Общая геология - Якушова А.Ф.
ISBN 5—211—00131—1
Скачать (прямая ссылка):
Определенное место в исследованиях как по теоретической, так и по практической геологии занял к настоящему времени эксперимент (физическое моделирование). Он успешно применяется в минералогии— синтез минералов, в том числе алмаза и других драгоценных камней, в петрологии — плавление и синтез горных пород, в тектонике — воспроизведение деформаций горных пород, в инженерной геологии и других отраслях геологической науки. Эксперимент— незаменимое средство изучения глубинных процессов, не поддающихся непосредственному наблюдению. Прокладывает себе путь и математическое моделирование, особенно успешно в геофизике.
ГЛАВА 2
СТРОЕНИЕ И СОСТАВ ЗЕМЛИ
1. ФОРМА И РАЗМЕРЫ ЗЕМЛИ
Первые представления о форме и размерах Земли появились в глубокой древности. Длительное время Земля рассматривалась как шарообразное тело. В XVII—XVIII вв., когда для изучения размеров Земли впервые стали применяться более точные методы измерения (триангуляция), было выяснено, что Земля не представляет собой идеального шара, так как полярный и экваториальный радиусы неодинаковы (разница между ними составляет немногим более 21 км). Это свидетельствует о сплюснутости ее по оси вращения. Формирование фигуры Земли определялось совместным действием гравитации и центробежных сил. Равнодействующая этих сил называется силой тяжести и выражается в ускорении, которое приобретает каждое тело у поверхности Земли. На рубеже XVII и XVIII вв. И. Ньютоном теоретически было обосновано положение о том, что под воздействием силы тяжести Земля должна иметь сжатие в направлении оси вращения и принять форму эллипсоида, или сфероида. Последующие измерения дуг меридианов или параллелей, выполненные в разных странах, подтвердили теоретические положения и расчеты И. Ньютона. Они также показали, что Земля сжата не только на полюсах, но в небольшой степени и по экватору (наибольший и наименьший радиусы экватора отличаются по длине на 213 м), т. е. является не двухосным, а трехосным эллипсоидом.
Представления о Земле как об эллипсоиде (или сфероиде) в первом приближении верны, но в действительности реальная поверхность Земли более сложна. Наиболее близкой к современной фигуре Земли является фигура, получившая название геоида (дословно — «землеподобный»). Геоид — некоторая воображаемая уровенная поверхность, по отношению к которой сила тяжести повсеместно направлена перпендикулярно. На площади акватории океанов геоид совпадает с поверхностью воды, находящейся в полном покое. Продолжая эту уровенную поверхность океана под материки и острова так, чтобы она оставалась перпендикулярной к направлению отвеса, получаем поверхность геоида. Иными словами, геоид — это уровенная поверхность гравитационного потенциала (т. е. поверхность, во всех точках перпендикулярная к направлению отвеса), совпадающая с поверхностью воды океанов. Расхождение между геоидом и эллипсоидом (сфероидом) местами достигает H=IOO—150 м (рис. 2.1). Такие отклонения связаны с неравномерным распределением масс разной плотности в теле Земли, влияющим на изменение силы тяжести (на направлении отвесов и перпендикулярных к ним уровенных поверхностей), а следовательно, и на форму геоида.
Форма и размеры Земли были вычислены геодезистом А. А.
Изотовым в 1940 г. Выведенная им фигура была названа эллипсоидом Красовского К В настоящее время в Советском Союзе принимается эллипсоид Красовского, параметры которого подтверждаются современными исследованиями, в том числе с помощью
искусственных спутников Земли, и имеют большое значение при решении научных и практических задач геодезии, картографии и др. Основные параметры по эллипсоиду Красовского: экваториальный радиус — 6378,245 км; полярный радиус — 6356,863 км;
полярное сжатие а —---. Площадь поверхности Земли
^f-~==*. 298,25
составляет около 510 млн км2, ее объем— 1,083•1O12 км3, масса — 5,976-1027 г.
2. ВНУТРЕННЕЕ СТРОЕНИЕ ЗЕМЛИ
Главной особенностью строения Земли является неоднородность физических свойств и дифференцированность состава вещества по радиусу с обособлением ряда оболочек. Непосредственному наблюдению доступны лишь самые верхние (до глубин 15—20 км) горизонты земной коры, выходящие на поверхность или вскрытые рудниками, шахтами и буровыми скважинами.
Представление о составе и физическом состоянии более глубоких зон Земли основывается главным образом на данных комплекса геофизических методов. Из них особое значение имеет сейсмический (греч. «сейсма» — сотрясение) метод, основанный на регистрации скорости распространения в теле Земли волн, вызываемых землетрясениями или искусственными взрывами (рис. 2.2). В очагах землетрясений возникают продольные сейсмические волны (P), которые рассматриваются как реакция среды на изменение объема, и поперечные волны (S), представляющие собой реакцию среды на изменение формы и поэтому распространяющиеся только в твердых телах.
В честь крупного советского геодезиста Ф. Н. Красовского.
Поверхность рельефа.
Рис. 2.1. Поверхность рельефа, сфероид и геоид
Оболочки и ядро Земли. На основании сейсмических данных выделяют три главные области Земли, отделенные друг от друга четко выраженными поверхностями раздела первого порядка, где скорости сейсмических волн резко изменяются (рис. 2.3).
