地球物理学基础复习资料理学

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1、的引力位和离心位的和称为地球在该点的重力位。地球重力位相同的特征1.地磁场强度按0.05%/a衰减2.磁偶极子以0.05生剩磁。3.古地磁的应用地磁学方面：测量古地磁场强度。研究古度，这种现象称为面波的频散现象。由于波在层状介质中传播时相互立身以立学为先，立学以读书为本绪论一 地球物理学的概念，研究特点和研究内容它是以地球为研究对象的一门应用物理学，是天文学，物理学与地质学之间的 边缘学科。地球物理学应用物理学的原理和方法研究地球形状，内部构造，物质组成及其 运动规律，探讨地球起源，形成以及演化过程，为维护生态环境，预测和减轻地球 自然灾害，勘探与开发能源和资源做出贡献。包扩地震学，地磁学，地

2、电学，重力 学，地热学，大地测量学，大地构造物理学，地球动力学等。研究特点： 1.交叉学科 地球物理学由地质学和物理学发展而来，随着学科 本身的发展， 它不断产生新的分支学科， 同时促进了各分支学科的相互交叉， 加 强了它与地球科学各学科之间的联系。2.间接性 都是通过观测和研究物理场的 信息内容实现地质勘查目标，研究的不是地质体本身， 而是其物理性质。3 多解 性 正演是唯一的， 而反演存在多解。不同的地质体具有不同的物理性质， 但产 生的物理场可能相同。 不同的地质体具有相近的物理性质， 由于观测误差，物理 场的观测不完整以及物理场特点研究不够，产生多解。不同的地质体具有相同的物理性质，

3、即使知道了地质体的物性分布，也无法确定其地质属性。地球物理学的总趋势： 多学科综合和科学的国际合作。二地球物理学各分支所依据的物理学原理和研究的物性参数。地震学： 波在弹性介质中的传播。地震体波走时， 面波频散，自由振荡的本征 谱特征重力学： 牛顿万有引力定律。地球的重力场和重力位地磁学： 麦克斯韦电磁理论。地磁场和地磁势。古地磁学： 铁磁学。 岩石的剩余磁性。地电学：电磁场理论。天然电场和大地电场地热学：热学规律，热传导方程。地球热场，热源。第一章 太阳系和地球一地球的转动方式。1. 自转 地球绕地轴的一种旋转运动， 方向自西向东，转速并非完全均匀，有微小变化。 2.公转 地球绕太阳以接近正

4、圆的椭圆轨道旋转的运动。3.平动 地球随整个太阳系在宇宙太空中不停地向前运动。4.进动 地球由于旋转，赤道附近向外凸出， 日月对此凸出部分的吸引力使地 轴绕黄轴转动， 方向自东向西。这种在地球运动过程中，地轴方向发生的运动即 为地球的进动。5.章动。地轴在空间的运动不仅仅是沿一平滑圆锥面上的转动，地轴还以很小 的振幅在锥面内,外摆动， 地球的这种运动叫章动。二地球的形状及影响因素。地球为一梨形不规则回转椭球体。影响因素：1.地球的自引力-球体； 2.地球的自转-标-准扁球体； 3.地球内 部物质分布不均匀-不规则回转椭球体单位面积流出的热量，它是地球内部热状态在地表的显示，可以在地射性元素的衰

5、变而改变；立身以立学为先，立学以读书为本3.在以球内部结构地壳：地下的一个地震波速度的间断面，P波速度由界面球内部热能。地球内部热能的主要来源是由地球内部放射性元素衰变立身以立学为先，立学以读书为本三地球内部结构地壳：地下的一个地震波速度的间断面， P 波速度由界面上方的 6.2km/s 增 至 8.1km/s 左右。这个间断面称为莫霍面（ M 面）。莫霍面以上的介质称为地壳， 以下的介质称为地幔。地壳构造复杂，厚度不均，大陆厚，海洋薄。地幔： 从莫霍面到地下 2900km 深处这一层称为地幔。 分为上地幔和下地幔。 由地壳基底至约 400km 深处的 B 层介质叫做上地幔， B 层上部存在低

6、速层，称 为软流圈， 低速层上部和地壳并称岩石圈。 400km-1000km 间的 C 介质叫过渡层。软流圈和岩石圈统称构造圈。 1000km-2900km 为 D 层。下地幔比较均匀。但底 部约厚 200km 的 D层中，速度梯度接近于零，所以该层介质不均匀。地核：从地幔向下直至地心。 2900km-4980km 的 E 层称为外核。外核与地 幔的分界面是速度间断面-古-登堡面（ G 面）。四地球的演化史原始地球被一层浓厚的气体包围，由于地球温度升高，气体的分子动能增大，地 球的引力不足以吸引它们，质轻气体分子逃离地球， 散逸到宇宙空间。地球幼年时 代，表面没有山脉和海洋， 持续约十亿年。称

7、为第一次脱气。地球温度升高， 物质融化呈液态，在重力的作用下， 密度大的铁镍物质下沉形 成地核， 密度小的硅酸盐物质上升成地表。由于放射性元素，地球温度越来越高， 致使靠近地核的固态物质溶解为液体，地球就有了一个液态核。地幔获得足够热量后开始产生对流。 初始的海底扩张加速地内散热速度，地幔 固结了，外核依然为液态。外核的对流是产生现今地磁场的原因。地球内部的气体在高温高压下，被挤到上层有空间或是密度较小的地方，从地 壳的裂隙处喷出，这就是地球的二次脱气，距今 30 亿年前，地球出现大规模的火山 喷发，使得大量气体随火山岩浆喷出地面， 形成了大气圈和水圈。第二章 放射性和地球年龄一 放射性衰变在

8、自然界中， 某些元素的原子核能够在不受外界条件影响下， 自发地变成另外 一种元素的原子核， 同时发射出射线，这种现象称为放射性衰变。不依靠外力而 自发衰变的元素称为天然放射性元素。二放射性衰变规律每单位时间所衰变的原子数目与压力， 温度等外部条件无关，只于当时存在的 衰变原子的数目成正比。半衰期：原子数衰变到原来数目的一半所需的时间。 放射性衰变的时间通常为 半衰期的十倍。三 放射性平衡在母体同位素衰变时，初始衰变产物经常也具有放射性，它们也会发生一系列 衰变，最终变成稳定的元素。中间过程的每个放射性元素都有自己的衰变常数， 但经过一定的时间后，这个系列会达到平衡，即各中间产物的数量保持不变。

9、 四 主要的放射性元素铀钍-铅，钾- ，铷-锶-，放射性碳，氚。地球初期情况假设1.在地球形成初期，各种铅同位素的比值在各处都相同；2.从某时起，地球不同区域的铀，钍，铅都各有特征的比值，这些比值只随放 射性元素的衰变而改变；而产生的。：地球重力能由地心引力导致的地球物质变位，重力分和地磁脉动。磁暴和太阳活动与地磁相互作用存在密切联系。分为三存在的衰变原子的数目成正比。半衰期：原子数衰变到原来数目的一的重要来源。河流冲蚀，搬运以及人类采矿改变区域性地壳平衡，并立身以立学为先，立学以读书为本3.在以后某个时期，方铅矿和其它一些不含铀，钍的铅矿分离出来，铅同位素的比值不再变化4.铅与铀，钍分离或成

10、矿的时间可以独立地测定。第三章 天然地震一地震分类成因：构造地震，火山地震，陷落地震。震源深度：浅源地震（60km ），中源地震(60-300km)，深源地震(300km) 。 震中距：地方震（ 100km ）,近震（ 1000km)地震强度： 弱震 ，有感地震 ，中强震 ，强震二全球地震带的分布和它与板块构造之间的关系全球主要地震活动带：太平洋地震带，欧亚地震带，其他地震区带我国主要地震活动带：天山地震带，主要是指南-北天山，阿尔泰山一带地区；南北地震带， 由滇南的元江往北经西昌， 松潘， 海源， 银川直到内蒙古嶝口； 华北地震带，指阴山， 燕山一带， 营口-郯城断裂带， 汾渭河谷地区；华南

11、地震带，主要指东南沿海和海南岛北部等地区西藏地震带， 沿青藏高原周围和边境一带台湾地震带， 包括台湾及其东部海域。从地区属于环太平洋地震带， 地震出现频繁且强度大。板块的划分与全球地震带的地理分布是一致的。板块边界类型：1. 发散型板块边界； 2 汇聚型板块边界； 3.转换型板块边界全球地震带的地理分布主要由三类板块边界，也就是岩石圈板块沿三类板块 边界的相对运动决定。海沟-岛弧地区地震；洋脊及转换断层的地震； 大陆内部 的地震（板内地震）三 射线参数 P 的物理意义1.同一条地震射线，P 为常数；2.不同的 P 对应不同的入射角，即对应不同形状的射线；3 .P 完全确定了地震射线的性质；4.

12、射线参数 P 只给出了入射角i 和圆心距 r 的关系， 没给出射线的坐标方程。 四频散波速随频率或波长而变化称为频散。面波成群出现，每一群表现为一列波，每 列波各自的频率具有不同的传播速度， 这种现象称为面波的频散现象。由于波在 层状介质中传播时相互叠加的结果，具有频散特性的面波不仅有相速度， 而且具 有群速度。五地球介质的 Q 值在一个吸收介质中， 地震波传播一定有频散现象发生，也就是吸收和频散总是 同时存在。为了描述地震波在地球介质中能量损耗的情况，引入参数 Q 值。定义为在一 周期中质元所损耗的能量与原有能量的比值。Q 值反映了介质损耗性质，值越大， 介质品质因子越高，能量损耗越小，介质

13、越接近完全弹性。根据 Q 值的变化研 究波的吸收，可以得到介质的非弹性性质，从而进一步了解地球内部介质的性质。六弹性回跳理论，海拔高度，地壳内部的质量分布2.离心力：高度，纬度3.固体而产生的。：地球重力能由地心引力导致的地球物质变位，重力分，气体的分子动能增大，地球的引力不足以吸引它们，质轻气体分子算重力异常擦汗那个，称为重力异常场的正演问题。根据地面上测出立身以立学为先，立学以读书为本地壳运动使岩石产生应变， 当应力在一个长时期内不断积累， 超过一定限度时， 地下岩层突然破裂， 形成断层， 或是沿已有断层发生突然滑动， 使存储在岩石中 的弹性应变能突然释放，就会形成地震。无应力状态-力作用

14、变形，岩石产 生相对位移-力超过阻力， 岩块滑动或破裂形成断层， 断层两侧的岩块又回到新的无应力状态。七 P 波初动。P 波刚到达地表时的地动位移。P 波初动解：从地面台站记录到 P 波的初动分布图出发，采用点源双力偶震 源力学模型反演震源运动过程，从而求出震源参数。八震源参数动力学参数：断层的传播方向和传播速度静力学参数：断层长度和宽度，地震矩，应力降几何参数：断层面的走向，倾向和倾角，相应力偶的取向和仰角九震相将震源所发出的不同振动， 不同传播路径的地震波在地震图上的特定标志称 为震相。自己分析理解十几种地震波的对比分析第三章 重力学和固体潮1.重力场和重力位如果不考虑外部天体对地球的作用

15、， 地球上单位质点所受的地球的引力和惯性离 心力的矢量和称为地球在该点的重力矢量，该矢量场称为地球的重力场地球在某点的引力位和离心位的和称为地球在该点的重力位。地球重力位相同的点在空间构成的曲面称为重力等位面。重力等位面得性质： 1.在面上移动单位质量时， 重力不做功 2.两个等位面之间的 位差是常数。一般等位面不平行，且在同一等位面上重力不是常量。2 正常地球场模型，正常重力场和重力异常场质量等于地球总质量，以地球自转角速度绕其极半径为轴旋转，转动惯量与地球 相同的参考椭球。这种模型在其表面和外部空间产生的重力场称为地球的正常重力场。真实地球与正常地球场模型的密度分布不同在该点产生的重力场的差值称为地 球在该点产生的重力异常场3 影响各力的因素1 引力：地球的形状， 海拔高度，地壳内部的质量分布2. 离心力： 高度， 纬度3. 固体潮：地球自转 ， 日，地， 月三者的相对位置的变化4.影响重力测量的因素1 观测点值大地水准面的距离