- •Теоретический курс по дисциплине
- •Раздел 1. Методы геофизических исследований Тема 1.1. История развития науки
- •Тема 1.2. Сейсмический метод
- •Тема 1.3. Другие геофизические методы
- •Раздел 2. Общие сведения о Земле как планете Солнечной системы Тема 2.1. Строение и состав Вселенной и солнечной системы
- •Тема 2.2. Земля и другие планеты Солнечной системы
- •Сведения о планетах Солнечной системы
- •Тема 2.3. Астероиды и метеориты
- •Тема 2.4. Спутники планет
- •Тема 2.5. Форма и размеры Земли
- •Тема 2.6. Суточное вращение Земли и его следствие
- •Тема 2.7. Годовое вращение земли и его следствие
- •Раздел 3. Геофизические поля Земли Тема 3.1. Свойства геофизических полей Земли
- •Тема 3.1. Гравитационное поле Земли, его параметры
- •Тема 3.2. Магнитное поле Земли, его параметры
- •Раздел 4. Геологические процессы и явления Тема 4.1. Экзогенные процессы
- •Тема 4.2. Эндогенные процессы
- •Тема 4.3. Строение и возраст Земли
- •Тема 4.4. Земная кора, литосфера
- •Тема 4.5. Процессы и явления в литосфере
- •Раздел 5. Геосферы Тема 5.1. Взаимодействие процессов в геосферах
- •I - земная кора; II - скоростной твёрдый слой верхней мантии (слой в);
- •III - астеносфера; IV - подастеносферный слой верхней мантии (слой Голицина);
- •V - литосфера; VI[ - тектоносфера; к - континент; о - океан.
Тема 3.1. Гравитационное поле Земли, его параметры
Гравиметрические методы основаны на изучении поля силы тяжести Земли. Изменение элементов этого поля позволяют судить о распределении в земной коре масс различной плотности. Ускорение силы тяжести на земной поверхности слагается из ускорения притяжения Земли «...» и центробежного ускорения «С», вызываемого её вращением:
q=F+C
По закону всемирного тяготения две материальные точечные массы mlиm2, находящиеся на расстоянии «г», взаимно притягиваются
F= -fmlxm2/r2, где:
f- гравитационная постоянная, равная 6,67x10-82-1см3сек-2(постоянная тяготения).
Р - центробежная сила
F- сила притяжения
q- равнодействующая сила, характеризующая силу притяжения единичной массы, или притяжение.
Если каждой точке на поверхности Земли и во внешнем пространстве соответствует единственное значение силы тяжести, отнесенное к единичной массе, такое пространство называется полем силы тяжести Земли.
Сила, действующая в данной точке на единичную массу, называется напряженностью поля силы тяжести, т.е. равна ускорению свободного падения в этой точке.
Поле силы притяжения земли - есть гравитационное поле. В гравиразведке ускорение свободного падения называют силой тяжести.
За единицу ускорения свободного падения принята единица под названием «галилео». Всё земное поле силы тяжести равно 9,81 СЕ. В практике применяется единица свободного падения в 100 раз меньше Гал.
Тысячная доля гала - миллигал (1мГал =10-3Гал=10-5м/с2).
Среднеeзначение силы тяжести на поверхности Земли 9,8м/с2(979,7Гал). Значение силы тяжести на экватореqe = 9,78M/c2(978,0Гал), на полюсахqp= 9,83м/с2(983,2Гал)
Сила притяжения значительно превышает центробежную силу, поэтому она и определяет величину и направление силы тяжести. Центробежная сила на экваторе максимальная - около 0,03м/с2(3,4Гал), а на полюсах - равна нулю.
Сила тяжести в каждой точке Земли не остаётся постоянной с течением времени. Изменения её различные: вековые, периодические, скачкообразные.
Вековые связаны с медленным изменением внутреннего строения Земли, а также её формы.
Периодические изменения силы тяжести связаны с движением Луны и Солнца.
Скачкообразные изменения силы тяжести возникают в результате извержения вулканов, землетрясений и других причин.
Под нормальным гравитационным полем силы тяжести Земли принимается теоретически рассчитанное поле в предположении, что Земля представляет собой геометрически правильное тело, состоящее из однородных по плотности концентрических слоев.
Современное представление - форма Земли представляется геоидом. Современное значение сжатия Земли, определенное по результатам космических исследований и наземных гравиметрических измерений, составляет 1:298,26.
Отклонение геоида от истинной фигуры Земли составляет сотни метров, реже километры.
Формулы Клеро позволяют вычислить значение силы тяжести в любой точке земного шара, если известна её широта:
Yo = ge (l + sinℓ), ε = (5w2 a/2ge)-
где Yo- нормальное значение силы тяжести;
ge- значение с. т. на экваторе;
- широта пункта наблюдения;
λ = (а - в)/а - сжатие Земли, «а» и «в» - большая и малая полуоси эллипсоида Земли.
Аномалии силы тяжести - отклонения наблюденного поля силы тяжести от нормального.
Неравномерносное распределение масс различной плотности в земной коре является основой гравиразведки.
Для этого метода применяются высокоточные гравиметры. Для примера приводим плотности горных пород и полезных ископаемых:
Гранит - 2,53-2,68 г/см2
Габбро - 2,85 - 3,20г/см2
Базальт - 2,62 - 2,95г/см2
Глина - 1,20-2,40г/см2
Песчаник - 2,0 - 2,80г/см
Руды железистые
Медные хромиты - 3.0 - 5,50 г/см
Полиметаллы
Угли - 1,30-1,45 г/см2
Каменная соль - 2,10 - 2,30 г/см2
Нефть - 0,85-1,00 г/см2