地球物理學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)資料地球物理學(xué)地震學(xué)：波在彈性介質(zhì)中的傳播。地震體波走時(shí)，面波頻散，自由振蕩的本征譜特征重力學(xué)：牛頓萬有引力定律。地球的重力場(chǎng)和重力位地磁學(xué)：麥克斯韋電磁理論。地磁場(chǎng)和地磁勢(shì)。古地磁學(xué)：鐵磁學(xué)。巖石的剩余磁性。地電學(xué)：電磁場(chǎng)理論。天然電場(chǎng)和大地電場(chǎng)地?zé)釋W(xué)：熱學(xué)規(guī)律，熱傳導(dǎo)方程。地球熱場(chǎng)，熱源。第一章太陽(yáng)系和地球地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)地殼：地下的一個(gè)地震波速度的間斷面，P波速度由界面上方的6.2km/s增至8.1km/s左右。這個(gè)間斷面稱為莫霍面（M面）。莫霍面以上的介質(zhì)稱為地殼，以下的介質(zhì)稱為地幔。地殼構(gòu)造復(fù)雜，厚度不均，大陸厚，海洋薄。地幔：從莫霍面到地下2900km深處這一層稱為地幔。分為上地幔和下地幔。由地殼基底至約400km深處的B層介質(zhì)叫做上地幔，B層上部存在低速層，稱為軟流圈，低速層上部和地殼并稱巖石圈。400km-1000km間的C介質(zhì)叫過渡層。軟流圈和巖石圈統(tǒng)稱構(gòu)造圈。1000km-2900km為D層。下地幔比較均勻。但底部約厚200km的D”層中，速度梯度接近于零，所以該層介質(zhì)不均勻。地核：從地幔向下直至地心。2900km-4980km的E層稱為外核。外核與地幔的分界面是速度間斷面--古登堡面（G面）。第二章放射性和地球年齡一.放射性衰變?cè)谧匀唤缰?，某些元素的原子核能夠在不受外界條件影響下，自發(fā)地變成另外一種元素的原子核，同時(shí)發(fā)射出射線，這種現(xiàn)象稱為放射性衰變。不依靠外力而自發(fā)衰變的元素稱為天然放射性元素。:.放射性衰變規(guī)律每單位時(shí)間所衰變的原子數(shù)目與壓力，溫度等外部條件無關(guān)，只于當(dāng)時(shí)存在的衰變?cè)拥臄?shù)目成正比。半衰期：原子數(shù)衰變到原來數(shù)目的一半所需的時(shí)間。放射性衰變的時(shí)間通常為半衰期的十倍。三.放射性平衡在母體同位素衰變時(shí)，初始衰變產(chǎn)物經(jīng)常也具有放射性，它們也會(huì)發(fā)生一系列衰變，最終變成穩(wěn)定的元素。中間過程的每個(gè)放射性元素都有自己的衰變常數(shù)，但經(jīng)過一定的時(shí)間后，這個(gè)系列會(huì)達(dá)到平衡，即各中間產(chǎn)物的數(shù)量保持不變。四.主要的放射性元素鈾針--鉛，鉀----氤，鋤----專思，放射性碳，Mo地球初期情況假設(shè)1.在地球形成初期，各種鉛同位素的比值在各處都相同；2.從某時(shí)起，地球不同區(qū)域的鈾，牡，鉛都各有特征的比值，這些比值只隨放射性元素的衰變而改變；.在以后某個(gè)時(shí)期，方鉛礦和其它一些不含鈾，社的鉛礦分離出來，鉛同位素的比值不再變化.鉛與鈾，牡分離或成礦的時(shí)間可以獨(dú)立地測(cè)7E。第三章天然地震一.地震分類成因：構(gòu)造地震，火山地震，陷落地震。震源深度：淺源地震（《60km）,中源地震（60--300km）,深源地震（＞300km）。震中距：地方震（＜100km）,近震（＜1000km）,遠(yuǎn)震（＞1000km）地震強(qiáng)度：弱震，有感地震，中強(qiáng)震，強(qiáng)震二.全球地震帶的分布和它與板塊構(gòu)造之間的關(guān)系全球主要地震活動(dòng)帶：太平洋地震帶，歐亞地震帶，其他地震區(qū)帶我國(guó)主要地震活動(dòng)帶：天山地震帶，主要是指南--北天山，阿爾泰山一帶地區(qū)；南北地震帶，由滇南的元江往北經(jīng)西昌，松潘，海源，銀川直到內(nèi)蒙古嶗口；華北地震帶，指陰山，燕山一帶，營(yíng)口--鄭城斷裂帶，汾渭河谷地區(qū)；華南地震帶，主要指東南沿海和海南島北部等地區(qū)西藏地震帶，沿青藏高原周圍和邊境一帶臺(tái)灣地震帶，包括臺(tái)灣及其東部海域。從地區(qū)屬于環(huán)太平洋地震帶，地震出現(xiàn)頻繁且強(qiáng)度大。板塊的劃分與全球地震帶的地理分布是一致的。板塊邊界類型：.發(fā)散型板塊邊界；2匯聚型板塊邊界；3.轉(zhuǎn)換型板塊邊界全球地震帶的地理分布主要由三類板塊邊界，

也就是巖石圈板塊沿三類板塊 邊界的相對(duì)運(yùn)動(dòng)決定。海溝-島弧地區(qū)地震；洋脊及轉(zhuǎn)換斷層的地震；大陸內(nèi)部的地震（板內(nèi)地震）三.射線參數(shù)P的物理意義.同一條地震射線，P為常數(shù)；.不同的P對(duì)應(yīng)不同的入射角，即對(duì)應(yīng)不同形狀的射線；.P完全確定了地震射線的性質(zhì)；.射線參數(shù)P只給出了入射角i和圓心距r的關(guān)系，沒給出射線的坐標(biāo)方程。四.頻散波速隨頻率或波長(zhǎng)而變化稱為頻散。面波成群出現(xiàn)，每一群表現(xiàn)為一列波，每列波各自的頻率具有不同的傳播速度，這種現(xiàn)象稱為面波的頻散現(xiàn)象。由于波在層狀介質(zhì)中傳播時(shí)相互疊加的結(jié)果，具有頻散特性的面波不僅有相速度，而且具有群速度。五.地球介質(zhì)的Q值在一個(gè)吸收介質(zhì)中，地震波傳播一定有頻散現(xiàn)象發(fā)生，也就是吸收和頻散總是同時(shí)存在。為了描述地震波在地球介質(zhì)中能量損耗的情況，引入?yún)?shù)Q值。定義為在一周期中質(zhì)元所損耗的能量與原有能量的比值。Q值反映了介質(zhì)損耗性質(zhì)，值越大，介質(zhì)品質(zhì)因子越高，能量損耗越小，介質(zhì)越接近完全彈性。根據(jù)Q值的變化研究波的吸收，可以得到介質(zhì)的非彈性性質(zhì)，從而進(jìn)一步了解地球內(nèi)部介質(zhì)的性質(zhì)。六.彈性回跳理論地殼運(yùn)動(dòng)使巖石產(chǎn)生應(yīng)變，當(dāng)應(yīng)力在一個(gè)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)不斷積累，超過一定限度時(shí)，地下巖層突然破裂，形成斷層，或是沿已有斷層發(fā)生突然滑動(dòng)，使存儲(chǔ)在巖石中的彈性應(yīng)變能突然釋放，就會(huì)形成地震。無應(yīng)力狀態(tài)---->應(yīng)力作用變形，巖石產(chǎn)生相對(duì)位移---->應(yīng)力超過阻力，巖塊滑動(dòng)或破裂形成斷層，斷層兩側(cè)的巖塊又回到新的無應(yīng)力狀態(tài)。七.P波初動(dòng)。P波剛到達(dá)地表時(shí)的地動(dòng)位移。P波初動(dòng)解：從地面臺(tái)站記錄到P波的初動(dòng)分布圖出發(fā)，采用點(diǎn)源雙力偶震源力學(xué)模型反演震源運(yùn)動(dòng)過程，從而求出震源參數(shù)。八.震源參數(shù)動(dòng)力學(xué)參數(shù)：斷層的傳播方向和傳播速度靜力學(xué)參數(shù)：斷層長(zhǎng)度和寬度，地震矩，應(yīng)力降幾何參數(shù)：斷層面的走向，傾向和傾角，相應(yīng)力偶的取向和仰角九.震相將震源所發(fā)出的不同振動(dòng)，不同傳播路徑的地震波在地震圖上的特定標(biāo)志稱為震相。自己分析理解十.幾種地震波的對(duì)比分析第三章重力學(xué)和固體潮.重力場(chǎng)和重力位如果不考慮外部天體對(duì)地球的作用，地球上單位質(zhì)點(diǎn)所受的地球的引力和慣性離心力的矢量和稱為地球在該點(diǎn)的重力矢量，該矢量場(chǎng)稱為地球的重力場(chǎng)地球在某點(diǎn)的引力位和離心位的和稱為地球在該點(diǎn)的重力位。地球重力位相同的點(diǎn)在空間構(gòu)成的曲面稱為重力等位面。重力等位面得性質(zhì)：1.在面上移動(dòng)單位質(zhì)量時(shí)，重力不做功2.兩個(gè)等位面之間的位差是常數(shù)。一般等位面不平行，且在同一等位面上重力不是常量。2正常地球場(chǎng)模型，正常重力場(chǎng)和重力異常場(chǎng)質(zhì)量等于地球總質(zhì)量，以地球自轉(zhuǎn)角速度繞其極半徑為軸旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與地球相同的參考橢球。這種模型在其表面和外部空間產(chǎn)生的重力場(chǎng)稱為地球的正常重力場(chǎng)。真實(shí)地球與正常地球場(chǎng)模型的密度分布不同在該點(diǎn)產(chǎn)生的重力場(chǎng)的差值稱為地球在該點(diǎn)產(chǎn)生的重力異常場(chǎng)3影響各力的因素1引力：地球的形狀，海拔高度，地殼內(nèi)部的質(zhì)量分布.離心力：高度，緯度.固體潮：地球自轉(zhuǎn)，日，地，月三者的相對(duì)位置的變化.影響重力測(cè)量的因素1觀測(cè)點(diǎn)值大地水準(zhǔn)面的距離2地形質(zhì)量。5均衡模型計(jì)算補(bǔ)償質(zhì)量在地球表層的分布，從而計(jì)算出補(bǔ)償質(zhì)量對(duì)觀測(cè)點(diǎn)的重力影響?？紤]與全球地形質(zhì)量相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)償質(zhì)量對(duì)觀測(cè)點(diǎn)重力的影響的校正稱為均衡校正.正反問題的例子真實(shí)地球的密度與正常場(chǎng)地球模型的密度差稱為地球的剩余密度。地球的剩余密度是重力異常場(chǎng)產(chǎn)生的原因。根據(jù)給定的地球剩余密度計(jì)算重力異常擦汗那個(gè)，稱為重力異常場(chǎng)的正演問題。根據(jù)地面上測(cè)出的重力異常場(chǎng)求出地球剩余密度的分布稱為重力異常的反演問題。反演的解不唯一，因此需要地質(zhì)和其他地球物理資料來限制解的范圍。當(dāng)反演深度大的異常體時(shí)，要考慮地球表面的彎曲。.固體潮及其產(chǎn)生原因地球整體在太陽(yáng)和月亮的起潮力的作用下發(fā)生變形，這種變形稱為固體潮。地球在月球和太陽(yáng)的起潮力的作用下發(fā)生變形，地球在地心和月心以及地心和日心的這兩個(gè)連線上拉伸，在與它們垂直的兩個(gè)平面內(nèi)壓縮，地球?qū)ζ鸪绷Φ倪@種響應(yīng)稱為地球的固體潮。固體潮在地球內(nèi)部形成潮汐應(yīng)變和潮汐應(yīng)力，并使地球自轉(zhuǎn)角速度發(fā)生變化等等。引潮力是作用在地球的單位質(zhì)點(diǎn)上的日、月引力和地球繞地月（和地日）公共質(zhì)心旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的慣性離心力的合力。作用在地球表面上任一點(diǎn)的起潮力矢量的垂直分量使地球在該點(diǎn)的重力發(fā)生變化稱為地球的重力固體潮.8固體潮在地表產(chǎn)生的物理現(xiàn)象1.重力固體潮2.地傾斜固體潮3.應(yīng)變固體潮4.井水水位固體潮 5.經(jīng)緯度固體潮6.海潮7.地球自轉(zhuǎn)角速度的變化第四章地磁一.地磁場(chǎng)的組成地磁場(chǎng)是一個(gè)弱磁場(chǎng)，由多種不同來源的磁場(chǎng)疊加而成。分為來源于地球內(nèi)部的穩(wěn)定磁場(chǎng)和來源于地球外部的變化磁場(chǎng)。穩(wěn)定磁場(chǎng)遠(yuǎn)大于變化磁場(chǎng)，是地磁場(chǎng)的主要部分起源于地球內(nèi)部的穩(wěn)定磁場(chǎng)稱為地磁場(chǎng)的內(nèi)源場(chǎng)，起源于地球外部的穩(wěn)定磁場(chǎng)稱為外源場(chǎng)。外源場(chǎng)只占內(nèi)源場(chǎng)的1%,因此穩(wěn)定場(chǎng)主要起源于地球內(nèi)部。外源變化磁場(chǎng)起源于地球外部的各種電流體系。這種磁場(chǎng)還會(huì)在具有導(dǎo)電性質(zhì)的地球內(nèi)部感應(yīng)出一個(gè)內(nèi)部電流體系，它就是產(chǎn)生內(nèi)源變化磁場(chǎng)的原因。二.地磁場(chǎng)的基本特征.近似于一個(gè)均勻磁化球體或一個(gè)處于地心的磁偶極子所形成的磁場(chǎng)。.地磁場(chǎng)強(qiáng)度整體很弱，在兩極處的地磁場(chǎng)強(qiáng)度最強(qiáng)，赤道處最弱，約為2倍關(guān)系。三.地磁場(chǎng)的長(zhǎng)期變化特征.地磁場(chǎng)強(qiáng)度按0.05%/a衰減.磁偶極子以0.05%a沿經(jīng)度西移.磁偶極子以0.02%/a沿緯度北移.非偶極子場(chǎng)以0.2%/a沿經(jīng)度西移5非偶極子場(chǎng)以10nT/a量級(jí)增加6地磁場(chǎng)長(zhǎng)期變化本身以0.3%a西移.變化磁場(chǎng)的分類和產(chǎn)生原因平靜變化：起源于電離層中比較穩(wěn)定的電流體系的周期性變化，是連續(xù)出現(xiàn)的各種周期性的平緩變化，并且疊加在地球基本磁場(chǎng)之上。分為太陽(yáng)日變化（日變），太陰日變化以及年變化。日變幅度最大干擾變化：即磁擾，分為磁暴和地磁脈動(dòng)。磁暴和太陽(yáng)活動(dòng)與地磁相互作用存在密切聯(lián)系。分為三階段：1.初相階段，磁場(chǎng)強(qiáng)度增加。2.主相階段，磁場(chǎng)水平強(qiáng)度下降；3.恢復(fù)相階段，環(huán)形電流逐漸衰減，地磁場(chǎng)逐漸恢復(fù)。地磁脈動(dòng)：可能是由于地表以上1000km磁層內(nèi)或磁層邊界等離子體不穩(wěn)定性以及太陽(yáng)風(fēng)（太陽(yáng)連續(xù)不斷的向外發(fā)射的等離子體）和磁層的相互作用下，磁流波沿磁力線的共振激發(fā)引起的短周期的地磁干擾，形態(tài)，周期和振幅各異。第五章古地磁學(xué).古地磁研究的直接對(duì)象是巖石的剩余磁性.巖石剩余磁性，類型及其特征巖石的磁性一般是巖石所含的鐵磁性礦物在地磁場(chǎng)作用下產(chǎn)生的。1.巖石的原生剩磁方向與形成巖石時(shí)的地磁場(chǎng)方向一致，而且?guī)r石的原生剩磁具有高度的穩(wěn)定性。2.古地磁場(chǎng)是軸向地心偶極場(chǎng)。熱剩磁TRM:1.在弱磁場(chǎng)中，熱剩磁強(qiáng)度比常溫下獲得的剩磁強(qiáng)度大很多；2.對(duì)于各向同性的火成巖，熱剩磁的方向與外磁場(chǎng)一致，其天然剩磁方向代表巖石形成時(shí)的地磁場(chǎng)方向；3.弱磁場(chǎng)中剩磁強(qiáng)度正比于外磁場(chǎng)強(qiáng)度；4.部分熱剩磁具有可加性；5.火成巖中的鐵磁質(zhì)顆粒的弛豫時(shí)間極長(zhǎng)。沉積剩磁：由沉積巖中的母巖風(fēng)化侵蝕而來的鐵磁性碎屑顆粒，在沉積過程中其磁矩沿地磁場(chǎng)方向排列所獲得的剩磁。1.含水量超過一半，剩磁的偏角和傾角和地磁場(chǎng)一致；2.沉積過程中所獲得剩磁是穩(wěn)定的；3.剩磁強(qiáng)度與外磁場(chǎng)成正比；4.剩磁強(qiáng)度遠(yuǎn)小于熱剩磁，穩(wěn)定性也不如熱剩磁?；瘜W(xué)剩磁：1.弛豫時(shí)間長(zhǎng)，穩(wěn)定性高，弛豫時(shí)間隨鐵磁性顆粒的體積增大而加長(zhǎng)；2.在弱磁場(chǎng)中，剩磁強(qiáng)度正比于外磁場(chǎng)；3在同洋的外磁場(chǎng)的作用下，剩磁強(qiáng)度為熱剩磁強(qiáng)度的幾十分之--o黏滯剩磁：屬于次生剩磁，是巖石長(zhǎng)期置于地磁場(chǎng)中獲得的剩磁；2地磁場(chǎng)方向不斷變化，黏滯剩磁的方向也會(huì)變化，因此黏滯剩磁給地磁研究帶來干擾，需要磁清洗，消除次生剩磁。3.古地磁的應(yīng)用地磁學(xué)方面：測(cè)量古地磁場(chǎng)強(qiáng)度。研究古地磁場(chǎng)的長(zhǎng)期變化古地磁場(chǎng)的長(zhǎng)期平均性質(zhì)地磁場(chǎng)的反轉(zhuǎn)地質(zhì)學(xué)方面：大陸漂移，海底擴(kuò)張，古緯度，巖石年齡，研究構(gòu)造運(yùn)動(dòng)第六章地電場(chǎng)一.地電場(chǎng)的概念研究大氣，海洋和固體地球電性及電場(chǎng)分布的一門科學(xué)，利用電法勘探中的某些方法，來研究地球內(nèi)部介質(zhì)及其周圍的電性和電場(chǎng)分布規(guī)律，電法勘探的目的在于研究地質(zhì)構(gòu)造和尋找能源，礦產(chǎn)。地電場(chǎng)的分類：大地電場(chǎng)：平靜變化，干擾變化。自然電場(chǎng)：氧化還原電場(chǎng)，產(chǎn)生條件是礦體本身是良導(dǎo)性礦體，圍巖溶液具有氧化還原作用。過濾電場(chǎng)：絕大多數(shù)沉積巖吸附負(fù)離子，碳酸鹽類吸附正離子。它包括裂隙電場(chǎng)，山地電場(chǎng)，上升泉電場(chǎng)，河流電場(chǎng)。接觸擴(kuò)散電場(chǎng)：地然電場(chǎng)法的目的勘察埋藏不深的金屬硫礦物和部分金屬氧化礦物礦床，尋找石墨和無煙煤，確定斷層的位置，以解決尋找含水破碎帶，確定地下水流向等水文地質(zhì)問題。大地電磁測(cè)深法的原理依據(jù)的原理：電磁波的趨膚效應(yīng)；研究的對(duì)象：低頻電磁波；計(jì)算公式：卡尼亞標(biāo)量阻抗表達(dá)式；測(cè)量要素：天然變化電磁場(chǎng)。由于測(cè)區(qū)地下地質(zhì)條件相當(dāng)復(fù)雜，介質(zhì)的各向異性非常明顯，這就造成了大地電磁測(cè)深曲線的畸變，畸變類型：一是地表電性不均勻或地形起伏引起的曲線畸變，稱電流型畸變；二是電流沿構(gòu)造走向流動(dòng)，引起橫向電場(chǎng)的畸變，稱感應(yīng)畸變。第六章地?zé)釋W(xué).熱流密度簡(jiǎn)稱熱流，表示單位時(shí)間內(nèi)通過地球表面單位面積流出的熱量，它是地球內(nèi)部熱狀態(tài)在地表的顯示，可以在地表直接測(cè)量。地球產(chǎn)生變化的力量來源是能量，地球能量的來源有兩種：內(nèi)能和外能。地球內(nèi)能是指由地球本身產(chǎn)生的能量，主要有來自地球旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)能、地球內(nèi)部的熱能和地球內(nèi)部的策略能三方面。.地球能量的來源和釋放方式主要分為地球外能和地球內(nèi)能地球外能是指由地球外部產(chǎn)生的能量，主要有來自太陽(yáng)的太陽(yáng)輻射能和日、月的引力能。地球內(nèi)能有①：旋轉(zhuǎn)能地球自轉(zhuǎn)的動(dòng)能，稱為地球旋轉(zhuǎn)能，又稱地球動(dòng)力能②：熱能地球內(nèi)部是一個(gè)巨大的熱庫(kù)，我們稱為地球內(nèi)部熱能。地球內(nèi)部熱能的主要來源是由地球內(nèi)部放射性元素衰變而產(chǎn)生的。③：地球重力能由地心引力導(dǎo)致的地球物質(zhì)變位，重力分異作用等所產(chǎn)生并積累的能量叫做地球重力能，也稱地球策略能。在一定的條件下，重力能可轉(zhuǎn)換為熱能，也可轉(zhuǎn)化為動(dòng)力能。④：太陽(yáng)輻射能太陽(yáng)輻射能是地球表面最主要的能源，也是地表水和大氣運(yùn)動(dòng)的主要?jiǎng)恿?。它能使地球表面發(fā)生風(fēng)化、剝蝕而改變?cè)瓉淼拿婷?。⑤：日、月引力能由太?yáng)和月亮的作用力——天體引力，即日、月對(duì)地球吸引而產(chǎn)生的能量，我們把它叫做日、月引力能。它也是地球能量的重要來源。河流沖蝕，搬運(yùn)以及人類采礦改變區(qū)域性地殼平衡，并與之相伴產(chǎn)生一定的能量。導(dǎo)致地球由于地球始終要受到以上各方面的影響，所以地球的能量，也就不斷地產(chǎn)生和積累，當(dāng)能量積累達(dá)到一定的程度時(shí)，就要釋放出來。當(dāng)然，能量的釋放形式是多種多樣的，而且不同方面的能量也是可以互換的。不管地球能量以何種方式釋放出來，它都要產(chǎn)生相應(yīng)的后果。而這種后果對(duì)人類及所有生命的影響是多方面的，有時(shí)它會(huì)造成巨大的破壞力，改變地球的生態(tài)面貌，有時(shí)通過地殼運(yùn)動(dòng)變化，形成新的礦床資源。地球能量釋放形式當(dāng)?shù)厍蚰芰糠e累達(dá)到一定的程度時(shí)，就要釋放出來，釋放時(shí)常伴隨著一定的地質(zhì)現(xiàn)象：（一）