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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

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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。

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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