36. Электротеллурическое поле. Региональные и локальные электрические поля земной коры. Вариации меридиальной и широтной напряженности электротеллурического поля

Земное электричество представляет собой единое целое, состоящее из электрического поля земной коры (электротеллурического поля) и электрического поля атмосферы.

Электротеллурическое полепредставляет собой поле сравнительно слабых естественных электрических токов верхних слоев земной коры. Рассматривают региональные и локальные электротеллурические поля. Первые из них обнаруживаются на значительных территориях, соизмеримых с континентами или океанами, вторые – на сравнительно небольших площадях земной или водной поверхности. Электротеллурическое поле представляет собой сумму регионального и локального полей, имеющих различные происхождения и неодинаковые пространственно-временные изменения напряженностиЕ.

Возникновение и возмущение электротеллурического поля обязано ряду факторов, которые условно можно объединить в сл. группы:

ионосферно-электрические процессы;

погранично-электрические процессы;

литосферно-электрические процессы.

Кроме указанных имеются и другие возбудители электротеллурического поля. К их числу относятся теллурические токи, обязанные своим возникновением конвективным движениям в земном ядре; процессы взаимодействия Солнца и космических лучей с геомагнитным полем; приливные эффекты в гравитационном поле системы Солнце – Земля - Луна; магнитные бури и др. Под совместным влиянием всех указанных основных возбудителей возникают электротеллурические поля регионального масштаба.

Региональные электрические поля- нестационарные электрические поля, особенно в во время электромагнитных бурь. В спокойные периоды плотность теллурических токов для различных участков земной поверхности примерно одинакова и в среднем составляет 2 А/м². Зная значения удельного электрического сопротивления пород землиможно рассчитатьЕ, которая, например, в Павловске 6.10^-5В/м. В целом для Земли интенсивность теллурических токов регионального масштаба увеличивается от низких широт к высоким. Амплитуды напряженностей регионального поля обычно колеблются около (0.3 – 1).10^-6В/м.

Большой вклад в значения Е региональных полей вносит геологическая обстановка. Там, где на большую глубину широко распространены горные породы с малым электрическим сопротивлением, интенсивность полей слабая; в зонах пород высокого сопротивления наблюдаются поля с повышенным значениемЕ.

Истинное направление электротеллурического поля указать невозможно, так как оно непрерывно меняется, однако наблюдается зависимость его среднего направления от географической широты места; на равнинах в умеренных широтах отмечаются меридианные токи, в полярных и экваториальных зонах – широтные. Причины такой резкой смены направления теллурических токов неизвестны. Однако, в любой момент времени в поверхностном слое земной коры циркулируют теллурические токи, образующие обширные замкнутые токовые системы (вихри). Так, в 18 часов гринвичского времени имеют место четыре вихря с центрами; в северной части Атлантического океана с направлением против часовой стрелки; в южной части Атлантического Океана с направлением по часовой стрелке; в северной части Тихого океана с направлением по часовой стрелке и в южной части Тихого океана с направлением против часовой стрелки. Интенсивность этих токовых систем связана с относительным движением Солнца т.о., что наибольших значений в умеренных широтах она достигает в дневное время теплого периода года.

Суточные вариации регионального поля представлены на рисунке и характеризуются наличием в основном двух пиков.

Рис.31. Суточный ход меридиальной (Е_) и широтной (Е_) компонент элект ротеллурического поля. а – Тортоса (Испания), б – Берлин.

Амплитуда суточных вариаций (Е_) и (Е_) не остается постоянной; установлена 27 – суточная последовательность ее максимума и 11- летний период изменения амплитуды суточного хода регионального поля, что соответствует периоду солнечной активности. Это свидетельствует о связи суточных вариаций регионального поля с активностью Солнца.

Наблюдаются также короткопериодные колебания (от 1 до 4000 с) электротеллурических полей, связанные с колебаниями магнитных полей.

Локальные электрические поля.Они возникают под влиянием местных возбудителей, основными из которых являются контакты горных пород, различающихся свойствами и особенно химическим составом. Фильтрация пластовых вод в водоносных горизонтах, атмосферных осадков в зоне аэрации, речные и морские течения, водопады и рудные тела также возбуждают локальные поля. Каждый из этих возбудителей создает собственные электрические поля, сумме составляющие, например, электрическое поле речного потока равное от 20 до 250 мВ/м. В горных районах речные потоки вместе с контактными полями горных пород, фильтрацией талых снеговых и ледниковых вод создают локальные поля с напряженностью Е = 300 – 600 мВ/м и даже до 2 В/м.