Аномалия силы тяжести изостатическая

Изостатическая аномалия силы тяжести — это гравитационная аномалия, вычисленная после введения изостатической поправки. Введение этой поправки основано на предположении, что внутри Земли существует поверхность, которая испытывает одинаковое давление вышележащих толщ, независимо от особенностей геологического строения и форм рельефа земной поверхности.

В соответствии с этой концепцией «избыточные» массы горных сооружений, поднятых на высоту 3–6 км выше уровня моря, уравновешены массами, имеющими плотность меньше средней и расположенными под горными хребтами. Точно так же «недостаточные» массы водной толщи океанов компенсированы массами высокой плотности, которые расположены под океанами. Давление вертикального столба горных пород, мысленно вырезанного в любой точке поверхности Земли, одинаково на глубине, где располагается поверхность изостатической компенсации.

При вычислении изостатической аномалии силы тяжести главная трудность состоит в определении изостатических поправок. Для их нахождения производится распределение избыточных масс между уровнем моря и поверхностью компенсации и рассчитывается соответствующее изменение гравитационного притяжения. Разработаны специальные редукционные таблицы, соответствующие разным моделям перераспределения масс. В 1959–1961 годах опубликованы карты суммарной топографо-изостатической поправки аномалии, охватывающие территорию Европы и других континентов.

Практическое вычисление изостатической аномалии силы тяжести показало, что равновесие соблюдается не полностью. Большинство регионов близко к состоянию равновесия, однако в отдельных регионах состояние земной коры далеко от равновесного. Так, высокогорные районы Восточных Альп отличаются значительным избытком масс, который не полностью согласуется с рельефом как по величине, так и по расположению в плане. В грабенах Восточной Африки отмечается недостаток масс. Большие отрицательные аномалии в изостатической редукции обнаружены вблизи островных дуг.

Изостатические аномалии силы тяжести представляют интерес для геотектоники как показатель состояния земной коры и верхней мантии. Региональные изостатические поправки вводятся в аномалии силы тяжести (особенно в районах с расчленённым горным рельефом) с целью исключения регионального гравитационного фона, обусловленного глубинным геологическим строением. Остаточные аномалии более чётко отражают детали геологического строения верхних горизонтов земной коры: структурно-фациальные зоны, осадочные бассейны, отдельные блоки фундамента впадин.

Современный контекст

Современные данные глобальной гравитационной модели EGM2008 (2008 год) и спутниковой миссии GOCE (2009–2013) позволили уточнить региональные изостатические аномалии с разрешением до 10 км. Выявлено, что в зонах субдукции (например, Японский жёлоб) изостатическое равновесие нарушается на 30–40% сильнее, чем предполагалось ранее (Stern, 2018). Новые методы ГИС (Geographic Information System) и компьютерного моделирования позволяют автоматизировать расчёт изостатических поправок для сложно построенных регионов.