Реферат: Дистанционное сканирование земной коры - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Дистанционное сканирование земной коры

Банк рефератов / Биология

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Microsoft Word, 5257 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Дистанционное сканирование земной коры В замечательной книге Л.Ау свейта “Как открывали земной шар” рассказывается об удивительных , полных приключений и драматизма событиях , с которыми связана эпоха географических открытий . Двигателем многовековой истории были жажда знаний и чисто практические соображения : распространен и е товаров и поиск новых рынков сбыта . То , что раньше осуществлялось годами , сейчас , в век технического прогресса , проводится в считанные дни . К примеру , фотосъемка земной поверхности со спутников выполняется практически мгновенно . А как обстоят дела с исс л едованием глубин ? Увы , строение и состав даже внешней оболочки - земной коры - подробно не изучены до сих пор . Несмотря на бесспорные и выдающиеся достижения в области глубинной геодинамики , многие вопросы , связанные с внутренним строением нашей планеты , ж дут своих исследователей . Решение их не будет легким - непосредственно проникнуть в земные недра практически невозможно . Поэтому большое значение имеют геофизические исследования : сейсмологические , магнитотеллурические и др ., основывающиеся на интерпретац ии геофизических полей . Но , как это ни парадоксально , наши представления о составе пород и процессах , происходящих в нижних слоях земной коры , остаются в значительной мере гипотетическими . Один из наиболее информативных в этом плане геофизических подходов, возможности которого до сих пор реализуются далеко не в полной мере , - использование магнитных полей Земли . Аномальное магнитное поле Существуют три геомагнитных поля , образованных разными источниками . Первое - главное , или нормальное (в пределах 20-60· 10 3 нТл ), генерируемое токами в жидкой части ядра Земли . Расположение именно его силовых линий фиксируют компасы . Второе - переменное , оно порождается токами в ионосфере и магнитосфере . Типичное его проявление - магнитные бури . Для умеренных широт значения солнечно-суточных вариаций ~ 30 нТл , а возмущенных (магнитных бурь ) 100-1000 нТл . И наконец - аномальное . Последнее существует благодаря намагниченности земной коры по всей ее толщине (~40 км ), а нижележащие горные породы уже немагнитные . Поэтому среди ф и зических полей континентов и океанов аномальное магнитное поле одно из наиболее информативных для изучения внутреннего строения земной коры . Среднее его значение ~200 нТл , а в крупных магнитных аномалиях поля превышают 1000 нТл (например , в Курской магнит н ой аномалии * 103-104 нТл ). * О первых исследованиях Курской магнитной аномалии см .: Незнакомый Костицын // Природа . 2001. ?4. С .70-80; № 5. С .69-79. Примеч . ред. Эта , казалось бы , сугубо фундаментальная проблема имеет вполне реальные прикладные аспекты . Глубинная структура играет не последнюю роль в распределении полезных ископаемых и в поверхностном слое земной коры ; кроме того , не в таком уж далеком будущем человечеству в поисках минерального сырья придется проникать все глубже и глубже в земную кору . В от тогда-то данные о ее внутреннем строении и процессах , в ней протекающих , окажутся просто бесценными . Но как изучать аномальное поле ? Для его исследования нужен богатый экспериментальный материал , получаемый во время наземных , аэромагнитных и спутниковы х съемок . При аэромагнитных съемках из-за недостаточной высоты полетов (0.5-3 км ) поверхностные источники магнитных полей подавляют сигналы , идущие из глубинных областей коры . К тому же съемки проводятся на ограниченных площадях , на неодинаковых уровнях и в разное время . Увязать все эти данные и получить региональную карту , отображающую поля глубинных источников , трудно , если вообще возможно . Ведь аномальное магнитное поле не стационарно , к тому же оно имеет еще и так называемый вековой ход . Заметный вклад в изучение аномального магнитного поля Земли внесли спутниковые съемки . Начиная с 60-х годов данные советских спутников “Космос -49 и -321” , американских POGO-2, -4, -6 и MAGSAT (1980) существенно изменили наше представление о пространственной структуре а н омальных полей . Точность же измерения работающего сейчас на орбите датского спутника OERSTED оказалась такой же , что и MAGSATа , а значительно большая высота полета (700 км ) не позволяет использовать его данные для изучения аномальных полей . Даже 400-килом етровая высота полета MAGSATа затрудняла выделение мелких тектонических структур (например , разломов ). Кроме того , для всех спутниковых съемок окончательно не решена проблема разделения магнитных полей , обусловленных разными физическими источниками . При и зучении строения нижней части коры магнитными методами важно иметь данные , полученные с аппаратов , которые работают на высотах 20-40 км , равных вертикальной мощности земной коры . В этом случае сигналы с глубины не заглушаются сигналами поверхностных источ н иков и аномальное магнитное поле проходит естественный процесс фильтрации и формирования своей структуры . И тут сама природа пришла на помощь исследователям . Дело в том , что в атмосфере Земли на высотах свыше 20 км существуют устойчивые воздушные течения в доль параллелей . Идеальный летательный аппарат , приспособленный для полетов в таких условиях , - свободный аэростат . Диапазон высот 20-40 км хорошо освоен стратосферными дрейфующими аэростатами . Используя зональные воздушные течения , они способны совершать кругосветные полеты . Так , французские исследователи подготовили и провели почти кругосветный полет аэростата с магнитометром от Южной Африки до Австралии (через Южную Америку ). Японцы практикуют полеты вокруг Антарктиды . Американский аэростат в 1997 г . об л етел практически весь Северный полярный круг . Но , несмотря на то , что полеты аэростатов , выполненные французскими и японскими специалистами , были предназначены для изучения аномальных магнитных полей , на наш взгляд , научная значимость их минимальна . При и с пользовании единственного магнитометра практически невозможно решить задачу разделения магнитных полей и надежно выделить аномальное поле . Ведь не поставишь же по всему кругосветному маршруту магнитовариационные станции , как это делается при аэромагнитных съемках . Трассы полетов стратосферных аэростатов летом 1997 г . Крас ной линией показан маршрут российского аппарата , синей - американского. Как же получить аномальное магнитное поле в “чистом виде” , как отделить от него переменное и главное ? Мы предложили с помощью двух датчиков , установленных на одном аэростате , но на ра зной высоте , измерять как само поле , так и его градиенты . Так как источники переменного магнитного поля расположены на большом расстоянии от уровня измерения , то на оба датчика оно влияет одинаково . А источники в земной коре - ближе , поэтому и возникает р а зность магнитных полей , градиент . Главное же магнитное поле исключается математическим моделированием . Если главное поле отличается от модельного примерно на 20 нТл , то его пространственные градиенты практически совпадают с модельными . Это позволяет строг о выделять аномальные магнитные градиенты из определенных в стратосфере полей , что способствует их надежной геологической и геофизической интерпретации . Почему же раньше исследователи не проводили такие съемки ? Дело в том , что на высотах 20-40 км величины полезных сигналов малы даже при использовании самых высокоточных и высокочувствительных магнитометров , существующих в настоящее время . Требуется очень длинная (в несколько километров ) измерительная база градиентометра (удаленность датчиков магнитометров д р уг от друга ). Создать градиентометр с подобной измерительной базой оказалось совсем не просто . Магнитные градиенты измеряют с аэростатов В Институте земного магнетизма , ионосферы и распространения радиоволн Российской академии наук накоплен огромный опыт выполнения аэростатных градиентных магнитных съемок , не имеющих аналогов в мировой практике магнитометрии . Пройдены этапы измерения вертикальных магнитных градиентов двумя магнитометрами - сначала на базе в 1, а затем 2 км . Впервые в мире разработана и р а зрешена для эксплуатации на борту больших стратосферных дрейфующих аэростатов система из трех магнитометров , разнесенных на 4, а потом на 6 км . При этом реализован надежный способ автоматического развертывания системы при всплытии аппарата . Современные аэ р остаты - гигантские и очень сложные в инженерном плане конструкции : высота их в полете достигает 100 м , грузоподъемность - 2 т . Летом такой аппарат летит в устойчивом воздушном течении со скоростью около 50 км /ч . В зимний период трассы полета менее устойч и вы по направлению , зато скорость в среднем составляет 150 км /ч . Подгот овка аэростата к запуску . Идет закачка газа по специальным рукавам. В рабочем состоянии аэростатный магнитный градиентометр представляет собой систему из трех автономных протонных (ядерно-прецессионных ) магнитометров (основанных на прецессии ядер водорода в земном магнитном поле ), равномерно разнесенных по вертикали и буксируемых на высотах 26, 28 и 30 км . Основная трудность работы подобных систем состоит в спуске и особенно в подъеме промежуточной связки контейнер-датчик . В данном эксперименте не требуетс я поднимать контейнеры с приборами обратно в корзину аэростата . Это позволяет найти оригинальное решение системы автоматического развертывания градиентометра , а при посадке аппарата раздельно проводить на собственных парашютах приземление основной подвеск и и ее выносной части . Определение координат аэростата в полете осуществляется устройством , состоящим из приемника и накопителя навигационных данных . Схема подвесной системы аэростата с размещенным на ней градиентным измерителем геомагнитного поля . Вверху - в стартовой позиции ; внизу слева - в режиме дрейфа (рабочей позиции ); справа - при раздельном приземлении на завершающей стадии полета основной подвески аэростата и спускаемой части измерителя . 1 - балка подвески аэростата ; 2, 7, 12 - датчики магнитометров ; 3, 8, 13 - приборные контейнеры с магнитометрами ; 4, 9, 14 - пироза м ки ; 5, 10 - тормозные парашюты ; 6, 11 - фалонакопители ; 15 - спасательный парашют ; 16, 17 - свертки с кабелем-тросом , соединяющим датчики с магнитометрами ; 18 - стартовый замок . Развертывание градиентометра происходит следующим образом . При всплытии аэрос т ата на высоте 2 км по сигналу от барореле срабатывает пирозамок (4), а контейнер (3) с датчиком (2) под действием силы тяжести начинает падать . При этом выдергивается парашют (5) из камеры , снижение контейнера замедляется и постепенно выбирается трос из ф а лонакопителя (6). После того как весь трос будет выбран , контейнер (3) зависает на якоре пирозамка (9). На высоте 4 км срабатывает пирозамок (9), и процесс повторяется для контейнера (8). После выбора всего троса из фалонакопителя (11), выносная часть гра д иентометра зависает на якоре пирозамка (14) и градиентометр готов к работе . После выполнения съемок на пирозамок поступает сигнал окончания работы , и выносная часть градиентометра отделяется от основной подвески аэростата и приземляется самостоятельно. Ан омальное магнитное поле хранит много загадок . В последнее время во всем мире интенсивно изучаются длинноволновые (от 500 до 3000 км ) магнитные аномалии . До сих пор мало известно об их источниках , хотя существование таких аномалий , по аэростатным и спутник о вым данным , не вызывает никакого сомнения . Над территорией России проведено много аэростатных полетов , один из первых выполнен еще в 1975 г . в районе Курской магнитной аномалии . В то время для измерения магнитного поля использовался только один протонный м агнитометр . Полет позволил совместно со спутниковыми и наземными измерениями понять , как убывает аномальное поле в зависимости от высоты съемки (см . табл .). На высотах ~ 700 км оно даже над Курской аномалией составляет только ~ 3 нТл . Магнитное поле в районе Курской магнитной аномалии (КМА ). Вверху - изменение индукции вдоль трассы аэростата (цветная линия - измеренные значения , пунктирная - мо дельные ); внизу слева - трасса полета , наложенная на карту нормального магнитного поля ; справа - зависимость индукции от высоты полета. В 80-е годы наступил значительный прорыв в проведении подобных экспериментов . С Камчатки в западном направлении , вдоль параллели 56° , запускались аэростаты с двумя , а затем и тремя протонными магнитометрами . Такие полеты позволили получить не только само поле , его вертикальный градиент , но и изменения последнего вдоль вертикали , был вычислен показатель степени убывания ан о мального поля при удалении вверх от источников . Профили полного магнитного поля (Т ) и его вертикального градиента (СТ ), измеренных на высоте 30 км для Сибирского региона . Цветной линией показаны измеренные значения полного поля , пунктирной - градиента нормального поля , черной - градиента аномального магнитного поля. Профили полного магн итного поля (Т ) и его вертикального градиента (СТ ) на высоте 30 км над Витимским нагорьем . Относительно главного магнитного поля аномалии разделяются на положительные и отрицательные. Отметим одно обстоятельство , связанное с получением аномального поля на стратосферных высотах . Напомним , что в полете измеряется только полное поле , аномальное же рассчитывается как разность между измеренным и модельным . Последнее представляет главное магнитное поле , описываемое международной аналитической моделью IGRF. Возн и кает вопрос о численных значениях аномального поля , его вертикальном градиенте и погрешностях их представления . Мы показали , что среднеквадратичное значение вертикального градиента аномального поля по всей трассе , проходящей от Камчатки до Урала , составля е т 2.5± 0.3 нТл /км . Само же аномальное поле здесь оценивается в ~50 нТл при погрешности в 20 нТл . Последняя определяется ошибкой модели главного поля . Погрешности , вносимые переменным магнитным полем , небольшие за счет коррекции , при которой использовались д анные магнитных обсерваторий , расположенных вдоль трасс аэростатов . Таким образом , как само аномальное поле , так и его вертикальный градиент - величины значимые , существенно превышающие ошибки их измерения , а вертикальный градиент выделяется более точно , ч ем само поле . Профили аномального магнитного поля (T а ) на высотах 0.5 км (а ) и 400 км (в ) и его градиента на высоте 30 км (б ). Внизу - их динамические спектры . Основные пики в спектрах приходятся на периоды L 1 = 400-500 км , L 2 = 1000-1200 км и L 3 = 2200-2400 км. Мы подошли теперь к наиболее сложной проблеме в исследовании а номальных магнитных полей - природе магнитных аномалий . К сожалению , на сегодняшний день нет математических подходов , при помощи которых по данным об аномальном поле можно судить о пространственном распределении его источников . Практически все методы , при м еняемые для идентификации источников магнитных аномалий , основываются на результатах их пространственного спектрального анализа . Для его проведения использовались профили аномального магнитного поля , полученные на приземных , стратосферных и спутниковых вы с отах . Динамические характеристики спектров определены методом узкополосной фильтрации , в основу которого положено выделение гармонических составляющих с помощью адаптивных фильтров . Методика спектрального анализа , основанная на адаптивной фильтрации , позв о ляет получить не только одномерное , но двумерное и даже трехмерное представление рассматриваемого ряда в спектральной области . Видны не только характерные периоды в спектрах , но и их изменения по всей длине профиля . Длиннопериодные изменения L = 500-3000 к м выделяются на всех высотах . Кроме того , магнитные аномалии с такими периодами имеют максимальную интенсивность не по всей длине профиля . Выделяются три области : 60-70° , 120-140° , 150-160° в.д ., относящиеся соответственно к районам Урала , Алданского щита и Охотоморской плиты . Структура аномального магнитного поля даже на спутниковых высотах очень сложна . Интерпретация магнитных аномалий Новое весьма неожиданное решение получило представление аномального поля в частотной области с помощью вейвлет-анализа ( Иванов В.В ., Ротанова Н.М. // Геомагнетизм и аэрономия . 2000. Т .40. № 2. С .78-83 ). На сегодняшний день этот “математический микроскоп” способен дать не только общую структуру рассматриваемого сигнала , но и изучить его локальные особенности . Вейвлетное прео бразование приведенного ранее спутникового профиля показано на рисунке . В структуре коэффициентов выделяются различные неоднородности : мелкомасштабные (4-5° ); долготные (10-12° ) и , наконец , крупномасштабные (20-30° ). Вейвлет-преобразование профиля аномального магнитного поля (в ), приведенного на предыдущем рисунке . Вверху - ра спределение вейвлетных коэффициентов ; по вертикальной оси дается масштабный коэффициент а , по горизонтальной оси - параметр сдвига b. В структуре вейвлетных коэффициентов выделяются различные неоднородности : мелкомасштабные - 4-5° (при небольших значениях коэффициента а ); долготные - 10-12° ; крупномасштабные - ~20-30° . Масштаб ~25° разделяет структуру коэффициентов на две области . По спутниковым данным , вся динамика аномального поля сосредоточена в нижней части . В верхней видны две крупномасштабные детали. Внизу - распределение энергетической плотности . Семь крупномасштабных неоднородностей , характеризующих аномальные магнитные поля , отражают реальные тектонические структуры : Восточно-Европейскую платформу (1); Уральский орогенный пояс , характеризующийся от р ицательными значениями аномального поля (2); Саянскую и Енисейскую складчатые системы (3); Байкальскую систему (4), Алданский щит (5), где наблюдается интенсивная положительная аномалия в магнитном поле ; Охотоморскую плиту (6); Камчатскую геосинклинальную систему (7). На графике распределения плотности энергии , полученного из вейвлет-анализа того же профиля , более ясно , чем на картине самих коэффициентов , выделяются семь крупномасштабных деталей , характеризующих аномальные магнитные поля . Сравнение их с те ктонической картой рассматриваемого региона показывает , что они отражают реальные тектонические структуры . Вейвлет-анализ стратосферных магнитных профилей позволяет более подробно рассмотреть отдельную структуру и определить рассредоточение магнитных масс внутри нее , т.е . вейвлет-анализ аномального поля не только выделил неоднородную структуру этого поля , но и указал локализацию неоднородностей на профиле . Результаты определения границ магнитоактивного поля над территорией Восточной Сибири , по данным спектрального анализа . Вверху - трасса полета аэростата и тектоническая зо нальность региона (расшифровка цифровых обозначений такая же , как на предыдущем рисунке ); далее , сверху вниз , профили : аномальных магнитных градиентов ; верхних кромок магнитоактивного слоя земной коры ; нижних кромок магнитоактивного слоя земной коры ; тепл о вого потока ; границы Мохоровичича. Одна из важных проблем связана с определением глубины верхней и нижней кромок магнитоактивного слоя . Не останавливаясь на математической стороне вопроса , приведем результаты определения границ этого слоя , полученные из с пектрального анализа аэростатного профиля магнитного поля над территорией Восточной Сибири . Вычисленные глубины границ магнитоактивного слоя для этого региона показаны на последнем рисунке . Полученные величины - обобщенные , представляющие статистическую о ц енку глубин источников аномалий . При расчете такой глубины для каждой аномалии удобно применять метод , основанный на использовании характеристик убывания аномального поля при удалении прибора вверх от источника . Если измерить магнитное поле на разных высо т ах , как в случае аэростатных градиентных съемок , то полученные магнитные аномалии будут содержать информацию и о глубине их источника . Итак , для двух магнитных аномалий Витимского нагорья , рассчитывая глубины их источников , мы использовали те измеренные з н ачения поля и его вертикального градиента , в которых коэффициент затухания не изменялся в диапазоне рассматриваемых высот . Оказалось , что для обеих аномалий это условие выполняется при глубине нижней кромки магнитного слоя около 32 км . Эта величина достат о чно хорошо согласуется с данными , полученными спектральным методом . Новый подход позволил построить профиль глубин источников отдельных магнитных аномалий , степень корреляции которого с профилями различных геофизических полей поможет ответить на ряд актуа л ьных вопросов , в частности выяснить роль структурных и термических особенностей земной коры в формировании нижней границы магнитоактивного слоя . * * * Первые съемки аэростатным магнитным градиентометром выполнены по методике , которая естественно будет сов ершенствоваться в очередных экспериментах . Однако уже сейчас получены новые важные результаты о структуре аномального магнитного поля , его источниках , надежно выделены магнитные аномалии в поле градиентов . Эти данные дали толчок развитию нового подхода в и зучении источников магнитных аномалий по характеристикам затухания поля с высотой . Любой творческий процесс происходит по определенной схеме . Так , писатель прежде всего набрасывает план произведения , которое создается по первым впечатлениям . Далее тема ра зрабатывается . Так и в решении тайн мироздания первоначально обрисовывается проблема , а далее собираются факты , систематизируются - проблема проясняется . Мы надеемся , что наш подход в изучении строения земной коры найдет своих приверженцев и совместными у с илиями будет сделан следующий шаг в познании нашей планеты . Литература Статья Юрия Павловича Цветкова , д.ф.-м.н ., зав . сектором Института земного магнетизма , ионосферы и распространения радиоволн РАН . Нина Михайловна Ротанова , д.ф.-м.н ., проф ., зав . лаб . того же института.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
А ведь Михалков мог бы создать успешный проект, если бы назвал его "Скачиваем и смотрим фильмы дома".
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по биологии "Дистанционное сканирование земной коры", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru