固体地球物理学概论.ppt
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1、固体地球物理学概论固体地球物理学概论成绩评定办法及考试方式成绩评定办法及考试方式成绩评定办法及考试方式成绩评定办法及考试方式pp按按按按时时来来来来课课堂上堂上堂上堂上课课,无故不得缺席,无故不得缺席,无故不得缺席,无故不得缺席pp课课后后后后认认真复真复真复真复习习,按,按,按,按时时完成作完成作完成作完成作业业pp课课后作后作后作后作业业:读书报读书报告和随堂作告和随堂作告和随堂作告和随堂作业业pp考核方式:平考核方式:平考核方式:平考核方式:平时时作作作作业业2020,期末考,期末考,期末考,期末考试试7070,课课堂表堂表堂表堂表现现1010pp闭闭卷笔卷笔卷笔卷笔试试参考教材:参考教
2、材:参考教材:参考教材:固体地球物理学概固体地球物理学概固体地球物理学概固体地球物理学概论论 滕吉文滕吉文滕吉文滕吉文地震出版社地震出版社地震出版社地震出版社地球物理学地球物理学地球物理学地球物理学 王家映王家映王家映王家映中国地中国地中国地中国地质质大学出版社大学出版社大学出版社大学出版社固体地球物理学固体地球物理学固体地球物理学固体地球物理学导论导论 曾融生曾融生曾融生曾融生北京科学出版社北京科学出版社北京科学出版社北京科学出版社地球物理学基地球物理学基地球物理学基地球物理学基础础 傅承傅承傅承傅承义义北京科学出版社北京科学出版社北京科学出版社北京科学出版社地球物理引地球物理引地球物理引地
3、球物理引论论 刘光鼎刘光鼎刘光鼎刘光鼎上海科学技上海科学技上海科学技上海科学技术术出版社出版社出版社出版社课程主要内容课程主要内容课程主要内容课程主要内容pp第一章第一章第一章第一章 序言序言序言序言 pp第二章第二章第二章第二章 地球的起源、运地球的起源、运地球的起源、运地球的起源、运动动与与与与结结构构构构pp第三章第三章第三章第三章 地球形状、密度及重力地球形状、密度及重力地球形状、密度及重力地球形状、密度及重力场场pp第四章第四章第四章第四章 地球磁地球磁地球磁地球磁场场与地磁学与地磁学与地磁学与地磁学 pp第五章第五章第五章第五章 地球的地球的地球的地球的电电磁感磁感磁感磁感应应和和
4、和和电电性性性性结结构构构构pp第六章第六章第六章第六章 地球内部的地球内部的地球内部的地球内部的热热状状状状态态与地与地与地与地热场热场特征特征特征特征 pp第七章第七章第七章第七章 地球内部的地震波地球内部的地震波地球内部的地震波地球内部的地震波场场pp第八章第八章第八章第八章 实验实验与与与与计计算地球物理算地球物理算地球物理算地球物理pp第九章第九章第九章第九章 若干若干若干若干热热点点点点问题问题课程主要内容课程主要内容课程主要内容课程主要内容pp第一章第一章第一章第一章 序言序言序言序言 pp第二章第二章第二章第二章 地球的起源、运地球的起源、运地球的起源、运地球的起源、运动动与与
5、与与结结构构构构pp第三章第三章第三章第三章 地球形状、密度及重力地球形状、密度及重力地球形状、密度及重力地球形状、密度及重力场场pp第四章第四章第四章第四章 地球磁地球磁地球磁地球磁场场与地磁学与地磁学与地磁学与地磁学 pp第五章第五章第五章第五章 地球的地球的地球的地球的电电磁感磁感磁感磁感应应和和和和电电性性性性结结构构构构pp第六章第六章第六章第六章 地球内部的地球内部的地球内部的地球内部的热热状状状状态态与地与地与地与地热场热场特征特征特征特征 pp第七章第七章第七章第七章 地球内部的地震波地球内部的地震波地球内部的地震波地球内部的地震波场场pp第八章第八章第八章第八章 实验实验与与
6、与与计计算地球物理算地球物理算地球物理算地球物理pp第九章第九章第九章第九章 若干若干若干若干热热点点点点问题问题第一章第一章pp什么是地球物理什么是地球物理什么是地球物理什么是地球物理?pp地球物理学研究哪些内容地球物理学研究哪些内容地球物理学研究哪些内容地球物理学研究哪些内容?pp地球物理与其他学科的关系地球物理与其他学科的关系地球物理与其他学科的关系地球物理与其他学科的关系pp地球物理的地球物理的地球物理的地球物理的发发展展展展pp地球物理地球物理地球物理地球物理对对社会社会社会社会发发展的展的展的展的贡贡献献献献第一章第一章第一章第一章 序言序言序言序言第一章第一章地球物理学的定义地球
7、物理学的定义地球物理学的定义地球物理学的定义 地地球球物物理理学学是是以以地地球球为为研研究究对对象象,研研究究地地球球的的各各种种物物理理现现象象,以以及及这这些些现现象象与与地地球球运运动动、地地球球各各层层圈圈结结构构构构造造、地地球球物物质的分布及迁移的关系的学科。质的分布及迁移的关系的学科。(Geophysics)(Geophysics)地地球球物物理理学学最最早早是是物物理理学学的的一一个个分分支支。广广义义上上说说,地地球球物物理理学学研研究究的的领领域域涉涉及及天天体体物物理理学学、地地质质构构造造物物理理学学、大大地地测测量量学学、海海洋洋物物理理学学、大大气气物物理理学学、
8、空空间间物物理理学学等等。狭狭义义上上说说,地地球球物物理理学学指指的的是是固固体体地地球球物物理理学学,即即以以研研究究固固体体地地球球的的各各种种物物理理特特征征与与地地球球运运动动、地地球球内内部部结结构构构构造造、地地球球内内部部物物质质成成分分及及其分布等关系的学科。其分布等关系的学科。地地球球物物理理学学是是地地球球科科学学的的重重要要组组成成部部分分,地地球球物物理理学学、地地质学和地球化学质学和地球化学被称为地球科学的三大支柱。被称为地球科学的三大支柱。第一章第一章第一章第一章固体地球物理学的学科分支固体地球物理学的学科分支固体地球物理学的学科分支固体地球物理学的学科分支pp重
9、力学重力学重力学重力学 地球的形状、引力场的变化、物质密度的变化与分布,等等地球的形状、引力场的变化、物质密度的变化与分布,等等地球的形状、引力场的变化、物质密度的变化与分布,等等地球的形状、引力场的变化、物质密度的变化与分布,等等pp地磁学地磁学地磁学地磁学 地磁场的分布和变化、地磁场的起源、地磁场的演变,等等地磁场的分布和变化、地磁场的起源、地磁场的演变,等等地磁场的分布和变化、地磁场的起源、地磁场的演变,等等地磁场的分布和变化、地磁场的起源、地磁场的演变,等等pp地震学地震学地震学地震学 地震发生机制与震源分布、地震波类型与传播、地震预报,等等地震发生机制与震源分布、地震波类型与传播、地
10、震预报,等等地震发生机制与震源分布、地震波类型与传播、地震预报,等等地震发生机制与震源分布、地震波类型与传播、地震预报,等等pp地地地地热热学学学学 地温场的分布和变化、地热源及其分布,地热的传播,等等地温场的分布和变化、地热源及其分布,地热的传播,等等地温场的分布和变化、地热源及其分布,地热的传播,等等地温场的分布和变化、地热源及其分布,地热的传播,等等pp地地地地电电学学学学 地球电磁感应特征和变化、地电结构,等等地球电磁感应特征和变化、地电结构,等等地球电磁感应特征和变化、地电结构,等等地球电磁感应特征和变化、地电结构,等等第一章第一章地球物理学与其它学科地球物理学与其它学科地球物理学与
11、其它学科地球物理学与其它学科 地球物理学是天文学、物理、化学、地质学之间的边缘学地球物理学是天文学、物理、化学、地质学之间的边缘学科,是一个涉及多学科的、与其它学科相互交叉、相互渗透的科,是一个涉及多学科的、与其它学科相互交叉、相互渗透的学科。学科。数学、物理学、地质学是研究地球物理学三大基础。数学、物理学、地质学是研究地球物理学三大基础。现代仪器技术、电子技术、信息科学、运载工具技术的发现代仪器技术、电子技术、信息科学、运载工具技术的发展,是推动其发展的关键技术。展,是推动其发展的关键技术。地球物理学已经成为人类社会发展的不可缺少的科学。地球物理学已经成为人类社会发展的不可缺少的科学。应用地
12、球物理应用地球物理资源勘察、灾害调查、环境监测、工程检测、军资源勘察、灾害调查、环境监测、工程检测、军事战略事战略第一章第一章地球物理学的发展地球物理学的发展地球物理学的发展地球物理学的发展 地球物理学从地球物理学从1919世纪末到世纪末到2020世纪初已形成体系,但对地球物理现象的世纪初已形成体系,但对地球物理现象的观察和探讨,从远古就开始了。观察和探讨,从远古就开始了。公元前六世纪,希腊人从亚那萨哥拉时代已把大地看成球体;公元前公元前六世纪,希腊人从亚那萨哥拉时代已把大地看成球体;公元前三世纪,古希腊的学者亚里士多德曾提出:运动物体的下落时间与其重量三世纪,古希腊的学者亚里士多德曾提出:运
13、动物体的下落时间与其重量成比例;战国时期,我国发明了指南针,并开始应用于指引方向;公元三成比例;战国时期,我国发明了指南针,并开始应用于指引方向;公元三世纪我国东汉的地震学家张衡成功地进行了地震观测;公元八世纪,我国世纪我国东汉的地震学家张衡成功地进行了地震观测;公元八世纪,我国唐代的天文学家张遂唐代的天文学家张遂(僧一行僧一行)独立得出地球圆周长,其误差约小于独立得出地球圆周长,其误差约小于2020;公元公元1616世纪以来,作为物理学中热门,地球物理学得到较快的发展。世纪以来,作为物理学中热门,地球物理学得到较快的发展。伽利略从大量的实验中总结出:物体坠落的路径与它经历的时间的平方成伽利略
14、从大量的实验中总结出:物体坠落的路径与它经历的时间的平方成正比,而与物体自身的重量无关;里舍正比,而与物体自身的重量无关;里舍(在利用摆钟从巴黎到南美进行天文在利用摆钟从巴黎到南美进行天文观测时发现重力加速度在各地并非恒值;牛顿的万有引力定律以及他推算观测时发现重力加速度在各地并非恒值;牛顿的万有引力定律以及他推算的地球扁率;的地球扁率;南斯拉大地震学家莫霍洛维奇南斯拉大地震学家莫霍洛维奇在在19091909年研究阿尔卑斯地区的年研究阿尔卑斯地区的区域地震波震相时发现了地壳与地幔的分界面区域地震波震相时发现了地壳与地幔的分界面莫霍莫霍(Moho)(Moho)界断面;界断面;第一章第一章 近近近
15、近2020年来,国年来,国年来,国年来,国际际上上上上连续组织连续组织了四次由了四次由了四次由了四次由5050多个国家参加的全球大多个国家参加的全球大多个国家参加的全球大多个国家参加的全球大协协作作作作计计划,使地球物理学划,使地球物理学划,使地球物理学划,使地球物理学获获得了空前的巨大得了空前的巨大得了空前的巨大得了空前的巨大进进展。展。展。展。这这四次大四次大四次大四次大协协作作作作计计划是:划是:划是:划是:1957195719581958年的国年的国年的国年的国际际地球物理年地球物理年地球物理年地球物理年(IGY)(IGY)1960 196019701970年的国年的国年的国年的国际际
16、上地幔上地幔上地幔上地幔计计划划划划(IUP)(IUP)1974 197419801980年的国年的国年的国年的国际际地球地球地球地球动动力学力学力学力学计计划划划划(IGP)(IGP)1981 198119891989年的国年的国年的国年的国际际岩石圈岩石圈岩石圈岩石圈计计划划划划(ILP)(ILP)国国国国际际上地幔上地幔上地幔上地幔计计划研究内容包括:划研究内容包括:划研究内容包括:划研究内容包括:1 1、全球性的地壳断裂系、全球性的地壳断裂系、全球性的地壳断裂系、全球性的地壳断裂系统统2 2、大、大、大、大陆边缘陆边缘地地地地带带及及及及岛岛弧的构造弧的构造弧的构造弧的构造3 3、地幔
17、的物、地幔的物、地幔的物、地幔的物质组质组成及地球化学成及地球化学成及地球化学成及地球化学过过程程程程4 4、地壳与地幔的、地壳与地幔的、地壳与地幔的、地壳与地幔的结结构及其横向不均匀性构及其横向不均匀性构及其横向不均匀性构及其横向不均匀性所用的手段包括:地震、地磁、古地磁、重力、海上地球物理所用的手段包括:地震、地磁、古地磁、重力、海上地球物理所用的手段包括:地震、地磁、古地磁、重力、海上地球物理所用的手段包括:地震、地磁、古地磁、重力、海上地球物理测测量、量、量、量、地地地地热热、地、地、地、地质质、深、深、深、深钻钻等。等。等。等。其重要成果就是提出了一个其重要成果就是提出了一个其重要成
18、果就是提出了一个其重要成果就是提出了一个“板板板板块块构造假构造假构造假构造假说说”第一章第一章地球物理学对人类社会发展的贡献地球物理学对人类社会发展的贡献地球物理学对人类社会发展的贡献地球物理学对人类社会发展的贡献 大地测量学的诞生与发展,使人类能够得到地球表面的起伏变化,大地测量学的诞生与发展,使人类能够得到地球表面的起伏变化,并用于生产建设和规划,并用于生产建设和规划,地磁学的研究,使人类了解了地磁场,并用于导航,地磁学的研究,使人类了解了地磁场,并用于导航,地热学的研究,使人类了解如何直接利用能源,地热学的研究,使人类了解如何直接利用能源,.地震学的研究地震学的研究,开始开始“预报预报
19、”地震灾害,地震灾害,.基基于于地地球球物物理理学学理理论论的的探探测测技技术术应应用用地地球球物物理理学学,为为人人类类创创造造财富,为人类财富,为人类“排忧解难排忧解难”,.第一章第一章地球物理学的研究方法地球物理学的研究方法地球物理学的研究方法地球物理学的研究方法 最初,地球物理学研究就是从对地球的观测开始的,所以最初,地球物理学研究就是从对地球的观测开始的,所以地球物理学研究是建立在对地球充分观测的基础上进行的。地球物理学研究是建立在对地球充分观测的基础上进行的。地球物理学的研究方法可分为以下几个方面:地球物理学的研究方法可分为以下几个方面:观测观测 数据分析与处理数据分析与处理 模拟
20、真实对象的理论模型计算与实验模拟真实对象的理论模型计算与实验 推测真实对象反演计算推测真实对象反演计算第一章第一章物性差异物性差异地球物理场的变化地球物理场的变化应用物理学和地质学的原理应用物理学和地质学的原理解释地球物理场变异的地质因素解释地球物理场变异的地质因素GeophysicalanomalyPrincipleofphysicsInterpretationofgeologyforgeophysicalanomalies计算机模拟计算机模拟Modellingofcomputer实验地球物理实验地球物理Experimentalgeophysics第一章第一章正演:已知地球物理模型,求解地球
21、物理响应(异常)正演:已知地球物理模型,求解地球物理响应(异常)反演:根据地球物理响应(异常),推断地球物理模型,进反演:根据地球物理响应(异常),推断地球物理模型,进而结合地质学知识,推断地质结构和物质分布而结合地质学知识,推断地质结构和物质分布正演过程正演过程(正问题正问题)具有唯一性具有唯一性地质体存在物理性质地质体存在物理性质(物性物性)差异是地球物理场变异的基础差异是地球物理场变异的基础反演过程反演过程(反问题反问题)存在不确定性(多解性存在不确定性(多解性)第一章第一章地球物理学的特点地球物理学的特点地球物理学的特点地球物理学的特点pp间间接性接性接性接性(Indirect-(In
22、direct-即不是直接研究地即不是直接研究地即不是直接研究地即不是直接研究地质质体本身体本身体本身体本身)pp定量性定量性定量性定量性(Quantitativity-(Quantitativity-测测量的地球物理参量与解量的地球物理参量与解量的地球物理参量与解量的地球物理参量与解释释的的的的结结果果果果均由定量化均由定量化均由定量化均由定量化结结果)果)果)果)pp多解性多解性多解性多解性(multisolution or Ambiguity)(multisolution or Ambiguity)第一章第一章如何学好本课程如何学好本课程如何学好本课程如何学好本课程 积极主动是学好本课程的
23、关键积极主动是学好本课程的关键 阅读参考书籍阅读参考书籍 听、记、问听、记、问 掌握基本概念掌握基本概念 领会分析问题和解决问题的方法领会分析问题和解决问题的方法 了解数学方法的应用了解数学方法的应用第二章第二章第二章第二章第二章第二章 地球的起源、运动与结构地球的起源、运动与结构地球的起源、运动与结构地球的起源、运动与结构pp太阳系及其太阳系及其太阳系及其太阳系及其组组成与演化成与演化成与演化成与演化pp地球的地球的地球的地球的转动转动与与与与轨轨迹迹迹迹pp地球内部的地球内部的地球内部的地球内部的结结构构构构 pp地球内部的物地球内部的物地球内部的物地球内部的物质组质组成成成成第二章第二章
24、太阳系、太阳系的组成太阳系、太阳系的组成太阳系、太阳系的组成太阳系、太阳系的组成2.12.1太阳系、太阳系的组成及起源太阳系、太阳系的组成及起源太阳系、太阳系的组成及起源太阳系、太阳系的组成及起源2.1.1 2.1.1 2.1.1 2.1.1 太阳系的成员太阳系的成员太阳系的成员太阳系的成员太阳太阳-恒星,是太阳系的中心,是质量和体积最大的星体。恒星,是太阳系的中心,是质量和体积最大的星体。大行星大行星 水星(水星(Mercury)Mercury)、金星(、金星(VenusVenus)、地球()、地球(EarthEarth)、)、火星(火星(MarsMars)、木星()、木星(JupiterJ
25、upiter)、土星()、土星(SaturnSaturn)、)、天王星天王星(Uranus)(Uranus)、海王星、海王星(Neptune)(Neptune)、冥王星、冥王星(Pluto)(Pluto)小行星小行星 太阳系约有太阳系约有3000030000多个小行星,最大的小行星叫谷神(多个小行星,最大的小行星叫谷神(CeresCeres),直径约直径约730km730km。行星的卫星行星的卫星 彗星彗星第二章第二章大行星位置排列示意图大行星位置排列示意图大行星位置排列示意图大行星位置排列示意图第二章第二章小行星、彗星小行星、彗星小行星、彗星小行星、彗星 大行星卫星图片大行星卫星图片大行星卫
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