地球物理学基础复习资料(白永利).doc

地球物理学基础复习资料
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，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---正球体；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

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