Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Сравнительная интерпретация гравитационных аномалий Земли и планет

ВАК РФ 04.00.22, Геофизика

Автореферат диссертации по теме "Сравнительная интерпретация гравитационных аномалий Земли и планет"

л *

Российская Академия наук Ордена Ленина Институт физики Земли им. О. Ю. Шмидта

На пра*ах рукописи

КАМБАРОВ Нигмат Шенебекович

УДК 523.4 + 550.311+550.312

СРАВНИТЕЛЬНАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ГРАВИТАЦИОННЫХ АНОМАЛИЙ ЗЕМЛИ И ПЛАНЕТ

04.00.22 «Геофизика»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

Москва 1992

Работа выполнена в ордена Ленина Институте физики Земли им. О. 10. Шмидта РАН.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор И. П. Грушинокип,

доктор физико-математических наук, профессор В. П. Голоахов,

доктор геолого-мннералогическнх паук, доцент А. Т. Зверев.

Ведущая организация — Институт геофизики аш. С. И. Субботина АН Украины.

Защита состоится « а . » у4^ # 1992 г.

в ЛО. ч&с. на ' заседании специализированного совета

Д.002.08.02 по присуждению ученой степени доктора наук При ордена Ленина Институте физики Земли им. О. Ю. Шмидта РАН по адресу: 123810, Москва, Д^242, Б. Грузинская, 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института физики Земли им. О. Ю. Шмидта РАН.

Автореферат разослан . »

ф-г^^ля 1992 г

Ученый секретарь специализированного совета

кандидат физ.-мат. наук А. .М. Артамонов.

тдйл

»опций

- I -

ОБЩАЯ ХАРАКТЕР! КУШКА РЛБОТ11

Актуальность теш диссертации

За последние десятилетия вследствие бурного развития ракетно-космической техники в Советском Союзе, СИЛ и рцце других стран мира достигнуты значительные успехи в пзученш планет Солнечной систеш. В особенности на протяжении указанного периода времени с помощью космических и усоверсенствованных наземных средств и методов накоплена качественно новая и разнообразная информация о поверхности, атмосфере, геологии и геофизических нолях планет земной группы и Луш.

Успепное осуществление целого ряда програш космического исследования в СССР, США. и других странах позволило получить ценные сведения о гравитационных полях Земли, Луны, Марса и Венеры. Если большнство моделей гравитационного поля Земли являются комбинированными,' то гравитационные модели Луш, Марса и Венеры выведены на основании исключительно спутниковых методов,

В течение самых последних лет ведутся интенсивные исследования по разработке повейшх методов изучения гравитационного поля планет. Одним из таких методов может слупить применение систем спутник-спутник и спутниковых градиентометров. Широкое использование этих систем монет позволить значительно повысить точность определения гравитационных полей планет. Например, в настоящее время в некоторых случаях спутниковые методы измерения гравитационного поля Земли позволяют достичь точностей, сравнимых и дата превосходящих наземные методы.

С кавдыц годом возрастает потсс публикуемых новых моделей гравитационного поля указанных планет, включающих гарионическга коэффициенты более высоких степеней и порядка. С получением новых

моделей гравитационного поля планет все более актуальными становятся вопросы, связанные с количественной их интерпретацией. Значительные успехи, достигнутые в этой области, способствовали созданию и развитию новых научных направлений -космической, геодезии и спутниковой (планетной) гравиметрии. Большой вклад в развитие этих направлений внесли В.А.Магницкий, В.Н.Страхов, М.С.Молоденский, В.Н.Иарков, Л.П.Леллинен, Ю.А.Тараканов, В.П.Трубицын, В.В.Еровар, Н.П.Грушинский, М.У.Сагитов, Г.А.Мэщерлков, У.М.Каула, Р.Ра^п и другие исследователи.

В связи с вышеизложенным для дальнейшего развития нового направления - планетной гравиметрии - необходимо решить вопросы, связанные с усовершенствованием и разработкой новых методических приемов по сравнительной и комплексной количественной интерпретации современных моделей гравитационного поля планет.

Основные цели и задачи работы:

1. Разработка методов сравнительной и комплексной интерпретации аномальных гравитационных полей Земли, Луны, Марса и Венеры.

2. Сравнительный статистический анализ крупномасштабных особенностей гравитационных нолей и рельефа физических поверхностей планет земной группы и Луны.

3. Разработка методики расчета параметров оптимальных нормальных фигур и соответствующих им нормальных полей планет.

4. Количественная интерпретация крупнейших гравитационных

аномалий Бешш, Дуня, Марса и Венеры.

5. Сравнительная и комплексная интерпретация шотностних неодпородностей недр планет земной группы п Луни.

Научная новизна

1. Разработан ряд новых методических приемов по количественной интерпретации гравитационных полей планет. На основе этой методики решас :ся большой комплекс задач, начиная с выбора нормальных'полей планет, расчета ех аномальных граЕИтгдляншх полей, выполнения статистического анализа этих полей и завершат определением совокупности параметров плотиостнкп неодпородностей, напряжений в планетных недрах и количественных критериев сейсмической опасности по гравитационным данным.

2. Выявлены и проанализированы новые типы соотноиений ыекду энергетическими спектрами гравитационных поле..!; и рельефа планет земной группы а Луны, а тапяе корреляционных зависимостей мезду гармоническими коэффициентами в разложении гравитационного по: ;н~ циала и рельефа физических поверхностей указанных планет. Кроме того, подучены ноше оценочные значения глубины компенсации наружных топографических масс планет".

3. Выяснены особенности применения при интерпретации гравитационных аномалий планет нового метода уравнивания стоксовцх постоянных планеты и сумм их возмущений плотностнты нсоднородностяш.

4. Выполнены расчеты новых параметров оптимальных нормальных фигур планет и соответствующих игл нормат них гравитационных полей

' планет земной группы и Луны.

5. Получены качественно новые сведения о закономерностях распределения шготностных неоднородностек в различных оболочках Земли

и дланей

6. Впервые обнаружены плотностные неоднородности вблизи границы ядро-мантия в результате применения новых приемов по многократному разделению взаимных влияний источников крупнейших гравитационных аномалий Вемли.

7. Впервые по гравитационным данным получены оценки величины мощности литосферы для Марса и Венеры.

8. Проведена сравнительная и комплексная интерпретация обнаруженных в планетных недрах плотностных неодыородностей, а такие проведено.их сравнение с новейшми дан^тши сейсмической томографии, сейсмичностью и т.д. В результате предложен рад новых гипотез, раскрывающих природу плотностных недцнородностей, сейсмичности и внутренней динамики планетных недр.

9. Получены новые оде шеи вклада обнаруженных плотностных не-однородностей в величины сжатия и трехосность нормальных фигур планет земной группы и Луны.

Научная и практическая ценность

Научная ценность работы состоит в том, что полученные в ней ноше результаты могут найти применение при разработке современных научных представлешш о строении, эволюции и динамике планет земной группы и Солнечной системы в целом. Практическая ее ценность заключается в использовании развитых методов и полученных в диссертации результатов для прогноза месторождений полезных ископаемых и сейсмических катастроф.

Основные заврицаемые положения: I. Предложена методика сравнительной и комплексной питерлрь-

тацпи аномальных гравитационных полей Земли, Луны, Марса и Венеры. Она объединяет весь процесс обработки гравитационных полей, начиная с выбора модели поля, расчета различных компонент аномальных гравитационных полей, выполнения их статистического анализа и завершая вычислением совокупности параметров плотиостпых неоднород-ностзй, напряжений з планетных недрах п количественных критериев сейсмической опасности отдельных районов планеты.

2. Установлен ряд характерных особенностей в поведении спектральных кривых и корреляционных зависимостей менду аномальными гравитационными полями и рельефом физических поверхностей планет земной группы ц Луны на основе проведения их статистического анализа. Сравнение различных энергетических спектров планет позволило' оцегшть глубины компенсации топографических масс планет.

3. В практику интерпретации гравитационных полей планет земной грулли и Луш вводится новый метод уравнивания стоксовшс постоянных поля каждой из плалет и сумм пх возмущений плотпоотными неоднородностями.

4. С помощью этого метода по мини;,¡уму пеЕязок стоксових постоянных планеты и их возцущений удалось выбрать оптимальные для катдой из исследуемых планет нормальные фигуры и оценить параметры их нормального поля. Для "Земли оптимально!» нормальной фигурой ыоает быть выбран гидростатически равновесный двухосный сфероид с гидростатически!.! скатием 1/299,67, В качестве такой нормальной фигуры Луны следует принять древний трехосный сфероид со сжатием 1/4027. За оптимальную норгальнуи фигуру Шрса целесообразно взять гидростатически равновесный сфероид с гидростатическим сжатием 1/185,1. Нормальная $я1'щ>а Венеры определяется древним двухосным эллипсоидом с измеренным саатиеп 8,В4*10" .

5. Путем выполнения количественной интерпретации гравитацион-

них аномалий Земли, Луны, Марса, Венеры, рассчитанных относительно их оптимальных'нормальных полей, получены новые сведения о распределении аномальных масс в различных оболочках кедр этих планет.

6. Плотностные неоднородности Зечш располагаются вблизи границы ядро-мантия, в верхней половине нижней мантии и в пределах верхней мантии на глубинах 2630-3220 км, 530-1790 км, 211743 км соответственно. Отмечается соответствие распределения указанных плотностных неоднородностей данным сейсмологических исследований в СССР, США и Японии.'

7. Аномальные массы в недрах Душ сосредоточены на глубинах ЧО-290 км с максимальной концентрацией на границе кора-мантия. Источники марсианских и венерианских аномалий залегают на глубинах 100-670 км, 620-1240 км соответственно. Они приурочены к границе литосфера-мантия.

Дано объяснение природы снатия планет зешой группы и Луны. Отклонение измеренного сжатия Земли от его гидростатического значения на 73$ может быть объяснено возмущениями второго зонального коэффициента 16-ю шинемантийныаи плотностныма неоднородное-' тали, а :а 2% - аномальными нассат-и понккенной плотности, распо-лоае-пшии в приполярных областях Земли на глубинах 670-1170 км. Наиягша этих крупнейших плотиоепшх неоднородностей обусловливает танке трехосность нормальной- фигуры Зеши. Вклад в трехосность и сжатие Земли всех обнаруженных верхнемаитийних неоднородностей плотности практически равен пулы. . ,

9. Сжатие Луни на две трети объясняется древней гидростатической фигурой и только одна треть ее сжатия вызвана плотностныш неоднородностяш. Гидростатически равновесную уйгуру Луна имела 2,3 млрд.лет назад, когда сна отстояла от Зе:.иш на расстоянии, равном 25 земнш радиусам. Пдс.постные неоднородности Марса зрчи-

г.шот ого гидростатическое csarne I/I85 до величины I/ISI. Аномальные массы Венеры не вносят вклада в ее снатие. Сжатие нормально фигуры Венери - древнее и удерппаается сверхсухой литосферой косностью 900 ici.

10. Дана длнатлгаесзая интерпретация гравитационных анаталиЛ i: их источников па Земле а Венере.

11. Разработана методика количественной оцетч-л степени сеп-сшчсской опасности Кавказа по гравитационным данным.

iESSSLSMMJSZSEâ

Основные исследования выполнены в отделе физики недр Земли планет Института физики Зешш АН CGC?. Отдельные аспекты работы обсуждались с члонои-корреспоодентом АН СССР В.Н.Страховым, докторе:.! фиспко-мателптаческих паузе Ю.А.Таралановш, профессором З.П.Трубшщым, за ото автор внратает им глубокую благодарность.

В цяклз работ по определению параметров лоточников спутниковых аномалий планет и пх интерпретации, выполненных на паритетных началах с соавторам, автору принадлежи? осуществление ресеипя задачи, разработка алгоритмов и программ численного анализа. Все остальные вопросы, затронутые в ^Ессертацап, решены авторе;.!.

Реализация результатов работ:;

Результаты работы используются в МГУ, Ш'ИГеофизика л могут бить так-о кспмьзогага в Институте космических исследований ■ АН СССР, ¡ШЩе п других органнзамях.

Лггробатпя рпбе /h

Основ!шо по.та~эш1я даесергадкп обсуздрлись на научшг: семинарах Института физики Земли АН СССР, ГАШ, геологического и географического факультетов и факультета гнчгслзтелыюй математик п

кибернетики МГУ, ЫКВЦ ИГУ, ка заседании Ученого совета Института географии 1Н СССР, Учеього совета по гравиметрии ®3 АН СССР, на Генеральной Ассамблеи Ш?ГС (Москва, 1971), международном симпозиуме (Айзенах, ГДР, 1975), Неадународаой зимней сколе-семинаре ученых социалистических стран по теоретическим и экспериментальным вопросам планетарной геофизики (Киев, 1983), Международной региональной ассамблеи по геологии и геофизике (Хайдарабад. Индия, 1984), Всесоюзном симпозиуме "Гравитация и объединение фундаментальных полей" (Киев, 1985), Всесоюзной конференции "Теоретические проблемы развития морских берегов" (Ростов-на-Дону, 1985), Международной конференции "Числонные методы газовой динамики" (Минск, 1988), .Международном симпозиуме "Структура и динамика литосферы под Индостаном" (Хайдарабад, Индия, 1989), Международном симпозиуме "Тепловая эволюция литосферы и ее связь с глубинными процессами" (Москва, 1989).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 34 статьи, одна монография, две моногрифии в соавторстве. Основные. 27 из них приведены в автореферате.

Общая структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, пяти глав и заключения. Общий объем составляет 366 страниц машинописного текста, из них 285 спеши- текста, 31 таблица, 50 рисунков. Список использованной литератури насчитывает 270 наименований.

о

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении сформулированы основные цели и задачи исследований, обоснована их актуальность и научно-практическая значимость. Представлены основные положения диссертации, копрке выносятся на защиту, и краткое содержание работы.

В первой главе, носящей обзорный характер, дан краткие анализ современных представлений о физико-механических параметрах, рельефе, геологии, геофизических полях, моделях внутреннего строения и эволюции планет земной группы и Луки. Эти представления успешно разрабатывались и совершенствовались многими исследователями р СССР (О.Ю.Шмидтом, Б.Ю.Левиннм, В.А.Магтщким, В.Н.Страховым, В.С.Сафроновым, В.Н.Еарковым, З.А.Калининым, В.П.Трубицыным, В.Л.Барсуковым, В.В.Белоусовым, Б.Е.Хаиннм и другигли) и за рубежом (Г.даеф^рисом, М.Токсоцом, Д^.Щубергом, Р.шиллипсом и другими).

В первом разделе настоящей главы приведен краткий обзор результатов изучения основных физико-механичесюах характеристик Земли, Луны, Марса и Венеры по опубликованным работам отечественных и зар! бежнкх исследователей. По этим работам составлена таблица уточненных общих, физико-механических характеристик планет земной группы и Луны, которая в дальнейшем была использована при колтест- . венной интерпретации их аноматЬных гравитационных полей и построении улучшенных, моделей их внутреннего строения.

Во втором разделе проанализированы ноше данные о рельефе физических поверхностей и структурно-тектонических особенностях планет, полученные в последние годы путем применения новейших космических средств и методов, радиолокационных измерений с Земли и т.д. В итоге такого обобщения обнаружены как общие, так и специфические закономерности в строении наружного рельефа и расщх.'де-

ленил тектонических структур на указанных планетах. Кроме того, создан банк данных о типографическом рельефе планет с целью дальнейшего сравнительного их анализа с гравитационными полями планет.

Б третьем разделе рассматриваются современные экспериыенталь-нке сейсыо-гравиметрическле и теоретические модели строения, а также теоретически рассчитанные модели тепловой эеолючии планет земной группы и Луны.

К настоящему времени пряшш сейсмическими методами исследованы недра Земли, Луны и Марса, но с разной степенью детальности. Так, за последние несколько лет стало возможным картировать трехмерную отрукауру мантии Зешги методом сейсмической томографии (Д.Л.Андерсон, А.М.Дзевонский, 1984; А.и.Дзевонский, Да.^дхауз, 1989 и др.). Структура недр Луны научена сейсмическими методами лишь в ограниченном районе ее видимой стороны (Г.Латем и др., 1975; М.Токсоц, 1979; И.Н.Галкин, 1978, И.Н.Галкш, Л.В.Николаев и др., 1981). Сейсмическое зондирование Марса выполнено только в одном пункте (Д.Л.Андерсон, 1979). До сих пор полностью не изученной сейсмическими методами остается Венера. Поэтог-т- значительный интерес для уточнения наших знаний о структуре и динамике планетных недр представляет наряду с теоретическими моделями данные о вкеинах гравитационных полях планет и результаты их интерпретации.

Вторая глава посвящена сравнительному статистическому анализу аномальных гравитационных полей и рельефа физических поверхностей планет земной грулпь и Луны.

В разделе 1.1 дана характеристика опубликованных современных поделай граютациоип-к падей планет. Обычно публикация гравита-цпошшх моделей осуществляется в виде сзсте;.!Н гармонических когф-

фпциентов Cn.rn.jSnm.- стоксовых постоянных планеты. Ьри этой точность той шш иной модели гравитационного поля планеты зави ит от порядка и степени СПт , Sпт. . Так, по результатам исследований точности расчета элементов поля в самых разных гравитационных моделях Земли (М.А.Каан, 1983) установлено, что высокие точности лостигагтся в комбинлрованых моделях GEM-IOB (до степени .Л/= 36) и GEI.H0 С (J\f = 180) Годдардского центра космических полетов (США). Однако,.следует отметить, что в будущем использование новейших систёыспутник-спутник и спутниковых градиентометров (Л.П.Пелликен, 1988) монет позволить на порядок и более повысить точность вычисления характеристик гравитационного поля планеты.

Для Луны и Парса более совершеннь-аи являются обобщенные мелели , выводимые по наблюдениям различных советских и американских искусственных спутников Д>Т1Ы ("Дутга", "Аполлон", "Лунар Орбитер"), • космических аппаратов серий "Марс", "Маринер", "Викинг". Для Туны наиболее совершенной считается обобщепая модель Б.Биллза и А.£>ер-рари (IS80), которая содержит гармоники до степени ft - 16 и поряд- . ка 171- 16, что соответствует по длине волн гравитационному пол-j Земли при Ц = tTl= 52. Их модель поля получека комбинированием наблюдений за элементами траекторий космических кораблей "Аполлон-8, 12, 15, 16", спутников "Лунар 0рблтер-1, 2, 3, 4, 5". Улучшенная модель гравитационного поля Марса была построена в 1979 г. Э.Крлс-тенсеном и Да.Бальшпо на основе обобщения данных наблюдений космических аппаратов "Bmamr-I" и "Викинг-2". Эта модель ареопотен-циала содержат гармонические коэффициенты до двенадцатого порядка. Б дальнейшем за счет использования большего объема информации, накопленной по трем космическим аппаратам "Мяршер-9", "Ешшнг-I" и "Ни.сшгг-2П, была создана Дж.Бальшно и др. (1982) более совершенная модель гравитационного поля Марса в виде разложения по сферическим функциям до 1&-го порядка включительно. Наиболее полная

инфорыацйя о гравитационной модели Венеры получена с американского спутника "Пионер-Веьера". К настоящему времени опубликованные гравитационные венерианские модели В.Сьегрена и др. (1981) и Б. Уиллиямса и др. (1983), включав® коэффициенты разложения по сферическим функциям до 3-Й в 7-й степени соответственно, хотя имеется гравитационная модель Венеры, содержащая гармоники до 18-го порядка.

В разделе 1.2 чсследуются энергетические спектры различных характеристик аномальных гравитационных полей Земли, Луны, Марса. Р&счет указанных энергетических спектров производился по методике, разработанной У.Каулой (1959, IP67, 1970), Л.П.Пеллиненом (1970, 1978), М.У.Сагцтовым (1979). Для применения указанной методики удобно представить аномальный гравитационный потенциал планеты в виде вазложеш.я по сферическим функциям:

' П-2 m=0 L=1 N ' ■ '

где G - гравитационная постоянная, M, R - масса и средний радиус • планеты; нормированные гармонические коэффициенты возмущающего потенциала: ( л г ; - Л

__I ¿Л Ln» j ь ~ 1 >

С - <

^itmi Л —

Snm. t L - 2,

АСппсС„^С°п- гармонические коэффициенты нормального потенциала; поверхностная сферическая функция:

у = ) Pnn(sLnf)-co^mK l-i.

5 ; nmi £-2,

jtnn\(~LrL y) - нормированные присоединенные функции Лежандра, vf, jL - шпрота и долота точки вычисления аномального потенциала.

- 13 -

Тогда выражения для средпих квздратичесюЕС значешш сферических гармоник гравитационного потенциала и некоторых порядкогчх дисперсий других характеристик гравитационного поля планеты имеют

т~о

/ 2/

п.

На основе сопоставления вычисленных по формулам /1/-/2/ энергетических спектров между собой и спектром Каула:

установлен ряд особенностей в поведении этих энергетических сгзкт-ров гравитационного потенциала шанет. Так, для Земли энергетистес-кие спектры наблвденного и изостатического гравитационного потенциала с увеличением порядка гармоник П спадают быстрее спектра Каула. Резкий спад особенно ярко проявляется при низких (П = 2 -16) гармониках. Подобное поведение вычисленных энергетических спектров мшет свидетельствовать о существовании плотностнш: н'ол-нородностей в глубоких недрах Земли. Кроме того, на всех графшах порядковн" дисперсий для горизонтальных компонент притяжения Земли прослелшвается систематическое различие в изменении этих величин для всех 1Ь . Указанная анизотропия спектральшсс характеристик свойственна не только гравитационному поло Земли, но и аномальным гравитационны!,! полда Лупы я Марса.

В разделе 2.1 проведено сравните расчетных энергетически:!

спектров"аномальных гравитационных полей и рельефа физических поверхностей Зешш,' Луш ч Марса. Обнаруаоно сходстео спектральных кривых для наблюденных гравитационных моделей Луны и Марса. При этом наиболее тесное сходство и местами полное совпадение спектров гравитационного потенциала отмечается в случае изостатических гравитационных аномалий Луны и 1/лрса. В особенности, наибольшее такое совпадение наблюдается для высоких ( /I ^ 4) порядков гармо-ншс в случае рассмотрения спектров вторых радиальных производных иаостат :ческого гравитационного потенциала этих ддух планетных тел. Примерно такая же закономерность обнаружена при сопоставлении энергетических спектров потенциала топографических масс планет.

В результате сравнительного анализа вычисленных энергетических спектров гравитационного потенциала и потенциалов от нескомпенси-рованшх н полностью скомпенсированных топографических масс планет получены новые значения глубины компенсации наружных масс для каждой из рассматриваемых планет.

11 разделе 2.2 исследуются статистические корреляционные ~вя-зи ыеаду гармоническими коэффициентами в разложениях аномальных гравитахгопных полей ( Спт1 ) и рельефа ( И. ) физических

поверхностей Вешш, Луш, Марса и Венеры. В качестве эксперимента рассмотрены случаи изменения расчетных порядковых коэффициентов корреляции ( ) ыезду сферическими гарлоникаии разлскения наблюденного и остаточного гравитационного поля Земли,, а такке гравитационного поля кикнемантшЬшх аномальных масс Зеили.

Егсчеты порядковых коэффициентов корреляции ^ ыезду сферическими гармоникам разл^ения аномального гравитационного поля С„„1 и ; зльефа ^tn.m^ физической поверхности планеты, задаваемого р'<рагенияш вида /I/, производились по; следующим формулам:

/_ I v Dn fCnmi ; h.nmi'}

V^nmlj П-nmt/ ~

1/2

/4/

[Dn(cnmi) • Dn. f /lr,nxt)j 2 __. уЬ 7"

Dn. fc„m¿, /lamí) = Z Z Cnml ' fl ami ,

v , ' m«o ¿-i

n. 2. — п. г _

nmí, i/n.1 '*-nmi¡ -un wnl.

M-o £-=i fn=o ¿-1

Проведенный сравнительный корреляционный анализ планетарные особенностей гравитационной и геометрической уйгур планет земной группы и Луны свидетельствует о различном характере и степеш! их взаимоотношения. Например, для Земли в области ннзкпх ( П < 6) гармоник корреляция между Cnm¿ и Tínmi отсутствует. В случае применения такого анализа для Луны, Ыарса и Венеры такал корреляция становится значимой и положительной. Причем наиболее устойчивой и значимой ( ТV. ~ 0,7) для 99^-го уровня доверия установлена корреляция для Венеры. С увеличением П ( ft ^ 6) наблодается противоположная ситуация: корреляция манду Cnmi и h.nmi даш'Зешш становится полокительной и значимой ( Т\ достигает 0,7), а для Луны и Марса эта корреляция становится незначительной по величине и знакопеременной.

Глава Ш полностью посвящена рассмотрению современных основных аналитических методов интерпретации гравитационных аномалий на парообразных планетах.

В первом разделе сделан краткий обзор методов решения обратных задач гравитационного потенциала. Эти методы претерпели нглбо-

лее бурное развитие в семидесятые годы благодаря работам А.Н.Тихонова, Е.Н.Страхова, В.й.Старостенко и других исследователей.

Во втором разделе анализируются некоторые из методов количественной интерпретации аномальных гравитационных полей планет. Среди них можно выделить методы подбора, прямые интегральный и дискретный методы. При применении методов подбора, основанных на решении прямой задачи гравиметрии, удается использовать всю априорную информацию об исследуемом объекте. В рамках указанного метода автором предложен новый способ расчета гравитационного эффекта 8 Q.' тела, расположенного внутри планеты н ограниченного сферическими поверхностями:

а/

где Р- - независимые случайные точки, равномерно распределенные в объеме сферического "трапецоида" , AI ■• совокупность таких точек,' SSj, - вариации аномальной плотности.

Наряду с методами подбора получают в последующие годы даль-. нейшее развитие прямые методы интерпретации потенциальных полей. Эти методы позволяют однозначно определить гармонические моменты притягивающего тела /массу, координат его центра тякести и т.д.) вне зависимости от .то формы и распределения масс внутри его объема. Большой вклад в развитие пряшх методов интерпретации гравитационных полей внесли О.Л.Слудсизй, Г.А.Гамбурцев, В.А.Магшщкий, В.Н.Страхов, К.О.Тяпкин, Ю.Л.Тараканов и другие исследователи.

В третьем разделе представлена новая комплексная методика обработки на ЭЯ.1 ансмалыак гравитационных полей планет. Она охватывает весь процесс обработки гравитационных полей: начиная с выбора модели поля, расчета различные характеристик аномальных

гравитационных полей, выполнения их статистического ана-иза и завершая вычислением совокупности параметров плотностных неоднороч-ностей, напряжений в планетных недрах и количественных критериев сейсмической опасности. Бея обработка гравитационных аномалий планет проводится в автоматическом рехшме на ЭШ о помощью лаке-сз программ СИГАЛ. В этом пакете имеются блоки, в которых предусмотрено вычисление параметров аномальных масс по трем элементам гравитационного доля (потенциалу и его первым производным) вдоль иерадпоналыш: профилей по новому прямому дискретному методу Ю. Л.Тараканова. Кроме того, в данный пакет СИГАП включен целый ряд блоков, в которых осуществляется количественная интерпретация гравитационных аномалий планет с использованием высших производных гравитационного потенциала по профилям, ориентированным в самых разных направлениях. Эффективность указанной методики количественной интерпретации гравитационных аномалий исследована на моделях.

В четвертой главе изложены новые результаты, полученные в итоге проведения вычислительных работ по количественной интерн; э-тации аномальных гравитационных полей Ser,ил, Луны, Парса и Венеры.

В первом разделе настоящей главы анализируются качественно новые сведения о закономерностям распределения плотностных неод-нородностей в различных сферических оболочках 3e:.uni по результата;.? интерпретации спутников!®: гравитационных аномалий.

Впервые интерпретация планетарных граштацпонша аномалий Земли была, проведена В.А.Цагпищим (IS60, 1935). 13 далнга.'1ас:л в связи с развертыванием деталышх псслодоваш;й гравптадюшшх полей Земли и других планет с помощью новых пасешк и косигаских средств я методов усилился поток публикаций по интерпретации планетарных гравитационных полей. Среди них следуот отметить работы

М.Е.Артемьева, Ю.Н.Авскка, М.Г.Когана, Г..* .Мещерякова, О.М.Русакова, В.И.Старостенко, У.М.Каула, Р.Фшшпса, К.Ламбека и многих других исследователей. Почти во всех втих работах интерпретация выполнялась по одному элементу гравитационного поля. Полученные сденкЕ глубшш источников поля варьируют в широких (30-2900 км) пределах."

В последние годы интенсивное развитие получили спутниковые динамические метода, измерения нескольких элементов гравитационного поля, которые позволяют совершенно по-иному подойти к методике интерпретации гравитационных аномалий планет, В настоящее время разработаны новые методы интерпретации аномальных гравитационных полей с использованием ДЕух (С.Бовин), трех и более (Ю.А.Тараканов) элементов поля. Наиболее стабильные оценки значительного числа параметров источников гравитационного доля могут быть получена новым прямым дискретным методом, предложенным Ю.А.таракановым. Автор принимал непосредственное участие в составлении комплекса программ СИГАЛ, реализующего ату новую методику, и проведении на ЭШ модельных экспериментов и количественной интерпретации гравитационных аномалий Зешш ( ШЛ - 10В), Дуны, Марса и Венеры.

Основная идея нового прямого дискретного метода интерпретации заключается в том, чюбы считать гравитационные анолшии изолированными друг от друга и искать для отдельно взятой аномалии свой источник. Однако, полная его геометрическая форма не определяется. Однозначному определению по заданной совокупности компонент (потенциалу и его производным) аномального поля подлежат гармонические ио2.юнты масс источ1шш: координаты центра масс ( ЭСс*, ), из которых основным параметром является глубина источника ( Ь.^ ),

его масса (JU-¡ ) и динамическое сжатие ( ). Согласовать интерпретации всех аномалий планеты проводится на основе метода уравнивания стоксовых постоянных АСпт , Snm. планеты и сумм их возмущений Cnml . Snmi всеми плотгостнчш неоднородностями:

Sí-0-

щ, juL _ ^ 7й'

A Cnm - Z -J5J- с*па , fa '

где COS Д£ = COSf COSfi COS(A-jii)-*- Sin

- шрота и долгота пункта наблюдения, , Jl¿ - координаты центра масс 6 -й тлотностпой неоднородности, ]У1 f .R. - масса и средний радиус планеты, C*m¿ , S- вклад масс JU¿ отдельных плотностных неоднородностей в стоксовы постоянные планеты ДСпт. > Sara .

Методика количественной интерпретации гравитационных гномалий Ser.um и других планет состояла из нескользок этапов. Сначала с помощью метода уравнивания /6/ стоксовых постоянных планеты и суш их возмущений плотностными неоднородностями рассчитывались параметры оптимальных нормальных фигур и сооть^тстЕующих им нормальных полей планет. Затем вычислялись гравитационные аномалии планет относительно выбранных оптимальных нормальных полей. И уже потом по полученным такпгл образом гравитационным аномалиям более точно определялись на ЗШ с использованием пакета програглц С11ГАП параметры плотностных неоднородностей в недрах планет.

В качества оптимальной нормальной (фигуры для Земли был выбран гидростатически равновесный двухосный сфероид с гидростатическим сжатием 1/299,67. В итоге выполненных расчетов по модели поля G33M-IOB было обнаружено 16 плотностных неоднородностей,

глубины которш; приходятся на область нилсней.мантии Земли, примы-кащая, в основном, ко второй зоне фазовых переходов. Эти плот-ностные неоднородности скаты вдоль земного радиуса. Величина их саатпя составляет 0,005-0,036. Вследствие этого геометрические центры С ¡10 ) ано1.:альных тел располагаются на ~ 50-170 км виса центров касс ( Н^ ). Горизонтальные радиусы обнаруженных плотпостннх неоднородностей равны 0 ~ 7-20°. При этих значениях 0 мощность эт^х неоднородностей макет колебаться в пределах 20-70 гсл при перепаде плотности Д(э ~ ОД г/см3. При введении в эти гравитационные аномалии изостатической поправки значения глубин плогностных неоднородностей незначительно возрастают.

Однако, вследствие близости гравитационных аномалий более точная их количественная интерпретация зависит от учета взаимного гравитационного влияния источников этих аномалий. Поэтоцу были разработаны методические приемы по разделешш взаимных влияний плотностнцх неоднородностей. Предварительные эксперименты, выполненные на моделях, показали, что практически в третьем приближении удается почти в 3-4 раза уменьшить систематическую погрешность в определении глубин источников на основе учета взаимных пх грагп-тацяонных влияний.

Прл применении указанной ыетодг-я к интерпретации спутниковых гравитационных аномалий Земли произошл следующие изменения. Три плотностше неоднородности сосредоточились вблизи первой границы фазовых переходов (420-460 к..;), пять из них - второй фазовой иоЕеркности (670-840 ей), остальные неоднородности плотности - в центре нккней нантии (Ю40-19Ю км).

_______После,, выпа;,аеш1я операции разделения взаимных влияний неод-

норо^ностеп наблюдался резкий рост масс разуплотнений при одновременном уменьшении масс переуплотнений. Невязка этих масс составила

где -Мо - масса Земли. Это новое распределение масс уменьшает трехосность геодезического эллипсоида, но вызызает невязки избыточного сжатия. Расчеты, произвединыне по параметрам выявленных неоднородностеЛ, показал!!, что центры масс Земли и ее нормальной фигуры (гидростатического анероида) не совпадают. Лбсо-тотнач величина смещения центра масс Земли относительно центра тсс сфероида составила ~ 20 и.

В результате проведения вычислительного эксперимента по двукратно^ разделению взаимных влияний гажнемантийиых плотностных неоднородностей были обнаружены положительные аномальные массы на границе ццро-мантил (на глубинах ~ 3130-3220 км). Зтп источники располагаются под приэкваториальной областью Тихого океана и юго-западной часты Индийского океана, йце несколько источников повышенной плотности на границе ядро-мантия были выявлены гри осуществлении количественной интерпретации так называемого "древнего" гравитационного поля Земли. Для определения эюго "древнего" поля была применена следующая методика вычислений. Вначале были рассчитаны глубины залегания и оценена компенсационные массы под областями древшгс оледенений. Затем была подвергнута количественной интерпретации разностное гравитационное поле, полученное путем вичиташ1я из исходного аномального гравитационного поля Земли гравитационного эффекта упомянутых выше компенсационных масс пониженной плотности под растаявшими ледниками в приполярных областях Земли. После однократного разделения взаимных влия-■ гай источников разностного поля были найдены аномальные массы повышенной плотности в пределах гран"цы ядро-мантия, на глубинах ~2630-3070 юм. Они приурочены'к северной части Атлантического,юго-

/М,

16,22-10"

западному шлангу Северного Ледовитого и экваториалы.эй области Тихого океанов. Величины всех масс /.М® этих источников ко-лсслются в пределах 5,7-13,1*10 , их горизонтальные радиусы -в 4-25°. Оценочные значения плотности указанных аномальных тел составляют бэ ~ 0,03-0,50 г/см3 при их мощности ~ 200 км.

В дальнейших вычислениях представилась возможность исключить из исходного аномального гравитационного поля Зеыли гравитационное влияние найденных нижнемантпйных источников и проинтерпретировать заново полученное таким образом остаточное поле. Выполненная интерпретация остаточного поля Земли выявила в интервале глубин 211-743 мл более двух десятков аномальных масс разного знака, абсолютная величина массы каждого из которых в единицах массы Земли равна ~ 0,11-1,60. Горизонтальные радиусы обнаруженных плот-ностгшх нсоднородностей равны 5-16°. Они скаты вдоль'земного радиуса, величина их сжатия составляет 0,003-0,026.

• Сопоставление результатов интерпретации гравитационных аномалий Земли с современными сейсмическими моделями ее глубинного строения показало, что полученное распределение плотностных не-однородностей в различных оболочках Земли соответствует распределению аномалий скорости распространения различных типов сейсмических волн на разных глубинах. Особенно хорошее соответствие глубины и знака аномалий плотности и скорости отмечается в случае . интерпретации гравитационных аномалий с использованием методов по разделений взаимных влияний их ."сточников.

Во втором разделе данной главы рассмотрены некоторые новые методические приемы и результаты интерпретации гравитгционных аномалий Луны, Описаны новые подхода к выбору оптимальной нормальной фигуры Луны. По мшшмуму' невязок стоксовых постоянных Лупы и и" возмущений в качестве физически обоснованной ее нормаль-

ной фпхуры был выбран древней трехосной гвдростатическнй стероид. Получены новые значения параметров этого древнего сфероида. 3 частностп, сжатие этого сфероида оказалось равным 1/4027. Расчет скатил производился по следующей выведенной iiai.ni формуле:

Г АР» '<■ 3 „ 1+ßS ( &Л* .„.

jMff

где C^q = - 58,33* ТО"6, JUL- j Мй, Mö - ма-'са Луш и Зеши, k= tf/Re,; (>-25$^ средние радиусы Луны и Зем-

ли. Выполненные расчета тайне показали, что Луна зафиксировав свою гидростатически равновесную форму ~2,3 млрд. лет назад, находясь на расстоянии 25 земных радиусов от Земли.

Относительно древнего гидростатического поля Луны, характеризующегося значениями основных гармонических коэффициентов С°0 = - 58,33-ТО"6, = 60,62'Ю"6, были рассчитаны граЕИта-ционыые аномалии в пзостатической дедукции (при глубине компенсации d - 60 км) и составлены но^ые гравиметрические карты Луны.

Количественная штерпретадия этих гравитационных аномалий Луны выявила новые особенности в распределении плотностных неод-нородностей в ее недрах. На обращенной к Земле стороне Луны аномальные массы залегают на глубинах ¡10~ 50-200 км при среднем значении /l0 ~ ПО км. Эти оценки не противоречат данным сейсмических исследований в районе Океана Вурь. На обратной ее стороне средний уровень расположения плотностных неоднородностей поншается до ¡20 ~ IB0 ил. Здесь ке зарегистрированы максимальные колебания глубин возмущающие масс от 30 .л (Море Восточное) до 2S0 км (кратер Бозе). Среднее значение глубины аномальных масс иод района;,а южного ^олуоария Луны па ~30 ш превышает кх среднюю глубину под северными ее ооластяш. " целен средняя глу-

бпна сосредоточения всех найденных плотностных неоднородностей составляет ~ 144 гсл. йлштуацпя масс неоднородностей I/ Ма ) ~ 0,4+37-КГ6 (где М« - масса Луны), их горизонтальные размеры могут колебаться в пределах 44 10°, величина гх сжатия у ~ 0,002-0,015.

В третьем разделе интерпретируются гравитационные аномалии Марса. Для этой планеты с помощью метода уравнивания его стоксо-вых постоянных к измеренной постоянной прецессии были рассчитаны новые равновесные значения основных зональных коэффициентов с Л, X ), а по ниы-величина сжатия гидростатического сфероида ( ) выбранного в качестве оптимальной нормальной фигуры Марса. Скорректированные параметры гидростатического сфероида оказались ревнимп

= 2073-Ю"6, = 1/185'1 • /8/

При этом аномальные нормированные величины главных зональных гармонических коэффициентов будут равны:

020 = 51-Ю-6, С40 = 0,68-10-6 . /э/ Относительно поля найденного сфероида /8/ и /9/ били рассчитаны аномалии и получены ноше гравиметрические карты Ыарса.

В итоге выполненной колпчествешой интерпретации изостати-. чески:: аномалий относительно поля равновесного анероида было обнаружено, что геометрические центры источников этих аномалий ле.мат на уровне глубин 100-670 км, т.е. располагается вблизи гршпэды лптосфора-ыантия. Горизонтальные размеры неоднородностей

равны 9~ 5-12°. Оценочная величина толщины марсианской литосферы составляет ~ 400 км.

13 четвертом разделе анализируются ьномальныетравитационные . поля . Венеры и их источники . Расчет аномальных полей планеты обычно связан с определением параметров ее нормального поля.

Выбор нормальной фигуры Венеры и ее нормального поля такке основывался на принципе уравнивания стоксовнх постоянных этой планеты и суш их возмущений плотностными неоднородностямп. Исследования показали, что высокая степень их уравнивания достигается, если за нормальную венернанскую фигуру взять двухосный эллипсоид со следущиш эксперименталы-шгл путем рассчитанными параметрами:

°20 = = 5,872-Ю"6, я 8,84-10-6 /10/

Выполненная интерпретация гравитационных аномалий Венеры относительно поля двухосного эллипсоида /10/ с учетом взаимных влияний их источников указала на следующие особенности в расположении аномальных тсс в венерианскых недрах. Геометрические центры всех плотностных неоднородностей располагаются на глубинах fio = 620-1240 км. Средняя глубина залегания этих неоднородностей равна ho" 320 км. Все они сгаты по радиусу планеты. Горизонтальные радиусы /0 / аномальных чет, выраяенные в угловой мере, меняются от 4,2° до 7,5°. Абсолютное значение масс неоднородностей в единицах масс Венеры варьирует в пределах I.OI-IO-^ I JUi / М9Ы 4,46-ю-6.

В пятой главе исследуются вопросы, связанные с природой обнаруженных в плапетных недрах плотностных неоднородностей и их влиянием на фигуру и динамику планет.

В первом разделе приведены оценки вклада обнаруженных в результате интерпретации гравитационных аномалий Земли, Jiyuu, Марса и Венеры плотностных неоднородностей в величины скатил и трсхос-ность их нормальных фигур. Установлено, что отклонение динамической фигуры Земли от современной ее гидростатически разновесной формы не связано с древней фигурой данной планеты. Это отклонение

по второму и четвертое зональным коэффициентам разложения геопотенциала по сферическим футсцпям и одет бить вызвано влиянием. 16 шпномантийшх плотностных неодчородностей на 73$, 77$ соответственно. Оставшиеся 2% аномалии второго зонального коэффициента, значения которого определяет сверхгидростатическое сна--тае Земли, могут быть объяснены разуплотнениями в приполярных ее областях. Влияние этих крупнейших аномальных масс обусловливает танке трехосность нормальной фигуры Земли.

Обнаружены не толк» компенсационные массы пониженной плотности на глубинах 670-1170 юл в околополярных районах Земли, но и аномальные массы повышенной плотности вблизи границы мантия-ядро (2630-3220 юл). Последние сосредоточены под всеми океанами Бе:.ши, что проливает свет на выяснеш:е природы образования океанов, зон ЗаЕарицкого-Беньоффа к т.д.

Вцдвинута гипотеза о природе аномалий повышенной плотности, расположении под Сибирской, Сев"ро-Американской, Центрачыю-Дф-риканской и Шно-Африканской платформами на глубинах 211-743 км. Источниками этих аномалий могут быть дегазация и дегидратация верхней'мантии, происшедшие в геологическом прошлом Земли. Вклад всех верхиемантийных неоднородпостсй в стоксовы постоянные Земли практически равен нулю. Кроме того, их вклад в тр-хосность геодезической нормальной фигуры Земли и ее сжатие чрезвычайно незначителен.

Для Луны, наоборот, две трети отклонения современной фигуры селеноида от оптимальной ее нормальной фигуры обусловлена древней гидростатической фигурой. Зту форму Дуна имела приблизительно 2,3 млрд. лет назад, когда она отстояла от Земли на расстоянии, равном 25 земным радиусам. Одна треть указанного отклонения мохет

бить объяснена найденным распределением шютног.тшк неоднородкос-тей. Последние могут быть вызваны деформациями границы ксра-лан-' тия.

Если плотнсстные неоднородности Земли и Луны зазюкаит гидростатическое сжатие современной фигуры Зенлн и древней фигуры Луны, то аномальные массы, обнаруженные в недрах "apea, наоборот, занижают гидростатическое его сжатие I/I85 до значения I/ISI. Марсианские неоднородности плотности приурочены к границе мантия-литосфера. Мощность литосферы Марса составляет приблизительно 4ОС 10.1.

В отличие от Земли, Луны, I.iapca найденные в недрах Венеры акомалыше массы не возмущают сжатие данной планеты. Они практически вносят нулевой вклад в сжатие нормальной фигуры Венеры. Бс-ледствие отого измеренное сжатие рассматриваемой планеты является древним и удерживаете! толстой литосферой, мощность которой составляет 900 км.

Во втором разделе исследуются соотношения между обнаруженными плотноепшш пеоднородностями и проявления:.® сейсмичности в планетных недрах. Анализ естественной сейсмической активности недр планет земной группы и Луны выявил сложный характер пространственно-временного распределения сейсмических толчков в их недрах и связи сейсмичности планет с их гравитационными аномалиями и плот-ностнымл неоднородностями. Для Луны прослеживается тесная корреляция между пространственным распределением лунотрясений тектонической природы и плотностными неоднородностлмп, обнаруженными в лунных недрах путем выполнения интерпретации гравитационных аномалий Луны. Максимальное число зарегистрированных тектонических лу-нотрясений приходится на краевые з^ны положительных гравптацпотшых аномалий. Очаги тектонических лукотрясенш располагаются в анзаг коры v верхней мантии Хунн (на глубинах 25-300 км). Глубже, не

границе литосфера-астеносфера (800-1200 км), сосредоточены очаги приливных лунотрясешй, которые практически не коррелируются с аномальными гравитационными полями Луны и их источниками. Для Марса и Венеры, ввиду ограниченных сведений о зарегистрированных сейсмических событиях, не представляется еозмошшм провести корреляции их сейсмичности с гравитационными аномалиями этих планет. Однако, по найденным ьа основе гравитационных данных: оценочным значениям иоццос то литосфер указанных планетных тел модно выдвинуть гипотезу о том, что по степени сейсмической активности 1Ларс и Бенера могут располагаться, между сейсмически пассивной Луной и активной поныне Бемлей.

Ка примере центральной части Трансазцатско-Средизе;.гао1.гарского пояса сейсмичности Земли детально исследовано пространственное распределение сильных землетрясений, изучены корреляционные связи :.:с;."ду параметрами зарегистрированной сейсмичности и характерпсти-г:а;.а1 региональных (1° х 1°) и локальных (10' х 1б') аномальных гравитационных полей.

На основе обнаруженных количественных критериев высокой сейс-¡шчности составлена карта сейсмической опасности всей территории Кавказа, на которой выделены в значительной степени по гравитационным дагтним сеысмоопасныз зоны, где. возможны сплы-ше землетрясения с магкитудой 1Л >5,5 (энергетическим длассом К > 14) и интенсивностью УИ баллов в эшщентральней области. '

По материалам количественной интерпретации спутниковых и наземных аномальных гравитационных полей центральной части Тренсази-атско-Средаземноыорского пояса сейсмичности обсуздаются вопросы, касающиеся природа высокой сейсмической истивности этого региона,-В третьем разделе предложена динамическая интерпретация ано-

мальных гравитационных полей планет и их источников. Автором получены формулы для расчета б сферической геометрии гравитационных аномалий планеты, вязкихнапряжений в ее оболочке, деформаций свободной поверхности планеты и изменений главных моментов ее инерции, вызванных тепловой конвекцией в планетных недрах. В частности, выражения д-хя аномалии силы тяжести Д^,, вызванной тепловой конвекцией в недрах планеты, выглядят следующим образом:

оо п, 2. / л \ П.+2

2п(п.+ъ лЧаГ Л 1

Ъг"\ Д.УУатгаг»),

г4

где {Пт1~ амплитуды гармоник потенциала скорости конвективных течений вещества недр планеты, Х*а ~ радиус внешней нэвоз-мущенной поверхности планеты, То' р - средняя

плотность планеты/ - дифференциальный оператор, С1е - эк-

ваториальный радиус планеты, - кинематическая вязкость. Представлены некоторые оценки этих величин и дана их интерпретация.

В заключении сформулированы основные результаты диссертации, обозначены перспективы усовершенствования некоторых ее сторон и возможность научно-практического применения.

Автор выражает глубокую благодарность за обсуждение различных аспектов работы, ценные советы и замечания В.Н.Страхову, Ю.А.Тараканову, В.П.Трубицыну, И.Л.Нэрсесову, М..].Артемьеву, В.И.Бунэ.

ССЯЮШЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Предложена новая методика сравнительной и комплексной интерпретации гравитационных аномалий ¡Земли, Луны, Марса и Венеры, которая реализована в виде пакета программ СИГАП. С помощью зтоЛ методта; решается та ЭШ широкий круг задач, начиная с расчета компонент аномальных гравитационных полей планет, выполнения id: спектрального и корреляционного анализа и завершая определением параметров плотностных нзоднород^остей, напряжений в планет-ecüí кедрах, Эффективность указанной методики исследована на моделях .

2. Создан банк новых данных о физико-мехынчвских характеристиках, рельефе и гравитационных моделях планет земной группы и Луны.

3. Анализ вычислениих энергетических спектров гравитационного потенциала планет земной грушги и Луш: позволил установить следующие закономерности. В поведении спектральных кривых в зависимости от порядка П. наблвдаетск ряд экстремумов; для них характерна анизотропия. Кроме того, по характеру и степени измене-ш;я расчетннх епергзтичеекпх спектров гравитационного потенциала и иотовдлале. топографических масс "айдены оцени; глубины компенсации наружных топографических масс для :-авдой из изучаемых планет. Наблюдается сходство и местами полное совпадешь спектров гравитационного потенциала к потенциала топографических масс Луны п Марса.

4. Показано в результате проведения совместного корреляционного анализа ш(анетарных особенностей гравитационной и геометрической фигур планет зешой группы и Луны наличие значимой положительной корреляции мезду гармоническими коэффициента;.;*: в разлохе-

ниа гравитационного потенциала и наружного роль»6а з область низках гармоник для Луны, Марса и Венеры. В области высоких гармошпс более тесная корреляция отмечается только для Есияи.

5. В практику интерпретации гравитационных полей планет вводится новый метод уравнивания стоксовнх постоянны?: (гармонически коэффициентов) пом планеты и сумм их возмущений всеми плотиост-нш.ш неодпсродностями. На основе этого метода рассчит-шп новые параметры оптимальных нормальных фкгур л соответствующее им нор-малышх полей ц-анет.

6. В итоге выполнения количественной интерпретации гравитационных аномалий планет, вычисленных относительно их оптимальных нормальных полей, подмены новые сведения о закономерностях распределения плотносткых неоднородностой в самых разных оболочках планетнкх недр. В недрах Земли обнаружены плотностныз неоднородности вблизи границы ядро-мантия, г верхней половине шпеней мантии и верхней мантии. Распределение обнаруженных иеодкородносте.1 плотности в разных оболочках Земли соответствует дашшм сейсмической томографии. Источники гравитационных аномалий Луны располагаются

в пределах коры и верхней мантии с наибольшей концентрацией в окрестности поверхности, разделяющей ее кору и мантию. Источник!! марсианских и венерианских гравитационных аномалий, в основном, приурочены к грашгце литосфера-мантая.

7. Дано объяснение природы скатил планет земной группы и Луны. Отклонение измеренного сжатия Земли от его гидростатического значения по второму в четвертому зональным коэффициентам мояет быть вызвано влиянием 16. шг.шемантий1шх плотносткых неоднорсднос-тей на 73/3 и 77^ соответственно. Оставшиеся 21% значений возмущения второго зонального коэффициента могут быть о 'ьяснзнн обнаруженными

на глубинах 670-1170 юл разуллотненияг.ш в приполярных районах Земли. Влияние указанных крупнейших плотностных неоднордностей обусловливает также трехосность нормальной фигуры Земли„ Вклад в трехосность и сжатие Земли всех найденных верхнемантийных аномальных масс практически равен нулю. Сжатие Луны на две трети объясняется древней гидростатической фигурой и лишь одна треть ее сжатия связана с плотностными неоднородяостями. Гидростатически равновесную фигуру Луна имела 2,3 млрд. лет назад,, когда она отстояла от Земли на расстоянии, равном 25 земным радиусам. Обнаруженные в недрах Марса аномальные кассы занижают его гидростатическое сжатие I/I85 до величины I/I9I. Елотностше неоднородности Венеры не вносят вклад в ее сжатие. Сжатие нормальной ее фигуры - древнее и удерживается сверхсухой литосферой мощностью 900 км.

8. На основе сравнительного анализа сейсмичности Земли и Луны с их гравитационными аномалиями и распределением плотностных неоднородностей в их недрах установлены тесные корреляционные связи между ними. Для Луны тесная корреляция наблюдается между пространственным распределением плотностных неоднородностей и лунотрясений тектонической природы . Детальное изучение корреляционных связей на примере центральной части Т^ансазнатско-Средп-земноморского пояса сейсмичности Земли между параметрами зарегистрированной. сейсмичности и характеристиками региональных и локальных аномальных гравитационных полей позволило установить ряд количественных критериев высокой сейсмичности этого региона. Предложены методика выделения сейсмоопасных зон по локатьныгл гравитационным аномалиям и вариант карты сейсмической опасности территории Кавказа.

9. £дна интерпретация найденных б планетных недрах плоткост-

них неоднородностей в ранках динамических (конвективных) моделей. Показана возможность оценки вязких напряжений, деформаций и гравитационных аномалий, вызванных тепловой конвекцией в шарообразной планете и ее сферической оболочке. Рассчитано поле напряжений под Евразией по гравитационным данным.

10. Более совершенные и услсннешше варианты интерпретации гравитацимшшс аномалий планет находятся в стадии разработки. Они ориентированы на использовании вторых производных гравитационного потенциала и большего числа расчетных профилей в разных азимутах. Уточнение распределения плотностных неоднородностей в недрах планет монет быть достигнуто на пути разработки нового понятия об

их нормальных фигурах и введения таким образом нового понятия о гравитационной аномалии.

11. Сравнительное изучение особенностей строения и динамики планет земной группы и Луны способствует формированию новых представлений о законоыерностях их строения и развития, направленности тектонической эволюции самой Зеыли. Результаты такого сравнительного исследования можно будет использовать непосредственно при выявлении закономерностей размещения на Земле полезных ископаемых и прогноза сейсмических катастроф. Некоторые выводы работы могут найти применение при детальном изучении фигур, внутреннего строения и физики планет, а также при планировании космических экспериментов.

Основное содержание диссертации опубликовано в аледующих работах:

I. О связи сейсмичности с характеристиками гравитационного поля на Восточном Кавказе // Доклады АН СССх\ 1971. Т.197. С.1305 (соавторы В.И.Бунэ, Ы.Е.Артемьев/.

2. Использование данных о нарушениях изостатического равновесия для выделения сейсмоопасных зон Крымско-Каигазского региона // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1972. й II. С.8 /соавторы В.И.Ьупз, ¡.¡.З.Артемьев/.

3. Пзостатическое состояние кшшх районов СССР. В со. Изос-тазия. Изд. Наука. 1.1., 1973. С. 67 /соавторы Ы.Е.Артемьав,

A.Лоошов/.

4. Методикт. вцделепия сейсмоопасных зон Кавказа. В сб. Результаты комплексных геофизических исследований в сейсмоопасных зонах, йзд.Наука. И., 1978. С.27.

5. Интерпретация гравитационных аномалий Марса, Венеры, Земли // Ков. АН СССР. Физика Земли. 1983. гё 12. и.З /соавторы Ю.А.Тараканов, В.А.Прнходъко, Д.Р.Бондаренко/.

6. О глубинной длна'ике зе:лннх недр йхного Казахстана. В сб. Геофизическая характеристика очаговых зон сильных землетрясений. Кзд.Наука. И., 1983. С.167 /соавтор М.И.йинкельштейк/.

7. Сейсмичность, гравитационные аномалии и геодинамика Альпийского пояса Евразии. Изд. ВИНИТИ. 1.1., 1984. . 222 С.

8. Интерпретация гравитационних аномалий Бенеры //Космические исследования. 128-1. Т.22. С.617 /соавторы Ю.А.Тараканов,

B.А.Прнходъко, Д.Р.Бондаренко/.

9. Источники гразэтац-ионнкл аномалий Венеры. В сб. Современные про^леж: математического моделировшшя. Изд. МГУ. М., 1984. ,

C. 62/соавторы Ю.А.Тараканов, В.А.-иркходько, Д.Р.Бондаренко/.

10. Отклонение от гидростатического равновесия Земли и Луны// Изв. АН СССР.Физика Земли. 1965. >5 8. С.З /соавторы В. .п. Тараканов, В.Б.Трубицын, ^.А.Прнходъко, В.Е.1>урцев/.

11. Сравнительная интерпретация гравитационных аномалий Зем-■ ли, Беиерл, Марса. В сб. Математические вопросы нелинейного анаш-

за и управления динамическими системами. Изд. МГУ. M., 19Б5. С. 74 /соавторы Ю.А.Тараканов, В.Л.Приходько, Д.Р.Бондаренко/.

12. Интерпретация гравитационных аномал1гп планет. Кзд. МГУ. П., IG66. 145 С. /соавторы Ю.А.Тараканов, В.Л.Приходько/.

13. Модели тепловой конвекции в сферической мантии Земли. Изд. В1ИИТИ. Ы., 1986. 29 С. / соавтор В.П.Трубицын /.

14. Отклонение Марса от гидростатического равновесия и его интерпретация //Письма в Астрономический журнал. 1987. Т.13.

С. 824 /соавторы Ю.А.Тараканов, В.П.Трубицын, В.Л.Приходько/.

15. Интерпретация гравитационных аномалий. Спутниковая гравиметрия. Изд. МГУ. M., 1987. 151 С. /соавторы Ю.А.Тараканов, В.Л.Приходько/.

16. Плотностнне неоднородности верхней мантии по спутниковым методам измерений гравитационного поля. В сб. Глубинное строение слабосейсшчных регионов СССР. Изд. Наука, M., 1987. С. 129 /соавторы Ю.А.Тараканов, В.Л.Приходько/.

17. Новые данные о связи фигуры Земли с древним оледенением // Доклады АН СССР. 1987. Т.295. C.I084 /соавторы Ю.А.Тараканов, М.Г.Гросвальд, В.Л.Приходько/.

18. Вчзкне напряжения и деформации, вызванные тепловой конвекцией в сферической мантии Земли. Изд. ВИНИТИ. M., 1987. 16 С. /соавтор В.П.Трубицын/.

19. Гравитационные аномалии и изменения в моментах инерции Земли, вызванные тепловой конвекцией в сферической мантии Земли. Изд. ВИНИТИ. U., 1987. 19 С. /соавтор В.П.Трубицын/.

20. Плотностные неоднородности Земли и Луны. В сб. Изучение Земли как планеты четодаш геофизики, геодезии и астрономии. Изд.

вНаукова душа. Киев. 1988. С.84 /соавторы Ю.А.Тараканов, В.П.Тру-

бицыи, В.А.Приходько/.

21. Оценка мощности литосферы Венеры по ее гравитационному пол» //Лстроно;.шческнл гурнад. 1989. Т.66. С.120 /соавторы

Ю.А.Тараканов, В.А.Приходько/.

22. Гравитационный эффект плотностннх неоднородностей верхней мантии Земли п его интерпретация // Тихоокеанская геология. 1989. fé 5. С.69 /соавторы Ю.А.Тараканов, Р.К.Клиге, В.А.Прнходь-ко/.

23. Seisinicity and isostasу// Phys.Earth and Planet. Inter. 1972. V.6.P.256 /with U.E.Artemjev, V.I.Bune, V.A.Dubrovsky/.

24. Geodynaaics and Seisnicity of the Pamir-Himalayas region// Phys. Earth and Planet. Inter. I933.V.JI.P.307 /with B.S.Volvovsky,

I.S.Volvovsky/.

25. Geodynamics of the eastern part of the Alpine belt. Intern. Symposium. IASPEI. Hyderabad. India. Abstracts. 1934.C.176

/ with I.&.Sborshchikov/.

26. Thermal nature of the density heterogeneities of the Earth and Venus. Intern. Symposium "Ihernal evolution of lithosphère and processes in the jiarth's interior". Moscow. Abstracts. I9S9.C.I46

/ with Xu.A.Tarakanov, V.A.Prikhodko, R.K.Kliee/.

27. The structure end geodynamic processes under the Indian-Middle Asian region. Intern. Synposiuia "Structure and dynamics of the Indian lithosphere". Hyderabad. India. Abstracts. 1939.

/Y/vy Jax ¿04 m ¿00