地球物理学基础复习资料文档格式.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