Главная задача наук о Земле — выяснить состав и структуру земной коры, историю ее эволюции. В конечном счете эти сведения помогут глуб­же вскрыть закономерности происхождения и размещения в земной коре полезных ископаемых. До недавнего времени все полезные ископаемые — нефть, газ, черные, цветные и редкие металлы — извлекались из недр континентов. В послед­ние годы в связи с резким увеличением спроса на минеральное сырье, а особенно на топливо, встала проблема разведки и изучения подводных недр. Поэтому весьма актуальным стало изучение геологического строения дна океанов и морей. Земная кора под океанами и морями, за исключением шельфовых обла­стей, куда протягиваются геологические структуры материков, резко от­личается от коры континентов. Для океанической коры характерно трех­слойное строение. Под верхним, первым, или осадочным, слоем, мощность которого колеблется от нескольких сотен метров до 2—3 км, залегает так называемый базальтовый слой, сложенный различными вулканическими породами, главным образом базальтами и диабазами. Мощность этого слоя в океанах около 3 км, а под островными дугами — до 5—10 км. Базальто­вый слой подстилается третьим слоем, сложенным габброидами, которые переслаиваются с ультрабазитами-пироксенитами, гарцбургитами и дуни-тами. Судя по геофизическим данным, строение третьего слоя океаниче­ской коры очень неоднородно, и, возможно, в его состав в разных частях океанов входят тектонизированные породы верхней мантии и метаморфи-зованные образования второго, базальтового слоя. На это косвенно указы­вают и резко изменяющиеся скорости прохождения сейсмических волн в его пределах, колеблющиеся от 6,2 до 7,8 м/с, и, кроме того, мощности слоя, изменяющиеся от 3 км под впадинами океанов и окраинных морей до 10 км под островными дугами. Если геофизические и геологические разделы между вторым и третьим слоями океанической коры не столь резки, то граница между третьим сло­ем и верхней мантией (поверхность Мохоровичича) обычно четко просле­живается на огромных расстояниях. Природа этой границы до конца не установлена: либо ее существование обусловлено резкими различиями в петрологическом составе пород верхней мантии и третьего слоя океаниче  На основных направлениях научных исследований  ской коры, либо она имеет тектоническое происхождение и возникла в ре­зультате относительного перемещения блоков океанической коры по по­верхности верхней мантии. На решение вопросов геологической истории и строения дна океанов направлены усилия ученых многих стран. Работа геологов в океане имеет свои специфические особенности. Дело в том, что здесь неприменимы ме­тоды геологических наблюдений, разрабатывавшиеся на протяжении мно­гих десятилетий при изучении континентов. Уже в течение последних 15 лет с американского судна «Гломар Челленджер» международные экспе­диции (с участием советских ученых) проводят глубоководное бурение океанического дна. В результате бурения почти 600 скважин получены данные о строении первого осадочного слоя океанической коры, а в по­следние годы и верхней части второго, базальтового слоя. Эти данные трудно переоценить, так как сейчас практически только по ним восста­навливается вся картина, показывающая характер и скорость накопления осадков в океане за последние 10—120 млн. лет. Геологи получили также исключительно ценные сведения о вещественном составе верхов базальто­вого слоя и характере его изменения в пределах подводных горных хреб­тов, а также по латерали — от центральных зон океанов, срединных хреб­тов, по направлению к континенту. Однако возможности глубоководного подводного бурения, так же как и геофизических методов, пока, к сожале­нию, ограниченны. При помощи бурения еще нельзя получить данных о ве­щественном строении низов второго и третьего слоев коры океана. А толь­ко по этим данным и можно определить возраст океанов и начальные про­цессы эволюции верхних оболочек Земли.

В книге обобщены данные мониторинга сейсмической опасности и рассмотрены причины неудач в прогнозе сильных коровых землетрясений. Показана недостаточность представлений физики и механики разрушения лабораторных образцов для анализа процессов подготовки очагов сильных землетрясений. Ведущими в формировании очагов сильных землетрясений рассматриваются процессы взаимодействия блоков. Предложена физико-химическая модель сейсмичности, в основе которой лежат представления о реакции блочной геологической среды на взаимодействия с восходящими потоками легких газов и экзотермических реакций водорода с другими газами. Рассмотрены сценарии развития сейсмотектонического процесса. Предложена концепция динамически неустойчивой геологической среды. Показана невозможность точного прогноза места сильных коровых землетрясений. Обосновывается методология предотвращения сильных землетрясений для защиты ответственных объектов инфраструктуры.

Для специалистов в области геофизики и прогноза землетрясений.

Представляемое учебное пособие составлено в соответствии с программой дисциплины "Геофизические методы поисков и разведки месторождений полезных ископаемых, геофизическая, интерпретация геофизических данных" (для специальности 0801 "Геологическая съемка, поиски и разведка месторождений полезных ископаемых") 

Интерпретация геофизических данных может быть качественной и количественной. При качественной интерпретации по графикам,-  разрезам, картам распределения соответствующею: параметров определяют примерное положение исследуемых объектов в геологическом разрезе, При количественной интерпретации определяют геометрические параметры искомых объектов (размеры, форму, глубину залегания) и физические свойства объектов ж вмещавдюс горных порол« Количественная интерпретация - это, в первую очередь, решение так называемых прямых и обратных задач. Под прямой задачей понимают нахождение элементов геофизического поля над известным геолого-физкческим разрезом. Прямая задача решается однозначно, т*еР  определенной заданной геолого-физической модели соответствует строго определенное (однозначное) распределение геофизического поля. Анализ графиков физических полей, полученных при решении прямой задачи, позволяет решать многие методические вопросы, которые возникают яри проектировании работ, в частности: выбирать оптимальную сеть наблюдений, планировать необходимую точность съемки, решать вопрос о сравнительной эффективности отдельных методов и др. <...>

Излагаются современные представления о методах геофизических исследований, происхождения, размерах, форме и составе геосфер, их взаимодействиях, движениях и геофизической роли.

Геофизику в разном объеме изучают студенты геологических, физических, географических и ряда других специальностей, применительно к каждой из которых обычно основное внимание уделяется какой-то одной оболочке Земли. Но для студентов гидрометеорологических специальностей (гидрология суши, метеорология, климатология, океанология, агрометеорология) недостаточно знать только одну геосферу—атмосферу, гидросферу или литосферу. Такое исключение определяется характером практической деятельности по анализу и прогнозу состояния водной и воздушной оболочек планеты и самой сущностью процессов. Нельзя понять, а тем более предвидеть ни один природный процесс в какой-либо одной геосфере, если его рассматривать изолированно, вне связи с процессами других оболочек Земли, без учета состояния всех геосфер. Поэтому в ходе подготовки гидрометеорологов разных специальностей детальное изучение ими свойств и процессов какой-либо одной оболочки Земли должно опираться на знание ими всех других взаимодействующих между собой геосфер.

Выпускаемая 4-м изданием книга включает в себя итоги важнейших, преимущественно отечественных исследований, а также наиболее существенных иностранных.

Новое содержание получила 3-я глава «Кинематика, динамика и расчет ветровых волн». В ней приведены результаты отечественных исследований, позволивших заложить физические основы расчета и прогноза элементов ветровых волн по заданной скорости ветра, времени его воздействия, расстоянию от наветренной границы шторма, заданной глубине моря — при заданной обеспеченности волн. В книгу включена глава «Магнитные и электрические явления в море». Эти явления представляют большой интерес как в теоретическом, так и в практическом отношении и требуют постановки все новых и новых исследований в океане и во внутренних морях. Переработаны и дополнены 5-я глава «О физических корнях климата и погоды», а также и другие главы.

Humanity has always been fascinated with the wandering stars in the sky, the planets. Ancient astrologists have observed and used the paths of the planets in the sky to time the seasons and to predict the future. Observations of the planets helped J. Kepler to formulate his laws of planetary motion and revolutionize the perception of the world. With the advent of the space age, the planets have been transferred from bright spots in the sky to worlds of their own right that can be explored, in part by using the in situ and remote-sensing tools of the geosciences. The terrestrial planets are of particular interest to the geoscientist because comparison with our own planet allows a better understanding of our home, the Earth. Venus offers an example of a runaway greenhouse that has resulted in what we would call a hellish place. With temperatures of around 450C and a corrosive atmosphere that is also optically nontransparent, Venus poses enormous difficulties to spacecraft exploration. Mars is a much friendlier planet to explore but a planet where greenhouse effects and atmospheric loss processes have resulted in a cold and dusty desert. But aside from considerations of the usefulness of space exploration in terms of understanding Earth, the interested mind can visit astounding and puzzling places. There is the dynamic atmosphere of Jupiter with a giant thunderstorm that has been raging for centuries. There is Saturn with its majestic rings and there are Uranus and Neptune wit complicated magnetic fields. These giant planets have moons that are similarly astounding. There is the

volcanic satellite of Jupiter, Io that surpasses the Earth, and any other terrestrial planet in volcanic activity and surface heat flow. This activity is powered by tides that twist the satellite such that its interior partially melts. A much smaller moon of Saturn, Enceladus, also has geysers that could be powered by tidal heating. Its volcanic activity releases water vapor not lava. There is another moon of Saturn, Titan, that hides its surface underneath a layer of photochemical smog in a thick nitrogen atmosphere and there are  moons of similar sizes that lack any comparable atmosphere. Miranda, satellite of Uranus, appears as if it has been ripped apart and reassembled. Triton, a satellite of Neptune, has geysers of nitrogen powered by solar irradiation. Magnetic field data suggest that icy moons orbiting the giant planets may have oceans underneath thick ice covers.These oceans can, at least in principle, harbor or have harbored life. Moreover, there are asteroids with moons and comets that may still hold the clues to how the solar system and life on Earth formed. This volume of the Treatise on Geophysics discusses fundamental aspects of the science of the planets. It is focused on geophysical properties of the Earth-like planets and moons, those bodies that consist largely of rock, iron, and water, and the processes occurring in their interiors and on their surfaces. But it goes further by discussing the giant planets and their satellites as well. The better part of the volume is dedicated to the interior structure and evolution of the terrestrial planets and to their physical properties such as gravity and magnetic fields, rotation and surface–atmosphere interactions. What is the planetological context of life?

For as long as man has speculated about the interior of the Earth, it has been presumed that there exists a central core. Centuries before the rise of modern science, philosophers, and theologians had concluded that the Earth has a hot region at its center, with properties distinct from all other parts of the planet. For nearly as long a time it has been known that the Earth is also magnetic, but the cause of the Earth’s agnetism remained just as mysterious as the nature of the deep interior. Scientific inquiry about the core grew from early investigations of the properties of the geomagnetic field, which began during the era of global exploration. Although the ancient Chinese deserve the credit for discovering Earth’s magnetism, Gilbert (1600) was the first to demonstrate that the compass needle is controlled by a force originating within the Earth (Figure 1). He showed that the pattern of magnetic field lines on a uniformly magnetized sphere approximate the known directions of the compass needle over the Earth’s surface. Three hundred and fifty years later, Sidney Chapman characterized Gilbert’s demonstration as ‘‘the only successful experiment in the history of geomagnetism!’’ Later it was observed that Earth’s magnetic field changes slowly with time. In his famous explanation for this secular variation, Halley (1683, 1692) proposed that the geomagnetic field has its origin near the Earth’s center, in a region separated from the solid crust by a cavernous, fluidfilled shell. Halley (Figure 2) envisioned that both the crust and the central region or core rotate in the prograde sense, but the core spins slightly slower, causing the magnetic field to drift systematically westward as seen at the surface. Thus, two important and long-lasting concepts were born: the basic three-layer model of Earth’s interior (solid crust and mantle, liquid outer and solid inner core), and the association between the westward geomagnetic drift and westward motion of the fluid outer core with respect to other parts of the Earth system. Halley’s model implicitly assumed that the magnetic field originated in a solid inner core (Evans, 1988), akin to Gilbert’s uniformly magnetized sphere. Subsequently, it was shown that Halley’s model is at variance with the ferromagnetic properties of Earth materials, which lose their permanent magnetization at the Curie temperature at depths of a few tens of kilometers beneath the surface (see Chapter 5.06). However, by then the physical connection between magnetic fields and electric currents had been established, providing an alternative explanation for the geomagnetic field that relied on free electric currents rather than permanent magnetization.

Much of what we refer to as geology, or more accurately geological activity on Earth, is due to the simple act of our planet cooling to space. What allows this activity to persist over the lifetime of the solar system is that the major and most massive portion of the planet, namely the mantle, is so large, moves so slowly, and cools so gradually that it sets the pace of cooling for the whole Earth.