От греч. ge — Земля и physike — основы естествознания. Профессия подходит тем, кого интересует физика и география (см. выбор профессии по интересу к школьным предметам).
Главные задачи современной геофизики: изучение и оценка природных ресурсов, охрана окружающей среды, прогноз погоды и стихийных бедствий, исследование Мирового океана, космические исследования, контроль за ядерными испытаниями. Этим и занимается геофизик.
Геофизика — совокупность дисциплин, исследующих происхождение, эволюцию, строение, свойства и процессы (природные и техногенные) в Земле и её оболочках (атмосфере, гидросфере, литосфере и т.д.).
Геофизика связана с геологическими науками (особенно тектоникой, вулканологией, петрофизикой, а также геохимией), астрономией, математикой, физикой и многими техническими науками, физической географией и др.
Освоение планеты невозможно без элементарных геофизических наблюдений — измерения расстояний, определения направлений на морях и океанах, описания и систематизации стихийных бедствий и т.д. В XVII-XIX вв. были открыты основные законы макроскопической физики. Тогда же появилось понимание необходимости глобальных наблюдений с помощью геофизических обсерваторий для глобальных наблюдений.
В 60-х гг. ХХ в., с появлением ЭВМ, геофизики смогли автоматизировать обработку результатов наблюдений. А использование методов физики твёрдого тела и физики высоких давлений позволило перейти от проблемы внутреннего строения Земли к физике земных недр.
Возможности геофизики возросли и благодаря космическим исследованиям. Возникла новая наука — сравнительное планетоведение, в которой геофизические методы играют определяющую роль. Проблемы, стоящие перед человечеством – поиск новых природных ресурсов, защита людей и природы в целом от стихийных бедствий и техногенных катастроф – делают геофизику одним из важнейших разделов современного естествознания.
Крупные разделы геофизики: солнечно-земная физика, физика атмосферы, гидрофизика и физика «твёрдой» Земли, разведочная геофизика, промысловая геофизика и вычислительная геофизика.
Солнечно-земная физика изучает явления и процессы в межпланетной и околоземной среде.
Физика атмосферы, изучающая атмосферные явления, под разделяется на метеорологию (изучает нижние слои атмосферы), и аэрономию (изучает верхние слои).
Тепловое излучение и различные оптические эффекты атмосферы изучаются актинометрией и атмосферной оптикой. Учения об атмосферном электричестве, акустике и турбулентности выделяются в отдельные отрасли науки.
Разведочная геофизика – раздел геофизики, занятый изучением глубинного строения земной коры, поисками и исследованием месторождений полезных ископаемых. Для этого она применяет гравиметрические, магнитные, электрические, сейсмические и ядерно-физические методы. Специалисты в разведочной геофизике занимаются поиском полезных ископаемых (нефти, газа, руды и пр.) и подземных вод.
Анализируя с помощью компьютера результаты измерений (сейсмических волн, гравитационных полей и пр.), геофизики выявляют месторождение полезных ископаемых; создают карты рельефа дна океана, структуры земной коры, соляных куполов и антиклинали, где аккумулируется нефть; определяют состав и генезис горных пород, толщину ледниковых покровов.
Геофизики (в зависимости от специализации) работают в научно-исследовательских и проектных организациях, в геологоразведочных и нефтедобывающих компаниях.
Интерес к физике и географии, математические способности, аналитический склад ума. Измерения обычно приходится проводить в полевых условиях, поэтому требуется крепкое здоровье.
Необходимы познания в области физики и географии, умение проводить измерения с помощью измерительных приборов и обрабатывать полученные результаты с помощью специальных компьютерных программ. Также необходимо уметь анализировать полученные данные в соответствии со своими исследованиями.
Дополнительные особенности:
Специалистов-геофизиков готовят университеты и геологоразведочные вузы. Иногда в эту профессию приходят работать люди с физико-математическим образованием. Выпускники геологоразведочных техникумов, обучавшиеся по этой специальности, могут работать геофизиками-техниками. Под руководством инженера они выполняют отдельные виды измерений и обрабатывают полученные материалы.
Среднее специальное образование
Квалификация «техник» (работает под руководством геофизика с высшим образованием).
Высшее образование
Геологический факультет
Кафедра геофизических методов исследований земной коры
Готовит геологов-геофизиков
Кафедра сейсмометрии и геоакустики
готовит дипломированных специалистов по сейсмометрии и морской геофизике.
Направление «Геодезия и землеустройство»
Готовят инженеров по прикладной геодезии, по астрономогеодезии, по космической геодезии. А также бакалавров и магистров техники и технологий.
Направление «Прикладная информатика (в геодезии)».
Готовят бакалавров и магистров прикладной информатики.
Институт геологии и нефтегазовых технологий (в структуре университета)
Кафедра геофизики
Специальности: «рудная геофизика», «сейсмометрия и сейсмология», «геофизические методы исследования скважин».
И др. вузы.
www.profguide.io
Геофизика -это сравнительно молодая наука, которая сформировалась только к середине XIX века. На сегодняшний день важными целями геофизиков является: охрана окружающей среды, исследование природных ресурсов, контроль ядерных опытов, составление прогнозов и научное предсказание стихийных бедствий.
Геофизика – это целый комплекс наук, которые исследуют строение Земли при помощи физических методов. Геофизика изучает Землю со всех сторон и очень многопланово. Она включает в себя изучение земной коры, ядра, мантии, рек, льдов, океанов и атмосферы Земли. Термин «геология» был введён норвежским учёным М. Эшольтом в 1657 году.
Геофизика будет интересна людям, которые интересуются космосом. Геофизика, космос очень связаны, так как научные методы позволяют предсказывать некоторые изменения в мировом пространстве. Космос представляет собой такую же субстанцию для изучения, как суша или рельеф поверхности земли.
Разведочная геофизика очень важна для науки и общества. Её методы просты и удобны, поэтому применяются повсеместно. Разведочная геофизика занимается подробным исследованием строения Земли. Главной целью исследований является поиск и нахождение полезных ископаемых. Кроме того, ищутся причины, которые могут послужить возникновению залежей. Изучение может проводиться на суше и на водной части Земли, а также в воздухе и космосе. Разведочная геофизика очень популярна и часто используема из-за того, что процедура проводится достаточно быстро, является очень эффективной, требует минимум средств и предоставляет надёжные результаты.
К методам разведочной геофизики следует отнести: сейсморазведку, гравиразведку, электроразведку, магниторазведку, радиометрию, ядерную геофизику, теплометрию и исследование скважин. Рассмотрим эти методы более подробно.
Сейсморазведка основывается на исследовании строения Земли при помощи регистрации и возбуждения упругих волн. Любые породы земной коры можно дифференцировать по упругости поверхности при помощи модуля Юнга, скорости поперечных и продольных волн, плотности и коэффициенту Пуассона. Узнать геологическое строение породы возможно благодаря вторичным волнам, которые образуются на границе каждого слоя. Упругость вторичных волн даёт обширную информацию для учёного. Сейсмоприёмники помогают преобразовать колебания волны в электрический сигнал. Лучше всего полученную информацию изображать в виде графиков или сейсмограмм. Строение коры Земли лучше всего изображать при помощи разрезов и карт. Анализ таких карт позволяет определять место возможных залежей полезных ископаемых.
Гравиразведка изучает изменение ускорения при свободном падении и влияние этого фактора на плотность тела. Этот метод часто используют при исследовании глубоких слоёв земной коры и верхней части мантии. Кроме того, этот метод очень эффективен при исследовании поверхности на тектонические нарушения и при поиске полезных ископаемых. Гравиразведка позволяет детально изучать внутреннее строение горных пород и их местонахождение. Для гравиразведки применяются специальные приборы – гравиметры, которые способны измерять ускорение свободного падения.
Геофизика – это наука, в которой важное место принадлежит геомагнетизму, который изучает магнитное поле Земли и некоторых горных пород. Возможность измерения направления и интенсивности магнитного поля позволяет изучать происхождение пород, дрейф материков и тектонику плит. Для поиска полезных ископаемых часто используется магнитная наземная, морская и аэромагнитная съёмка. Магниторазведка предоставляет большой объём информации для исследования аномальных явлений.
Электроразведка помогает досконально изучить отдельные параметры геологического разреза. Методы этого вида геофизики делятся на виды по характеру источника и его типу.
Работа геофизиком может быть очень разнообразна, так как существует множество отдельных направлений. Такая профессия очень интересна из-за того, что совмещает в себе разные виды деятельности: можно трудиться в лаборатории, строить графики за компьютером или исследовать породы в полевых условиях. Кроме того, работа геофизиком позволит путешествовать по миру, ведь опытные образцы могут понадобиться из пустыни, реки, тундры, гор и т. д. Именно поэтому геофизик должен быть спортивно подготовлен, чтобы активно принимать участие в экспедиции. Иногда необходимо будет пробираться в труднодоступные места, несмотря на холод или жару.
В этой профессии тесно связано исследование теоретических вопросов с решением практических проблем. Поскольку минеральные и энергетические ресурсы любой страны во многом обеспечивают её экономическое состояние, профессия геолога всегда востребована на рынке труда. Социально-экономическая роль геологов в жизни общества огромна, так как их работа позволяет избегать экономических кризисов или выходить из них с наименьшими затратами ресурсов. В России профессия геолога имеет особое значение, так как территория страны очень велика и богата месторождениями полезных ископаемых. Занимательно, что даже на сегодняшний день нельзя достоверно говорить о том, что геологам России известны все месторождения полезных ископаемых.
Работа геологов состоит из множества этапов. Основные из них – это проведение поисковых работ, оценка состояния, обеспечение геологического обслуживания, установление месторождений, изучение геологической структуры, осуществление контроля и обобщение полученного геологического материала.
Так как геофизики проводят сложные работы по исследованиям земной коры, ищут месторождения полезны ископаемых, занимаются сейсморазведкой, то в их арсенале находится много инструментов и приборов, которые позволяют собирать, накапливать и анализировать полученные данные. Обычно геофизик работает с гидрографическими, океанографическими, метеорологическими и гидрологическими инструментами. По результатам собранной информации учёные составляют карты, графики, определяют происхождение, возраст и состав горных пород, а также толщину ледников и анализируют неоднородность дна океанов.
Геофизики активно занимаются сейсморазведкой, проводя искусственные взрывы и создавая волны. Полученные результаты тщательно изучаются и анализируются на компьютере. Геофизика – это такая наука, которая требует от учёного много знаний в разных сферах. Геофизик должен уметь определять геофизические особенности изучаемого района, уметь работать с компьютерными программами и правильно составлять карты. Строительная геофизика является большой базой знаний для исследований геофизиков.
Институт геофизики создан с целью развития геофизической науки. Работники и преподаватели института принимают активное участие в разнообразных международных конференциях. Материально-техническая база довольно богата: есть цифровая аппаратура для исследования геофизических полей, специальная аппаратура для проведения термо- , сейсмо- и магнито-исследований в глубоких скважинах, комплекс для наблюдения за радоном – вестником землетрясений.
Учащиеся могут защитить в институте докторскую и кандидатскую диссертацию, и продолжить свою карьеру в стенах института. Также действует аспирантура. Основные направления в исследованиях основываются на изучении сейсмометрии, региональной геофизики, электрометрии, математической геофизики, геодинамики, промышленной и экологической геофизики.
Также институт славится своими разработками, которые позволили упростить и систематизировать информацию, полученную из первичных источников. В институте были изобретены: система для регуляции сейсмической активности «Синус», магнитометр обычный и скважинный, аппаратурный комплекс для проведения геоакустического каротажа, наземный трехэлементный магнитометр и скважинный каппометр.
День геофизика отмечается в первое воскресения апреля. Праздник касается геологов, гидрогеологов, геохимиков, геоэкологов и т. д. Этот праздник начинает свою историю с 1966 года в СССР. На сегодняшний день в России праздник не считается государственным, но в кругах учёных о нём помнят. Некоторые страны бывшего СССР и вовсе признали его государственным.
История праздника уходит корнями в 1966 год, когда Верховный Совет СССР решил отблагодарить советских геологов за создание минерально-питьевой базы для страны. Официальным поводом стало открытие месторождений нефти и газа в Западной Сибири. День геолога отмечается в первое воскресение апреля неспроста, ведь именно с весны начинается активная подготовка к экспедициям. Инициатором создания такого праздника выступил академик А. Л. Яншин. День геолога отмечается в Белоруссии, Кыргызстане, России и Украине.
Перед тем как выбирать место для учёбы, следует понять в какой области будущий геолог хотел бы трудиться. В геологии есть множеств различных направлений и спецификаций. Очень перспективны климатология и геофизика, так как правильные прогнозы погоды всегда будут необходимы обществу.
Обучиться профессии геолога можно в Московском государственном университете, в Государственном университете Санкт-Петербурга, в Государственном горном институте, в Российском государственном университете нефти и газа, в Московском горном университете и т. д. Большое количество учебных заведений и направлений для обучения позволяют любому желающему выбрать направление и вуз.
Геофизик - профессия, где учат не только теоретическим методам, но также правилам выживания в суровых условиях природы. Ведь будущий геолог может работать в промышленных добывающий организациях, независимых геологических организациях, исследовательских центрах, буровых партиях и разведочных экспедициях.
Следует понимать, что работа геологом будет недоступна для некоторых студентов по состоянию физического или психического здоровья. В приёме в высшее учебное заведение будет отказано абитуриентам, которые имеют заболевания сердца, органов пищеварения, позвоночника, перепады давления, часто теряют сознание, страдают от судорог и расстройства координации движений, нарушения слуха и вестибулярного аппарата, нарушения при различении цветов и т. д.
Геофизик – профессия, которая потребует от человека важных черт характера. Кроме отличного физического здоровья, необходимо иметь развитую память, наблюдательность, умение работать в коллективе, аналитические способности, умение ориентироваться в пространстве, самостоятельность, глобальное мышление, логику, упорство и эмоциональную устойчивость.
fb.ru
Геофизика — комплекс наук, исследующих физическими методами строение Земли. Геофизика в широком смысле изучает физику твёрдой Земли (земную кору, мантию, жидкое внешнее и твёрдое внутреннее ядро), физику океанов, поверхностных вод суши (озёр, рек, льдов) и подземных вод, а также физику атмосферы (метеорологию, климатологию, аэрономию).
Разведочной геофизикой называют раздел геофизики, посвящённый изучению строения Земли с целью поиска и уточнения строения залежей полезных ископаемых, а также выявлению предпосылок для их образования. Разведочная геофизика проводится на суше, акватории морей, океанов и пресных водоемов, в скважинах, с воздуха и из космоса. Разведочная геофизика является важной составляющей геологоразведочного процесса благодаря высокой эффективности, надёжности, дешевизне и скорости проведения. К методам разведочной геофизики относят сейсморазведку, электроразведку на постоянном и переменном токе, магниторазведку, гравиразведку, геофизические исследования скважин, радиометрию, ядерную геофизику и теплометрию.
Сейсморазведка - раздел разведочной геофизики, включающий методы изучения строения Земли, основанные на возбуждении и регистрации упругих волн. Породы земной коры различаются по упругим свойствам — модулю Юнга, коэффициенту Пуассона, скорости продольных и поперечных волн и плотности. На границах слоев с различными упругими свойствами вторичные волны, содержащие информацию о геологическом строении.
Для регистрации колебаний упругих волн применяют специальные устройства — сейсмоприемники, преобразующие колебания частиц почвы в электрический сигнал. Полученная информация собирается на графиках, называемых сейсмограммами, обрабатывается и получает геологическое толкование. В результате строение земной коры изображается в виде разрезов и карт, на которых определяется место возможного скопления полезных ископаемых.
Гравиразведкой или гравиметрией называется геофизический метод, изучающий изменение ускорения свободного падения в связи с изменением плотности геологических тел. Гравиразведка активно применяется при региональном исследовании земной коры и верхней мантии, выявлении глубинных тектонических нарушений, поиске полезных ископаемых — преимущественно рудных, выделении алмазоносных трубок взрыва. Гравиразведка позволяет изучать состав горных пород, и их положение в геологическом разрезе, например для магматических с ростом основности возрастает концентрация железистых соединений и плотность.
Для проведения гравиразведки применяются гравиметры, чувствительные приборы измеряющие ускорение свободного падения. Единицей измерения этой величины является Гал или более употребительный мГал. Крупные геологические тела характеризуются аномалиями в десятки и даже сотни мГал. В отечественной практике наиболее широко применяются кварцевые гравиметры ГНУ-КС и ГНУ-КВ.
Геомагнетизм исследует магнитное поле Земли (его источники и изменения на протяжении геологической истории Земли), а также магнитные свойства горных пород. Принято считать, что глобальное магнитное поле Земли обусловлено электрическими токами в жидком внешнем ядре, его напряженность изменяется с периодичностью от 100 до 10 000 лет, а полярность подвержена обращениям (инверсиям). Измерения интенсивности и направления намагниченности горных пород позволяют изучать происхождение и изменения во времени геомагнитного поля и служат ключевой информацией для развития теории тектоники плит и дрейфа материков. С целью поисков месторождений полезных ископаемых магниторазведка применяется в виде наземной, морской или аэромагнитной съёмки. Магнитная съемка проводится, как правило, по сети параллельных линий, или профилей. После ввода необходимых поправок строится карта магнитного поля в виде графиков или изолиний. На карте могут находится области спокойного поля и магнитные аномалии — локальные возмущения магнитного поля, вызванные неоднородностями магнитных свойств горных пород. Магниторазведка проводится с целью выявления аномалий как непосредственно связанных с полезным ископаемым, так и с контролирующими залежь тектоническими и стратиграфическими структурами.
Методы электроразведки позволяют изучать параметры геологического разреза, измеряя параметры постоянного электрического или переменного электромагнитного поля. Примером электроразведки может служить исследование методом вызванной поляризации.
Геофизические исследования скважин (ГИС) — исследования бурящихся, промысловых и других скважин геофизическими методами с целью изучения разреза скважины для последующей качественной и количественной геологической оценки, как самой скважины, так и месторождения в целом. Комплекс ГИС включает в себя множество методов, которые можно условно разделить на несколько больших и не очень разделов, в зависимости от типа изучаемых физических параметров пород. Работы проводят с помощью геофизического оборудования.Методов каротажа и ГИС довольно много. Это такие методы как:
А также некоторые другие отдельные виды геофизических работ в скважинах.
Наиболее широкое применение геофизических исследований скважин приходится на нефтегазовую промышленность:
dic.academic.ru
В зависимости от своей специализации (геофизик-нефтяник, инженер-геофизик, геофизик-разведчик, сейсморазведчик, гравиразведчик и др.), геофизик выполняет разные виды деятельности. Он может работать как в научно-исследовательской лаборатории за компьютером, так и в полевых условиях, выезжая в командировки. Геофизикам приходится бывать в тундрах, пустынях, в горах и других необычных и даже труднодоступных местах. Иногда нужно карабкаться по горам или сплавляться по бурным рекам.
Геофизики ведут поиск и разведку месторождений руды, нефти и газа, подземных вод на суше и шельфах морей, проводят сейсмическую разведку. В арсенале геофизиков множество специальных инструментов и приборов: геодезические, гидрографические, океанографические, гидрологические, метеорологические или геофизические. С их помощью проводятся необходимые измерения магнитных, электрических и гравитационных полей. По результатам измерений они составляют карты структуры земной коры, рельефа дна океана, определяют толщину ледниковых покровов, а также состав и происхождение горных пород.
Геофизики также занимаются сейсморазведкой – исследованием земной коры с помощью искусственно создаваемых взрывом или ударом сейсмических волн. Все полученные результаты анализируются на компьютере.
Кроме общих знаний физики и географии геофизику необходимо иметь геолого-геофизические сведения об изучаемом районе. Он должен знать специальные профессиональные компьютерныепрограммы и уметь составлять карты. В своей работе геофизик применяет знания инженерной геологии в строительстве плотин, мостов, туннелей и крупных сооружений.
moeobrazovanie.ru
геофизика — геофизика … Орфографический словарь-справочник
Геофизика — Геофизика комплекс наук, исследующих физическими методами строение Земли. Геофизика в широком смысле изучает физику твёрдой Земли (земную кору, мантию, жидкое внешнее и твёрдое внутреннее ядро), физику океанов, поверхностных вод суши (озёр … Википедия
Геофизика — наука, изучающая физ. явления и процессы, которые протекают в оболочках Земли и в ее ядре. Учитывая специфические особенности геосфер в отношении их структуры, состава, физ. свойств и развития, в Г. выделяют физику атмосферы, физику моря и физику … Геологическая энциклопедия
геофизика — Комплекс наук, изучающих физические свойства Земли в целом и физические процессы, происходящие в её твёрдых сферах, а также в жидкой (гидросфера) и газовой (атмосфера) оболочках [БСЭ] геофизика Комплекс наук, изучающих физические поля Земли и… … Справочник технического переводчика
ГЕОФИЗИКА — (греч., ge земля, и physikos физика). Учение о физических процессах внутри земли. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. ГЕОФИЗИКА греч., от ge, земля, и physikos. Учение о физических явлениях внутри земли … Словарь иностранных слов русского языка
ГЕОФИЗИКА — комплекс наук, исследующих физическими методами строение Земли, ее физические свойства и процессы, происходящие в ее оболочках. Соответственно в геофизике выделяют физику т. н. твердой Земли (сейсмология, геомагнетизм, гравиметрия, разведочная… … Большой Энциклопедический словарь
ГЕОФИЗИКА — ГЕОФИЗИКА, комплекс наук, исследующих физическими методами строение, физические свойства Земли и процессы, происходящие в ее оболочках. В геофизике выделяют физику Земли (сейсмология, геомагнетизм, гравиметрия, геотермия, разведочная геофизику и… … Современная энциклопедия
ГЕОФИЗИКА — ГЕОФИЗИКА, наука, изучающая физические свойства Земли как единой системы. Частично связана с ХИМИЕЙ, ГЕОЛОГИЕЙ, АСТРОНОМИЕЙ, СЕЙСМОЛОГИЕЙ, МЕТЕОРОЛОГИЕЙ и многими другими науками. На основе данных о природе сейсмических волн, геофизики изучили… … Научно-технический энциклопедический словарь
ГЕОФИЗИКА — ГЕОФИЗИКА, геофизики, мн. нет, жен. (от греч. ge земля и слова физика ) (научн.). Совокупность дисциплин, применяющих физические методы к изучению земного шара. Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935 1940 … Толковый словарь Ушакова
геофизика — сущ., кол во синонимов: 4 • аэрономия (1) • климатология (9) • метеорология (18) … Словарь синонимов
ГЕОФИЗИКА — комплекс наук, изучающих физические свойства Земли и процессы, происходящие в ее оболочках. Экологический энциклопедический словарь. Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю. 1989 … Экологический словарь
dic.academic.ru
ГЕОФИЗИКА, комплекс наук, исследующих физическими методами строение Земли. Геофизика в широком смысле изучает физику твердой Земли (земную кору, мантию, жидкое внешнее и твердое внутреннее ядро), физику океанов, поверхностных вод суши (озер, рек, льдов) и подземных вод, а также физику атмосферы (метеорологию, климатологию, аэрономию).
В настоящей статье рассматривается исключительно физика твердой Земли, основными разделами которой являются сейсмология, геодезия, гравиметрия, геомагнетизм, геоэлектрика, геотермия, реология, физика минералов и горных пород. Прикладная геофизика разрабатывает методы и теорию геофизической съемки и геофизической разведки, главным образом с целью поиска месторождений полезных ископаемых (см. ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ РАЗВЕДКА). Морская геофизика проводит исследования в морях и океанах.
Геофизика использует данные других наук, в основном физики и геологии, а также математики, астрономии, кристаллографии, геохимии. Большое влияние на развитие геофизики оказали результаты космических исследований и развитие теории тектоники плит.
Сейсмология изучает землетрясения, их механизмы и последствия, распространение сейсмических волн, а также все виды движений земной коры, которые регистрируются сейсмографами на суше и на дне океанов и морей. Наиболее активные землетрясения наблюдаются в ослабленных зонах вдоль границ тектонических плит. При этом возбуждаются три типа сейсмических волн: продольные (P), поперечные (S) и поверхностные (волны Лява и Рэлея). Сильные землетрясения могут также возбуждать свободные колебания всей Земли.
Выбором сейсмически безопасных мест для строительства проектируемых сейсмостойких сооружений занимается инженерная сейсмология. Реальной методологии точного прогноза времени и места землетрясений пока не существует. Известно, что наиболее сильные землетрясения сопровождают процесс субдукции (поддвига) в глубоководных желобах или движения по трансформным разломам. Это позволяет прогнозировать районы возможных землетрясений. Информация о силе ожидаемых толчков крайне необходима для определения возможной интенсивности сейсмических воздействий на такие сооружения, как ядерные реакторы, плотины, мосты и здания.
Сейсмические методы используются для изучения внутреннего строения Земли в целом и ее структуры на разных глубинах. Следует отметить, что на основе результатов сейсмических исследований установлено, что Земля состоит из ядра, мантии и земной коры. Использование цифровых сейсмографов сыграло огромную роль в изучении земных недр и позволило регистрировать землетрясения. По данным об изменениях скоростей волн была составлена трехмерная схема строения мантии. Структура верхней мантии, определяемая по скоростям сейсмических волн, различна для районов срединно-океанических хребтов и материков и соответствует распределению теплового потока. Сходная картина в изменениях скоростей волн отмечается и в нижней мантии, однако они не коррелируют с макрорельефом поверхности Земли. См. также ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЯ.
Геодезия исследует главным образом форму Земли. Различают две геодезические задачи: определение параметров сфероида или эллипсоида (дающего наилучшее совпадение с поверхностью моря), в первом приближении аппроксимирующего форму Земли, и измерение отклонений действительной поверхности геоида от сфероида. По существу, форма Земли представляет собой эллипсоид вращения, слегка сплющенный на полюсах. Определение формы геоида и сфероида осуществляется в основном путем сочетания наземной геодезической съемки и изучения орбит искусственных спутников Земли. Изменения формы Земли, связанные с перемещением литосферных плит, определяются по данным радиоинтерферометрии и Системы глобального определения местоположения (GРS). См. также ГЕОДЕЗИЯ.
Гравиметрия занимается изучением гравитационного поля Земли. Локальные вариации этого поля, связанные с плотностными неоднородностями в пределах земной коры, используются для определения положения рудных тел. Полагают, что рельеф земной поверхности и плотностные изменения внутри земной коры с глубиной взаимно компенсируются, поэтому удовлетворительная корреляция между гравитационными аномалиями протяженностью 100-1000 км и рельефом не наблюдается.
Геомагнетизм исследует магнитное поле Земли (его источники и изменения на протяжении геологической истории Земли), а также магнитные свойства горных пород. Принято считать, что магнитное поле Земли обусловлено электрическими токами в жидком внешнем ядре, его напряженность изменяется с периодичностью от 100 до 10 000 лет, а полярность подвержена обращениям (инверсиям). Измерения интенсивности и направления намагниченности горных пород позволяют изучать происхождение и изменения во времени геомагнитного поля и служат ключевой информацией для развития теории тектоники плит и дрейфа материков. См. также ГЕОМАГНЕТИЗМ.
См. также МАГНИТНОЕ ПОЛЕ ЗЕМЛИ.
Геоэлектрика изучает изменяющуюся с глубиной электропроводность Земли путем наблюдений за изменениями магнитного поля. Взаимодействие вариаций магнитного и электрического полей, обусловленных как естественными, так и искусственно индуцированными токами, используется в магнитотеллурическом зондировании при разведке полезных ископаемых и для изучения строения нижней части коры и верхней мантии. См. также ГЕОФИЗИЧЕСКАЯ РАЗВЕДКА.
Геотермические исследования основаны на измерении теплового потока и теплопроводности, а также радиоактивности вблизи поверхности, которые затем экстраполируются на глубину. Тепловое излучение Солнца оказывает незначительный эффект на недра Земли. Точно так же энергия, высвобождаемая при землетрясениях и приливном трении, мала по сравнению с геотермальными потерями тепла. Предполагается, что главный источник тепла в Земле обусловлен радиоактивным распадом долгоживущих радионуклидов, а также высвобождением гравитационной энергии и распадом короткоживущих радионуклидов. Современный тепловой поток Земли подвержен большим изменениям. На материках он зависит от радиоактивности коренных пород, причем на долю мантии приходится примерно половина общего теплового потока. В океанах он вдвое больше, чем на материках, и обусловлен, главным образом, конвекцией в мантии.
На глубинах ниже 100 км распределение температур и источников тепла, а также механизм его переноса точно не установлены. Конвекция, вероятно, происходит в верхней мантии и внешнем ядре, но неясно, насколько она активна в нижней мантии. На ранних этапах истории Земли термальная конвекция могла быть более интенсивной. В вулканических областях, срединно-океанических хребтах и областях гидротермальной активности обнаружен более высокий тепловой поток.
Реология занимается изучением остаточных деформаций и течения вязких и пластичных материалов. Применительно к Земле это обычно означает исследование вязкости внутренних слоев и ее изменений во времени, а также глубинных движений вдоль разломов, перемещений литосферы относительно астеносферы, субдукции литосферных плит, трещинообразования в горных породах, крипа и т.п. Прямые измерения вязкости в недрах Земли невозможны, однако ее оценки могут быть выполнены на основе изучения скорости поднятий таких древних областей, как Канадский и Балтийский щиты, ранее опустившихся под действием ледниковой нагрузки. Согласно этим оценкам, вязкость верхней мантии – 1020-1022 ПаЧс, а нижней - от 1022 до 1026 ПаЧс (паскаль - единица давления, 1 Па = 10 дн/см2).
На основе исследований горных пород при высоких давлениях изучаются их свойства и интерпретируются данные о скоростях распространения сейсмических волн и распределении плотности вещества в недрах Земли. Таким образом определяется минералогический состав ее внутренних слоев. Методы изучения плотности, кристаллической структуры, электропроводности, точки плавления минералов и горных пород при высоких давлениях базируются на достижениях термодинамики и физики твердого тела. Экспериментальные методы включают ультразвуковые измерения скорости как функции давления величиной примерно 30 кбар (1 кбар = 108 Па). При помощи специальной техники можно генерировать высокие давления, по крайней мере до 1000 кбар (100 ГПа). Под действием ударного сжатия или в камерах с алмазными наковальнями могут быть получены более высокие давления, чем в центре Земли (~3600 кбар, или 360 ГПа).
В идеальном случае для полного понимания процессов, происходящих в глубине Земли, необходимо знать зависимости скоростей распространения продольных и поперечных волн, модуля упругости, плотности, коэффициента термического расширения, удельной теплоемкости, температуры плавления, вязкости, электро- и теплопроводности горных пород от давления. Поскольку эти сведения невозможно получить путем непосредственных наблюдений, бóльшая часть современных знаний предстает в форме теоретически рассчитанных уравнений состояния как функции от плотности. На основе использования уравнений состояния экспериментальные данные экстраполируются на область высоких давлений, характерных для недр Земли.
Важную роль в определении свойств, не поддающихся непосредственным измерениям, и интерпретации сейсмических данных для определения состава пород и фазовых переходов в Земле играют опытным путем установленные соотношения между скоростями волн, плотностью и атомным весом. Все модели Земли включают зоны скачкообразных изменений плотности и волновых скоростей на различных глубинах, обусловленные изменениями химического состава. Некоторые из этих зон идентифицируются как фазовые переходы или перестройка кристаллической структуры в минеральных ассоциациях, что подтвердили эксперименты с использованием методов рентгеноструктурного анализа. Лабораторные эксперименты по фазовым переходам в горных породах при высоких давлениях и температурах позволяют определить границы различных сред в земных недрах.
Фазовые переходы в недрах Земли происходят в определенном диапазоне глубин. Переходная зона между 400 и 1000 км включает две главные границы со скачкообразным изменением свойств на глубинах ~400 и ~670 км, которые идентифицированы как границы перехода оливина в шпинель и шпинелеподобные структуры и шпинели в более плотную ассоциацию - перовскит плюс магнезиовюстит.
Граница между ядром и мантией имеет химическую природу. Внешнее ядро может быть представлено жидким железо-никелевым расплавом с добавками более легких элементов, по всей вероятности, серы, кислорода или кремния.
Наиболее точные изотопные методы определения возраста горных пород основаны на процессах распада радиоактивных элементов в этих породах.
www.krugosvet.ru