МОРСКА́Я ГЕОФИ́ЗИКА

МОРСКА́Я ГЕОФИ́ЗИКА, раз­дел фи­зи­ки Зем­ли, изу­чаю­щий внутр. строе­ние и фи­зич. свой­ст­ва Зем­ли под ак­ва­то­рия­ми мо­рей и океа­нов. Ин­тен­сив­ное раз­ви­тие М. г. на­ча­лось с сер. 20 в. и бы­ло свя­за­но с ис­сле­до­ва­ния­ми гео­ло­гич. строе­ния и эво­лю­ции дна мо­рей и океа­нов, вклю­чаю­щи­ми, в ча­ст­но­сти, изу­че­ние про­цес­сов фор­ми­ро­ва­ния, раз­ме­ще­ния и струк­ту­ры неф­те­га­зо­вых ме­сто­ро­ж­де­ний. М. г. ис­поль­зу­ет те же ме­то­ды ис­сле­до­ва­ний (сейс­мич., гра­ви­мет­рич., маг­ни­то­мет­рич., элек­тро­маг­нит­ные, гео­тер­мич. и др.), ко­то­рые при­ме­ня­ют­ся на су­ше, но тех­но­ло­гия про­ве­де­ния ра­бот учи­ты­ва­ет спе­ци­фи­ку мор. ус­ло­вий. Раз­ли­ча­ют дон­ные и на­борт­ные (су­до­вые) гео­фи­зич. ис­сле­до­ва­ния.

Сейсмические методы

ос­но­ва­ны на изу­че­нии ха­рак­те­ра рас­про­стра­не­ния уп­ру­гих (сейс­мич.) волн в не­драх Зем­ли, вы­зван­ных ес­те­ст­вен­ны­ми (зем­ле­тря­се­ния) или ис­кус­ст­вен­ны­ми (пнев­ма­тич., элек­тро­ис­кро­вые, элек­тро­ди­на­мич., пье­зо­ке­ра­мич. из­лу­ча­те­ли) ис­точ­ни­ка­ми. Сейсмич. ме­то­ды, ис­поль­зую­щие в ка­че­ст­ве ис­точ­ни­ков уп­ру­гих ко­ле­ба­ний ес­теств. зем­ле­тря­се­ния, по­зво­ля­ют ус­та­но­вить внутр. струк­ту­ру Зем­ли, ско­ро­сти рас­про­стра­не­ния сейс­мич. волн в её обо­лоч­ках, ис­сле­до­вать не­отек­то­нич. про­цес­сы на гра­ни­цах тек­то­нич. плит, про­гно­зи­ро­вать сейс­мич. опас­ность и др. На­блю­де­ния вы­пол­ня­ют при по­мо­щи ав­то­ном­ных дон­ных сейс­мо­ло­гич. стан­ций. Сейс­мич. ме­то­ды, ис­поль­зую­щие ис­кусств. ис­точ­ни­ки уп­ру­гих волн, при­ме­ня­ют в двух осн. мо­ди­фи­ка­ци­ях: глу­бин­ное сейс­мич. зон­ди­ро­ва­ние, ба­зи­рую­щее­ся на изу­че­нии пре­лом­лён­ных сейс­мич. волн, и не­пре­рыв­ное сейс­мич. про­фи­ли­ро­ва­ние, опи­раю­щее­ся на изу­че­ние от­ра­жён­ных сейс­мич. волн. Глу­бин­ное зон­ди­ро­ва­ние при­ме­ня­ют для ре­гио­наль­но­го изу­че­ния струк­ту­ры зем­ной ко­ры (оса­доч­ной тол­щи и кри­стал­лич. фун­да­мен­та) и верх­ней ман­тии Зем­ли. На­блю­де­ния вы­пол­ня­ют в отд. точ­ках или вдоль отд. про­фи­лей, в ка­че­ст­ве при­ём­ных уст­ройств ис­поль­зу­ют ав­то­ном­ные дон­ные стан­ции, для воз­бу­ж­де­ния уп­ру­гих волн – пре­им. пнев­ма­тич. ис­точ­ни­ки разл. мощ­но­сти, бук­си­руе­мые суд­ном вдоль от­ра­ба­ты­вае­мых про­фи­лей. По ре­зуль­та­там про­филь­ных ра­бот стро­ят­ся т. н. сейс­мич. и сейс­мо­гео­ло­гич. раз­ре­зы, на ко­то­рых при­во­дят­ся зна­че­ния сейс­мич. ско­ро­стей, гра­ни­цы гео­ло­гич. толщ, зо­ны раз­ло­мов и т. п. Сейс­мич. про­фи­ли­ро­ва­ние ис­поль­зу­ют в осн. для изу­че­ния мощ­но­сти и струк­ту­ры оса­доч­ных от­ло­же­ний, а так­же рель­е­фа и мор­фо­ст­рук­ту­ры кров­ли кон­со­ли­ди­ро­ван­но­го фун­да­мен­та. На­блю­де­ния вы­пол­ня­ют­ся на хо­ду суд­на, по сис­те­ме про­фи­лей. За суд­ном бук­си­ру­ют­ся как из­лу­ча­те­ли уп­ру­гих волн, так и при­ём­ные ан­тен­ны (т. н. сейс­мо­ко­сы) дли­ной от не­сколь­ких мет­ров до не­сколь­ких ки­ло­мет­ров. По ре­зуль­та­там сейс­мо­про­фи­ли­ро­ва­ния стро­ят­ся раз­ре­зы и кар­ты мощ­но­сти оса­доч­но­го по­кро­ва и его отд. сло­ёв, а так­же кар­ты рель­е­фа под­сти­лаю­ще­го («аку­сти­че­ско­го») фун­да­мен­та.

Гра­ви­мет­ри­че­ские ме­то­ды. Изу­че­ние гра­ви­тац. по­ля Зем­ли на ак­ва­то­ри­ях яв­ля­ет­ся пред­ме­том мор­ской гра­ви­мет­рии. Гра­ви­тац. из­ме­ре­ния про­во­дят с над­вод­ных, под­вод­ных и возд. су­дов с ис­поль­зо­ва­ни­ем разл. гра­ви­мет­ров. Осо­бен­ность из­ме­ре­ний си­лы тя­же­сти на мо­ре со­сто­ит в том, что на по­ка­за­ния гра­ви­мет­ра, ус­та­нов­лен­но­го на бор­ту суд­на, влия­ют слу­чай­ные пе­ре­ме­ще­ния и на­кло­ны при­бо­ра (свя­зан­ные с вол­но­вой кач­кой), ко­то­рые яв­ля­ют­ся при­чи­ной до­пол­нит. воз­му­щаю­щих ус­ко­ре­ний, ис­ка­жаю­щих по­ка­за­ния гра­ви­мет­ра. Для по­дав­ле­ния инер­ци­он­ных ус­ко­ре­ний по ам­пли­ту­де и вы­де­ле­ния по­лез­но­го сиг­на­ла ис­поль­зу­ют гра­ви­мет­ры, ус­та­нов­лен­ные на ги­ро­ста­би­ли­зи­ро­ван­ных плат­фор­мах. Од­но из на­прав­ле­ний мор­ской гра­ви­мет­рии – спут­ни­ко­вая аль­ти­мет­рия (см. в ст. Кос­ми­че­ская гео­де­зия). Гео­цен­трич. ко­ор­ди­на­ты ИСЗ, про­ле­таю­ще­го над вод­ной по­верх­но­стью, по­зво­ля­ют оп­ре­де­лить точ­ное по­ло­же­ние гео­ида, по ко­то­ро­му за­тем рас­счи­ты­ва­ют­ся зна­че­ния гра­ви­тац. по­ля в дан­ной точ­ке. Зна­ние ха­рак­те­ра по­ве­де­ния по­ля си­лы тя­же­сти не­об­хо­ди­мо как для рас­чё­та тра­ек­то­рий ИСЗ, так и для изу­че­ния глу­бин­но­го строе­ния Зем­ли (зем­ной ко­ры, верх­ней ман­тии, ас­те­но­сфе­ры), по­ни­ма­ния про­цес­сов фор­ми­ро­ва­ния ме­сто­ро­ж­де­ний по­лез­ных ис­ко­пае­мых, вы­яв­ле­ния плот­но­ст­ных не­од­но­род­но­стей по­род на разл. глу­би­нах и др.

Магнитометрические методы

М. г. ис­поль­зу­ют для изу­че­ния струк­ту­ры ано­маль­но­го маг­нит­но­го по­ля, не­по­сред­ст­вен­но свя­зан­ной с гео­ло­гич. строе­ни­ем дна океа­нов. Наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли ме­то­ды из­ме­ре­ния мо­ду­ля пол­но­го век­то­ра ин­дук­ции маг­нит­но­го по­ля Зем­ли с ис­поль­зо­ва­ни­ем про­тон­ных и кван­то­вых маг­ни­то­мет­ров. То­рои­даль­ный дат­чик маг­ни­то­мет­ра бук­си­ру­ет­ся суд­ном на рас­стоя­нии, ис­клю­чаю­щем маг­нит­ное влия­ние суд­на. В нач. 21 в. ши­ро­кое рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли мор­ские гра­ди­ент­ные маг­нит­ные съём­ки на ба­зе двух и бо­лее бук­си­руе­мых дат­чи­ков, по­зво­ляю­щие прак­ти­че­ски ис­клю­чить ис­ка­жаю­щее влия­ние гео­маг­нит­ных ва­риа­ций и по­вы­сить эф­фек­тив­ность гео­маг­нит­ных съё­мок, пре­ж­де все­го в вы­со­ко­ши­рот­ных арк­тич. об­лас­тях. Ре­зуль­та­том об­ра­бот­ки гео­маг­нит­ных дан­ных яв­ля­ют­ся кар­ты ано­маль­но­го маг­нит­но­го по­ля. Вме­сте с дан­ны­ми др. гео­фи­зич. ме­то­дов они ис­поль­зу­ют­ся для по­лу­че­ния ин­фор­ма­ции о гео­ло­гич. строе­нии дна и его тек­то­нич. эво­лю­ции.

Электромагнитные методы

М. г. ис­поль­зу­ют как ес­те­ст­вен­ные (см. Маг­ни­то­тел­лу­ри­че­ское зон­ди­ро­ва­ние), так и ис­кус­ст­вен­ные (час­тот­ное зон­ди­ро­ва­ние, зон­ди­ро­ва­ние ста­нов­ле­ни­ем по­ля) элек­тро­маг­нит­ные по­ля. Эти ме­то­ды по­зво­ля­ют по­лу­чать дан­ные о рас­пре­де­ле­нии элек­тро­про­вод­но­сти мор. дна, ко­то­рая, в свою оче­редь, не­сёт ин­фор­ма­цию о разл. фи­зич. па­ра­мет­рах сре­ды (по­рис­то­сти, на­ли­чии час­тич­но­го плав­ле­ния, темп-ре, со­дер­жа­нии при­ме­сей, влияю­щих на элек­тро­про­вод­ность). Из­ме­ре­ния элек­тро­маг­нит­но­го по­ля вы­пол­ня­ют­ся на дне ак­ва­то­рий с по­мо­щью ав­то­ном­ных дон­ных стан­ций, ре­ги­ст­ри­рую­щих ком­по­нен­ты пе­ре­мен­но­го элек­тро­маг­нит­но­го по­ля. Для из­ме­ре­ния маг­нит­но­го по­ля ис­поль­зу­ют маг­ни­то­мет­ры разл. ти­пов (фер­ро­зон­до­вые, тор­си­он­ные, ин­дук­ци­он­ные), а для из­ме­ре­ния элек­трич. по­ля – го­ри­зон­таль­ные элек­трич. ди­по­ли. Ис­кусств. воз­бу­ж­де­ние элек­тро­маг­нит­но­го по­ля осу­ще­ст­в­ля­ет­ся, как пра­ви­ло, с ис­поль­зо­ва­ни­ем ан­тенн (го­ри­зон­таль­ных элек­трич. ди­по­лей), бук­си­руе­мых вбли­зи дна. При боль­шой глу­би­не океа­на маг­ни­то­тел­лу­рич. зон­ди­ро­ва­ние по­зво­ля­ет изу­чать гл. обр. элек­тро­про­вод­ность верх­ней ман­тии (из-за за­ту­ха­ния вы­со­ко­час­тот­ных ва­риа­ций элек­тро­маг­нит­но­го по­ля в про­во­дя­щей вод­ной тол­ще). При­ме­не­ние ис­кусств. по­лей ори­ен­ти­ро­ва­но на изу­че­ние оса­доч­но­го чех­ла и кон­со­ли­ди­ро­ван­ной час­ти зем­ной ко­ры. По­это­му при про­ве­де­нии гео­фи­зич. ис­сле­до­ва­ний оба под­хо­да ис­поль­зу­ют­ся со­вме­ст­но.

Геотермические методы

Ме­то­ди­ка из­ме­ре­ний те­п­ло­во­го по­то­ка, иду­ще­го из недр Зем­ли че­рез дно ак­ва­то­рий, ос­но­ва­на на раз­дель­ном оп­ре­де­ле­нии гра­ди­ен­та темп-ры и те­п­ло­про­вод­но­сти дон­ных по­род. Из­ме­ре­ния про­во­дят с по­мо­щью спец. зон­дов с не­сколь­ки­ми дат­чи­ка­ми темп-ры, вне­дряе­мых в дон­ные по­ро­ды. Дан­ные о те­п­ло­вом по­то­ке, про­хо­дя­щем че­рез дно ак­ва­то­рий, яв­ля­ют­ся од­ной из важ­ней­ших экс­пе­рим. гео­фи­зич. ха­рак­те­ри­стик те­п­ло­во­го со­стоя­ния зем­ных недр и ле­жат в ос­но­ве всех ги­по­тез внутр. строе­ния и гео­ло­гич. ис­то­рии Зем­ли.