全球地幔转换带三维电性结构研究

电磁法电磁法是以地壳中岩、矿石的导电性、导磁性和介电性差异为基础，通过观测和研究人工的或天然的交变电磁场的分布来寻找矿产资源或解决其它地质问题的一类电法勘探方法。

电磁法所依据的是电磁感应现象。

以低频电磁法(f<10－4Ｈｚ)为例，如图1供入发射线圈时，就在该线圈周围建立了频率和所示，当发射机以交变电流I1相位都相同的交变磁场H1，H1称为一次场。

若这个交变磁场穿过地下良导电体，则由于电磁感应，可使导体内产生二次感应电流I2(这是一种涡旋电流)。

这个电流又在周围空间建立了交变磁场H2，H2称为二次场或异常场。

利用接收线圈接收二次场或总场(一次场与二次场的合成)，在接收机上记录或读出相应的场强或相位值，并分析它们的分布规律，就可以达到寻找有用矿产或解决其它地质问题之目的。

图1 电磁法原理示意图电磁法的种类较多，按场源的形式可分为人工场源（又称主动场源）和天然场源（又称被动场源）两大类。

按发射场性质不同，又分为连续谱变（频率域）电磁法和阶跃瞬变（时间域）电磁法两类。

按工作环境，又可以将电磁法分为地面、航空和井中电磁法三类。

与传导类电法相比，电磁法具有如下特点：(1)它的发射和接收装置都可以不采用接地电极，而是以感应方式建立和观测电磁场，因此航空电法才成为可能；(2)采用多种频率测量，可以扩大方法的应用范围；(3)观测电磁场的多种量值，如振幅(实分量、虚分量)、相位等，可以提高地质效果。

一、频率域和时间域电磁场基本特征1.频率域电磁场的基本特征在频率域电磁场中常用的电磁场是谐变场，其中场强、电流密度以及其他量均按余弦或正弦规律变化，如：借助于交流电的发射装置，如振荡器、发电机等，在地中及空气中建立谐变场。

激发方式一般有接地式的和感应式两种。

第一种方式与直流电法一样利用 A、B 供电电极，将交流电直接供入大地。

由于供电导线和大地不仅具有电阻而且还有电感。

所以由A、B电极直接传入地中的一次电流场在相位上与电源相位发生位移。

第四节地球的圈层结构【课题】必修模块 1 第一章第四节题目地球的圈层结构【所需课时】 2 课时【课标要求及分析】说出地球的圈层结构，概括各圈层的主要特点。

1. 通过相应图表或能绘制简单示意图，说出地球的内部圈层结构，并概括各圈层的主要特点。

2. 了解岩石圈的组成。

3. 了解地球外部圈层的结构及与人类活动的关系，掌握大气垂直分层结构。

【教材及学情分析】本节教科书介绍地球最显著的结构特征——具有圈层结构，从整体观念分析了地球的内部圈层和外部圈层，内部圈层从地球内部探测的主要手段---地震波入手，讲解了地球内部三个圈层划分依据及主要特征，同时指出了软流层的位置和岩石圈的范围，外部圈层主要介绍了大气圈，水圈和生物圈，指出了每一个圈层的特点，包括范围以及与人类的关系，并且重点介绍了大气的垂直分层。

前三节的学习已使学生对地球所处的宇宙环境，地球运动等地球知识有了较好的认识，也具备了一定读图、绘图能力和资料分析能力，并且根据已学知识，能够自我建构新的知识，高一的学生随着地理，物理课程的学习，已开始关注地球本身的结构，本节将内部圈层结构，外部圈层结构安排在同一章节，利于学生形成地球圈层结构的整体观念，同时，为下一章大气热状况与大气运动的学习奠定了基础。

【学习目标】三维目标知识与技能1.了解地球的圈层构造，初步掌握地球内部圈层的组成和划分依据（有关地震波的基本知识、地震波在地球内部的传播情况及两个主要的不连续面）。

2.掌握地壳、地核、地幔的基本特征（界线、厚度、物理性状和物质组成等）。

3.了解地球的外部圈层——大气圈、水圈和生物圈的基本特征及与人类关系。

4..掌握大气垂直分层结构。

过程与方法1.通过阅读教科书文字及相关图片，了解地震波的分类，特征及划分依据。

2.通过读地球内部地震波与地球内部圈层构造图，了解地球内部圈层的分界面。

3.看图分析大气垂直分层结构及每一层特点。

4.通过表格分析总结内部和外部圈层的特点。

情感、态度与价值观1.通过教学对学生进行热爱自然、热爱科学的教育。

1、地球物理勘探?它是以岩矿石(或地层)与其围岩的物理性质差异为物质基础，用专门的仪器设备观测和研究天然存在或人工形成的物理场的变化规律，进而达到查明地质构造寻找矿产资源和解决工程地质、水文地质以及环境监测等问题为目的勘探，叫地球物理勘探，简称物探。

2、地球物理勘探方法特点？1.当利用地球物理勘探方法进行勘探时，被勘探的目标体与其围岩间必须有物性差异；2.必须使用专门的仪器接收地球物理场的变化；3.它是个反演问题，所以存在着多解性。

3、电法勘探？电法勘探是以岩(矿)石之间的电性差异为基础，通过观测和研究与这种电性差异有关的电场或电磁场的分布特点和变化规律，来查明地下地质构造或寻找矿产资源的一类地球物理勘探方法。

第一节绪言习题参考答案1、什么是电法勘探？到目前为止，电法勘探利用了哪些物理性质？（10分）答：电法勘探是地球物理勘探方法中的一种勘探方法，它以岩、矿石的导电性、电化学活动性(激发极化特性)、介电性和导磁性的差异为物质基础，使用专用的仪器设备，观测和研究地壳周围物理场的变化和分布规律，进而达到解决地质问题为目的的一组地球物理勘查方法。

电法勘探利用的物理性质有：导电性、电化学活动性(激发极化特性)、介电性和导磁性2、简述电法勘探的特点答：简单说是三多一广，即利用的场源形式多、方法变种多、能解决的地质问题多，工作领域（地面、航空、海洋、地下）宽广。

3、简述影响岩、矿石导电性的因素答：（1）组成岩矿石的成分和结构，包括胶结物和颗粒的电阻率、形状及相对含量；（2）岩石的湿度和孔隙度；（3）温度；（4）压力。

4、什么是自然极化?答：是由不同地质体接触处的电荷自然产生的（表面极化）或由岩石的固相骨架与充满空隙空间的液相接触处的电荷自然产生的(两相介质的体极化)。

5、什么是面极化?什么是体极化?答：面极化是指激发极化发生在极化体与围岩溶液的界面上，如致密的金属矿或石墨矿属于此类。

体极化是指极化单元(指微小的金属矿物、石墨或岩石颗粒)呈体分布于整个极化体内，如浸染状金属矿石和矿化、石墨化岩石以及离子导电岩石均属这一类。

固体地球科学研究方法固体地球科学研究方法包括地球内部结构的观测和地下过程的研究。

这些科学方法是通过观测和实验来了解地球内部的各个层次和过程。

以下是几种常见的固体地球科学研究方法。

地震学：地震学是研究地震波传播和地震波行为的学科，它通过观测和分析地震波来了解地球内部的构造和属性。

地震波传播的方式和速度可以揭示地球物质的性质和分布，如地幔柱、转换带和分界面等。

通过地震仪网络的观测，可以获得大范围、高分辨率的地震波数据，从而实现对地球内部结构和性质的详细研究。

地热学：地热学是研究地球内部热流行为和地热资源的学科。

它通过测量地热流和地温来了解地球内部的热传导和地热活动。

地热流测量可以揭示地壳和地幔的热传导性质，地温测量可以检测地下流体和岩石的热状态。

通过建立地热模型和热传导方程，可以推断地下物质的温度和热流分布，进而研究地球内部的热动力学过程。

地磁学：地磁学是研究地球磁场和地磁活动的学科。

它通过观测和分析地球磁场的强度、方向和变化，来研究地球内部的电导性质和磁性物质的分布。

地磁场的观测可以揭示地心动力学和地壳活动的磁效应，如地磁异常、地磁谱线和地磁畸变等。

地磁学可以提供有关地球内部电磁特性和物质分布的重要信息，对于研究地球内部结构和过程具有重要意义。

地电学：地电学是研究地球电磁现象和地壳电性质的学科。

它通过测量和分析地下电场和地磁场的变化，来了解地壳内部的电导性质和电流体系。

地电场的观测可以揭示地下流体和岩石的电导性质和电极化现象，地磁场的变化可以反映地下电流体系和地球内部电性结构。

地电学可以提供有关地球内部电导层和电流体系的信息，对于研究地球内部物质分布和流体运动具有重要意义。

岩石学：岩石学是研究岩石成因、物质组成和岩石圈演化的学科。

岩石学通过野外采样、实验室分析和显微镜观察等方法，研究地球内部的岩石物质和岩石过程。

岩石学可以揭示岩石的成因和变质过程，如岩浆成因、变质作用和岩石圈物质循环等。

通过岩石学的研究，可以了解地球内部岩石圈的物质组成和分布，进而推断地球内部的地质演化和构造过程。

地热能资源开发与利用研究在当今世界，随着能源需求的不断增长和对环境保护的日益重视，地热能作为一种清洁、可再生的能源，逐渐受到人们的关注和重视。

地热能是来自地球内部的热能，其储量巨大，分布广泛，具有广阔的开发和利用前景。

地热能的形成与地球的内部结构和活动密切相关。

地球内部由地壳、地幔和地核组成，其内部存在着大量的热能。

这些热能主要来源于地球形成时的残余热量、放射性元素的衰变以及地球内部物质的摩擦和挤压等。

地热能通过多种形式表现出来，如温泉、热泉、火山活动等。

地热能资源的开发利用具有多种方式。

其中，地热发电是最为常见和重要的应用之一。

地热发电的原理是将地下的热能转化为机械能，再由机械能转化为电能。

主要的地热发电技术包括干蒸汽发电、闪蒸蒸汽发电和双循环发电等。

干蒸汽发电是直接利用地下的干蒸汽推动汽轮机发电；闪蒸蒸汽发电则是将地下热水减压产生蒸汽来驱动汽轮机；双循环发电则是利用低沸点的有机工质来吸收地热热水的热量，产生蒸汽驱动发电机。

在地热供暖方面，地热能也发挥着重要作用。

通过提取地下热水或蒸汽，将其输送到用户端进行供暖，可以为居民和商业建筑提供稳定、清洁的热能。

与传统的供暖方式相比，地热供暖具有效率高、污染小、成本低等优点。

特别是在北方寒冷地区，地热供暖的应用可以大大减少对煤炭等传统能源的依赖，降低能源消耗和环境污染。

除了发电和供暖，地热能还在其他领域有着广泛的应用。

例如，地热可以用于农业温室的加热，促进农作物的生长；在工业生产中，地热能可以用于干燥、蒸馏等工艺过程，提高生产效率；在温泉旅游方面，地热能形成的温泉资源可以吸引游客，带动当地旅游业的发展。

然而，地热能资源的开发利用也面临着一些挑战和问题。

首先，地热能资源的分布并不均匀，开发难度较大。

一些地区的地热能资源丰富，但地理位置偏远，基础设施不完善，导致开发成本较高。

其次，地热开发过程中可能会对环境造成一定的影响，如地下水资源的破坏、地面沉降等。

此外，地热开发技术仍有待进一步提高，尤其是在提高能源转换效率和降低成本方面。

地幔流体作用引发壳幔物质混染叠加成矿研究滇西三江地区构造-岩浆-流体活动强烈且频繁，具有长期活动性。

在晚古生代，区域构造运动主要表现为拉张与断陷；而从华力西晚期到印支期转为以挤压活动为主；进入燕山期，该区构造运动表现为先挤压后拉张；到喜山期则以推覆运动为主。

进入碰撞造山阶段，可分为3个碰撞期：主碰撞（65~41Ma）、晚碰撞（40~26Ma）和后碰撞（25~0Ma）三个阶段。

尤其是晚碰撞期成矿作用十分强烈，主要分布在青藏高原东缘构造转换带上，成矿高峰期集中于35±5Ma。

与此相关的4个重要成矿事件中，与大型剪切系统有关的剪切带型金成矿事件形成了著名的哀牢山大型金矿带。

其中，滇西老王寨金矿即发育在陆内转换造山环境，严格受大规模走滑-推覆-剪切作用控制，受控于统一的深部地质作用过程，与软流圈上涌导致的幔源或壳幔混源岩浆-流体活动关系密切。

滇西新生代老王寨金矿是哀牢山金成矿带上的大型金矿床之一，发育在印度板块与扬子板块的拼接部位，处于极不稳定的过渡型构造单元及深大断裂构造强烈活动地带，这种地带既有利于构造-岩浆-深部流体活动，提供成矿物质，又有利于构筑良好的赋矿环境，从而有利于成矿。

本文在已有研究基础上，结合现代成矿理论并运用现代分析测试技术和方法重点对滇西老王寨金矿开展深入研究和探讨，论证并提出了地幔流体作用引发壳幔物质混染叠加成矿机制，建立了地幔流体作用及其演化成矿模式。

取得了以下主要成果：（1）据滇西老王寨金矿区围岩、矿化岩、矿石和脉体的岩相学鉴定发现，伴随多种蚀变（硅化、碳酸盐化、硫化物化、硅灰石化、纤闪石化等）和多期蚀变叠加，岩矿石中发育沿矿物解理缝、裂隙、粒间贯入或穿插有黑色不透明物质；经扫描电镜、能谱及电子探针分析确认，该物质主要是一种由硅酸盐、石英与硫化物、碳酸盐不均匀混熔或分熔并富含白钨矿、金红石和镜铁矿（磁铁矿）的超显微隐晶集合体物质，这些不同微晶矿物在显示沉淀共晶结构的同时又表现出熔离交生关系。

地球物理学的基本理论地球物理学是研究地球的物理性质、结构和变化的一门学科。

它广泛应用于资源勘探、环境保护、天气预报、地震预测等领域，是现代科学技术和经济发展的基础之一。

本文旨在介绍地球物理学的基本理论，内容分为地球结构、重力学、磁学、地电学和地震学五个部分。

一、地球结构地球结构是指地球的物理、化学、结构等方面的内部构成。

研究地球结构是理解地球自然环境和地球内部物质、能量转换过程向导。

地球结构可划分为地球的物理结构和内部化学结构两个方面。

1.物理结构地球物理结构的开发始于18世纪末，20世纪50年代。

通过口径、震波的传播特性来判定地球的物理结构。

从地球的表层到地幔、核、地壳和地球大气层等不同的组成部分，对地球的物理结构进行了详细而系统的描述，并且发现了地球的几层物理结构之间的密切联系和互相影响。

2.化学结构地球内部化学结构是指地球内部的物质组成构成与地球各区域的化学成分相互联系的科学体系。

这种化学结构主要是由地球层状物质所组成的，其丰富性和分布情况也对地球的物质循环以及地球的地形、气候变化等重要环境问题产生着深刻的影响。

二、地球重力学地球重力学是研究地球重力场及其变化的学科，它是地球物理学的一个重要分支。

地球重力场是地球几大天然电磁场之一。

及时地监测和分析地球重力场特征可以为地质科学及应用研究提供重要的信息和支撑。

地球重力学主要包括地球重力场的建模、基本参数测量和数据处理等。

三、地球磁学地球磁学是研究地球磁场及其变化的学科，它旨在揭示地球磁场的性质，研究地球磁场与地球物理学及其他科学领域之间的联系。

地球磁场不仅是地球固有的物理场，也是太阳系中的一个重要磁场。

研究地球磁场，对于研究地球内部的物理性质、地磁暴和太阳活动对地球磁场的影响、电离层物理、空间天气预报等具有重要意义。

四、地球电磁学地球电磁学是研究地球和洋底电磁现象及其与地球物理和环境学的关系的学科。

地球电磁现象主要包括地球大气层的电现象、水平磁场、地磁感应电流等。

“地球系统与全球变化”重点专项2022年度项目申报指南“地球系统与全球变化”重点专项总体目标是：通过多学科交叉研究，深入认识地球系统和全球环境演变历史、规律和未来变化趋势，探索地球深部动力过程、地表及地球外圈层、人类活动三者及其互相作用对全球变化的影响机理，获取原创性的科学数据，创新地球系统和全球变化研究的方法体系，创建一批全球性和区域数据产品，发展新的理论体系，满足应对全球变化领域的需求，服务于国家经济和社会发展战略。

2022年度指南围绕以下8个重点任务进行部署：1）地球宜居性演化的关键因素；2）地球圈层分异及其相互作用对地球宜居性的控制作用；3）地球系统科学观测与研究的大数据集成与信息智能化；4）全球变化基础数据采集、集成、挖掘、同化研究与综合数据平台研发；5）全球变化特征、机理与关键过程研究；6）全球/区域海陆气耦合模式、地球系统与区域地球系统模式优化与大数据分析方法研究；7）全球变化影响评估和风险预估；8）全球变化适应理论与技术研究。

2022年度指南拟支持31个项目，同时拟支持20个青年科学家项目。

指南方向1、2、5、7、8均可作为青年科学家项目组织申报，但不受研究内容和考核指标限制。

青年科学家项目不再下设课题。

1.地球宜居性演化的关键因素1.1典型大洋俯冲边界精细结构及物质循环过程研究内容：针对典型大洋俯冲区，开展多尺度、多参数、高精度综合地球物理学研究，约束俯冲板片和上覆板片结构和变形特征；开展地球内部重要界面精细成像，厘定界面性质与俯冲作用关系；探测俯冲隧道精细结构，查明其从地表至地幔的垂向变化、以及不同俯冲带的横向变化，认识俯冲过程中碳、水等通道、含量及迁移规律；从地球系统整体行为出发，构建大洋俯冲带深部物质循环及其与周围地幔相互作用的系统框架，认识俯冲系统构造演化规律。

考核指标：建立典型大洋俯冲带高精度（横向分辨率30-50km）、多参数（如波速、流变性等）综合地球物理学模型，约束俯冲板片精细形态及变形特征；建立地球内部重要界面精细结构模型，厘定异常结构与相变、温度、熔体、物质组分等的关系；构建俯冲板片与岩石圈、深部地幔相互作用模型，量化板片物质组分结构、俯冲带水循环、碳循环通道、通量及其响应。

基于地磁台站的电离层场源研究
谢逸非;谢勇
【期刊名称】《地球科学前沿（汉斯）》
【年(卷),期】2024(14)4
【摘要】自90年代以来,随着地磁观测卫星的不断增加,地磁测深方法迎来了快速发展的阶段。

地磁测深的激发场源为磁层环电流和电离层日变(Sq)电流。

其中,磁层环电流产生的感应磁场变化周期为几天到几个月,能够提供地幔转换带下部到下地幔(500~1600 km)深度的电导率信息;电离层Sq电流产生的感应磁场变化周期主要为4小时到1天,能够提供上地幔到转换带上部(100~500 km)的电性结构。

为了研究电离层电流产生的电磁响应,本文根据球谐分析方法,通过已有的分钟采样的地磁台站数据还原电离层Sq电流,然后根据不同的地球模型,通过积分方程法模拟其在地表产生的电磁场。

【总页数】8页(P429-436)
【作者】谢逸非;谢勇
【作者单位】中南大学有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室长沙;长沙航空职业技术学院保卫处长沙
【正文语种】中文
【中图分类】P31
【相关文献】
1.武汉站第23周电离层TEC与太阳及地磁活动的相关性分析
2.地磁扰动期间日本Kokubunji站电离层的扰动特征分析
3.基于多手段观测的海口站电离层闪烁对地磁暴响应研究
4.基于地磁台站数据对磁暴期间环电流和场向电流的分布特征研究
5.基于地磁坐标的多地磁台站日变改正方法
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