2015年地球物理学基础--作业讲解

地球物理学的基础知识地球物理学是科学探究地球物理特征寄托于地球物理现象的地球学的分支。

它通过对地球的重力、磁场、热力、振动等物理现象的研究，揭示了地球内部隐蔽的物质构造、演化过程和地球系统的动态行为，具有重要的理论和实际应用价值。

地球物理学的基础知识包括：1. 重力场。

重力场是由于地球的引力而产生的。

它存在于在地球表面和其较高层次上，对地球物理探测的结果产生了很大的影响。

在地球表面上，重力的大小和方向不同，这是由于地球表面各个地方的质量、形状和旋转的影响。

可以通过测量重力场的变化获得地球的质量和尺寸以及地球内部结构的部分信息。

2. 磁力场。

磁力场是由地球内部产生的，它带有磁性，拥有磁极和磁场线。

由于地球的运动和转动，磁力场在不断地变化着。

磁力场的变化可以用来解释地球的磁性和地球内部的运动，如地震的发生。

通过对地磁场的研究，可以获得地球内部的结构和演化过程的一些信息。

3. 电磁场。

电磁场是由于地球内部电流而产生的，它存在于地球的大气层中，对地球物理探测的结果也有很大影响。

电磁场可以用来解释地球上的电漏电现象、地震、火山活动等，同时还可以提供一些地球物理学研究的新技术。

4. 地震学。

地震学是研究地球内部物质运动和地震现象的科学分支，它可以揭示地球的构造、地壳运动的特征和地球内部的能量分布。

地震学主要研究地震波，根据不同类型的地震波的传播特性和速度，可以推断出地球内部的物质结构。

5. 热力学。

热力学的研究对象是地球的热流，包括地球表面的热流和地球内部的热流。

热流是由于地球内部热能的流动而产生的。

通过热流的研究，可以揭示地球内部物质的深度和性质，同时还可以研究地球上的一些热现象。

总结：地球物理学是一门涉及地球内部结构和物质运动的学科。

它通过对地球的重力、磁力、电磁、地震、热力等物理现象的研究，揭示了地球内部隐蔽的物质构造、演化过程和地球系统的动态行为，对人类理解地球及其环境、资源的形成和发展，探索未来的可持续发展都具有重要意义。

地球物理学的基础知识和应用地球是我们的家园，它随着时间的推移和人类活动的发展而不停地变化着。

地球物理学是一门研究地球内部结构、物质组成、物理属性及它们与环境之间相互作用的综合性科学。

在地球科学领域中，地球物理学是一门基础学科，它为我们提供了大量珍贵的信息，不仅有助于我们了解地球的内部构造和特征，还可以为地震预测、能源勘探、矿产资源发现等领域提供重要依据。

地球物理学的基础知识地球的内部结构可以分为地核、外核、下地幔、上地幔和地壳五层。

地球物理学通过地震波、磁场和重力场等现象的观测和分析，可以研究出地球结构的大致特征。

地震波是用来研究地球内部结构和物理特征的一种重要手段。

它是自然地震或人为工程爆炸等留下的地震波向地球内部传播后反射、折射、干涉和衍射等现象的结果。

根据地震波传播的速度和路径，我们可以了解地球中不同物质的位置和性质等信息。

地球物理学还研究了地球的物理属性，如密度、磁性、导电性、导热性等。

地球物理学家发现地球内部密度和压力都随深度增加而增大，而地震导致的地震波速度则按不同的路径和介质而异。

磁性可以通过测量地球磁场来研究。

地球磁场是由地球内部的液态外核运动产生的，而极地区域的磁场则是由地球内部的磁石所造成的。

地球物理学的应用地球物理学的重要应用之一是地震预测。

地震是地球内部构造变化产生的自然现象，对人类造成的生命和财产损失极大。

地震预测是通过地震波、地面变形、电磁现象等多种监测手段进行分析和判断，预测可能产生地震的时间、地点和强度等信息。

但由于地震预测受限于资金、科技以及观测方法等因素，目前仍无法预测出准确的地震时间和地点，而只能进行预警和应急响应。

地球物理学还可以用于能源勘探，如石油、天然气等。

地球上的石油、天然气等化石燃料都是数亿年来生物体的遗化物。

用地震勘探方法对地下岩层进行探测，结合地壳磁性、全球定位系统以及其他仪器的测量和分析，可以找到能源矿藏周围的岩层构造、厚度、盆地形态等信息，具有重要的勘探和开发价值。

地球物理学基础绪论一．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。

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。

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。

地质学地球物理学基础知识解析地质学是研究地球的物质构成、结构、演化历史以及与地球表面和内部过程有关的学科。

地球物理学是研究地球内部和大气层、海洋等的物理性质及其相互关系的学科。

地质学与地球物理学相辅相成，通过科学研究和实践探索，揭示了地球的奥秘。

本文将解析地质学地球物理学的基础知识。

一、地质学基础知识解析1.地球结构地球结构主要分为地壳、地幔和地核。

地壳是地球最外层的岩石壳层，包括陆壳和海壳。

地幔是地壳下面的一层，占据了地球的大部分体积，由固态岩石组成。

地核由外核和内核组成，外核为液态，内核为固态。

2.板块构造理论地球表面的地壳是由多个板块组成的，这些板块在地球内部漂浮并通过构造活动相互作用。

板块构造理论解释了地球上的地震、火山喷发和山脉形成等现象。

3.地质时间尺度地质时间尺度是研究地球历史的时间序列，包括了地质纪、地质世、地质时等单位。

地质时间尺度帮助科学家们了解地球的演化历史。

4.岩石与矿物岩石是地球表面的基本构成物质，由一个或多个矿物组成。

矿物是自然界中的无机物质，具有固定的化学成分和晶体结构。

二、地球物理学基础知识解析1.地球引力地球具有引力，引力作用下物体会向地心运动。

地球引力对于地球表面的物质分布和大气运动起着重要作用。

2.地热学地热学研究地球内部的热传导和热对流等热现象。

地球内部的热量来源于地球形成时的能量释放和核反应。

3.地磁学地球拥有地磁场，地磁场是地球内部和大气层、海洋相互作用的结果。

地磁场对导航、地质勘探等具有重要意义。

4.地震学地震学研究地震的发生、传播和震源机制。

地震是地球内部能量释放的结果，对于理解地球内部结构具有重要意义。

结语地质学和地球物理学是研究地球及其内部和外部过程的重要学科。

地质学揭示了地球的物质构成和演化历史，而地球物理学通过测量和观测揭示了地球内部的物理性质及其相互关系。

地质学地球物理学的基础知识为我们更好地了解和保护地球提供了重要依据。

同时，这些学科也为资源勘探和环境保护等领域提供了重要的支持和指导。

地球物理学概论的练习题地球物理学概论的练习题从狭义上讲，练习题是以巩固学习效果为目的要求解答的问题；从广义上讲，练习题是指以反复学习、实践，以求熟练为目的的问题，包括生活中遇到的麻烦、难题等。

下面为大家带来地球物理学概论的练习题，欢迎阅读！一．单项选择题1、地球内部的古登堡面是（）分界面。

A、地幔与地核 B．地壳与地幔 C．上地幔与下地幔 D．内核与外核2、用于石油和天然气勘探最有效的物探方法是（）勘探。

A、地震B、重力C、电法D、磁法3、地震波在地层中传播，遇到两种地层的分界面时，一部分能量返回原地层形成（）。

A、透射波B、反射波C、滑行波4、地震波传播速度最大的岩石是（）。

A、花岗岩B、变质岩C、粘土D、页岩5、重力勘探是基于岩矿石的（）差异，通过观测重力场随空间、时间的变化规律来研究地球内部构造及寻找矿产能源的`。

A．弹性B．磁性C．电性D．密度6、地壳的下界面称为（）。

A、硅铝层B、硅镁层C、莫霍面7、波在（）里传播的距离，叫波长。

A、一定时间B、一个周期C、一种介质8、纵波的特点是质点振动方向与波传播方向（）。

A、垂直B、不垂直C、一致D、不一致9、物理地震学认为，地震波是（）。

A、一条条射线B、沿射线路径在介质中传播C、一种波动D、面波10、岩石埋深越大，其（）。

A、密度越大B、密度越小C、孔隙度增大D、孔隙度不变11、岩石的孔隙度越大，一般有（）。

A、地震波传播速度越大B、岩石密度越大C、岩石密度越小D、有效孔隙度一定大12、地震勘探最主要的是（）地震法。

A、折射波B、透射波C、反射波。

13、静自然电位的符号是（）。

A．SSP B、 UspC、 SPD、 Ed14、横波的特点是质点振动方向与波传播方向（）。

A、垂直B、不垂直C、相同D、不相同15、促使地壳的物质成分，内部结构和表面形态等不断变化和发展的各种自然作用，统称为()。

A、地质作用B、构造作用C、沉积作用二．判断题1、地球物理是通过观测和研究各种地球物理场的变化来解决地质问题的一种方法。

地球物理学基础（2010） 作业011、通过这两次课对地球物理学的介绍，请联系实际谈谈你对地球物理的认识和看法（如什么是地球物理，它所研究的对象、主要内容和方法等）。

结合原来专业、现在专业，谈谈地球物理将在你今后的科研、工作中发挥的作用。

答：地球物理学研究的内容包括研究地面形状的大地测量学，研究海洋运动的海洋物理学，研究低空的气象学和大气物理学，研究高空以至行星际空间的空间物理学，研究地球本体的固体地球物理学，以及其他一些小分支如火山学、冰川学、大地构造物理学等。

狭义的地球物理一般指固体地球物理学。

固体地球物理包括地震学、地球电磁学与古地磁、重力学、地球动力学等。

地球物理学的研究方法包括地震学（天然地震、人工地震）、势能场（重力场、电磁场）、地热流等方法。

地球物理对社会发展有巨大的推动作用，能应用于防灾减灾、资源能源探测、考古、工程建设、国防安全等各个领域。

2、查资料：估算1）地球每秒所释放的能量；2）全世界以及中国总的电力装机容量；3）对这两组数据进行分析说明或评价答：1）、参考HN Pollack, SJ Hurter, JR Johnson. Heat Flow from the Earth's Interior: Analysis of the Global Data Set. Reviews of Geophysics,1993. 的文章中给出的全球热流值，海洋和大陆平均大地热流值为102±2.2 mWm-2和65±1.6mWm-2，计算得到全球总的热流损失为44.2*1012W。

2）、中国总的电力装机容量在2009年约为9亿千瓦时，全球总的电力装机大概为30亿千瓦时。

3）、地球释放的能量要远大于装机容量，地热是一个庞大的能源来源，如果能够好好利用，将会缓解日益突出的能源供应不足的问题，推动社会发展。

3、试画出几种断层的结构示意图，并标明受力情况答：正断层：地层两侧受到水平拉伸力，上下面受到挤压力，一般的情况是，在水平拉伸力和垂向挤压力的作用下，下盘上升，上盘下降。

地球物理学基础
地球物理学是研究地球内部结构、地球表面和地球大气的物理学科。

它涵盖了地震学、地热学、地电学、地磁学、地引力学和地球物理勘探等领域。

地球物理学基础包括理论、实验和观测方法，以及地球物理学的基本概念和原理。

以下是地球物理学的一些基础内容：
1. 地震学：研究地震活动和地震波传播，以了解地球内部结构和地震危险性。

2. 地热学：研究地球内部的热流和热传导现象，以及地下水系统和地热能资源的利用。

3. 地电学：研究地壳中的电导性和电磁现象，用于勘探矿
产资源和地下结构。

4. 地磁学：研究地球磁场的产生和变化，以及地球磁场与
地球内部结构和太阳活动之间的相互关系。

5. 地引力学：研究地球重力场的变化和地球引力对物体的
影响，用于勘探油气资源和探测地下结构。

6. 地球物理勘探：利用地球物理方法进行地下结构和资源
勘探，包括地震勘探、电磁勘探、重力勘探和磁力勘探等。

地球物理学基础的学习可以深入了解地球的物理特性和地
球内部结构，为地质学、地球科学和地球工程学等领域的
研究和应用提供基础知识。

地球物理学基础知识地球物理学是研究地球内部结构、地球表面及其周围空间的物理现象和规律的学科。

它以物理学的基本原理和方法为基础，运用数学和地学等交叉学科的知识，对地球内外的物质和能量进行分析和研究。

本文将介绍地球物理学的一些基础知识。

一、地球的结构地球可以分为地壳、地幔和地核三层结构。

地壳是地球最外层的固体壳层，包括陆壳和海壳。

地幔是地壳之下约2900公里至6500公里深的部分，主要由固态岩石组成。

地核则是地幔之下，直径约约为3480公里，由外核和内核组成，外核为液态，内核为固态。

二、地震学地震学是研究地震现象的学科，通过地震波传播及其特性的观测和分析，可以推测地球内部结构和物质分布。

地震波可以分为体波和面波两类。

体波包括纵波和横波，它们在地球内部的传播速度不同。

面波包括Rayleigh波和Love波，它们主要沿地球表面传播。

三、地磁学地磁学是研究地球磁场的学科，地球磁场是地球物理学中特别重要的研究对象之一。

地磁场的主要特征是地磁南北极的存在和地磁场强度的变化。

地磁场的产生与地球内部的液态外核中的电流有关。

四、地热学地热学是研究地球内部热能的学科。

地球内部的热能主要由地热流和地热梯度来表示。

地热流是指通过地壳传递的热量，地热梯度指的是地温随深度变化的速率。

地热能的利用可以用来发电和供热等领域。

五、地震勘探地震勘探是利用地震波在地下介质中的传播特性，来探测石油、天然气等资源的一种方法。

地震勘探利用地震仪记录地震波在地下的传播情况，通过对地震数据的处理和解释，可以预测地下岩石的性质和分布，为资源勘探提供重要依据。

六、地球重力场地球重力场是指地球上各点所受的重力的大小和方向分布。

地球的重力场不仅与地球内部的物质分布有关，也受到地球自转和地球形状的影响。

地球重力场的测量可以通过重力仪器进行，对地质学、气象学和海洋学等领域具有重要意义。

七、地电学地电学是研究地球内部和地表过程产生的电场和电流现象的学科。

地球内部存在电导层，当地磁场变化或电场作用下，电流会在地下流动。

1.参考椭球-reference ellipsoid地球椭率-earth ellipticity地形校正-terrain correction自由空气异常-free-air anomalysemi-diurnal tide-半日潮进动-precession颤动-wobble geoid-大地水准面Chandler wobble-钱德勒摆动solid tide-固体潮A simple way to measure the height of the marine tide might be to fix a stake to the sea-bottom at a suitably sheltered location and to record continuously the measured water level(assuming that confusion introduced by wave motion can be eliminated or taken into account).The observed amplitude of the marine tide,defined by the displacement of the free water surface,is found to be about70%of the theoretical value.The difference is explained by the elasticity of the Earth.The tidal deformation corresponds to a redistribution of mass,which modifies the gravitational potential of the Earth and augments the elevation of the free surface.This is partially counteracted by a bodily tide in the solid Earth,which deforms elastically in response to the attraction of the Sun and Moon.The free water surface is raised by the tidal attraction,but the sea-bottom in which the measuring rod is implanted is also raised.The measured tide is the difference between the marine tide and the bodily Earth-tide.测量海洋潮汐高度的一个简单方法大概就是在海底一个适宜的受保护的位置固定一个桩来连续地记录测量地水位（假设由波浪运动引起地误差可以被消除或考虑在内）。

1.Although the many advances in geophysical research depend strongly on aid of computer science,the fundamental principles geophysical methods remain the same; they constitute the foundation on which progress is based.In revising this textbook, I have heeded the advice of teachers who have used it and who recommended that I change as little as possible and only as much as necessary(to paraphrase medical advice on use of medication).The reviews of the first edition,the feedback from numerous students and teachers,and the advice of friends and colleagues help me greatly in deciding what to do.The structure of the book has been changed slightly compared to the first edition. The final chapter on geodynamics has been removed and its contents integrated into the earlier chapters,where they fit better.Text-boxes have been introduced to handle material that merited further explanation,or more extensive treatment than seemed appropriate for the body of the text.Two appendices have been added to handle more adequately the three-dimensional wave equation and the cooling of a half-space, respectively.At the end of each chapter is a list of review questions that should help students to evaluate their knowledge of what they have read.Each chapter is also accompanied by a set of exercises.They are intended to provide practice in handling some of the numerical aspects of the topics discussed in the chapter.They should help the student to become more familiar with geophysical techniques and to develop a better understanding of the fundamental principles.虽然地球物理研究方面的许多进展在很大程度上依赖于计算机科学的帮助，但是地球物理方法的基本原理仍旧保持不变，他们构成了进步的基础。

《地球物理学基础》复习内容2016年4月一、绪论1.地球物理勘探的概念；地球物理勘探简称物探，它是以地下物质（岩石或矿体）的物理性质（密度、磁性、电性、弹性、放射性等）差异所引起的物理现象为研究对象，用不同物理方法和仪器，探测天然或人工地球物理场的变化。

通过对上述变化的分析、研究，来推断和解释地质构造、矿产分布及人文因素在地下的各种分布情况（古墓、管线、污染范围等）。

2. 主要的地球物理勘探方法重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、放射性勘探等。

目前在煤田勘探中应用最多的是地震勘探、电法勘探、磁法勘探等。

3. 物探方法能取得成果的前提探测目标与周围的岩石或土壤等应有明显的物性差异；勘查对象应具有一定的规模和合理的深度；探测地质体异常应能从干扰因素中识别与提取（探测的信号有足够高的信噪比）。

4. 正问题、正演、反问题、反演、反演结果的多解性（1）正问题与正演已知地质体的赋存状态（形状、产状、物性参数），已知探测方法以及采集参数，求观测结果（异常）。

这个问题叫做正问题，求解正问题的过程叫正演。

（2）反问题与反演已知探测方法、采集参数和观测结果（地球物理异常），需要推断地质体的赋存状态（形状、产状、空间位置）和物性参数（密度、磁性、电性、弹性、速度等）。

这样的问题叫做反问题，求解反问题的过程叫做反演。

（3）反演结果的多解性由于地球物理场的等效性（由于各种因素的影响，不同的地质状况可能会观测得到非常接近的数据），使得反演的结果具有多样性，这多由地质因素引起。

5. 煤矿采区三维地震勘探目前主要解决什么地质问题主要地质任务是解决构造问题，解释煤层中的大中小断层（一般要求落差大于5米的断层要准确，落差3-5米断层要解释）、褶曲、陷落柱等，常常也要求给出煤层厚度等值线、底板等高线图。

二、电法勘探部分：1. 影响岩土介质电阻率的主要因素（1）导电矿物含量及其连通情况；（2）介质的结构、构造、孔隙度；（3）岩矿石的含水饱和度及含水矿化度；（4）温度、压力等。