地球物理学基础复习资料Word文档下载推荐.docx
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地磁学:
磁荷理论%岩矿石磁性%岩石剩余磁性地磁学轴向偶极子假定。
古地磁学:
铁磁学%岩石的剩余磁性。
地电学:
电磁场理论电荷理论%电阻率ρ介电常数ε介质磁导率μ
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,即子体的原子数保持不变,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。
四.主要的放射性元素
铀\钍--铅,钾----氩,铷----锶,放射性碳,氚。
五.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;
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铅与铀,钍分离或成矿的时间可以独立地测定。
六.除最后的稳定元素外,各代子元素与母元素的数量是之比皆为常数,所以当知道矿物岩石中母元素和子元素数量后即可知道其年龄。
第一章天然地震
一、地震波基本知识
1、地震波:
震源岩层发生断裂、错动时,岩层所积累的变形能突然释放,以波的形式从震源向四周传播的振动。
2.波的划分
横波(s波)周期长、振幅大、波速慢,100-800m/s
体波
纵波(p波)周期短,振幅小、波速快,200-1400m/s
地震波
瑞利波
面波
勒夫波
面波比体波衰减慢、振幅大、周期长、传播远。
建筑物破坏主要由面波造成
勒夫波和瑞利波的速度总比P波小,与S波的速度相等或小一些
洛夫波:
洛夫波是横波,其质点运动与分界面平行。
洛夫波使岩石质点运动类似SH波,运动没有垂向位移。
岩石运动在一垂直于传播方向上在水平面内从一边到另一边。
瑞利波:
岩石质点向前、向上、向后和向下运动,沿波的传播方向作一垂直平面,质点在该平面内运动,描绘出一个椭圆。
瑞利波不是单纯的P或S,而是两种成分都有。
3.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),远震(>
1000km)
地震强度:
弱震,有感地震,中强震,强震
4概念
震源:
地球内部发生地震而破裂的地方
震源深度:
将震源看着一点,做点到地面的垂直距离。
震中:
震源在地面上的垂直投影。
震中距离:
在地面上,从震中到观测点的距离。
地震波:
发生于震源并在地球介质传播的弹性波。
地震射线:
地震波波阵面法线方向的联线。
波阻抗:
密度和波速的乘积称为波阻抗
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:
环太平洋地震带,欧亚地震带,海岭地震带
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.波阻抗:
单层地壳模型:
看p10这一类型单层介质模型
四.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.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。
五.球对称介质的斯奈尔定理和本多夫定理及其证明(会推导,会画图)
六.真速度、视速度及之间关系
七.直达波,折射波和反射波的产生及时距曲线特点,并画图描述?
在地面激发地震波后,地震波从震源O点沿地表直接到达测线上的接收点,具有这样传播路径的地震波叫直达波。
直达波时距曲线过坐标原点,并关于时间轴对称的两条直线,直线的斜率为±
1/v当直达波传播方向与测线方向(x轴)一致时,符号取“+”;
否则,符号取“-”。
反射波时距曲线是条双曲线,双曲线的极小值点处x坐标xm=2hsinf/v,位于虚振源的上方(不再位于坐标原点的上方);
极小点总是相对激发点偏向界面上倾一侧;
在极小点上,反射波时间最小,tm=2hcosf/v;
反射波时距曲线关于过xm处纵轴对称;
反射波的视速度V*=v/sina,a为射线与地表法线的夹角;
当自激自收时,a=0,此时的视速度为无穷大;
在固定接收点位置上,深层反射波的视速度要大于浅层反射波的视速度,即浅层反射波时距曲线较深层反射波时距曲线弯曲的多。
对于一个水平速度分界面,下层介质的速度V2大于上层介质的速度V1。
当入射波以不同的入射角投射到界面上,根据斯奈尔定律可知,随着入射角增加,透射角也随着增加,透射波射线偏离法线向界面靠拢,当入射角增加到某一角度时,透射角达到90˚。
此时,透射波就以V2的速度沿界面滑行,形成滑行波。
根据惠更斯原理,滑行波所经过的界面上的任何一点,均可以看作
该时刻振动的新点源,这样下层介质中的质点就要发生振动,由于界面两侧的介质质点间存在着弹性联系,下层质点的振动必然要引起上层介质中质点的振动,这样在上层介质中就形成了一种新的波动,这种波在地震勘探中被称为折射波。
一个水平界面情况下的折射波时距曲线是一条直线,直线的斜率为1/v2;
直线与时间轴的截距为2hcosqc/v1,称为折射波交叉时;
折射波交叉时与反射波t0时间不同,它没有确切的物理意义,是无法观测到的;
折射波的交叉时与界面深度有关,速度参数不变的前提下,交叉时反映了折射界面深度变化情况;
在折射波的盲区范围内接收不到折射波,xm=2htgqc被称为肓区半径;
反射波与折射波相切于xm处。
八.确定地球内部地震波传播速度的公式
1)古登堡方法(拐点法)
【震源速度】
2)赫格罗茨-维歇尔法(积分法)
【射线上最低点速度】
关键是求射线最低点至地心距离rp
九.频散曲线
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。
十.地球内部的速度结构是根据哪些数据推导的
1)体波数据(2003条p波和253条s波走时曲线)
2)面波频散数据
3)长周期面波和地球自由振荡数据
4)天文-测地数据
十一.地球介质的Q值-----描述地震波在地球介质中能量损耗的情况
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。
十二.弹性回跳理论会描述
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,