднем уровне воды. От поверхности геоид отсчитываются высоты точек земной поверхности. 

Вклад в поле тяжести, обусловленный только притяжением масс Земли, называется потенциалом земного притяжения, или геопотенциалом. Неоднородность значений геопотенциала отражает неоднородности плотности пород в глубинных зонах Земли, давая ценную информацию о её внутреннем строении и геодинамических процессах.

2. Крупные складчатые пояса, разделяющие и обрамляющие древние платформы с докембрийским (архей, нижний и средний протерозой) фундаментом, начали формироваться в позднем протерозое (1,0-0,85 млрд. лет). Протяженность складчатых поясов составляет многие тысячи километров, ширина обычно превышает тысячу километров. Главными складчатыми поясами планеты являются следующие.

Главные складчатые пояса фанерозоя, по К. Сайферту, Л. Сиркину (1979), с изменениями: 1 - складчатые пояса (Т - Тихоокеанский, УО - Урало-Охотский, С - Средиземноморский, СА - Северо-Атлантический, А - Арктический); 2 - древние платформы (кратоны) и их фрагменты.

1. Тихоокеанский (Круготихоокеанский) пояс, обрамляющий впадину Тихого океана и отделяющий ее от древних платформ (кратонов): Гиперборейской на севере, Сибирской, Китайско-Корейской, Южно-Китайской, Австралийской на западе, Антарктической на юге и Северо- и Южно-Американских на востоке. Этот пояс нередко делится на два - Западно- и Восточно-Тихоокеанские; последний именуется еще Кордильерским.

2. Урало-Охотский, или Урало-Монгольский, пояс, простирающийся от Баренцева и Карского до Охотского и Японского морей и отделяющий Восточно-Европейскую и Сибирскую древние платформы от Таримской и Китайско-Корейской. Имеет дугообразную форму с выпуклостью к юго-западу - pppa.ru. Северная часть пояса простирается субмеридионально и именуется Урало-Сибирским поясом, южная простирается субширотно и называется Центральноазиатским поясом. На севере сочленяется с Северо-Атлантическим и Арктическим поясами, на востоке - с Западно-Тихоокеанским.

3. Средиземноморский пояс пересекает земной шар в широтном направлении от Карибского до Южно-Китайского моря, отделяя южную группу древних платформ, до середины юры составлявшую суперконтинент Гондвану, от северной группы: Северо-Американской, Восточно-Европейской, Таримской, Китайско-Корейской. На западе сочленяется с Восточно-Тихоокеанским (Кордильерским), на востоке - с Западно-Тихоокеанским поясами. После полного раскрытия в середине мела Атлантического океана пояс замкнулся на западе, упираясь в последний. В районе Южного Тянь-Шаня практически смыкается с Урало-Охотским поясом.

4. Северо-Атлантический пояс отделяет Северо-Американский кратон от Восточно-Европейского и на юге сочленяется со Средиземноморским поясом, а на севере - с Арктическим на западе и Урало-Охотским на востоке.

5. Арктический пояс протягивается от Таймыра на северо-востоке до Гренландии вдоль современных северных окраин Азии и Северной Америки, отделяя Сибирский и Северо-Амсриканский кратоны от Гиперборейского (Арктиды). На западе он сочленяется с Урало-Охотским поясом, на востоке - с Северо-Атлантическим.

Все перечисленные складчатые пояса возникли в своей основной части в пределах древних океанских бассейнов или на их периферии (Тихий океан). Предшественником Урало-Охотского был Палеоазиатский океан, Средиземноморского пояса - океан Тетис, Северо-Атлантического пояса - океан Япетус, Арктического пояса - Бореальный океан. Свидетельством океанского происхождения складчатых поясов является присутствие в них многочисленных выходов офиолитов - реликтов океанской коры литосферы - pppa.ru. Все названные океаны, кроме Тихого, были вторичными, образованными в результате раздробления и деструкции суперконтинента Пангея I, объединявшего в среднем протерозое современные древние платформы. Доказательством такого их происхождения является присутствие в них многочисленных блоков раннедокембрийской континентальной коры - микроконтинентов и несогласное срезание контурами поясов элементов ранней структуры древних платформ; примером последнего могут служить восточные и южные ограничения Восточно-Европейской платформы.

3. Авлакоген (от греч. áulax — борозда и génos — рождение), глубокий и узкий грабен в фундаменте древней платформы, перекрытый платформенным чехлом. Представлет собой древний рифт, заполненный осадками.

Термин предложен в 1960 советским тектонистом Н. С. Шатским и стал общепринятым во всём мире. Шатский определил авлакоген как бороздовую сложную структуру между двумя одинаковыми зонами в платформе.

Простые авлакогены представляют собой глубокие (с опусканием фундамента иногда до 5—10 км), узкие (от нескольких десятков до первых сотен км) и вытянутые в длину на сотни или первые тысячи км прогибы, ограниченные длительно развивающимися разломами. Могут пересекать всю платформу (сквозные авлакогены) или затухать в её пределах. В результате развития превращаются либо во внутриплатформенные пологоскладчатые зоны (например, Датско-Польский авлакоген), либо в более широкие и пологие впадины — синеклизы (например, Днепровско-Донецкий авлакоген — в Украинскую синеклизу).

Наряду с простыми авлакогенами существуют сложные, состоящие не только из прогибов — грабенов, но и из поднятий — горстов (например, зона Вичиты Северо-Американской платформы). В авлакогенах иногда наблюдаются проявления базальтового вулканизма и нередко накапливаются мощные соленосные толщи.