簡介：地球物理與空間信息學院201402201404,固體地球物理學概論,第一章,教材與參考書,劉運生、毛春長等編地球物理學簡明教程；王家映編地球物理學；張少泉編著地球物理學概論；張勝業(yè)、潘玉玲主編應用地球物理學原理，2004年。,第一章,課程主要內(nèi)容,第一章序言第二章地球的起源、運動與結(jié)構(gòu)第三章地球形狀、密度及重力場第四章地球磁場與地磁學第五章地球的電磁感應和電性結(jié)構(gòu)第六章地球內(nèi)部的熱狀態(tài)與地熱場特征第七章地球內(nèi)部的地震波場第八章實驗與計算地球物理第九章地球物理學領(lǐng)域的新進展舉例,第一章,什么是地球物理地球物理學研究那些內(nèi)容地球物理與其他學科的關(guān)系地球物理的發(fā)展地球物理對社會發(fā)展的貢獻,第一章序言,以地球為研究對象的應用物理學,第一章,地球物理學的定義,地球物理學是以地球為研究對象,研究地球的各種物理現(xiàn)象，以及這些現(xiàn)象與地球運動、地球各層圈結(jié)構(gòu)構(gòu)造、地球物質(zhì)的分布及遷移的關(guān)系的學科。GEOPHYSICS地球物理學最早是物理學的一個分支。廣義上說，地球物理研究的領(lǐng)域涉及天體物理學、地質(zhì)構(gòu)造物理學、大地測量學、海洋物理學、大氣物理學、空間物理學等。狹義上說，地球物理學指的是固體地球物理學，即以研究地球的各種物理特征與地球運動、地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)造、地球內(nèi)部物質(zhì)成分及其分布等關(guān)系的學科。地球物理學是地球科學的重要組成部分，地球物理學、地質(zhì)學和地球化學被稱為地球科學的三大支柱。,第一章,地球物理學與其它學科,地球物理學是天文學、物理、化學、地質(zhì)學之間的邊緣學科，是一個涉及多學科的、與其它學科相互交叉、相互滲透的學科。數(shù)學、物理學、地質(zhì)學是研究地球物理學三大基礎(chǔ)?，F(xiàn)代儀器技術(shù)、信息科學、運載工具技術(shù)的發(fā)展，是推動其發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。地球物理學已經(jīng)成為推進人類社會發(fā)展的不可缺少的科學。應用地球物理資源勘察、災害調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測、工程檢測、軍事戰(zhàn)略,固體地球物理學的學科分支,第一章,第一章,固體地球物理學的學科分支,重力學地球的形狀、重力場的變化、物質(zhì)密度的變化與分布，等等地磁學地磁場的分布和變化、地磁場的起源、地磁場的演變，等等地震學地震發(fā)生機制與震源分布、地震波類型與傳播、地震預報，等等地熱學地溫場的分布和變化、地熱源及其分布，地熱的傳播，等等地電學地球電磁感應特征和變化、地電結(jié)構(gòu)，等等,第一章,地球物理學的發(fā)展,大體在本世紀之初，地球物理學已初具規(guī)模，并自成體系。它的代表性著作之一，是杰弗里H．JEFFREYS所著的地球及其起源、歷史和物理狀態(tài)。THEEARTH,ITSORIGIN,HISTORYANDPHYSICALCONSTITUTION,CAMBRIDGEUNIVERSITYPRESS,19245THEDN19706THEDN1976,BORN22APRIL1891DIED18MARCH1989AGED97FIELDSMATHEMATICSGEOPHYSICS,第一章,地球物理學的發(fā)展,地球物理學從19世紀末到20本世紀初已形成體系，但對地球物理現(xiàn)象的觀察和探討，從遠古就開始了。地球物理這門學科是由于人們要確定地球的形狀大小而發(fā)展起來的?！靶味蠈W”公元前六世紀，希臘人從亞那薩哥拉時代已把大地看成球體；公元前四世紀，古希臘的學者亞里士多德（ARTISTOTLE）就明確指出大地是球形，并且估計了地球的圓周值（指緯度變化1°所對應的地面長度）。公元八世紀，我國唐代的天文學家張遂僧一行獨立得出一度弧長值，其誤差約小于20％；,第一章,地球物理學的發(fā)展,與希臘、中國和阿拉伯相比，歐洲人的地球物理工作開始較遲，大概在環(huán)球航行證實大地是球形以后開始的。在此階段，地球扁率和地球旋轉(zhuǎn)的效應，在隨著大地測量精度的提高開始表現(xiàn)出來。在此應著重談談牛頓的杰出貢獻。在牛頓以前，對地球的研究基本上是靜態(tài)的三角幾何問題。牛頓提出的運動和萬有引力定律，給地球形狀和構(gòu)造的動力學研究，奠定了理論基礎(chǔ)。牛頓的第一大貢獻第一個估計了地球質(zhì)量。根據(jù)萬有引力定律，可得出在一級近似情況下的公式GGM/R2,其中G為重力測量值，G為萬有引力常數(shù)，M為地球質(zhì)量，R為地球半徑。因為G和R的數(shù)值可得，所以由此式可得GM值。牛頓為分別取得G和M值，提出許多實驗原則和途徑當時，他做出了以下著名推測“地球的整個質(zhì)量，比假定它全是由水組成的地球要大得五至六倍?！?第一章,地球物理學的發(fā)展,牛頓的第二大貢獻第一個估計了地球的扁率Ε的數(shù)值。為了歸算成數(shù)學模式，他把地球看成密度恒定的旋轉(zhuǎn)流體，由此推導出Ε（AB）/A1/230，A、B分別為地球的赤道長軸和極短軸。同時，牛頓還認識到地球密度不是恒定的，所得Ε值應該進行修正。在牛頓計算地球扁率之后幾年，惠更斯（HUYGENS）在不知道牛頓這一推論的情況下，采用另一個不同的密度模式，得到Ε值為1/577。,第一章,地球物理學的發(fā)展,在牛頓1727年去世以后的一個相當長的時間內(nèi)，絕大多數(shù)的地球物理研究者為英國人和法國人。在英法之間展開了巨大的競爭，結(jié)果使這兩個國家的地球物理工作獲得極其光輝的成就，從而使地球知識大大躍進一步。在英國方面，約翰米歇爾（JOHNMICHELL）設(shè)計了一套儀器，可以測定實驗室內(nèi)兩個物體之間的引力，從而確定常數(shù)G。他的學生卡文迪什（CAVENDISH）接替進行實驗，于1798年對G進行了很成功的測定，從而得到準確的M值。再由公式ΡM/V（V為地球體積），算出地球平均密度（Ρ）為55G/CM3，由此證實了牛頓定律的早期推斷。法國，幾乎所有法國大數(shù)學家都寫過有關(guān)固體地球物理學的論文。其中包括達朗倍爾（D′ALEMBERT）、庫倫（COULOOMB）、拉格朗日（LAGRANGE）、拉普拉斯（LAPLACE）、勒讓德（LEGENDRE）、泊松（POISSION）、和柯西（CAUCHY）等。他們把數(shù)學與物理結(jié)合起來解釋地球現(xiàn)象，從而使這門學科建立在嚴格的數(shù)理基礎(chǔ)上。,第一章,地球物理學的發(fā)展,布格（BOUGUER）開創(chuàng)了重力測量學，從而奠定現(xiàn)代大地測量學的基礎(chǔ)。在理論方面?？巳R羅（CLAIRAUT）提出重力加速度G與扁度Ε有關(guān)的重要公式，導出一個地球內(nèi)部密度隨扁度Ε而改變的二階微分方程。在那以后的一個半世紀里，許多地球物理問題是在牛頓和克萊羅的工作基礎(chǔ)上展開的。到十九世紀初，十分重要的成就是運用數(shù)學工具，把地球質(zhì)量、地球半徑、地表G值和關(guān)于歲差（一個天體的自轉(zhuǎn)軸指向因為重力作用導致在空間中緩慢且連續(xù)的變化）的天文數(shù)據(jù)，巧妙地結(jié)合在一起，得到地球的轉(zhuǎn)動慣量（或慣性矩）I。在當時提出兩個地球內(nèi)部密度分布數(shù)學模式，一個是勒讓德拉普拉斯模式，另一個是羅歇（ROCHE）模式。這兩個模式所給的密度值變動范圍為地表處約為3G/CM3，地心處約為11G/CM3。這樣，從轉(zhuǎn)動慣量I和密度Ρ同時得出地球內(nèi)部密度大或質(zhì)量集中的結(jié)論，這為研究地球內(nèi)部的密度分布提供了一個重要的邊界值。,第一章,地球物理學的發(fā)展,十九世紀為探索地球內(nèi)部密度分布花費了極大的精力，但尚未達到成熟可信的程度。直到后一個世紀，地震學研究得到地球內(nèi)部的分層結(jié)構(gòu)，才從根本上解決了地球內(nèi)部的密度分布問題。地震是人們早已覺察的現(xiàn)象。中國有世界矚目的長達兩千多年的地震記載。在地震觀測方面，遠在東漢，文學家和科學家張衡，曾制造出世界上第一架地震儀候風地動儀。,第一章,地球物理學的發(fā)展,1906年，奧爾德姆（OLDHEM從地震圖上得到地球有一個致密的液態(tài)地核的證據(jù)。這個證據(jù)對于長久以來地球內(nèi)部有高密度或質(zhì)量集中的假說，是一個有力支持。1909年，南斯拉夫地震學家莫霍洛維奇契（AMOHOROVICIC）發(fā)現(xiàn)，在巴爾干地表數(shù)十公里處的P波和S波速度急劇增加。這個速度急劇變化的界面，稱為莫氏面。這個面是全球性的地殼與地幔的分界面。1914年，德國人古登堡（BGUTENBERG）在確定地殼和地核之間存在地幔的前提下，公布了一個著名的計算結(jié)果，他得出幔核界面的深度為2900KM。1936年，丹麥的萊曼（LLEHMANN）女士根據(jù)兩個新西蘭地震的歐洲記錄指出，地球的核有明顯的外部與內(nèi)部之分?，F(xiàn)在分別稱為內(nèi)核與外核。,第一章,地球物理學的發(fā)展,19461950年，澳大利亞的布倫（KEBULLEN）根據(jù)地震學分析,得出內(nèi)核固態(tài)的結(jié)論。后來，這個結(jié)論又得到熱力學和理論物理學的支持。第二次大戰(zhàn)以后，增加了許多新的觀測資料其中地震臺陣記錄、長周期地震面波和地球振蕩記錄、長剖面地震記錄等，進一步完善了地球的分層模型，并且發(fā)現(xiàn)地球結(jié)構(gòu)的橫向變化。,第一章,地球物理學的發(fā)展,其中用地震反射技術(shù)所得的細結(jié)構(gòu)FINESTRUCTURE和用全球標準臺網(wǎng)所得的參考模型REFERENCEEARTHMODEL，更引起人們的關(guān)注。1981年濟旺斯基A．M．DZIEWONSKI和安德森D．LANDERSON提出一個全球參考模型PREM，這個模型比布倫模型要大大前進一步，它以參量形式給出P波和S波的速度分布，并給出品質(zhì)因數(shù)Q值分布，以及地球的粘滯彈性和各向異性。,第一章,地球物理學的發(fā)展,國際上連續(xù)組織四次大協(xié)作，使地球物理學獲得巨大進展，在地球物理研究的廣度和深度上遠遠超過以往的年代。這四次大協(xié)作是1957年1958年的國際地球物理年（INTERNATIONALGEOPHYSICALYEAR，簡稱IGY）；在全球范圍建立了規(guī)范化的、布局合理的地震、重力、地磁、地熱等觀測臺網(wǎng)，為在規(guī)模研究提供了資料基礎(chǔ)。,第一章,地球物理學的發(fā)展,1960年1970年的國際上地幔計劃（INTERNATIONALUPPERMANTLEPROGRAM，簡稱IUP）；提出了“板塊構(gòu)造學說”，這是一次地球表層動態(tài)概念上的革命。19741980年的國際地球動力學計劃（INTERNATIONALGEODYNAMICPROGRAM，簡稱IGP）；對板塊運動的驅(qū)動力問題，從多方面進行了探討。19811989年的國際巖石層（圈）計劃（INTERNATIONALLITHOSPHEREPROGRAM，簡稱ILP）。中心課題是巖石層（圈）的現(xiàn)狀、形成、演化和動力過程。重點研究大陸板內(nèi)的地球物理現(xiàn)象，其中，板內(nèi)地震居于重要地位。在近十多年，還開展了國際大陸科學鉆探計劃（ICDP）和地殼動力學計劃（CDP）等。,第一章,地球物理學對人類社會發(fā)展的貢獻,大地測量學的誕生與發(fā)展，使人類能夠得到地球表面的起伏變化，并用于生產(chǎn)建設(shè)和規(guī)劃，地磁學的研究，使人類了解了地磁場，并用于導航，地熱學的研究，使人類了解如何直接利用能源，地震學的研究,使人類了解地震、預報地震災害，基于地球物理學理論的探測技術(shù)應用地球物理學，為人類創(chuàng)造財富，為人類排憂解難，,第一章,地球物理學的研究方法,最初，地球物理學研究就是從對地球的觀測開始的，所以地球物理學研究是建立在對地球充分地觀測基礎(chǔ)進行的。地球物理學的研究方法可分為以下幾個方面觀測（結(jié)論的可靠性估計）數(shù)據(jù)分析與處理模擬真實對象的理論模型計算與實驗（數(shù)學和物理模型的構(gòu)成和漸近性；實驗模擬方法）推測真實對象反演計算（多解性）初值和邊值的約束作用；某些物理概念的相對性；地球物理學與地質(zhì)學的比較。。。。。。,第一章,地球物理學的研究方法,根據(jù)布倫的看法，將地球物理結(jié)論大致分為五類1可靠性高的包括牛頓萬有引力定律，地磁、重力和地震波的球諧分析理論，地球形狀，地球自轉(zhuǎn)周期。2可靠性較高的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)GPS，地球的速度分層結(jié)構(gòu)。3可靠性居中的包括地球的分層結(jié)構(gòu)由速度導出的密度、壓力、加速度、體變模量和切變模量隨深度分布，地球年齡。4可靠性差的包括大陸漂移和板塊構(gòu)造，地球內(nèi)部的溫度分布，地球內(nèi)部的物質(zhì)組成，地震預報。5可靠性最差的包括地幔對流的各種假說，地球起源的各種假說，地磁場起源的各種假說。,第一章,地球物理學的研究方法,,地球物理反演過程用數(shù)學方法表示為若已知異常，對待求的場源位置，幾何參數(shù)與物性參數(shù)，建立它們之間關(guān)系的函數(shù)表達式未知參數(shù)，，通常是異常的多元非線性函數(shù)。,第一章,地球物理學的研究方法,,正演是反演的基礎(chǔ)。地球物理反演具有多解性。造成地球物理反演多解性的主要原因有限的觀測數(shù)據(jù)與觀測數(shù)據(jù)中帶有誤差。,第一章,如何學好本課程,地質(zhì)學與地球物理學的比較共性同是對地球客體進行研究，因為客體不可能像室內(nèi)那么理想，因而都必須對客體進行簡化、進行模擬，并靈活應用物理概念和定律。地球物理學通過觀測儀器獲得大量數(shù)據(jù)，對地球深部和整體進行定量研究；而地質(zhì)學主要通過觀察地表構(gòu)造形跡獲得大量感性材料，對地球上層和局部地區(qū)進行定性或半定量的研究。簡言之，地球物理學可透過地球物理場看深部，地質(zhì)學可通過地表地質(zhì)構(gòu)造看過去。它們分別在空間和時間上將視野延展，這是它們的個性。,第一章,如何學好本課程,閱讀參考書籍和專業(yè)期刊聽、記、問掌握基本概念領(lǐng)會分析問題和解決問題的方法了解數(shù)學方法的應用,第二章,,第二章地球的起源、運動與結(jié)構(gòu),太陽系及其組成與演化地球的轉(zhuǎn)動與軌跡地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)地球內(nèi)部的物質(zhì)組成,第二章,,太陽系、太陽系的組成,21太陽系、太陽系的組成及起源211太陽系的成員⑴太陽恒星，是太陽系的中心，是質(zhì)量和體積最大的星體。⑵大行星水星（MERCURY、金星（VENUS）、地球（EARTH）、火星（MARS）、木星（JUPITER）、土星（SATURN）、天王星URANUS、海王星NEPTUNE3矮行星冥王星?鬩神星?谷神星?鳥神星?妊神星4小行星太陽系約有30000多個小行星5行星的衛(wèi)星6彗星和星際塵埃,第二章,大行星位置排列示意圖,第二章,小行星、彗星大行星衛(wèi)星圖片,月球,彗星,小行星,木星的衛(wèi)星,第二章,太陽系主要成員的基本特征,212太陽系主要成員的基本特征,第二章,⑴軌道的規(guī)律性共面性行星軌道平面幾乎平行，且與太陽赤道面平行。同向性行星公轉(zhuǎn)方向都是自西向東，除金星、天王星以外，都與太陽自轉(zhuǎn)方向一致，為逆時針方向。近圓性行星軌道偏心率小，除水星（0206）以外，均小于01。⑵日距分布特征BODE定律RN04032N天文單位AU）其中N為行星秩序數(shù)，水星?。蓿鹦侨?，地球取1，火星取2，小行星帶取3，木星取4，土星取5，天王星取6，。。。取7。,軌道特征,第二章,,軌道特征,N帶入7時，得解388，較符合柯伊伯帶的距離，柯伊伯帶的矮行星冥王星（29658～49305AU，平均39482AU）、鳥神星（38509～53074AU，平均45791AU）、妊神星（35164～51526AU，平均43335AU）大致在這個距離（上述距離為平均距離）。,第二章,,軌道示意圖（一）,第二章,⑶太陽系天體的自轉(zhuǎn)行星的自轉(zhuǎn)可分兩種情況，類地星（水、金、地、火）自轉(zhuǎn)速率差異較大，金星需244天，火星只需103天；巨行星和遠日星自轉(zhuǎn)較快，均不到1天。太陽自轉(zhuǎn)有″赤道加速″現(xiàn)象，即赤道處自轉(zhuǎn)約254天，兩極附近約35天，其內(nèi)部旋轉(zhuǎn)速度更快，可能比表面快十幾甚至幾十倍。,自轉(zhuǎn)特征,第二章,⑷質(zhì)量與密度分布特征太陽占了太陽系總質(zhì)量的9985，行星占0135，其它占0015。若將行星分為三類，即類地星（水星、金星、地球、火星）、巨行星（木星、土星）和遠日星（天王星、海王星），則有質(zhì)量分布類地星＜巨行星＞遠日星密度分布類地星＞遠日星＞巨行星5太陽系的年齡根據(jù)同位素測定，地球、月球和隕石的年齡約在45億年左右，如果太陽系中所有的行星和隕石在同一時期形成，太陽系的年齡也應為45億年。,密度特征,第二章,太陽內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖,太陽內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖,第二章,天文學家把太陽結(jié)構(gòu)分為內(nèi)部結(jié)構(gòu)和大氣結(jié)構(gòu)兩大部分。太陽的內(nèi)部結(jié)構(gòu)由內(nèi)到外可分為核心、輻射層、對流層3個部分，大氣結(jié)構(gòu)由內(nèi)到外可分為光球、色球、和日冕3層。光球表面一種著名的活動現(xiàn)象便是太陽黑子。黑子是光球?qū)由系木薮髿饬餍郎u，大多呈現(xiàn)近橢圓形，在明亮的光球背景反襯下顯得比較暗黑，但實際上它們的溫度高達4000℃左右。太陽黑子的變化存在復雜的周期現(xiàn)象，平均活動周期為112年。,太陽內(nèi)部結(jié)構(gòu),第二章,太陽黑子,太陽黑子圖片,第二章,日冕太陽大氣的最外層稀薄部分,由太陽表面伸展出數(shù)百萬公里,溫度達上百萬攝氏度,包含著鐵、鎳和其他氣體的極高度電離的原子,這些帶電粒子運動速度極快，以致不斷有帶電的粒子掙脫太陽的引力束縛，射向太陽的外圍。形成太陽風。日全食時肉眼觀看它的外貌像是環(huán)繞月亮黑色圓盤的珍珠灰色光環(huán),但在其他時候要用日冕儀才可觀測到。,日冕,第二章,水星及其表面圖片,水星及其表面圖片,第二章,金星圖片,金星圖片,第二章,地球的衛(wèi)星攝影圖片,地球的衛(wèi)星攝影圖片,第二章,地球與月球,地球與月球,第二章,1993年5月在NASA的航天飛機上看“非洲之角”，照片上的橙色和棕褐色區(qū)域代表半干旱氣候下的大片土地。,航天飛機攝影圖片″非洲角″,第二章,火星圖片,火星圖片,第二章,木星圖片,木星圖片,第二章,土星圖片,土星圖片,第二章,天王星圖片,天王星圖片,第二章,海王星圖片,海王星圖片,第二章,隕石（METEORITE）是地球以外未燃盡的宇宙流星脫離原有運行軌道或成碎塊散落到地球或其它行星表面的，石質(zhì)的、鐵質(zhì)的或是石鐵混合物質(zhì)，也稱“隕星”。大多數(shù)隕石來自小行星帶，小部分來自月球和火星。,隕石圖片,第二章,星云是塵埃、氫氣、氦氣、和其他電離氣體聚集的星際云。通常也是恒星形成的區(qū)域。,星云圖片,EAGLENEBULAPILLARS,貓眼星云行星狀星云,Ω星云發(fā)射星云,第二章,213太陽系的起源任何事物都有它的產(chǎn)生、發(fā)展和衰亡的過程，太陽系也不例外。太陽系的起源，也即地球的起源問題。稱為“星云假說”的廣泛接受模型，最早是由18世紀的伊曼紐斯威登堡、伊曼努爾康德和皮埃爾西蒙拉普拉斯提出。其隨后的發(fā)展與天文學、物理學、地質(zhì)學和行星學等多種科學領(lǐng)域相互交織。自1950年代太空時代降臨，以及1990年代太陽系外行星的發(fā)現(xiàn)，此模型在解釋新發(fā)現(xiàn)的過程中受到挑戰(zhàn)又被進一步完善化。⑴災變說法國生物學家布封（GLLBUFFON）災變說認為，太陽是先形成的，由于某個事件，如一個恒星與太陽相撞或距離很近時，從太陽中″拉出″一部分物質(zhì)，并賦予巨大的轉(zhuǎn)動角動量，這些物質(zhì)后來逐漸形成了行星及其衛(wèi)星。⑵俘獲說（隕石說）前蘇聯(lián)地球物理學家施密特SCHMIDT俘獲說也是認為太陽是先形成的，但與災變說不同的是，它認為原始行星物質(zhì)是來自其它星際，被太陽的引力俘獲而來的，如隕石。,太陽系起源的假說（一）,第二章,⑶原始星云說（NEBULARHYPOTHESIS）原始星云說屬于″漸變說″范疇。這種學說認為，太陽系乃由同一原始星云物質(zhì)形成，行星和衛(wèi)星是由一度圍繞太陽的星云盤物質(zhì)凝聚而成的，并非某種偶然突變性事件（激變）的結(jié)果。1755年，康德根據(jù)牛頓的萬有引力定律，提出了關(guān)于太陽系起源的星云說。他認為形成太陽系的物質(zhì)基礎(chǔ)是星云，即大團的旋轉(zhuǎn)著的氣體和塵埃，形成太陽系的動力是自引力，即星云各部分的相互吸引的引力?？档抡J為處在混沌之中的宇宙初始物質(zhì)由于引力作用集結(jié)起來，更大的和更密集的一些質(zhì)點開始把周圍較小的和比較不密的質(zhì)點吸引過去，以后較小的物質(zhì)凝團繼續(xù)向業(yè)已形成的中心體靠近。由于相撞使中心體獲得了更大的旋轉(zhuǎn)慣量和熱量，并產(chǎn)生了巨大的灼熱天體太陽。隨著旋轉(zhuǎn)速度加大，大量微小塵埃物質(zhì)在旋轉(zhuǎn)著的原始太陽的赤道上集中起來，形成了扁平的星云盤。之后，在星云盤的邊緣部分形成了物質(zhì)集中的中心，并從這些中心產(chǎn)生了行星和環(huán)繞行星的衛(wèi)星。,太陽系起源的假說（二）,第二章,⑶原始星云說（NEBULARHYPOTHESIS）在41年以后，拉普拉斯提出了和康德相似的″原始星云說″。由于康德和拉普拉斯的基本觀點相同，都認為地球是從原始星云轉(zhuǎn)化而來，所以后人把二者統(tǒng)稱為康德拉普拉斯原始星云說。應該指出，兩人的原始星云說也是有區(qū)別的。拉普拉斯認為原始星云是熾熱發(fā)光的，而康德卻沒有提到這一點。在地球起源學說的研究中，最困難的問題依然是角動量ANGULARMOMENTUM的特殊分布問題，即它無法解釋太陽相對其行星而言缺少角動量。角動量是轉(zhuǎn)動的一種量度，它大致等于質(zhì)量、速度和軌道半徑的乘積。,太陽系起源的假說（二）,第二章,在太陽系里，太陽的質(zhì)量約為行星總質(zhì)量的750倍，占全系統(tǒng)的99以上，但它的角動量卻只有全系統(tǒng)的2，行星的質(zhì)量雖小，但角動量卻很大。通過一種什么作用，才能導致這樣一個轉(zhuǎn)動系統(tǒng)如果行星和太陽是同一來源，就必須找出一個使角動量重新分布的物理過程。最明顯的能使角動量轉(zhuǎn)移的物理過程，就是磁場對于帶電粒子的作用。,太陽系起源的假說（二）續(xù)）,第二章,1972年，霍伊爾（FHOYLE）從經(jīng)典的星云假說出發(fā)，考慮星際空間的磁場作用，定量地計算了太陽和行星的角動量，從而有效地解釋了太陽系特殊的角動量問題。霍氏認為太陽系開始時是一團凝縮的星云，溫度不高，轉(zhuǎn)動角速度因逐漸收縮而加快。當初始的太陽星云收縮到現(xiàn)今水星軌道之內(nèi)不遠處，就出現(xiàn)了自轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，星云外部不再收縮，兩極漸扁，物質(zhì)因此而拋出，形成一個環(huán)繞“原始太陽”的盤狀物，其質(zhì)量僅為太陽的百分之一。中心的″原始太陽″與圓盤脫離以后，繼續(xù)收縮，不再分裂，最后形成太陽。圓盤與太陽脫離后，質(zhì)量不再增加，最后形成行星。,太陽系起源的假說（二）續(xù)）,第二章,太陽系起源星云假說示意圖,第二章,由于繼續(xù)收縮的太陽具有磁場，而圓盤星云內(nèi)有電離氣體，太陽與圓盤內(nèi)緣發(fā)生電磁流體力學的作用而產(chǎn)生一種磁致力矩。通過這個力矩，太陽對圓盤作功，從而將太陽的角動量轉(zhuǎn)移到圓盤上。圓盤因角動量增加而向外擴張，但太陽因為繼續(xù)收縮和角動量減小，可以使它的角速度變化不大。這樣就解決了太陽轉(zhuǎn)得慢的問題。,太陽系起源的假說（二）續(xù)）,第二章,戴文賽先生（19111979），天文學家，福建人，生前任南京大學天文系教授、主任。他在分析和評價國外和多種假說的基礎(chǔ)上，提出自己的太陽系起源（其中包括地球起源）假說。該假說繼承和發(fā)展了康德拉普斯的星云說，較全面、系統(tǒng)地論述了太陽系各種特征的由來，其中對波特定則的說明，對木星、土星、天王星的衛(wèi)星和環(huán)帶的說明以及角動量問題，都得出不同于前人的解釋。戴文賽先生認為行星的形成要經(jīng)過“原始星云→星云盤→塵層→星子→行星”這樣幾個步驟。,戴文賽的新星云假說,第二章,原始星云的形成原始星云是由一塊星際云塊塌縮并瓦解而成的。首先要考慮星際云的塌縮，這里要用到研究物質(zhì)團收縮和膨脹的一個重要物理定理維里定理。維里定理所要分析的是，使其膨脹的能量U（如分子熱運動熱能）和使其收縮的能量Ω（如引力位勢）是否平衡。根據(jù)U、Ω的物理意義不難得出當2UΩ＞0時，物質(zhì)團膨脹；當2UΩ＜0時，物質(zhì)團收縮；當2UΩ＝0時，該物質(zhì)團處于既不膨脹也不收縮的平衡狀態(tài)。對于一個天體系統(tǒng)根據(jù)維里定理，當忽略自轉(zhuǎn)、磁場及湍流，只考慮引力勢能和熱能時，可得出如下星際云自吸引塌縮條件,戴文賽的新星云假說,第二章,原始星云的形成M＞244103M0式中M01991033G，為太陽現(xiàn)質(zhì)量。M為星際云質(zhì)量。該式表明，星際云質(zhì)量比太陽現(xiàn)質(zhì)量大三個數(shù)量級，它才會塌縮。當星際云塌縮到密度為1015G/CM3時，內(nèi)部會發(fā)生不穩(wěn)定情況，即出現(xiàn)擾動物時，會造成渦流，將星際云瓦解為上千個小云，其中之一則是太陽系前身原始星云。原始星云其質(zhì)量為ΒM0，Β113。原始星云的角動量約為今日太陽系角動量的158200倍。,戴文賽的新星云假說,第二章,星云盤的形成原始星云盤繼續(xù)塌縮，半徑逐漸減小，因角動量守恒，造成自轉(zhuǎn)速度增大。赤道面上的外邊緣物質(zhì)，當其慣性離心力與中心部分引力相抗衡時，便停下來，逐漸形式類似“鐵餅”的星云盤。星云盤形成的同時，云盤中心的原始太陽亦形成。為了對星云盤的的密度做出估計，需要介紹羅奇密度的概念。首先讓我們看圖221所示大小球吸引的例子。分析兩個小球在大球作用下聚集的條件。,戴文賽的新星云假說,第二章,星云盤的形成大球作用于靠近它的小球1和遠離它的小球2的引力，分別為因為F1＞F2，若沒有其它力的作用，這兩個小球就要在共同靠近大球的過程中，彼此分開。但是，兩個小球之間還存在引力，大小為這個力使兩個小球彼此聚集。顯然，使兩個小球聚集而不致分開的條件是F12＞F1－F2,戴文賽的新星云假說,第二章,星云盤的形成將F1、F2和F12的表達式代入上式，并利用小球質(zhì)量與密度的關(guān)系，經(jīng)整理后變成Ρ＞Ρ0＝4（M／A3）式中Ρ0稱為羅奇密度，上式稱為聚集條件。作為一般情況，除引力外，還存在小球軌

簡介：固體地球物理學概論,地球物理與空間信息學院,第一章,課程主要內(nèi)容,第一章序言第二章地球的起源、運動與結(jié)構(gòu)第三章地球形狀、密度及重力場第四章地球的磁場第五章地球的電磁感應和電性結(jié)構(gòu)第六章地球內(nèi)部的熱狀態(tài)與地熱場特征第七章地球內(nèi)部的地震波場第八章地球內(nèi)部介質(zhì)的各向異性與地震層析成像第九章實驗與計算地球物理第十章若干熱點問題,第一章,什么是地球物理地球物理學研究那些內(nèi)容地球物理與其他學科的關(guān)系地球物理的發(fā)展地球物理對社會發(fā)展的貢獻,第一章序言,第一章,地球物理學的定義,地球物理學是以地球為研究對象,研究地球的各種物理現(xiàn)象，以及這些現(xiàn)象與地球運動、地球各層圈結(jié)構(gòu)構(gòu)造、地球物質(zhì)的分布及遷移的關(guān)系的學科。GEOPHYSICS地球物理學最早是物理學的一個分支。廣義上說，地球物理研究的領(lǐng)域涉及天體物理學、地質(zhì)構(gòu)造物理學、大地測量學、海洋物理學、氣象學、大氣物理學、空間物理學等。狹義上說，地球物理學指的是固體地球物理學，即以研究地球的各種物理特征與與地球運動、地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)構(gòu)造、地球內(nèi)部物質(zhì)成分及其分布等關(guān)系的學科。地球物理學是地球科學的重要組成部分，地球物理學、地質(zhì)學和地球化學被稱為地球科學的三大支柱。,第一章,固體地球物理學的學科分支,重力學地球的形狀、重力場的變化、物質(zhì)密度的變化與分布，等等地磁學地磁場的分布和變化、地磁場的起源、地磁場的演變，等等地震學地震發(fā)生機制與震源分布、地震波類型與傳播、地震預報，等等地熱學地溫場的分布和變化、地熱源及其分布，地熱的傳播，等等地電學地球電磁感應特征和變化、地電結(jié)構(gòu)，等等,第一章,地球物理學與其它學科,地球物理學是天文學、物理、化學、地質(zhì)學之間的邊緣學科，是一個涉及多學科的、與其它學科相互交叉、相互滲透的學科。數(shù)學、物理學、地質(zhì)學是研究地球物理學三大基礎(chǔ)?，F(xiàn)代儀器技術(shù)、信息科學、運載工具技術(shù)的發(fā)展，是推動其發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)。地球物理學已經(jīng)成為人類社會發(fā)展的不可缺少的科學。應用地球物理資源勘察、災害調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測、工程檢測、軍事戰(zhàn)略,第一章,地球物理學的發(fā)展,地球物理學從19世紀末到20本世紀初已形成體系，但對地球物理現(xiàn)象的觀察和探討，從遠古就開始了。公元前六世紀，希臘人從亞那薩哥拉時代已把大地看成球體；公元前三世紀，古希臘的學者亞里士多德曾提出運動物體的下落時間與其重量成比例；戰(zhàn)國時期，我國發(fā)明了指南針，并開始應用于指引方向；公元三世紀我國東漢的地震學家張衡成功地進行了地震觀測；公元八世紀，我國唐代的天文學家張遂僧一行獨立得出地球圓周長，其誤差約小于20％；公元16世紀以來，作為物理學中熱門，地球物理學得到較快的發(fā)展。伽利略從大量的實驗中總結(jié)出物體墜落的路徑與它經(jīng)歷的時間的平方成正比，而與物體自身的重量無關(guān)；里舍在利用擺鐘從巴黎到南美進行天文觀測時發(fā)現(xiàn)重力加速度在各地并非恒值；牛頓的萬有引力定律以及他推算的地球扁率；南斯拉大地震學家莫霍洛維奇在1909年研究阿爾卑斯地區(qū)的區(qū)域地震波震相時發(fā)現(xiàn)了地殼與地幔的分界面莫霍MOHO界斷面；,第一章,地球物理學對人類社會發(fā)展的貢獻,大地測量學的誕生與發(fā)展，使人類能夠得到地球表面的起伏變化，并用于生產(chǎn)建設(shè)和規(guī)劃，地磁學的研究，使人類了解了地磁場，并用于導航，地熱學的研究，使人類了解如何直接利用能源，地震學的研究,開始“預報”地震災害，基于地球物理學理論的探測技術(shù)，為人類創(chuàng)造財富，為人類“排憂解難”，,第一章,地球物理學的研究方法,最初，地球物理學研究就是從對地球的觀測開始的，所以地球物理學研究是建立在對地球充分地觀測基礎(chǔ)進行的。地球物理學研究方法可分為以下幾個方面觀測方法研究數(shù)據(jù)分析與處理方法研究模擬真實對象的理論模型計算與實驗推測真實對象反演計算,第一章,如何學好本課程,閱讀參考書籍聽、記、問掌握基本概念領(lǐng)會分析問題和解決問題的方法了解數(shù)學方法的應用,第二章,,第二章地球的起源、運動與結(jié)構(gòu),太陽系及其組成與演化地球的轉(zhuǎn)動與軌跡地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)地球內(nèi)部的物質(zhì)組成,第二章,,太陽系、太陽系的組成,21太陽系、太陽系的組成及起源211太陽系的成員⑴太陽恒星，是太陽系的中心，是質(zhì)量和體積最大的星體。⑵大行星水星（MERCURY、金星（VENUS）、地球（EARTH）、火星（MARS）、木星（JUPITER）、土星（SATURN）、天王星URANUS、海王星NEPTUNE、冥王星PLUTO⑶小行星太陽系約有30000多個小行星，最大的小行星叫谷神（CERES）,直徑約730KM。⑷行星的衛(wèi)星⑸彗星,第二章,大行星位置排列示意圖,第二章,小行星、彗星大行星衛(wèi)星圖片,月球,彗星,小行星,木星的衛(wèi)星,第二章,太陽系主要成員的基本特征,212太陽系主要成員的基本特征,第二章,⑴軌道的規(guī)律性共面性行星軌道平面幾乎平行，且與太陽赤道面平行。同向性行星公轉(zhuǎn)方向，除金星、天王星和冥王星以外，都與太陽自轉(zhuǎn)方向一致，為逆時針方向。近圓性行星軌道偏心率小，除水星（0206）和冥王星（0248）以外，均小于01。⑵日距分布特征BODE定律RN04032N其中N為行星秩序數(shù)，水星?。?，金星取0，地球取1，火星取2，小行星取3，，冥王星取8。,軌道特征,第二章,,軌道示意圖（一）,第二章,,,軌道示意圖（二）,第二章,,軌道示意圖（三）,第二章,⑶太陽系天體的自轉(zhuǎn)行星的自轉(zhuǎn)可分兩種情況，類地星自轉(zhuǎn)速率差異較大，金星需244天，火星只需103天；巨行星和遠日星自轉(zhuǎn)較快，均不到1天。太陽自轉(zhuǎn)有“赤道加速”現(xiàn)象，即赤道處自轉(zhuǎn)約254天，兩極附近約35天，其內(nèi)部旋轉(zhuǎn)速度更快，可能比表面快十幾甚至幾十倍。⑷質(zhì)量與密度分布特征太陽占了太陽系總質(zhì)量的9985，行星占0135，其它占0015。若將行星分為三類，即類地星（水星、金星、地球、火星）、巨行星（木星、土星）和遠日星（天王星、海王星、冥王星），則有質(zhì)量分布類地星＜巨行星＞遠日星密度分布類地星＞巨行星＞遠日星,自轉(zhuǎn)及密度特征,第二章,行星自轉(zhuǎn)示意圖,,第二章,日冕太陽大氣的最外層稀薄部分,由太陽表面伸展出數(shù)百萬公里,包含著鐵、鎳和其他氣體的極高度電離的原子,這表明溫度有幾百萬度,日全食時肉眼觀看它的外貌像是環(huán)繞月亮黑色圓盤的珍珠灰色光環(huán),但在其他時候要用日冕儀才可觀測到。,日冕,第二章,太陽內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖,太陽內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖,第二章,太陽黑子圖片,太陽黑子圖片,第二章,水星及其表面圖片,水星及其表面圖片,第二章,金星圖片,金星圖片,第二章,地球的衛(wèi)星攝影圖片,地球的衛(wèi)星攝影圖片,第二章,地球與月球,地球與月球,第二章,航天飛機攝影圖片“非洲角”,航天飛機攝影圖片“非洲角”,第二章,火星圖片,火星圖片,第二章,木星圖片,木星圖片,第二章,土星圖片,土星圖片,第二章,天王星圖片,天王星圖片,第二章,海王星圖片,海王星圖片,第二章,冥王星圖片,,冥王星圖片,第二章,隕石圖片,隕石圖片,第二章,星云圖片,星云圖片,第二章,213太陽系的起源自從1775年康德根據(jù)牛頓的萬有引力定律提出星云說以來，先后出現(xiàn)了幾十種假說。歸結(jié)起來，主要有“災變說”、“俘獲說”、“原始星云說”和“次生星云說”。⑴災變說災變說認為，太陽是先形成的，由于某個事件，如一個恒星與太陽相撞或距離很近時，從太陽中“拉出”一部分物質(zhì)，并賦予巨大的轉(zhuǎn)動角動量，這些物質(zhì)后來逐漸形成了行星及其衛(wèi)星。⑵俘獲說（隕石說）俘獲說也是認為太陽是先形成的，但與災變說不同的是，它認為原始行星物質(zhì)是來自其它星際，被太陽的引力俘獲而來的，如隕石。,太陽系起源的假說（一）,第二章,⑶原始星云說原始星云說屬于‘漸變說”范疇。這種學說認為，太陽系乃由同一原始星云物質(zhì)形成，行星和衛(wèi)星是由一度圍繞太陽的星云盤物質(zhì)凝聚而成的，并非某種偶然突變性事件的結(jié)果。1755年，康德根據(jù)牛頓的萬有引力定律，提出了關(guān)于太陽系起源的星云說。他認為形成太陽系的物質(zhì)基礎(chǔ)是星云，即大團的旋轉(zhuǎn)著的氣體和塵埃，形成太陽系的動力是自引力，即星云各部分的相互吸引的引力?？档抡J為處在混沌之中的宇宙初始物質(zhì)由于引力作用集結(jié)起來，更大的和更密集的一些質(zhì)點開始把周圍較小的和比較不密的質(zhì)點吸引過去，以后較小的物質(zhì)凝團繼續(xù)向業(yè)已形成的中心體靠近，由于相撞使中心體獲得了更大的旋轉(zhuǎn)慣量和熱量，并產(chǎn)生了巨大的灼熱天體太陽。隨著旋轉(zhuǎn)速度加大，大量微小塵埃物質(zhì)在旋轉(zhuǎn)著的原始太陽的赤道上集中起來，形成了扁平的星云盤。之后，在星云盤的邊緣部分形成了物質(zhì)集中的中心，并從這些中心產(chǎn)生了行星和環(huán)繞行星的衛(wèi)星。在41年以后，拉普拉斯提出了和康德相似的“原始星云說”。,太陽系起源的假說（二）,第二章,在20世紀中葉出現(xiàn)的各種星云說中，霍伊爾F．HOYLE的學說較有代表性?；羰险J為，太附系開始時是一團凝縮的星云，溫度不高，轉(zhuǎn)動角速度因逐漸收縮而加快。當初始的太陽星云收縮到現(xiàn)今水星軌道之內(nèi)不遠處，就出現(xiàn)了自轉(zhuǎn)不穩(wěn)定，星云外部不再收縮，兩極漸扁，物質(zhì)因此而拋出，形成一個環(huán)繞“原始太陽”的盤狀物，其質(zhì)量僅為太陽的百分之一。中心的“原始太陽”與圓盤脫離以后，繼續(xù)收縮，不再分裂，最后形成太陽。圓盤與太陽脫離后，質(zhì)量不再增加，最后形成行星。由于繼續(xù)收縮的太陽具有磁場，而圓盤星云內(nèi)有電離氣體，太陽與圓盤內(nèi)緣產(chǎn)生一種磁致力矩，使太陽的角動量轉(zhuǎn)移給圓盤，因而由圓盤形成的行星具有較大的角動量。在原始太陽從50倍太陽半徑收縮到1倍太陽半徑的過程中，表面溫度保持為3500度左右，在地球軌道附近地區(qū)，沸點低的揮發(fā)性物質(zhì)相繼逃逸，而不易揮發(fā)的鐵，鎂、硅等元素則凝聚為塵粒，通過碰撞粘合而形成塊狀物質(zhì)，直徑小于1米的固體留在類地行星的區(qū)域而形成類地行星。在木星、土星軌道附近的地區(qū)，沸點低的物質(zhì)可以保留，因而使得土星、木星的化學成分與原始星云以及太陽相近，H，HE最多。在天王星、海王星的空間附近，由于逃逸速度小，H和HE大部分逃逸，剩下的多為C，N，O與H2O等物質(zhì)。,太陽系起源的假說（二）續(xù)）,第二章,太陽系起源的假說示意圖,第二章,太陽系起源的假說模擬動畫,第二章,太陽系起源的假說模擬動畫,第二章,22地球的轉(zhuǎn)動與軌跡在廣闊的宇宙空間中，地球做為一個行星在不停地運動。它不僅繞著一條軸線自四向東自轉(zhuǎn)，同時也沿著近似圓形的軌道繞著太陽轉(zhuǎn)動。由于日、月的吸引和地球慣量矩的季節(jié)性變化及其它目前還不甚清楚的原因，故地球的轉(zhuǎn)動速度是不均勻的。研究地球的轉(zhuǎn)動實際上就是研究地球轉(zhuǎn)動的不均勻性。地球旋轉(zhuǎn)軸叫地軸。地軸同地球表面的交點就是南北極。地軸的無限延長就是天軸。如果以地心為球心，以無限大為半徑構(gòu)成的球面叫天球，則天軸和天球的交點叫天極。地球的赤道面與天球的交線為天赤道，地球繞太陽公轉(zhuǎn)軌道叫黃道，月球繞地球公轉(zhuǎn)軌道叫白道。,地球的轉(zhuǎn)動,第二章,221地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)地球的自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)，是地球諸多運動中最顯著的運動，這是一個天文學問題，也是一個地球物理學問題。在天文學中是將地球作為一顆行星，在太陽系的形成過程中，地球獲得的角動量主要分配于地球繞太陽公轉(zhuǎn)、地一月轉(zhuǎn)動系統(tǒng)和地球的自轉(zhuǎn)中。⑴地球的自轉(zhuǎn)地球自轉(zhuǎn)一周是一日。在天文學上日的定義有三種，即恒星日，太陽日和太陰日。恒星日是以恒星為參考點，太陽日和太陰日則是分別以太陽和月亮為參考點計算的一天的長度。如果把地球中心和一個遙遠的恒星連成一線，那么地球自轉(zhuǎn)一周的過程中，這條直線要先后同地球的每一經(jīng)線相割。兩次相割同一經(jīng)線所需的時間，叫恒星日，如果這一直線是連結(jié)地球中心和太陽中心，那么，這一段時間就叫太陽日，如果這一直線是連結(jié)的地球中心和月球中心，這段時間就是太陰日。,地球的自轉(zhuǎn),第二章,恒星日是地球自轉(zhuǎn)的真正周期。因為恒星的位置在天球上是固定的。而太陽日和太陰日則不然，它們不是地球自轉(zhuǎn)的真正周期，因為太陽和月球相對地球是運動著的。由于太陽在天球上的運動是地球繞日公轉(zhuǎn)的反映。月球在天球上的運動是月球繞地公轉(zhuǎn)的反映。如果用24時00分表示一個恒星日的長度，那么太陽日的長度就是24時04分，太陰日的長度是24時54分。,地球的自轉(zhuǎn)（續(xù)）,第二章,⑶地球公轉(zhuǎn)的軌跡地球在不停地自轉(zhuǎn)過程中帶著自己的衛(wèi)星月球繞太陽公轉(zhuǎn)。嚴格地說來，地球所圍繞的并不是太陽或太陽中心，而是太陽和地球的共同質(zhì)量中心。據(jù)計算，這個共同的質(zhì)心距太陽的質(zhì)心僅450KM。因此，可以把地球公轉(zhuǎn)說成地球繞太陽的運動。地球公轉(zhuǎn)軌道是一個橢圓，其半長軸A1496106KM,半短軸B149579106KM，半焦距C25106KM非常接近正圓。由于太陽位于地球公轉(zhuǎn)軌道的一個焦點上，因此地日距離的變化以一年為周期。十分明顯，參考點不同，一年的長度也不一樣。若把太陽中心和一個位于地球公轉(zhuǎn)軌道平面的恒星連成一直線，那么，地球兩度經(jīng)過這一直線的時間就是一恒星年。恒星年是地球公轉(zhuǎn)的真正周期。,地球公轉(zhuǎn)及軌跡,第二章,除恒星年以外，在天文學上還有回歸年、近點年和食年等不同的定義。如以春分點，近日點和黃白交點黃道和白道在天球上的交點為參考點，即得回歸年、近點年和食年。由于春分點，近點和黃白交點在天球上不是固定的，因此，以這些點為參考點所測得的年也不是地球公轉(zhuǎn)的真正周期。據(jù)測定恒星年365日6時9分10秒；回歸年365日5時48分46秒；近點年365日6時12分53秒；食年346日14時52分53秒。,地球公轉(zhuǎn)及軌跡（續(xù)）,第二章,地球的公轉(zhuǎn)與四季變化,第二章,地軸的進動,222地軸的進動與章動⑴地軸的進動月球軌道平面比較接近地球軌道平面，而黃平面和赤道面又有較大的交角。因此太陽和月球時而在地球赤道平面這邊，時而又在赤道平面那邊出現(xiàn)，這種對地球赤道隆起部分施加的不平衡的吸引力，特使地球以黃軸為軸作周期性的圓錐形運動，即所謂進動。由于地球自轉(zhuǎn)的方向是由西向東，因此地軸的進動的方向是由東向西。地軸進動的速度是每年5026“，故地軸旋進的周期為360??60‘?60″/526”25786年。這是一種極為緩慢的運動。由于地軸在不斷進動，所以其指向也在發(fā)生極其微小的變化，現(xiàn)在它指向北極星附近，公元13600年，它就會指向織女星。由于地軸在不斷進動，因而赤道平面的位置也會相應地發(fā)生變化。其結(jié)果將導致春分、秋分、夏至和冬至四個點的改變，它們在黃道上也以每年5026“的速度向西進動著。,第二章,地軸的進動軌跡示意圖,第二章,地軸的章動,⑵地軸的章動研究表明，地軸這種象陀螺一樣以25786年為周期的旋進運動或稱歲差的主要原因是月球?qū)Φ厍虺嗟缆∑鸩糠炙┘拥奈?。但實際上，太陽、月球和地球的位置是在不斷發(fā)生變化的。太陽每年兩次通過赤道，月亮每月兩次通過赤道，因而作用到地球上的引力十分復雜。由于這個緣故，在地軸長期的旋進過程中，又在它原有位置上附加了一個短周期的擺動，這個擺動叫做章動。章動的周期為186年,也就是說，地軸的進動不是一個簡單的錐面，地軸沿錐面里外擺動，使錐面帶上一個“荷花”式的花邊，其擺動的振幅最大只不過9206“。,第二章,地軸的進動與章動合成軌跡示意圖,第二章,地球的平動,223地球的平動地球一面不停地自轉(zhuǎn)，一面又帶著月球繞太陽公轉(zhuǎn)。而太陽本身除自轉(zhuǎn)外，義帶著它的行星族包括地球以每秒約20KM的速度向織女星方向奔馳。地球隨整個太陽系在宇宙太空個不停地向前運動，即所謂平動。從相對論的觀點來看,地球在宇宙太空中的運動并沒有到此為止。太陽系包括地球隨著它周圍的恒星群以大約每秒300KM的速度繞銀河系的質(zhì)心旋轉(zhuǎn)，太陽系繞銀中心轉(zhuǎn)動一周大約2億5千萬年。而銀河系本身又正以每秒600KM的速度向長蛇星座運動。,第二章,23地球內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)多年來對地球內(nèi)部的研究，在全球范圍內(nèi)已積累了豐富的資料，根據(jù)地震波速度的變異，地球內(nèi)部可概略地分為地殼、上、下地幔和內(nèi)、外地核幾個大的圈層，這些層圈之間都存在一個物性分界面，自外向內(nèi)可為殼幔界面上下地幔之間的過渡層幔核界面內(nèi)外核邊界,地球內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu),第二章,地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖,第二章,地球內(nèi)部圈層示意圖,第二章,地震資料揭示地球圈層結(jié)構(gòu),第二章,地球圈層特征,1殼幔邊界在地殼下面3060KM深度處，P波速度從67KM/S，跳到8KM/S以上，它是地殼與地幔的分界面，這個界面是南斯拉大地震學家莫霍洛維奇MOHOROVICIC在1909年研究阿爾卑斯地區(qū)的區(qū)域地震P波震相時發(fā)現(xiàn)的，因此，這個界面又稱為莫霍間斷面通常用MOHO或M表示。2上下地幔的過渡層從1956年開始澳大利亞地震學家布倫BULLEN對地幔做了進一步地分層的研究，認為地幔由上地幔、過渡層（速度變化不均勻）和下地幔速度變化均勻組成。,第二章,地球圈層特征（續(xù)一）,3幔核邊界在地幔內(nèi)部，速度隨深度而增加，在大約2900KM處，P波速度突然從13KM/S下降到8KM/S左右，在地球內(nèi)部出現(xiàn)第二大間斷面。這是美國的地震學家古登堡GUTENBERG于1914年通過大量天然地震震相分析首先提出的，該界面又稱為古登堡界面。4內(nèi)外核邊界從2900KM以下進入地核，P波速度逐漸回升，S波速度因不能通過而恒為零，直到大約5300KM深處．S波才出現(xiàn)，P波速度也呈現(xiàn)明顯跳躍，成為地球內(nèi)部的第三大間斷面。從而可見，外核物質(zhì)為液態(tài)，內(nèi)核物質(zhì)則為固態(tài)。這是丹麥地震學家萊曼LEHMANN女士在1936年首先發(fā)現(xiàn)的，并記為L面。,第二章,地球圈層特征（續(xù)二）,上述地球分層，即主要簡單的劃分，從本世紀開始至50年代已大體確定，而且習慣上采用AG字母廣以命名A地殼，B上地幔，C過渡層，D下地幔，E外核，F(xiàn)間斷面，G內(nèi)核。最近30年來，對地球結(jié)構(gòu)的認識逐步深入，目前在橫向變化、非彈性和各向異性諸方面的研究不斷深化，使地球模型逐漸發(fā)展和完善。在地球分層模型的發(fā)展過程中，曾先后出現(xiàn)佐普列茲蓋格模型，杰弗里斯模型，古登堡GUTENBERG模型，布倫BULLEN模型，安德森哈特模型以及初步地球參考模型PREM。這些模型彼此有聯(lián)系，也有一些區(qū)別，其中布倫模型和初步地球參考模型，使用較廣。,第二章,地球圈層模型參數(shù),,第二章,地球內(nèi)部物質(zhì)組成,24地球內(nèi)部物質(zhì)組成目前，許多學者都是借助于宇宙的豐度和已知的觀測事實，以及地球物理資料來構(gòu)筑地球物質(zhì)模型，主要考慮以下四個方面①地球作為宇宙天體的一個成員并由宇宙物質(zhì)演化而來，地球的元素豐度應與宇宙的元素豐度大致相同，因此可以根據(jù)宇宙豐度構(gòu)成地球基本成分的簡單模型；②地球基本成分及其分布必須符合深部地震資料所反映的物質(zhì)密度、波速等物理參數(shù)；③地球成分分布必須與地球總的質(zhì)量和慣性矩相協(xié)調(diào)；④地球元素分布必須符合地球內(nèi)部溫度、壓力分布的狀況。,第二章,地殼物質(zhì)組成,241地殼物質(zhì)組成根據(jù)礦物學研究，長石鉀長石、斜長石是地殼中最豐富的礦物，其次是石英和含結(jié)晶水的礦物。地殼平均密度約為2728G/CM3，基于較富集礦物的速度和VS/VP比值的差異，故利用地震波的速度便可以有效地進行判別。由于蛇紋石化作用，橄欖石的波速可降低，在下地殼中蛇紋石化的超鎂鐵巖是一種不穩(wěn)定因素，有一些地區(qū)的MOHO界面可能不在玄武巖層的底部，而是在上地幔頂部的蛇紋石化帶底部。海洋和大陸地殼成分有所不同。大陸地殼含石英和長石較豐富，故大陸地殼內(nèi)部密度一般小于海洋地殼。若MOHO界面是巖石學界面，即為硅鋁質(zhì)的或鎂鐵質(zhì)的陸殼巖石與超鐵鎂巖的地幔巖石之間的邊界。若MOHO界面是化學分界面，地殼最大厚度可能出現(xiàn)在玄武榴輝巖的邊界處，由此，可以把一個相位間斷面玄武一榴輝巖轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W間斷面玄武一橄欖巖。,第二章,地幔物質(zhì)組成,242地幔物質(zhì)組成地幔的最上部也由堅硬的硅酸鹽巖石組成，它們和地殼一起構(gòu)成了地球的巖石圈。目前人類還不能取回深度超過13KM的任何物質(zhì)樣品。除了幔源巖漿及其所攜帶的少量地幔巖石（可給地球科學家提供最深達約200KM深處的物質(zhì)）樣品外，直接研究地幔及其以下部分的愿望并未實現(xiàn)。巖石圈地慢中的最重要的礦物是鎂硅酸鹽和鋁硅鞍鹽兩大類，局部可能有氧化物或硫化礦物聚集，正常地幔中基本無含水礦物。其中，鎂硅酸鹽礦物的結(jié)構(gòu)變化能反映地幔不同部位的壓力條件。,第二章,地幔物質(zhì)組成（續(xù)一）,1上地幔根據(jù)地球物理資料和高溫高壓實驗結(jié)果，巖石圈地幔的硅酸鹽礦物應為橄欖石，大洋下已觀測到的橄欖石，在上地幔的溫度壓力條件下，橄欖石、斜方輝石和單斜輝石是穩(wěn)定的，因而，認為上地幔頂部可以看成是橄欖石和輝石的集合體。巖石圈地幔底界變化于60220KM深處，其下有一個地震波的低速層，無疑是高熱梯度區(qū)。在高溫條件下壓力效應將被忽略，導致波速隨深度增加面減小。較多學者用部分熔融或斷層來解釋低速帶的成因，認為它可能是大部分拉斑玄武巖聚集區(qū)，對于上覆巖石圈構(gòu)造演化有重要影響。220400KM深度的上地幔下部物質(zhì)又變得致密、剛性，溫度也回歸正常增長范圍。是固相超鐵鎂質(zhì)和鐵鎂質(zhì)巖石，也是大量堿性玄武巖巖漿的形成區(qū)。,第二章,地幔物質(zhì)組成（續(xù)二）,2過渡層地幔中在400KM和670KM深處存在兩個不連續(xù)面，其間稱為地幔過渡層。在400KM深度的溫度和壓力條件下，斜方晶系的橄欖石變成等軸晶系的尖晶石，密度增加約60％。至600KM處，尖晶石分解成更重的氧化物，如方鎂石MGO、方鐵礦FEO和斯石英一種比重達到428的高密石英。3下地幔下地幔中物質(zhì)結(jié)構(gòu)不再變化，地震波速度的平緩增加也可用物質(zhì)結(jié)構(gòu)已經(jīng)壓縮成較致密來解釋。硅酸鹽礦物已轉(zhuǎn)變成氧化物或具鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的硅酸鹽，隨深度增大唯一的成分變化表現(xiàn)為FEO含量的小幅度增高。下地幔的主要成分可能是MGO和SIO2,其次是CAO和AL2O3,CAO和AL2O3在下地幔中的平均含量雖較低，但它們可能有一些富集區(qū)。下地幔底部200KM范圍內(nèi)物質(zhì)較上覆地幔致密，由于高熱梯度導致其內(nèi)物質(zhì)小規(guī)模頻繁對流，而且該區(qū)CA,AL,TI較上覆部分富集。,第二章,地核物質(zhì)組成,243地核物質(zhì)組成根據(jù)推測，地核中的主要的元素成分是FE和NI，所以地核常被稱為鐵鎳核，但純鐵鎳核與地核已知的地球物理資料不一致，它有太高的密度和太低的地震波速，因此地核中可能含有較輕的元素。目前一般推斷外地核可能由液態(tài)鐵組成，其中鎳含量可能達10％，并有大約5％15％較輕的元素，如硅、氧、鉀、氫等。內(nèi)地核應為剛性很高的，在極高壓下結(jié)晶的固體鐵鎳合金組成。因地核尺度太小，很難精確測定其密度值，對地核成分的確定僅依據(jù)波速簡單地將內(nèi)核看成是外核的凝結(jié)變相體。由于內(nèi)外核之間47715150KM是一個溫度梯度很高的厚近380KM熱邊界層，既可引起鐵在邊界聚集，又使輕質(zhì)元素難以在內(nèi)核中穩(wěn)定，這樣的熱邊界也可能是化學邊界。對地核物質(zhì)狀態(tài)的認識還存在不確定性，地核可能處于近乎化學均一的絕熱狀態(tài)和近似化學分層狀態(tài)之間的過渡狀態(tài)。,第二章,,第二章內(nèi)容提要,太陽系及其組成與演化太陽系的成員太陽、大行星、小行星、行星的衛(wèi)星、彗星軌道的規(guī)律性共面性、同向性、共圓性質(zhì)量與密度分布特征太陽系天體的自轉(zhuǎn)（行星的自轉(zhuǎn)、太陽自轉(zhuǎn)）地球的轉(zhuǎn)動與軌跡基本參照（天軸、天球、天極、天赤道、黃道、黃極）地球自轉(zhuǎn)（周期、恒星日、太陽日與太陰日）地球公轉(zhuǎn)（周期、恒星年、春分點、秋分點、夏至點、冬至點、南\北回歸線）地軸進動、章動與地球平動,第二章,,第二章內(nèi)容提要（續(xù)）,地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)地殼、上地幔、過渡帶、下地幔、外核、內(nèi)核地球內(nèi)部的物質(zhì)組成地殼硅鋁質(zhì)、鎂鐵質(zhì)巖石上地幔固相超鐵鎂質(zhì)和鐵鎂質(zhì)巖石，堿性玄武巖巖漿過渡帶高密度橄欖石和氧化物下地幔高密度橄欖石和氧化物，氧化鐵含量小幅度增高外地核由液態(tài)鐵組成，其中鎳含量可能達10％，并有少量較輕的元素內(nèi)地核結(jié)晶的固體鐵鎳合金組成,謝謝,待續(xù),

簡介：成都理工大學地球物理學院,勘探地球物理學基礎(chǔ),20142015學年第2學期,辦公室地球物理學院5222電話13568998743EMAILCJC009SINACOM,第2章重力勘探,重力勘探（GRAVITYEXPLORATION）是以地殼中不同巖（礦）石之間的密度差異為基礎(chǔ)，通過觀測和研究天然重力場的變化規(guī)律，以查明地質(zhì)構(gòu)造和尋找有用礦產(chǎn)的物探方法。應用領(lǐng)域研究區(qū)域和深部地質(zhì)構(gòu)造，也可以研究局部地質(zhì)異常體。在石油勘探中主要用于探查與油氣生成、運移和聚集有關(guān)的各種地質(zhì)構(gòu)造，如沉積盆地的基底起伏，蓋層內(nèi)部的構(gòu)造形態(tài)，鹽丘、侵入體等局部地質(zhì)現(xiàn)象，也可以直接研究油氣藏。,本章的主要內(nèi)容,§21地球的重力場§22巖（礦）石的密度§23重力儀器簡介§24重力勘探方法與資料的校正§25重力異常的處理與轉(zhuǎn)換§26重力勘探資料的推斷解釋§27重力勘探應用實例,內(nèi)容提要§211重力和重力場§212重力的變化§213正常重力§214重力異常,§21地球的重力場,§211重力和重力場,根據(jù)萬有引力定律，地球?qū)ζ渫獠抠|(zhì)量為M的物體有引力作用地球上質(zhì)量為M的物體，受地球自轉(zhuǎn)影響，還受到慣性離心力的作用重力物體受地球的引力和慣性離心力的矢量和。重力場有重力作用的空間稱為重力場。,,F667108CM3/GS2,重力示意圖,§211重力和重力場,重力場的強度單位質(zhì)量的物體受重力的大小稱為重力場的強度。根據(jù)牛頓第二定律，重力場強度等于物體受重力產(chǎn)生的重力加速度，其中第一項為引力加速度，第二項為離心力加速度，SI制中重力場強度的單位是M/S2。重力（場）強度與重力方向一致，一般不指向地心。但由于離心力最大只占引力的1/289，因此，可以認為重力（場強度）的方向近似指向地心。,,,地球平均引力加速度值約為98048M/S2，赤道上的離心力加速度最大，約為00339M/S2。,§211重力和重力場,重力勘探中的“重力”重力勘探中，習慣將重力場強度簡稱為重力，重力勘探是測量重力場的強度。在CGSM單位制中，重力單位是CM/S2，稱為伽利略（GALILEO），簡稱伽，符號GAL。實際生產(chǎn)中常用其分數(shù)單位毫伽（MGAL）和微伽（?GAL）。1MGAL103GAL，1?GAL106GAL國際單位制（SI制）中，重力的單位是M/S2，國際通用重力單位（GRAVITYUNIT，符號GU）做為實用單位1GU106M/S2；1MGAL10GU,§212重力的變化,重力的變化隨空間的變化和隨時間的變化。重力隨空間變化的主要表現(xiàn)地球是一個近似于兩極壓縮的扁球體，而且地表起伏不平，這將引起約6萬GU的重力變化（兩極引力大，赤道引力?。坏厍虻淖赞D(zhuǎn)也能使重力產(chǎn)生34萬GU的變化（兩極離心力為零，赤道離心力最大）；地下物質(zhì)密度分布不均勻可產(chǎn)生幾千GU的重力變化。重力勘探的理論基礎(chǔ)利用地下物質(zhì)分布不均勻所引起的重力變化，來研究地質(zhì)構(gòu)造和達到勘探礦產(chǎn)資源的目的。,§212重力的變化,重力隨時間變化的表現(xiàn)短周期變化和長周期變化。短周期變化主要指重力日變。原因地球自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)，地表各點與日、月天體的相對位置不斷改變引起，幅度較大，可達2～3GU左右，重力測量中不可忽視。長周期變化與地殼內(nèi)部物質(zhì)變動及構(gòu)造運動有關(guān)，非周期性。在較短時間內(nèi)十分微弱，重力勘探中可以不考慮。,大地水準面以平靜海平面的趨勢延伸到各大陸之下所構(gòu)成的封閉曲面，該曲面為大地水準面，在大地測量學中作為地球的基本形狀。一級近似正球體平均半徑RAV6376KM二級近似旋轉(zhuǎn)橢球體赤道半徑RE6378160KM極地半徑RP6356155KM衛(wèi)星觀測資料表明大地水準面并非標準的橢球面，在北極高出十余米，在南極凹進二十余米，因而近似為梨形體面。,§213正常重力,地、日、月相關(guān)的基本參數(shù)地球的平均密度ΡE5515G/CM3地球的平均半徑RE6376KM地球的總質(zhì)量約為ME59761024KG太陽與地球質(zhì)量比MS/ME3329460地球公轉(zhuǎn)軌道半徑/地球半徑149600000/637623463149597000/6376234625地球與月球質(zhì)量比ME/MM813月球公轉(zhuǎn)軌道半徑/地球半徑384000/637660,,§213正常重力,§213正常重力,正常重力的計算條件地球為一旋轉(zhuǎn)橢球體；地球表面等效為大地水準面；內(nèi)部物質(zhì)呈同心層狀均勻分布；根據(jù)該橢球體的形狀大小、密度分布、自轉(zhuǎn)角速度等參數(shù)，地球表面各點的正常重力為為計算點的地理緯度，為赤道重力，為兩極重力。地球力學扁度，參數(shù)地球的幾何扁度,§213正常重力,確定正常重力公式的關(guān)鍵是求取，，三個參數(shù)，具體的正常重力公式有1901～1930年赫爾默特公式（多用于測繪部門）1930年卡西尼國際正常重力公式（多用于勘探部門）1979年國際地球物理與大地測量聯(lián)合會八十年代以后，我國各行業(yè)統(tǒng)一使用1901～1930年赫爾默特公式。,,,,,§213正常重力,對正常重力的正確認識（1）正常重力公式是按一定條件導出的理論公式，不是客觀存在的；（2）正常重力值只與緯度有關(guān)，而與經(jīng)度無關(guān)；（3）正常重力值在赤道最小，向兩極逐漸變大，最大相差約5萬GU；（4）正常重力值隨緯度變化的變化率與緯度有關(guān)，在緯度45°處變化率最大；（5）正常重力值隨高度增加而減小，在地表附近，其變化率約為3086GU/M。,§214重力異常,重力異常地面測點的重力值與該點的正常重力值之差稱為重力異常。引起重力異常的原因重力觀測在地球的自然表面上，自然表面與大地水準面的高差及二者之間的物質(zhì)都會引起該點的重力測量值得變化；地殼內(nèi)存在著密度密度差異，既地球內(nèi)部物質(zhì)并不是呈同心層狀均勻分布，這使得實測值與正常重力值之間出現(xiàn)差異；重力值隨時間變化。重力勘探的目標第二種因素引起的重力變化才是用于地質(zhì)研究的重力異常。,剩余密度與剩余質(zhì)量剩余密度設(shè)在足夠大的范圍內(nèi)圍巖密度均勻，值為，異常體的體積為V，其密度為，異常體相對于圍巖的密度差（），稱為剩余密度。剩余質(zhì)量異常體與相同體積圍巖之間的質(zhì)量差（）稱為剩余質(zhì)量。,§214重力異常,,,重力異常的圖示,重力異常的實質(zhì)由于剩余質(zhì)量的存在，測點受到一個附加引力ΔF作用，測點實測重力為GG0ΔF嚴格地講G和G0方向不同，但由于|ΔF||G0|，可近似認為G與G0方向相同，均沿Z軸方向，實測重力異常ΔG是ΔF在Z軸上的投影。重力異常是地質(zhì)體的剩余質(zhì)量在測點所產(chǎn)生的附加引力的鉛直分量。,§214重力異常,,,重力異常的圖示,§214重力異常,探測地質(zhì)體的重力異常應具備的條件（1）異常體與圍巖之間要有一定的密度差。當異常體的密度大于圍巖密度時，剩余密度為正，可觀測到局部重力高；反之，觀測到重力低；沒有密度差則觀測不到重力異常。,不同剩余密度及對應的重力異常,§214重力異常,（2）地質(zhì)異常體必須沿水平方向有密度變化，或是有一定的構(gòu)造形態(tài)；水平層狀均勻的密度分布不能引起可觀測的相對重力異常。（3）待探測的密度不均勻體要有一定的規(guī)模，即剩余質(zhì)量不能太小，因為重力異常值的大小從根本上取決于地質(zhì)異常體的剩余質(zhì)量。沉積盆地中間層密度差很小，一般不超過05G/CM3，但由于構(gòu)造規(guī)模大，也能產(chǎn)生足夠大重力異常，反之，金屬礦體與圍巖密度差較大（可達10～30G/CM3），但如果礦體體積太小，異常微弱，儀器也無法測出。,§214重力異常,（4）異常體埋藏不能太深。例剩余質(zhì)量M50108KG的球形礦體，中心埋藏100M時，可在球心上方產(chǎn)生0335MGAL的異常，中心埋深變?yōu)?000M時，卻只能引起000335MGAL的異常。（5）干擾要小。惡劣的地形、淺層密度不均勻、圍巖密度變化等都對重力場產(chǎn)生嚴重干擾，而使目標體產(chǎn)生的異常無法識別。因此只有當?shù)匦伪容^簡單，圍巖密度比較均勻，探測對象（目標異常體）與圍巖的密度差較大，且其他地質(zhì)因素的干擾能從實測異常中清除時，重力勘探才能獲得好的地質(zhì)效果。,本章的主要內(nèi)容,§21地球的重力場§22巖（礦）石的密度§23重力儀器簡介§24重力勘探方法與資料的校正§25重力異常的處理與轉(zhuǎn)換§26重力勘探資料的推斷解釋§27重力勘探應用實例,§22巖（礦）石的密度,重力勘探的物性基礎(chǔ)是探測對象與周圍巖石之間存在密度差異。巖（礦）石的密度在自然蘊藏條件下，單位體積巖（礦）石的質(zhì)量。不同類的巖石有不同的密度值，同類巖石在不同的條件下也會有不同的密度。研究巖（礦）石密度的目的為重力異常的觀測、提取和推斷解釋提供必要的依據(jù)。影響巖石密度的主要因素巖（礦）石的礦物成分及含量、孔隙及充填物和承受的壓力。,密度的測定實驗室內(nèi)用天平或密度計測定巖樣的密度，野外地層的密度可以用重力/密度測井資料、地震勘探的層速度資料、或者重力觀測數(shù)據(jù)進行推算。,天平測密度,巖（礦）石的密度,§22巖（礦）石的密度,,,,常見巖（礦）石的密度（G/CM3）,§22巖（礦）石的密度,§22巖（礦）石的密度,三大巖類物質(zhì)循環(huán),總體規(guī)律金屬礦物的密度一般大于非金屬礦物的密度；巖漿巖和變質(zhì)巖的密度大于沉積巖；沉積巖本身密度變化也很大。,各類巖石的密度（G/CM3）,§22巖（礦）石的密度,巖漿巖的密度主要取決于所含礦物的成分及含量。由酸性、中性、到基性、超基性，隨著鐵、鎂暗色礦物含量的增加密度逐漸增大。,成巖環(huán)境影響不同成巖環(huán)境同一類巖石的密度差異，如侵入巖密度較高，火山巖，尤其是熔巖，密度較小。成巖過程的影響冷凝、結(jié)晶分異作用也會造成不同巖相帶的密度差異。,§22巖（礦）石的密度,火成巖密度與組分的關(guān)系,沉積巖的密度一般具有較大的孔隙度，如灰?guī)r、頁巖、砂巖等，孔隙度可高達3040，因此其密度主要取決于孔隙度大小。干燥巖石的密度隨孔隙度增大而減小；孔隙中充填物的成分和飽和度也明顯地影響整體巖石的密度；古老的巖石一般埋藏深度大，上覆巖層的壓力巨大，使多孔巖石變得致密，因而同一種巖石，年代越老、埋藏越深，密度一般就越大。,§22巖（礦）石的密度,變質(zhì)巖的密度與其原巖和變質(zhì)作用的類型及程度有關(guān)，密度變化很不規(guī)律。變質(zhì)作用有助于孔隙充填，使巖（礦）石以更致密的形式再結(jié)晶；變質(zhì)巖的密度往往隨變質(zhì)程度的加深而增大。如巖漿巖變質(zhì)（正變質(zhì)）而成的巖石，如片麻巖、角閃巖，比原生的花崗巖、玄武巖致密；沉積巖變質(zhì)（負變質(zhì)）而成的巖石，如大理巖、板巖和石英巖，一般比原生的灰?guī)r、頁巖和砂巖致密。動力變質(zhì)作用可破壞巖石結(jié)構(gòu)，導致密度減小。,§22巖（礦）石的密度,本章的主要內(nèi)容,§21地球的重力場§22巖（礦）石的密度§23重力儀器簡介§24重力勘探方法與資料的校正§25重力異常的處理與轉(zhuǎn)換§26重力勘探資料的推斷解釋§27重力勘探應用實例,§23重力儀器簡介,重力儀（GRAVIMETER）用來測量重力的儀器。重力儀的分類陸上重力儀、海洋重力儀、海底重力儀、航空重力儀、井中重力儀等。重力勘探對儀器的要求要研究的是重力值的微小變化，實際勘探中，通常要求在重力場為980GAL的基礎(chǔ)上測量出001MGAL的變化，即重力測量的相對精度要在108以上，由此可見對儀器的精度要求是非常高的。,主要內(nèi)容1重力測量原理絕對重力測量測量重力全值/真值相對重力測量測量兩點間重力差值2重力測量儀器動力法重力儀器絕對重力測量儀器石英彈簧重力儀相對重力測量儀器金屬彈簧重力儀相對重力測量儀器超導重力儀相對重力測量儀器,§23重力儀器簡介,絕對重力測量動力學觀測自由落體運動中，下落高度H與時間T之間的關(guān)系單擺的擺動周期T與擺長L的關(guān)系上述方法應用的是物體的運動現(xiàn)象，這種方法稱為動力法，用于測量重力全值，即絕對重力值，這種測量方法稱為絕對重力測量。,,§23重力儀器簡介,相對重力測量采用重力平衡原理，通過測量物體平衡位置因重力變化而產(chǎn)生的位移，進而測量重力變化，這種方法稱為靜力法，可以測量任意兩點間的重力差值，即相對重力值測量，已知彈簧的彈性系數(shù)為K，原長為L0，實驗質(zhì)量為M，在A點受重力伸長為LA在B點受重力伸長為LB可以求得A、B兩點間的重力差值為,§23重力儀器簡介,FG5LABSOLUTEGRAVIMETER儀器參數(shù)測量精度001MGAL電源100240VDC,FG5L重力儀實物照片,§23重力儀器簡介,國產(chǎn)ZSM4型石英彈簧重力儀的主要技術(shù)指標,北京地質(zhì)儀器廠制造,§23重力儀器簡介,D型,G型,LACOSTEROMBERG金屬彈簧重力儀,§23重力儀器簡介,ZLS金屬彈簧重力儀測程7000MGAL溫度15℃50℃數(shù)據(jù)分辨率0001MGAL數(shù)據(jù)重復性00010003MGAL零點漂移1003MGAL/MONTH電源105140VDC尺度1905305305CM重量79±045KG,§23重力儀器簡介,GWR超導重力儀與機械式重力儀相比，超導重力儀具有較高的靈敏度（001微伽）；較高的零點穩(wěn)定性，零點位移小于1微伽/天。超導重力儀需要液體氦做冷卻劑，保存運輸不便，一般在固定點上研究重力隨時間的變化。但也不排除在野外觀測中的應用。,§23重力儀器簡介,本章的主要內(nèi)容,§21地球的重力場§22巖（礦）石的密度§23重力儀器簡介§24重力勘探方法與資料的校正§25重力異常的處理與轉(zhuǎn)換§26重力勘探資料的推斷解釋§27重力勘探應用實例,§24重力勘探與重力勘探成果圖件,重力勘探的基本要求保質(zhì)保量，經(jīng)濟高效地取得測區(qū)的重力觀測數(shù)據(jù)，為后續(xù)工作提供原始資料。主要內(nèi)容241重力勘探方法技術(shù)242重力勘探資料的必要改正243重力勘探成果圖件,§241重力勘探方法技術(shù),重力勘探工作任務（四個階段）預查是在勘探空白區(qū)進行大范圍，小比例尺重力測量，目的是在較短的時間獲得有關(guān)大地構(gòu)造基本輪廓的資料。（填補資料空白）普查是在具有進一步工作價值的地區(qū)開展的，用于劃分區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造，比較確切地指示成礦地帶。（指示成礦區(qū)帶）詳查是在成礦地帶研究重力場的規(guī)律和特點，提出構(gòu)造和/或礦體的位置和產(chǎn)狀。（發(fā)現(xiàn)目標礦產(chǎn)）細測是對已知礦體、儲油氣構(gòu)造等目標進行詳細研究，確定其產(chǎn)狀、規(guī)模等要素。（研究已知礦體）,§241重力勘探方法技術(shù),工作比例尺一般要與工作任務相適應，也要考慮到探測對象所產(chǎn)生的重力異常的特點。,重力勘探的工作比例尺、測點間距和密度,§241重力勘探方法技術(shù),重力基點（GRAVITYBASESTATION）為了檢查重力儀的零點位移、確定合適的零點改正系數(shù)、減少誤差的積累和提高重力測量精度，在測量之前，要在工區(qū)內(nèi)確定一定數(shù)量的控制點，稱重力基點。重力基點網(wǎng)（GRAVITYBASEPOINTSNET）指工區(qū)內(nèi)一系列基點所構(gòu)成的控制網(wǎng)。各基點相對于總基點的重力差值是用一臺或幾臺重力儀通過特定的基點連測準確測定的，其精度比一般測點高23倍。,§241重力勘探方法技術(shù),重力測網(wǎng)（GRAVIMETRICNETWORK）又稱重力普通網(wǎng)，是重力勘探野外觀測中一系列測點所構(gòu)成的普通網(wǎng)。重力測網(wǎng)的要求重力測網(wǎng)的大小和形狀由勘探任務及勘探對象的大小和形狀來決定。當勘探對象有一定走向時，多采用矩形網(wǎng)，反之，多采用方格網(wǎng)。網(wǎng)格的大小，在普查時以不漏掉有意義的地質(zhì)體為原則；在詳查時以查明地質(zhì)體產(chǎn)生的重力異常的變化細節(jié)為原則。,§241重力勘探方法技術(shù),重力觀測方式圖示,野外觀測方式A從基點出發(fā)，沿測線逐點觀測，然后原路返回，逐點檢查，比較簡單；B分段往返，及時復查，相對麻煩，特別是路程長；C從一個基點出發(fā)，沿測線觀測，到另一個基點結(jié)束，簡單；D從基點出發(fā)，沿測線逐點觀測，然后返回基點重復觀測，簡單；E從基點出發(fā)，沿測線逐點觀測，返回途中檢查部分測點；,§241重力勘探方法技術(shù),零點漂移校正在相對重力測量中，由于重力儀靈敏系統(tǒng)的彈性疲勞、溫度補償不完全等因素，儀器讀數(shù)的零點值隨時間而不斷變化，該現(xiàn)象稱為零點漂移。如果疊加上重力日變的影響，則稱為混合零點漂移。針對這一影響因素而進行的數(shù)據(jù)校正稱為零點漂移校正。為進行零點漂移校正，儀器每次從基點出發(fā)，觀測一段時間之后，需回到原基點、或另一基點、或總基點上觀測一次，測出零點漂移量。在較短的時間內(nèi)，可以認為零點漂移是隨時間線性變化的。,§241重力勘探方法技術(shù),零點漂移系數(shù)零點漂移校正就是從觀測值中減去漂移量。零漂校正值為T1,T2為同一基點上兩次觀測時間，T為測點上觀測時間。,重力儀的零點漂移曲線,,§242重力勘探資料的校正,校正的目的在得到測點準確的重力值之后，為提取地下地質(zhì)異常體在測點上引起的重力異常，還應該消除各種影響因素的作用，需要對觀測數(shù)據(jù)進行必要的校正，這部分校正稱為重力觀測數(shù)據(jù)的外部校正。校正方法分別計算出各因素的影響量值，然后從觀測值中減去。校正量與影響量大小相等，符號相反。即,,,,,,重力觀測數(shù)據(jù)的組成,§242重力勘探資料的校正,外部校正的內(nèi)容（1）高度校正消除測點相對于基點的高程差而造成的重力數(shù)值變化。（2）中間層校正消除測點基準面與基點基準面之間水平中間層的重力影響；布格異常經(jīng)過高程改正和中間層改正后得到的重力異常稱為布格異常。（3）緯度校正消除測點與基點間緯度差異而造成的重力變化,也被稱為正常場校正；（4）地形校正消除測點附近地形起伏對重力觀測結(jié)果數(shù)據(jù)的影響；,,§242重力勘探資料的校正,高度校正消除測點與基準面存在高差所造成的重力影響進行的校正稱為高度校正。相對大地水準面，高度每增加1M，正常重力值減少03086MGAL。當測點高出基準面ΔH時，其高度校正值為,,,§242重力勘探資料的校正,經(jīng)過地形校正后，各測點附近的地形起伏的影響消除了，但各測點與基點的重力差值中仍然包含著通過測點的水準面和通過總基點的水準面之間存在的一個水平物質(zhì)層厚度變化的影響，這一水平物質(zhì)層通常稱為中間層。中間層校正消除中間層影響的校正叫做中間層校正。,,,§242重力勘探資料的校正,中間層的存在使測點重力觀測值增大，影響量為因而中間層校正值為取H單位為M，密度單位為G/CM3，則中間層校正值為測點高于基點時為正，反之為負。,§242重力勘探資料的校正,正常場校正正常重力是緯度的函數(shù)，當測點與基點緯度不同時正常場的值是不同的。為消除正常重力因緯度不同而引起的重力變化，實現(xiàn)緯度一致性而進行的校正稱為正常場（緯度）校正。由于測點與基點的緯度均是已知的，可以計算出正常重力的變化量測區(qū)不大時，可以認為正常場的緯度變化率相同，其變化量為式中為測區(qū)的平均緯度，為測點與總基點的緯向距離（單位為KM）。,,§242重力勘探資料的校正,地形校正需要根據(jù)實際地形起伏，求出測點基準面以上質(zhì)量盈余及以下的質(zhì)量虧損對測點的影響然后從觀測重力差值中減去，測點附近的地形起伏使重力值比水平地形要小，因而校正值為正。,,,§242重力勘探資料的校正,布格校正高度校正和中間層校正都與測點的高程大小有關(guān)系，通常把這兩項合并起來稱為布格（BOUGUER）校正，即布格重力異常觀測重力差值經(jīng)過正常場校正、地形校正和布格校正之后得到異常稱為布格重力異常。可表示為布格重力異常是重力勘探中最重要的概念之一，其典型特征是布格校正。,,,§242重力勘探資料的校正,校正效果外部校正僅僅消除了起伏地形上各測點與基準面之間均勻密度分布對測點重力值的影響，并沒有改變局部密度不均勻體對各測點重力值的影響。校正后局部密度不均勻體引起的重力異常并不是對應于測點在基準面上的投影點，而是仍然對應于自然表面上的各測點。,,,,,,,,,,,,,,,,,,§242重力勘探資料的校正,布格重力異常僅僅是重力異常的一種，經(jīng)過不同的校正，可以得到不同類型的重力異常。由于在進行各項校正的過程中對地球的質(zhì)量分布做了不同程度的調(diào)整，因而相應的重力異常具有各不相同的地質(zhì)地球物理意義。異常類型1布格重力異常2自由空間異常3均衡異常,§242重力勘探資料的校正,布格重力異常的意義布格重力異常是一種應用最廣泛的重力異常。經(jīng)過各項校正后，消除了觀測面以下正常密度分布的重力作用，但是對于異常/剩余密度分布的重力作用未作任何調(diào)整。布格重力異常包含了從淺到深各個深度上剩余密度分布對測點的重力作用，既有各種局部礦體和構(gòu)造的影響，也包含了大范圍內(nèi)地殼下界面起伏而在橫向上相對于上地幔質(zhì)量的巨大虧損（陸地）或盈余（海區(qū)）的影響。實際應用中，布格重力異常又分為絕對布格重力異常和相對布格重力異常。,§242重力勘探資料的校正,相對布格重力異常取測區(qū)內(nèi)總基點所在的水準面作為比較各測點異常值大小的基準面，重力觀測值為測點相對于總基點的重力差值，布格校正所用的高程是測點相對于總基點的相對高程，密度用當?shù)氐乇韺崪y的平均密度值，正常場校正可用緯度校正代替。相對布格重力異常用途多用于小面積、大比例尺的測量中，便于對局部的異常做較深入的分析。,§242重力勘探資料的校正,絕對布格重力異常以大地水準面為比較各測點重力異常大小的基準面，布格校正用的高程是測點的海拔高度，密度統(tǒng)一規(guī)定267G/CM3。絕對布格重力異常用途用在中、小比例尺中，便于大面積的拼圖和統(tǒng)一解釋。布格重力異常的特征大的范圍內(nèi)，布格重力異常除局部的起伏變化外，總的規(guī)律是在陸地區(qū)特別是在山區(qū)表現(xiàn)大面積的負值區(qū)，山越高，異常負值越大；而在海洋區(qū)，則屬于大面積的正值區(qū)。,§242重力勘探資料的校正,§242重力勘探資料的校正,中國近海及鄰區(qū)布格重力異常大陸布格重力異常負值帶（北區(qū)、中區(qū)和南區(qū)）布格重力異常正高值與負值的過渡帶（三個過渡區(qū)）布格重力異常正高值帶,§242重力勘探資料的校正,三種基本圖件布格重力異常剖面圖布格重力異常等值線平面圖布格重力異常剖面平面圖與磁法勘探的基本圖件類似，只是表現(xiàn)的內(nèi)容不同。其他圖件處理過程中的圖件，如延拓圖件、導數(shù)圖、異常分離圖等。,§243重力勘探的成果圖件,本章的主要內(nèi)容,§21地球的重力場§22巖（礦）石的密度§23重力儀器簡介§24重力勘探方法與資料的校正§25重力異常的處理與轉(zhuǎn)換§26重力勘探資料的推斷解釋§27重力勘探應用實例,布格重力異常的復雜性布格重力異常是地球內(nèi)部所有（從淺部到深部）密度不均勻體引起的疊加異常，是一種體積效應。疊加異常的包含多個方面。主要是由分布較廣的中、深部地質(zhì)因素的重力效應；一部分是淺層和局部的密度體的重力效應；還包含各種干擾因素。不同地質(zhì)因素引起的異常在幅度大小、分布范圍、變化快慢等特征方面都不盡相同，異常中所包含的信息量很大。不同因素引起的異常疊加在一起，給異常的識別、區(qū)分和研究都帶來了相當大的困難。,§25重力異常的處理與轉(zhuǎn)換,§25重力異常的處理與轉(zhuǎn)換,重力數(shù)據(jù)處理的目的（1）消除因重力測量和對測量結(jié)果進行各項校正所引入的各種誤差，或消除與勘探目標無關(guān)的近地表小型密度異常體的干擾；（2）從疊加異常中提取出由各種勘探目標體引起的異常；重力數(shù)據(jù)處理的主要方法位場轉(zhuǎn)換解析延拓、導數(shù)換算等，以滿足對異常進行解釋的需要。,251引起重力異常的主要地質(zhì)因素,地殼深部的因素地殼厚度的變化、殼內(nèi)各層物質(zhì)密度和上地幔物質(zhì)密度的橫向變化是引起地表中路分布的深部因素。地殼的厚度變化是主要因素，與異常近似線性相關(guān),莫霍面深度,251引起重力異常的主要地質(zhì)因素,251引起重力異常的主要地質(zhì)因素,結(jié)晶基底的因素結(jié)晶基底的起伏及其內(nèi)部成分的變化是地臺區(qū)引起重力異常的地質(zhì)因素。主要表現(xiàn)在兩個方面結(jié)晶基底（密度界面）的起伏勢是引起區(qū)域重力異常的重要因素；侵入結(jié)晶基底內(nèi)部的巖漿巖體、構(gòu)造等使其內(nèi)部的物質(zhì)密度發(fā)生變化引起重力異常；重要作用劃分大地構(gòu)造單元和預測遠景成礦區(qū)（依據(jù)）。,示例結(jié)晶基底頂面的起伏與重力異常的關(guān)系沉積盆地的結(jié)晶基底與上覆沉積巖系之間通常都存在一定/較大的密度差，在基底內(nèi)部巖性較均勻的情況下，基巖頂面的起伏能形成較大范圍內(nèi)的重力高低變化，據(jù)此可以成功地圈定那些范圍較大的、有較大幅度的隆起或凹陷的構(gòu)造單元。,密度界面起伏與相應的重力異常,251引起重力異常的主要地質(zhì)因素,川東北地區(qū)布格重力異常中部規(guī)模較大的重力低值區(qū)，東西走向；巴中儀隴南部、宣漢達縣為兩個北東向重力高異常帶，北部旺蒼南江鎮(zhèn)巴紫陽旬陽近東西向的重力高異常帶。,帕克法界面反演的結(jié)果主要反映了前寒武紀基底構(gòu)造（中上元古界淺變質(zhì)巖系），是一個顯著的盆地基底凹陷區(qū)。,251引起重力異常的主要地質(zhì)因素,布格重力異常圖,帕克法界面反演的結(jié)果,旺蒼南江鎮(zhèn)巴紫陽旬陽,巴中儀隴,宣漢達縣,通江萬源城口鎮(zhèn)坪,結(jié)晶基巖內(nèi)部的密度變化由于經(jīng)歷長期地殼運動及巖漿作用，結(jié)晶基底

簡介：參考資料應用地球物理學原理地震勘探何樵登熊維綱編，地質(zhì)出版社，1991年,第四章地震勘探,二、地震波的傳播規(guī)律,（一）地震波傳播所遵守的原理和定理4、時間場和視速度定理,地震波在介質(zhì)中傳播，若已知地震波速度的分布，波前到達介質(zhì)內(nèi)任一點（X,Y,Z）的時間T。這個標量場叫做時間場。TX,Y,Z叫做時間場函數(shù)。時間場滿足的微分方程式為,二、地震波的傳播規(guī)律,視速度定理,視速度地震波沿測線傳播的速度。,（二）地震波的反射和透射,當?shù)卣鸩ㄍ渡涞綄訝罱橘|(zhì)的分界面上時，就會發(fā)生反射、透射和折射。產(chǎn)生反射、透射波、折射波和轉(zhuǎn)換波，見右圖。滿足SNELL定律,,（二）地震波的反射和透射,當垂直入射時，不產(chǎn)生轉(zhuǎn)換波。此時反射系數(shù)為當時，反射系數(shù)為正值，反射波相位與入射波相位一致。當時，反射系數(shù)為負值，反射波相位與入射波相位相反。當時，無反射波。,,（二）地震波的反射和透射,透射波透射系數(shù),,透射波產(chǎn)生的條件透射波的能量透射波的極性透射系數(shù)的取值范圍,,（二）地震波的反射和透射,當?shù)卣鸩▋A斜入射時，其能量分配比較復雜。由入射角、界面上下介質(zhì)的速度比和密度比決定。下圖是反射和透射系數(shù)隨入射角的變化曲線。圖18A是縱波從高速介質(zhì)中入射。此時，圖18B是縱波從低速介質(zhì)中入射。此時，,,折射波的形成,折射波見圖，當,,這個角度叫做臨界角。折射波盲區(qū),折射波產(chǎn)生的條件,（一）地震波的波前擴散,地震波傳播時，波前面不斷擴張，單位面積的能量密度不斷減小，因此地震波的振幅隨傳播距離增大而不斷減小。這種現(xiàn)象叫做波前擴散。,,三、地震波在實際介質(zhì)中的傳播特性,（二）大地對彈性波的吸收與衰減大地不是完全彈性介質(zhì)，在彈性波傳播過程中，高頻成分容易被吸收。從而對震源激發(fā)的地震子波起到改造作用，稱為大地濾波作用。由粘彈性理論證明吸收系數(shù)與頻率成正比。還與地層的物質(zhì)成分、結(jié)構(gòu)的不均勻性有關(guān)。一般疏松地層比致密地層對彈性波的吸收更大。,三、地震波在實際介質(zhì)中的傳播特性,（三）速度及影響波速的因素地震波的速度是指地震波在巖層中的傳播速度。是一個極為重要的參數(shù)，也是進行地震勘探的物理基礎(chǔ)之一。波阻抗是速度與密度的乘積。,彈性模量之間的關(guān)系,巖石的彈性性質(zhì)決定了彈性波的傳播規(guī)律。彈性～塑性物質(zhì)的彈性性質(zhì)可用幾個彈性模量或常量來描述。它們可以定量地描述不同類型的應力和應變的關(guān)系。,式中K為壓縮模量BULKMODULUSE為楊氏模量YOUNG’S?為剪切模量SHEAR?為泊松比POISSON’SRATIO,上述常量是由物質(zhì)本身性質(zhì)決定的，由此可以描述彈性波的傳播性質(zhì)。,影響巖石波速的因素,速度是地震探測的物理基礎(chǔ)之一，是一個非常重要的參數(shù)。速度的測定主要有三種方法1、根據(jù)地震波的時距曲線2、巖石樣品的實驗室測定。3、井中觀測資料。影響速度的因素孔隙度、巖石的埋藏深度、變質(zhì)、脫水、相變等等。,,彈性波的速度產(chǎn)生各向異性效應，即不同方向速度不同,（四）振幅及影響振幅的因素,振幅也是地震勘探中的一個重要參數(shù)。通過振幅信息可以預測巖性，在油氣勘探中可以直接檢測油氣。AMPLITUDEVERSUSOFFSET（AVO）影響振幅的因素有三類第一類是激發(fā)和接收條件的影響。對某一道記錄是不變的。第二類是波在地震地層中傳播時波振幅受到的影響，主要包括波前擴散、介質(zhì)的吸收、透射系數(shù)、反射系數(shù)的大小等。第三類是地層界面的反射系數(shù)隨入射角（偏移距OFFSET）的變化而變化。不同的速度結(jié)構(gòu)有不同的變化特征。,,第二節(jié)地震波的時距曲線,,第二節(jié)地震波的時距曲線,利用地震波的走時特征獲得地質(zhì)構(gòu)造信息的學科稱為幾何地震學。所謂幾何地震學就是研究地震波在傳播過程中波前面的空間位置與其傳播時間的關(guān)系，這種關(guān)系稱為時距曲面，而在一條測線上觀測到的時距關(guān)系則構(gòu)成一條曲線，成稱時距曲線。下面分別介紹反射波、折射波、多次反射波、繞射波的時距曲線。,,一、反射波時距曲線,（一）水平層的反射波時距曲線和正常時差（P135）,設(shè)地層是水平的，傾角為零，,很明顯這是一個雙曲線方程，,一、反射波時距曲線,（一）水平層的反射波時距曲線和正常時差（P135）,設(shè)地層是水平的，傾角為零，,因此，在水平界面下，時間也是最小的反射時間，它直接與反射界面的法線深度有關(guān)，因此可以由確定反射層的位置。,令X0，此時的反射波傳播時間稱為法線反射時間,一、反射波時距曲線,（一）水平層的反射波時距曲線和正常時差（P135）,當2HX時，把下式進行二項式展開,在任意兩個觀測點上時間差為（只保留前兩項）,一、反射波時距曲線,（一）水平層的反射波時距曲線和正常時差（P135）,當X1在原點上，則此時的時差稱為正常時差。,X是炮檢距，對每一個反射層，V和T0是常數(shù)，正常時差只與炮檢距有關(guān)?？梢愿鶕?jù)正常時差判斷是否是正常反射波（雙曲線）共深度點疊加前，必須先做動校正,一、反射波時距曲線,（二）傾斜層的反射波時距曲線和傾角時差（P137）,一般地，地層并不是水平的，有傾角,在上傾方向,在下傾方向,一、反射波時距曲線,（二）傾斜層的反射波時距曲線和傾角時差（P137）,傾斜界面時距曲線的一般式,特征,極小點T0時間地面接收點間距與地下反射點間距的關(guān)系時距曲線的彎曲情況（可用視速度定理解釋）,一、反射波時距曲線,（二）傾斜層的反射波時距曲線和傾角時差（P138）,同樣進行二項式展開,利用震源對稱的兩個點，可求傾角,稱為傾角時差,一、反射波時距曲線,（三）復雜介質(zhì)中的時距曲線（P138）,復雜介質(zhì)中，時距曲線沒有解析表達式，一般用矢量形式，通過射線追蹤求解射線長度和走時。,二、多次反射波時距曲線,多次波地震波遇到波阻抗分界面時，除產(chǎn)生一次反射外，還會產(chǎn)生一些來往于分界面之間幾次反射的波，這種波稱為多次反射波。,多次波的類型全程多次反射波、短程多次反射波、微曲多次反射波、虛反射。,二、多次反射波時距曲線,這樣的界面有基巖面、不整合面、火成巖面、低速帶底界面、海水面和海底面等。,只有在反射系數(shù)較大的反射界面產(chǎn)生的多次反射，才能夠形成較強的多次波。,相同T0時間的多次波時距曲線比一次波時距曲線陡深層速度比淺層速度高。因此多次波的正常時差比一次波大。,三、折射波時距曲線,水平層的折射波時距曲線和正常時差,當下層介質(zhì)速度大于上層速度時,因此折射波時距曲線為一條直線，其斜率為1/V2,延長線與T軸的交點稱交叉時，與界面的法向深度有關(guān)。,三、折射波時距曲線,下面我們來看一下直達波、折射波、反射波之間的關(guān)系,反射波法勘探應在A點以內(nèi)觀測；折射波法勘探應在B點以外觀測。,,,A,B,三種波在時距曲線上到達時間是不同的,,盲區(qū),四、繞射波時距曲線,地層中，當存在斷層、直立地層的棱角、地層尖滅點等不連續(xù)點時，可以產(chǎn)生繞射現(xiàn)象。（狹義繞射）,,繞射點,惠更斯原理每個點都可以看成新的繞射源，地面上某點觀測到的反射波是所有繞射的疊合。（廣義繞射）,四、繞射波時距曲線,一般提到的繞射是指狹義繞射。其時距曲線,時距曲線同樣為雙曲線，極小點在D’，與反射波時距曲線有一段相切。改變激發(fā)點,時距曲線的形狀及極小值點的位置不變,位于斷點的正上方,,,繞射波,反射波,一、地震儀器的發(fā)展從50年代前的光點記錄50年代的磁帶模擬記錄70年代的24道數(shù)字記錄現(xiàn)在的千道、萬道記錄儀。主要的地震儀器生產(chǎn)廠家SERCEL、I/O、GEOX、FAIRFIELD等。其產(chǎn)品對于2MS的采樣，最多可達19200道，單線最多接收道數(shù)1200道，最小采樣率1/8MS。,第三節(jié)地震觀測儀器,第三節(jié)地震觀測儀器,二、地震儀的組成主要有記錄系統(tǒng)和回放系統(tǒng)組成。記錄系統(tǒng)震源、檢波器、前放濾波電路、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、主放、采樣保持器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、磁記錄器等?；胤攀怯涗浀哪孢^程。,1、震源是激發(fā)介質(zhì)振動的能源。可分為炸藥震源和非炸藥震源。炸藥震源具有良好的脈沖特性（激發(fā)的地震子波強度高、頻帶寬），是一種理想震源。非炸藥震源落重法震源、可控震源、氣槍、電火花等。,2、檢波器是安置在地面、水中或井下以拾取地面振動的地震探測器或接收器。它實際上是將機械振動轉(zhuǎn)換為電信號的一種傳感器?，F(xiàn)在一般為動圈式傳感器。如圖。,高頻、中頻、低頻動圈式檢波器渦流檢波器壓電檢波器三分量檢波器,3、前放濾波電路包括前置放大器、高通、低通和陷波器前置放大器可以對微弱的地震信號進行低噪聲的線性放大。濾波電路可濾除面波等干擾。陷波器可壓制50HZ的交流電干擾。,4、多路轉(zhuǎn)換開關(guān)一個作用是對連續(xù)的信號進行采樣另一個作用是把“多路并行”的數(shù)據(jù)傳輸方式變?yōu)椤皢温反小钡姆绞健ｍ樞騻魉蛿?shù)據(jù),5、主放能夠不畸變地放大能量相差懸殊的地震信號，即主放具有較大的動態(tài)范圍。動態(tài)范圍是指放大器的線性放大范圍。主放是一種增益能隨地震信號能量強弱而自動變化、高速、高精度的耦合器。主放還能把對信號子樣進行放大的增益記錄下來，回放時可恢復信號的真值。,6、模數(shù)轉(zhuǎn)換器與磁記錄器離散的信號經(jīng)過放大后還只是一批離散的子樣幅值，要把它們轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號才能進行記錄。磁記錄器將數(shù)學信號通過磁頭記錄在磁帶上，并可輸入到計算機。,

簡介：高中物理學法指導一初、高中兩個階段之間的物理臺階產(chǎn)生的原因初中學生畢業(yè)后，升入高中一年級學習，普遍感到物理難學，這種在初、高中兩個階段之間的物理教學中出現(xiàn)的脫節(jié)現(xiàn)象被稱之為臺階。根據(jù)高中物理的知識結(jié)構(gòu)特點與初中物理的區(qū)別，經(jīng)過分析，產(chǎn)生臺階的原因主要有以下幾個方面１、從定性到定量的飛躍是第一個原因。初中物理教學對許多物理問題都重在定性分析，即使進行定量計算，一般來說也是比較簡單的；而高中物理教學，大部分物理問題不單是作定性分析，而且要求進行大量相當復雜的定量計算。學生對這種從定性到定量的飛躍不適應。２、從形象思維到抽象思維的飛躍是第二個原因。初中物理教學基本上是建立在形象思維基礎(chǔ)上的，它以生動的自然現(xiàn)象和直觀的實驗為依據(jù)，從而使學生通過形象思維獲得知識。初中物理中的大多數(shù)問題看得見、摸得著。進入高中后，物理教學便從形象思維向抽象思維領(lǐng)域過度。從目前的教材來看，這個臺階是較高的。從人的認識過程來看，從形象思維到抽象思維是認識能力的一大飛躍。３、從通常是單因素的簡單邏輯思維到多因素的復雜邏輯思維（包括判斷、推理、假設(shè)、歸納、分析演繹等）的過度是第三個原因。初中生進入高一以后普遍不會解題，要么就亂套公式，瞎物理這門自然科學課程比較難學，靠死記硬背是學不會的，一字不差地背下來，出個題目還是照樣不會作。那么，如何學好物理呢那就需要樹立信心，端正態(tài)度，養(yǎng)成習慣。作為一名學生在學習上應存在如下七個環(huán)節(jié)課前預習課前預習→專心上課專心上課→及時復習及時復習→獨立作業(yè)獨立作業(yè)→解決疑難解決疑難→系統(tǒng)總結(jié)系統(tǒng)總結(jié)→課外學習課外學習。（一）課前預習。就是在上課的前一天晚上對第二天所要學習的課本內(nèi)容進行預習，通過課前的閱讀了解知識重、難點和疑點，以便上課時有目的地聽講，提高學習效率。通過課前預習，還可以培養(yǎng)自學能力和自學習慣。（二）專心上課。上課要認真聽講，不走神。不要自以為是，要虛心向老師請教，不要以為老師講得簡單而放棄聽講，如果真出現(xiàn)這種情況可以當成是復習、鞏固。盡量與老師保持一致、同步，不能自搞一套，否則就等于是完全自學了。另一方面，還要注意學習老師分析問題解決問題的思路和方法，提高思維能力。上課以聽講為主，還要有一個筆記本，有些東西要記下來。知識結(jié)構(gòu)、好的解題方法、好的例題、聽不太懂的地方等等都要記下來。課后還要整理筆記，一方面是為了“消化好”，另一方面還要對筆記作好補充。筆記本不只是記上課老師講的，還要作一些讀書摘記，自己在作業(yè)中發(fā)現(xiàn)的好題、好的解法也要記在筆記本上，就是同學們常說的“好題本”。辛辛苦苦建立起來的筆記本要進行編號，以后要經(jīng)?？?，要能做到愛不釋手，一直保存。（三）及時復習。要及時復習鞏固所學知識。對課堂上剛學過

簡介：磁性物理學實驗指導書蘭中文余忠編寫HBM0O電子科技大學微電子與固體電子學院二OO三年四月性與微觀結(jié)構(gòu)的關(guān)系，以及對各種規(guī)律性的認識，又能利用磁性物理學為現(xiàn)代科學技術(shù)服務。下圖示出這一關(guān)系的簡單說明。用應術(shù)技應效磁種各熱光電應力溫度磁場料材性磁種各學理物性磁三、磁性材料的基本特征在磁性物理學理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的磁性材料是現(xiàn)代工業(yè)和科學技術(shù)的重要支撐性材料。實際上，按照磁性物理學的劃分，物質(zhì)磁性可以分為抗磁性、順磁性、反鐵磁性、亞鐵磁性和鐵磁性五類。前三類屬于弱磁性的范疇，后兩類屬于強磁性范疇，而現(xiàn)在我們所指的磁性材料，均是屬于對人類生產(chǎn)和生活有重要作用的強磁性物質(zhì)。因此，現(xiàn)代磁性材料按照磁性劃分，可分為鐵磁性材料和亞鐵磁性材料。按照導電性劃分，可分為金屬磁性材料和氧化物磁性材料。按照其應用功能來劃分，可分為永磁材料、軟磁材料、壓磁材料、旋磁材料以及磁光材料等等。但不管如何劃分，不同的磁性材料表現(xiàn)出不同的內(nèi)稟性質(zhì)和不同的響應磁特性以及不同的磁效應。磁性材料的內(nèi)稟性質(zhì)、在外磁場中的響應特性和各種磁效應是磁性廣泛應用的基本條件。內(nèi)稟性質(zhì)有飽和磁化強度、居里溫度或奈耳溫度、磁各向異性和磁致伸縮等。它們由材料的物相（如晶體結(jié)構(gòu)、有序程度）、成分所決定，與材料的結(jié)構(gòu)狀態(tài)（如晶粒大小、摻雜、缺陷、機械加工和熱處理）無關(guān)。響應磁特性包括磁導率、矯頑力、剩磁、矩形比和磁損耗等。各參量都是由磁化曲線和磁滯回線來決定，兩種曲線與材料的結(jié)構(gòu)有關(guān)。磁效應是指磁性材料受到磁場或非磁物性（如電、光、熱、應力等）作用伴隨磁狀態(tài)改變而產(chǎn)生的特性。常見的磁效應有電磁感應效應、磁場電效應、磁光效應、磁熱效應、磁力效應、磁聲效應和磁共振效應等。無論哪一種磁參量或磁效應，各自都以不同的物理機制使其起著轉(zhuǎn)換、傳遞和存儲能量、信息等功能作用，這就是磁性得以應用的物理基礎(chǔ)。四、描述磁性材料的基本參數(shù)（一）磁化強度（M）我們定義單位體積磁體內(nèi)磁偶極子具有的磁偶極矩（JM）矢量和稱為磁極化強度J；單位體積磁體內(nèi)具有的磁矩（ΜM）矢量和稱為磁化強度M，即磁極化強度①磁化強度②2MWBVMJJMA1VMΜMMJJ0M0M所以由于Μ

簡介：12010年物理學業(yè)水平測試【必修1】模擬試題第一章第一章運動的描述運動的描述1下列說法中，關(guān)于時間的是（BCD），關(guān)于時刻的是（A）A學校上午8點開始上第一節(jié)課，到8點45分下課B小學每節(jié)課只有40分鐘C我走不動了，休息一下吧D邢慧娜獲得雅典奧運會女子10000M冠軍，成績是30分24秒362、一個質(zhì)點在X軸上運動，其位置坐標如下表TS012345XM20－4－1－76⑴請在X軸上畫出各時刻物體的位置⑵該質(zhì)點0～2S末的位移大小是，方向是⑶該質(zhì)點在開始運動后S內(nèi)位移數(shù)值最大⑷該質(zhì)點在第S內(nèi)位移數(shù)值最大，大小是，方向是1略26M－X方向，（3）44513MX方向3下列速度值指的是平均速度的大小還是瞬時速度的大小A某同學百米賽跑的速度約為9MS，答；B運動員百米賽跑的沖線速度為12MS，答；C汽車速度計指示著的速度為60KMH，答；D子彈離開槍口時的速度為600MS，答。平均速度瞬間速度瞬間速度瞬間速度4質(zhì)點沿X軸正方向運動，在T2時刻它的位置坐標為X1－4M，T6S時刻它的位置坐標為X26M，則在這段時間內(nèi)質(zhì)點的位置變化ΔXM，平均速度VMS。10255籃球以6MS的速度豎直向下碰地面，然后以4MS速度豎直向上反彈，碰地的時間為02秒。（1）求籃球在這02秒內(nèi)的速度變化ΔV。（2）有的同學這樣計算球的加速度AV2－V1T（4－6）02MS2－10MS2。他的方法對嗎為什么正確的是多少66如圖151所示，是一電梯由底樓上升到頂樓過程中速度隨時間的變化圖象，電梯的運動速度如何變化的各段時間內(nèi)電梯的加速度各是多大35質(zhì)點作勻減速直線運動，加速度大小為3MS2，若初速度大小為20MS，則經(jīng)4S質(zhì)點的速度為________MS。86圖225中表示物體作勻變速直線運動的是_____________BCD7一物體做勻加速直線運動，初速度為V05MS加速度為A05MS2，求1物體在3S內(nèi)的位移；2物體在第3S內(nèi)的位移。8一輛汽車剎車前速度為90KMH，剎車獲得的加速度大小為10MS2，求（1）汽車剎車開始后10S內(nèi)滑行的距離X0；（2）從開始剎車到汽車位移為30M時所經(jīng)歷的時間T；（3）汽車靜止前1S內(nèi)滑行的距離X；9幾個做勻變速直線運動的物體，在時間T內(nèi)位移一定最大的是（D）A加速度最大的物體B初速度最大的物體C末速度最大的物體D平均速度最大的物體10如圖234所示為在同一直線上運動的甲、乙兩物體的VT圖象則由圖象可知（AD）

簡介：物理學（基地班）培養(yǎng)方案一、培養(yǎng)目標一、培養(yǎng)目標本方案致力于培養(yǎng)具有良好科學素養(yǎng)和人文素質(zhì)，物理基礎(chǔ)寬厚扎實，具備較高的專業(yè)知識和系統(tǒng)的科學研究能力，富有創(chuàng)新意識和國際競爭能力的優(yōu)秀人才。二、培養(yǎng)要求二、培養(yǎng)要求1合理的知識結(jié)構(gòu)和較強的學習能力；2物理基礎(chǔ)寬厚扎實、實驗綜合素質(zhì)優(yōu)秀；3有創(chuàng)新意識和良好的科學素養(yǎng)；4較高的外語水平，較強的檢索和閱讀外文文獻能力；5能熟練使用計算機，掌握多門應用軟件；6良好的思想品德和人文科學素養(yǎng)。三、主干學科及主要課程三、主干學科及主要課程主干學科物理學、光學主要課程力學、熱學、電磁學、光學、原子物理、普通物理實驗ⅠⅢ、電子線路、電子線路實驗、近代物理實驗ⅠⅡ、理論力學、熱力學與統(tǒng)計物理、電動力學、量子力學ⅠⅡ、固體物理ⅠⅡ、高等數(shù)學、線性代數(shù)、概率統(tǒng)計、應用軟件基礎(chǔ)、C語言程序設(shè)計基礎(chǔ)、大學計算機基礎(chǔ)、普通化學及實驗A、數(shù)學物理方法、磁性物理基礎(chǔ)、固體物理實驗方法、計算物理、理論物理基礎(chǔ)、計算物理實驗、原子核物理基礎(chǔ)、核物理實驗方法、核物理實驗、原子結(jié)構(gòu)、原子分子光譜、彈性動力學、微波原理與技術(shù)、聲學實驗、激光物理、集成電路應用、傳感器原理與應用（含實驗）、計算機基礎(chǔ)與應用（含實驗）、電磁測量技術(shù)實驗、現(xiàn)代電力電子技術(shù)基礎(chǔ)、綜合信息技術(shù)實驗、嵌入式系統(tǒng)軟件與單片機C語言開發(fā)、FPGA和CPLD的HDL設(shè)計、光通訊原理、信息光學、光電子學、光學專門實驗、光學測試技術(shù)、激光技術(shù)與應用和智能化光電儀器設(shè)計基礎(chǔ)、前沿物理講座、研討課、科研訓練等四、專業(yè)特色四、專業(yè)特色物理學（拔尖人才培養(yǎng)）基地培養(yǎng)方案設(shè)置的原則是突出物理學人才培養(yǎng)的三個特色一是使學生掌握寬厚扎實的基礎(chǔ)理論和專業(yè)知識“理論特色”；二是系統(tǒng)的實驗技能，在科學研究方面受到良好的科研訓練“實驗特色”；三是參與科學研究，倡導學術(shù)交流，培養(yǎng)創(chuàng)新能力“學術(shù)特色”。為了實現(xiàn)這一目標，根據(jù)吉林大學物理學院四個專業(yè)的特點，在外語、數(shù)學、實驗物理與理論物理的課程設(shè)置上側(cè)重點和要求均有所不同，首先是加強物理學（拔尖人才培養(yǎng)）基地人才培養(yǎng)的外語能力，做到生活外語和專業(yè)外語雙強；二是開設(shè)研討課，增加經(jīng)典物理和前沿物理課程，加強基礎(chǔ)理論學習；三是增加綜合性新實驗，加強物理學（拔尖人才培養(yǎng)）基地人才的實驗訓練；四是配備導師，提前進入老師課題組，加強科研能力的培養(yǎng)。通過“四強”的多樣化、個性化的培養(yǎng)模式，塑造出高素質(zhì)的物理人才。具體培養(yǎng)方案物理學基地指導性教學計劃及其進程表（一）建議修讀學期及學分分配備注課程類別課程性質(zhì)課程代碼課程名稱學分考核性質(zhì)總學時實驗學時12345678251001思想道德修養(yǎng)與法律基礎(chǔ)25考試3625課外12251002馬克思主義基本原理概論25考試4025課外8251003中國近現(xiàn)代史綱要2考試302課外2251004毛澤東思想與中國特色社會主義理論體系概論4考試604課外362510056形勢與政策ⅠⅡ2考查3211課外329110014體育ⅠⅣ4考查1201111901001軍事理論1考試161課外1616200710大學英語BⅠⅣ12考試2466433331620056大學英語AⅤⅥ2考查6411922001大學計算機基礎(chǔ)35考試6416359310013高等數(shù)學AⅠⅢ12考試192444＋習題64931010線性代數(shù)A4考試644＋習題12931013概率論與數(shù)理統(tǒng)計A4考試644＋習題12952001普通化學及實驗A35考試641635必修課小計59109296201616511普通教育課選修課要求在7大類普通教育教育公共選修課中選修8學分，其中在第Ⅱ、Ⅲ、Ⅶ類中各不少于2學分（大學生職業(yè)發(fā)展與就業(yè)創(chuàng)業(yè)指導Ⅰ、Ⅱ列為方法與技術(shù)類核心課，必選）321001力學4考試684321002熱學3考試523321003電磁學4考試684321004光學4考試684323001普通物理實驗Ⅰ2考試64642321005原子物理4考試684321006理論力學4考試684323002普通物理實驗Ⅱ2考試64642321007數(shù)學物理方法Ⅰ4考試644321008數(shù)學物理方法Ⅱ4考試684321009電子線路4考試644321010熱力學與統(tǒng)計物理4考試684323003普通物理實驗Ⅲ2考試64642321011電動力學4考試684321012量子力學Ⅰ4考試684323004近代物理實驗Ⅰ3考試88883513001電子線路實驗2考試52522321013固體物理Ⅰ4考試684必修課小計62119233271014141343250014前沿物理ⅠⅣ4考查641111321015應用軟件基礎(chǔ)25考查6625323005物理演示實習實驗1考查32321325005學科導論課1考查361323006近代物理實驗Ⅱ2考試64642學科基礎(chǔ)課選選修課412011工程圖學E2考查3262至少選修8學分

簡介：第一章第一章緒論緒論撩開物理學的神秘面紗撩開物理學的神秘面紗知識與技能目標知識與技能目標1知道物理學的研究內(nèi)容。2了解物理學與自然規(guī)律和社會規(guī)律的關(guān)系。3掌握學習物理學的方法。4了解高中物理的教材特點。過程與方法目標過程與方法目標1通過對物理學歷史和發(fā)展的了解和認識，激發(fā)學生學習興趣。2培養(yǎng)學生的觀察能力、概括能力和分析閱讀能力。情感、態(tài)度與價值觀目標情感、態(tài)度與價值觀目標1激發(fā)學生學習、探索的興趣和積極性2使學生對物理學有概括的認識，初步知道它的研究范圍，知道它是現(xiàn)代科學和技術(shù)的重要基礎(chǔ)，知道它對社會發(fā)展有重要作用3培養(yǎng)學生正確的科學學習態(tài)度，知道怎樣學好高中物理，并做更廣更深的探索。教學重點和難點物理學的研究范圍及物理的學習方法教學方法多媒體展示、講授法、閱讀教學法教學用具投影儀、投影片、靜電金屬屏蔽罩、帶絕緣座的金屬板、感應起電機2、物理學科介紹教師活動多媒體展示講述物理學是一門自然科學它起始于伽利略和牛頓的年代經(jīng)過三個多世紀的發(fā)展已經(jīng)成為一門眾多分支令人尊敬和熱愛的基礎(chǔ)科學；它遠到宇宙深處至咫尺之間，大到廣袤蒼穹，小到微觀粒子的浩瀚而又精細的時空中，物理學研究物質(zhì)存在的基本形式，以及它們的性質(zhì)和運動規(guī)律，因此說物理學是關(guān)于“萬物之理”的學問并不為過。3、物理學與自然規(guī)律教師活動講述大自然充滿了奧秘。在天地之間，各種形態(tài)的物質(zhì)展示著驚人的多樣和復雜，而在如此多樣和復雜的大自然背后，卻隱藏著統(tǒng)一與和諧的規(guī)律。課件展示哈雷慧星的照片，提問，它為什么能夠回歸學生活動思考，討論，簡要猜想。教師活動講述滿天星斗循環(huán)往復、東起西落，是什么力量使目月星辰有著這樣的運動規(guī)律通過這些，我們將了解天體的運動。課件展示星空圖片、運動員跳水圖片提出問題這些現(xiàn)象隱藏了什么樣的物理規(guī)律學生活動思考、討論，在老師引導下得出結(jié)論總結(jié)點評用有趣的物理問題引導學生積極思考，發(fā)揮學生想象和現(xiàn)有的知識。從而引導出新的知識

簡介：習題習題111選擇題1一運動質(zhì)點在某瞬時位于矢徑的端點處，其速度大小為YXRABDTDRDTRDCDDTRD||22DTDYDTDX答案D2一質(zhì)點作直線運動，某時刻的瞬時速度，瞬時加速度，則SMV222SMA一秒鐘后質(zhì)點的速度A等于零B等于2MSC等于2MSD不能確定。答案D3一質(zhì)點沿半徑為R的圓周作勻速率運動，每T秒轉(zhuǎn)一圈，在2T時間間隔中，其平均速度大小和平均速率大小分別為ABTRTR22TR20CD0002TR答案B12填空題1一質(zhì)點，以的勻速率作半徑為5M的圓周運動，則該質(zhì)點在5S內(nèi)，位移的大小1SM是；經(jīng)過的路程是。答案10M；5ΠM2一質(zhì)點沿X方向運動，其加速度隨時間的變化關(guān)系為A32TSI，如果初始時刻質(zhì)點的速度V0為5MS1，則當T為3S時，質(zhì)點的速度V。答案23MS13輪船在水上以相對于水的速度航行，水流速度為，一人相對于甲板以速度行走。1V2V3V如人相對于岸靜止，則、和的關(guān)系是。1V2V3V答案0321VVV∴不同如題16圖所示TRTDDDD與R題16圖3表示加速度的模，即，是加速度在切向上的分量TDDVTVADDTVDDA∵有表軌道節(jié)線方向單位矢），所以VVTVTVTVDDDDDD式中就是加速度的切向分量DTDV的運算較復雜，超出教材規(guī)定，故不予討論TTRDDDD與17設(shè)質(zhì)點的運動方程為，，在計算質(zhì)點的速度和加速度時，有人先求XXTYYT出R＝，然后根據(jù)及＝而求得結(jié)果；又有人先計算速度和加速度22YXVTRDDA22DDTR的分量，再合成求得結(jié)果，即，你認為兩種方法哪一種V22DDDDTYTXA222222DDDDTYTX正確為什么兩者差別何在解后一種方法正確因為速度與加速度都是矢量，在平面直角坐標系中，有，JYIXRJTYITXTRAJTYITXTRV222222DDDDDDDDDDDD故它們的模即為222222222222DDDDDDDDTYTXAAATYTXVVVYXYX

簡介：物理學史之力學史,11級物理系2012年5月17,前言,物理學是研究物質(zhì)運動的最普遍形式的規(guī)律以及物質(zhì)基本結(jié)構(gòu)的科學。物理學史是研究物理學產(chǎn)生和發(fā)展規(guī)律的科學。,物理學史的分類,力學熱學聲學光學電磁學原子物理學,物理學史的分期,,古代物理學時期,經(jīng)典物理學時期,,現(xiàn)代物理學時期,（從遠古到16世紀中葉）,（從16世紀中葉到19世紀末）,（從19世紀末到現(xiàn)在）,古代物理學時期的力學史,時間從遠古到16世紀中葉。主要代表人物亞里士多德、托勒密主要理論（1）神學大全①天體是由有智慧的本質(zhì)推動的，有智慧的本質(zhì)上帝。②地球是中心，繞它運動的天體的軌跡是同心圓，第一圈日月，第二圈載行星，第三圈載恒星，往外是天，地球內(nèi)部是一層層地獄。（2托勒密地心說以地球為中心，行星、太陽圍繞地球運動。（3）亞里士多德理論凡運動需要不斷施加力。,古代物理學時期的力學史,（一）、亞里士多德的物理學1、亞里士多德公元前384公元前322）馬其頓國王私人醫(yī)生的兒子，18歲進入柏拉圖學院，他愛獨立思考,老師傳授的知識，他都要尋根究底地仔細研究,他不盲從。以致在許多問題上他與柏拉圖的觀點不同他說過這樣的話教師是可敬的,但真理更可貴。約在公元前342年，他成為亞力山大大帝的私人教師。一生著作頗豐，是提出物理學名詞的第一人，強調(diào)科學分類，在科學領(lǐng)里起著奠基性的作用。某些大科學家“比起亞里士多德不過是小學生。”達爾文,古代物理學時期的力學史,特點主要是對自然現(xiàn)象的觀察和記載。這一時期，自然科學與哲學融合在一起，對自然現(xiàn)象的解釋往往是哲理性的。理論（1）若物體不受力，運動即停止（2）物體越重，下落速度應該越大（3）地球是宇宙的中心，太陽、行星和月亮應該圍繞它轉(zhuǎn),（一）、亞里士多德的物理學,經(jīng)典物理學時期的力學史,時間從16世紀中葉到19世紀末。代表人物哥白尼、布魯諾、開普勒、伽利略、牛頓科技革命要求自然為人類服務，要求科學從宗教束縛下解放出來。哥白尼拉開革命的序幕。,經(jīng)典物理學時期的力學史,,還記得那首兒歌嗎“太陽大，地球小，地球繞著太陽跑。”,哥白尼,經(jīng)典物理學時期的力學史,（二）、哥白尼與布魯諾,哥白尼偉大的波蘭天文學家，日心說的創(chuàng)立者，近代天文學的奠基人。,哥白尼地動學說被當時教會稱為“異端學說”，他被視為“瘋子”,經(jīng)典物理學時期的力學史,喬爾丹諾布魯諾（GIORDANOBRUNO，15481600）是意大利文藝復興時期偉大的思想家、自然科學家、哲學家和文學家。他勇敢地捍衛(wèi)和發(fā)展了哥白尼的太陽中心說，并把它傳遍歐洲。1592年，布魯諾在威尼斯被捕入獄，在被囚禁的八年中，布魯諾始終堅持自己的學說，最后被宗教裁判所判為“異端”燒死在羅馬鮮花廣場。,（二）、哥白尼與布魯諾,布魯諾自然科學家,經(jīng)典物理學時期的力學史,（三）、開普勒及其三大定律,,開普勒（15711630）是德國著名的天體物理學家、數(shù)學家、哲學家。他首先把力學的概念引進天文學，他還是現(xiàn)代光學的奠基人，制作了著名的開普勒望遠鏡。他發(fā)現(xiàn)了行星運動三大定律，為哥白尼創(chuàng)立的“太陽中心說”提供了最為有力的證據(jù)。他被后世譽為“天空的立法者”。,至此，托勒密的地心說被完全推翻。,經(jīng)典物理學時期的力學史,意大利物理學家、天文學家和哲學家，近代實驗科學的先驅(qū)者。其成就包括改進望遠鏡和其所帶來的天文觀測，以及支持哥白尼的日心說。當時，人們爭相傳頌“哥倫布發(fā)現(xiàn)了新大陸，伽利略發(fā)現(xiàn)了新宇宙”。今天，史蒂芬霍金說，“自然科學的誕生要歸功于伽利略，他這方面的功勞大概無人能及?！?（四）、伽利略,伽利略,經(jīng)典物理學時期的力學史,（四）、伽利略,經(jīng)典物理學時期的力學史,伽利略通過構(gòu)思的理想實驗指出在水平面上運動的物體若沒有摩擦，將保持這個速度一直運動下去；得出結(jié)論力是改變物體運動的原因，推翻了亞里士多德的觀點力是維持物體運動的原因。同時代的法國物理學家笛卡兒進一步指出如果沒有其它原因，運動物體將繼續(xù)以同速度沿著一條直線運動，既不會停下來，也不會偏離原來的方向。,四）、伽利略,經(jīng)典物理學時期的力學史,伽利略的自由落體實驗1590年，伽利略在比薩斜塔上做了“兩個鐵球同時落地”的著名實驗，從此推翻了亞里斯多德“物體下落速度和重量成比例”的學說，糾正了這個持續(xù)了1900年之久的錯誤結(jié)論。,（四）、伽利略,經(jīng)典物理學時期的力學史,牛頓第一定律一切物體在沒有受到力的作用時，總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止。牛二與牛三,（五）、牛頓及其三大定律,牛頓力學是萬能的的嗎,,現(xiàn)代物理學時期的力學史,光速不變原理。光電效應經(jīng)典力學認為，光的強度越強，越容易激發(fā)出電子，但是實驗發(fā)現(xiàn)，如果光的頻率低于某一臨界頻率，即使再強的光也無法激發(fā)出電子；2經(jīng)典力學認為，強度較低的光照射到金屬上后，需要一段時間，才可以讓電子積累足夠的能量，從原子核的束縛中激發(fā)出來，但實驗發(fā)現(xiàn)，只要光的頻率高于某一臨界頻率，不管光強多微弱，只要光一照上，幾乎立刻就能觀察到光電子；3經(jīng)典力學認為，激發(fā)出的光電子的能量與光的強度正相關(guān)，即光強越強，激發(fā)出的光電子的能量也越大，但實驗發(fā)現(xiàn)，每個光電子的能量只與光的頻率有關(guān)，而與光照強度無關(guān)，光強只影響到光電流的強度，即單位時間激發(fā)出的電子數(shù)目。,現(xiàn)代物理學時期的力學史,牛頓經(jīng)典力學的適用范圍宏觀高速不適用于微觀低速至此，力學體系得到完善。,謝謝,

簡介：一名物理學家的教育歷程［日］加來道雄,作者簡介,字詞梳理,整體把握,問題探究,寫作特點,學習要點,理想對話,加來道雄,加來道雄，美籍日裔物理學家，畢業(yè)于美國哈佛大學，獲加利福尼亞大學伯克利分校哲學博士學位，后任紐約市立大學城市學院理論物理學教授。主要著作有超越愛因斯坦（與特雷納合著）、量子場論、超弦導論等。,作者簡介,刨根究底撒手人寰湮沒驚詫柵欄畏葸不前五彩斑斕目眩鄙視冷嘲熱諷杜撰怪誕,字詞梳理,PáOHUáNYAN一聲CHàZHàXǐLáNXUàNBǐFěNGZHUàNDàN,全文可分為三部分童年的兩件趣事，引導作者走上一名理論物理學家的歷程。作者對鯉魚世界的遐想。作者對愛因斯坦未竟事業(yè)的向往。,整體把握,鯉魚開會,“鯉魚科學家”對“世界”的認識是怎樣的1水池之外看不見的世界沒有科學意義2它們?yōu)樗徸约耗軌蜻\動而困惑不解,3“鯉魚科學家”的“消失”和“重現(xiàn)”，它們認為是“奇跡”。4“鯉魚科學家”的“傳奇故事”，真實地證明另一個世界的存在，而它們卻認為“胡說八道”。,作者想通過“鯉魚科學家”對世界的認識說明什么“自以為是”的人類和“鯉魚科學家”有相似之處。,重點突出，詳略得當。在整體上，作者通過童年的兩件趣事和高中時建立實驗室的事例，突出他成長為一名“物理學家”的“教育歷程”，并不旁及其他成長的經(jīng)驗。,寫作特點,在局部上，作者重點放在制造“自己的原子對撞機”上，其中具體的數(shù)據(jù)敘述得很詳盡，讓人體會到作者嚴謹、踏實的性格，以及成為物理學家所需要的基本素質(zhì)。,你認為要成為一名優(yōu)秀的科學家應該具備哪些自身因素①想像力②樂趣③實驗精神,問題探究,李政道美籍華裔物理學家，1926年11月25日出生于中國上海。1957年，與楊振寧一起，獲得諾貝爾物理學獎。李政道和楊振寧是最早獲諾貝爾獎的華人。,楊振寧，美籍華裔物理學家，1922年10月1日生于安徽省合肥縣，諾貝爾物理獎獲得者。,丁肇中祖籍山東日照縣，1936年出生于美國密西根州安阿堡1974年，與里希特各自獨立地發(fā)現(xiàn)了J/Ψ粒子。為此，他們共同獲得了1976年諾貝爾物理學獎。,理想，我來說,做語文練習冊題,課后作業(yè),

簡介：1東北師范大學物理學院東北師范大學物理學院20192019年博士研究生博士研究生“申請申請考核考核”制招生選拔工作實施細則制招生選拔工作實施細則為充分發(fā)揮導師在博士生招生中的作用，選拔創(chuàng)新人才攻讀我院博士學位研究生，物理學院2019年繼續(xù)實行博士生招生“申請考核”制，具體辦法如下。一、組織管理一、組織管理1成立物理學院博士研究生招生工作小組，由學院部分黨政班子成員和部分教授委員會教授等專家組成，組長由學院院長擔任。工作小組統(tǒng)籌博士生招生的具體工作，履行領(lǐng)導、組織、協(xié)調(diào)、監(jiān)督職責。2“材料審核小組”由物理學院的導師組組成，每組不少于3人。組長由物理學院博士研究生招生工作小組選定。3“綜合考核小組”由具有指導研究生經(jīng)歷、責任心強、教學經(jīng)驗豐富、科研能力較強、外語水平較高的本學科副教授職稱（含）或相當專業(yè)技術(shù)職務以上專家組成，每組不少于5人，其中至少一名校外專家。組長由物理學院博士研究生招生工作小組選定。二、申請條件二、申請條件1中華人民共和國公民；擁護中國共產(chǎn)黨的領(lǐng)導，具有正確的政治方向，熱愛祖國，愿意為社會主義現(xiàn)代化建設(shè)服務，遵紀守法，品行端正。2心理健康且身體健康狀況符合國家規(guī)定的體檢要求。3申請者應具備良好的學術(shù)科研能力。4申請者必須符合下述條件之一（1）應屆碩士畢業(yè)生（最遲須在入學前畢業(yè)或取得碩士學位）。（2）碩士研究生畢業(yè)或已獲碩士學位的人員。注考生持境外獲得的碩士學歷學位證書報考，須通過國家教育部留學服務中心的認證，資格審查時須提交國外學歷學位認證書的原件及復印件。（3）在職人員攻讀碩士專業(yè)學位的考生（非學歷教育，只有碩士學位證書，無畢業(yè)證書的），報名時必須已獲得碩士學位證書。5英語要求3四、材料審核四、材料審核1所有所有“申請材料申請材料”請于請于20192019年3月5日前寄送至物理學院日前寄送至物理學院，并在郵件封面注明“博士‘申請考核’制材料”。2由學院材料審核小組對申請人材料進行材料審核，合格者方能參加綜合考核（時間預計在2019年3月中下旬，具體時間、地點將以學院網(wǎng)站公告或通知為準）。材料審核包括形式審核和評價審核。形式審核即“材料審核小組”對申請人提供材料的完備性、真實性進行審核。不符合報名條件者，不予進入后續(xù)的考核程序；評價審核即“材料審核小組”根據(jù)申請人提供的材料對其學術(shù)背景、學業(yè)成績、科研成果、專家推薦作出評價，給出審核意見。此環(huán)節(jié)未通過者，不予進入后續(xù)的考核程序。3申請人是否跨學科，將在材料審核時進行認定。被認定為“跨學科”的，須在綜合考核前加試2門科目，加試方式為筆試，每科成績滿分為100分。加試科目中任何一門考試成績低于60分，即為不合格，不可進入后續(xù)的考核程序；加試合格的可進入后續(xù)的考核程序，加試成績不計入總成績。加試科目物理學一級學科加試大學物理和半導體物理；材料物理與化學加試材料物理和物理化學。五、綜合考核五、綜合考核綜合考核包括專業(yè)素質(zhì)考核和綜合素質(zhì)考核，各100分。專業(yè)素質(zhì)考核或綜合素質(zhì)考核成績低于60分均視為不合格，不予錄取。專業(yè)素質(zhì)考核方式為筆試，主要考查學生的基礎(chǔ)理論、基礎(chǔ)知識?？忌蓮目荚嚳颇苛孔恿W、固體物理、材料化學、高級光學中任選一門?？荚嚂r長120分鐘。綜合素質(zhì)考核方式為面試，重點圍繞研究計劃考核考生的研究基礎(chǔ)與創(chuàng)新潛質(zhì)。每位考生考核時長不少于30分鐘，包括以下內(nèi)容1英語考核要求申請人對一篇專業(yè)性英語論文的部分章節(jié)進行閱讀、翻譯；或在規(guī)定的時間內(nèi)圍繞一個簡單的主題寫一段英語。目的是考察學生的英語閱讀、理解和寫作能力。2科學研究計劃內(nèi)容須包含已開展的課題摘要、研究意義、研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，主要研究內(nèi)容，取得成果的意義和創(chuàng)新之處；擬探討的科學問題，研究內(nèi)容、擬解決的主要問題，以及研究方案等。主要考察學生文獻閱讀能力和獲取相關(guān)專業(yè)知識

簡介：一名物理學家的教育歷程一名物理學家的教育歷程教學建議一、教學這篇課文，要以“教育歷程”為重點，；探討其中表現(xiàn)的思想內(nèi)涵，引導學生體會科學精神。二、高維空間對普通人來說，是很難想像的。所以，教學重點是文章內(nèi)容，而不是相關(guān)的科學知識。相關(guān)知識教師有所了解，能幫助教學課文即可，不必教授給學生。三、“研討與練習”的二、三兩題都是開放題，要引導學生從生活出發(fā)，了解科學、認識科學。教學過程一、整體把握1文章特點1結(jié)構(gòu)文章的題目是“一名物理學家的教育歷程”，田此，敘述的順序主要是歷時牲的。但是，作者開頭就說“童年的兩件趣事極大地豐富了我對世界的理解力，并且引導我走上成為一個理論物理學家的歷程?！倍巴甑膬杉な隆弊鳛槲恼碌闹饕獌?nèi)容，又是共時性的敘述。這樣的結(jié)構(gòu)安排，使文章既脈絡(luò)清楚，又重點突出。結(jié)構(gòu)如圖’童年青年成年鯉魚世界的幻想想像→實驗→理論物理學家的“教育歷程”，并不旁及其他成長的經(jīng)驗；在局部上，如高中階段，作者看了許多統(tǒng)一場理論方面的書，并常常去斯坦福大學的物理圖書館，相關(guān)的理論書籍是怎樣啟發(fā)、引導他研究的，這里肯定有許多精彩的故事，但是作者只是一筆帶過，重點放在制造“自己的原子對撞機”上，其中具體的數(shù)據(jù)敘述得很詳盡，讓人體會到作者嚴謹、踏實的性格，以及內(nèi)在的成為物理學家所需要的基本素質(zhì)。3科學精神本文三個主要部分，并不是簡單地敘述成長的故事，而是具有深刻的科學精神內(nèi)涵，可以從中看到哪些方面的“教育”對成為優(yōu)秀科學家最為重要。1想像力科學是需要想像力的，想像力能帶來創(chuàng)造力。作者正是從對鯉魚世界的想像中，認識到人類觀察空間的局限性，間接感悟到高維空間存在的可能。由感性的想像上升到理性的創(chuàng)造，體現(xiàn)了創(chuàng)新意識和探索精神。2樂趣科學不應該是枯燥的，而是應該充滿樂趣的。探尋自然的奧秘，對真正的科學千作者來說，是和自然做的近似于捉迷藏的“游戲”，也是人生的“境界”。“游戲”使他們樂此不疲，充滿激情，不受外界的誘惑和干擾；而“境界”使他們不顧功利，不畏強權(quán)，只求真理。3實驗精神丁肇中說過，“現(xiàn)代學術(shù)的基礎(chǔ)就是實地的探察，就是我們現(xiàn)在所謂的實驗。”“科學發(fā)展的歷史告訴我們，新的知識只能通過實地實驗而得到，不是由自我檢討或哲理的清談就可

簡介：1對PHYSICALBIOLOGYOFTHECELL第1版的介紹與評價馬永凡（南開大學藥學院）一、出版與作者情況PHYSICALBIOLOGYOFTHECELL（細胞生物物理學）由加州理工學院的ROBPHILLIPS教授，布蘭德斯大學的JANEKONDEV教授以及斯坦福大學的JULIETHERIOT教授共同編寫，并由NIGELME編配插圖。ROBPHILLIPS教授在圣路易的華盛頓大學獲得博士學位，現(xiàn)工作于加州理工學院的應用物理系。JANEKONDEV教授高中就讀于塞爾維亞的貝爾格萊德的一所數(shù)學高中，獲得貝爾格萊德大學的碩士學位，康奈爾大學的博士學位，現(xiàn)工作于布蘭德斯大學的物理學和生物多樣性的研究生課程部門。JANEKONDEV是一個主要研究分子和細胞生物學的理論物理學家，其研究組需要做大量的單分子和單細胞實驗。JULIETHERIOT同時取得馬薩諸塞州科技協(xié)會的物理學和生物學碩士，又在舊金山的加利福尼亞大學獲得細胞生物學博士，JULIETHERIOT現(xiàn)工作于斯坦福大學醫(yī)學部生物化學系和微生物及免疫系。二、本書的創(chuàng)作背景與適用對象隨著科學知識的獲得的步伐不斷加快，尤其是生物科學，可能存在著我們對生命的科學理解變得不是那么詳細的問題?？茖W教科書的中心角色是組織提煉數(shù)量巨大的與某一領(lǐng)域相關(guān)的可用信息。鑒于此，一大批的教科書編者已經(jīng)承擔了這個編寫優(yōu)秀、容易理解的細胞調(diào)查和分子生物學的可怕任務。雖然本書可能重復了其中的一些相同的資料，但本書的最基本的目的跟他們不盡相同。沒有為一個巨大而復雜的領(lǐng)域例如細胞和分子生物學簡單的正確的構(gòu)建一個概念性簡化地圖方法。絕大多數(shù)的現(xiàn)代的生物教材都是把思想、事實和實驗數(shù)據(jù)組織起來。與此相反，本書從物理生物學的不同觀點區(qū)分了同一系列的信息。因此，本書采用了根據(jù)物理生物觀點，而不是細胞生物學觀點的相近主題來組織全書。本書不是專為少數(shù)專業(yè)的讀者而寫，它也適合于第一次接觸物理生物學或者生物物理學的本科生或者研究生，同時，它也適合許多專業(yè)的科學家了解基本的規(guī)則和應用。三、內(nèi)容簡介本書從構(gòu)成生命的主要物質(zhì)出發(fā)，逐漸的深入，給同學們帶來當今細胞生物中的尖端成果。小小細胞，卻是如此精細的運作著，不僅各方面協(xié)調(diào)一致，而且還都做到了用最少的物質(zhì)發(fā)揮最大的作用，其中包含了很多物理知識細胞中力的作用規(guī)律，運動、電現(xiàn)象等等。四、本書特色本書內(nèi)容豐富，從最基本的細胞出發(fā)，層層深入地給廣大讀者揭示了生命的本質(zhì)活動，細胞中的物理現(xiàn)象，語言活潑生動，而且旁征博引，獲得知識的同時不乏趣味性，這是與很多細胞方面教科書不同的地方，而且它適用的范圍也廣，從入門者到科學家都能從中學到東西，具體來說主要有以下幾點41巧引故事開篇，吸引讀者眼球前言部分引用了一個地圖制作的故事，提起了讀者的極大的興趣，急于想知道結(jié)果而如饑似渴的讀下去。42合理的章節(jié)安排，圖文并茂的講解3書能扮演一個重要的角色。本書結(jié)構(gòu)嚴密，每章開始都有一段簡介，章末的總結(jié)”巴伊蘭大學的YITZAKRABIN說“我非常喜歡讀這本書，從中我獲益匪淺，我喜歡玩其中簡單但是有用的估計，最重要的，它使我對于物理在細胞生物學中的運用更加樂觀”。六、對我國編寫同類教材的啟示61善于吸引讀者眼球要善于運用一些有趣的并且與書本內(nèi)容相關(guān)的知識激起讀者的興趣，外國人不僅在生活中幽默，在很多地方都有他們幽默的影子，可以說幽默給其增添了不少特色。這本教材中很多地方引用了一些于書本內(nèi)容相關(guān)的趣味故事，使全書讀起來趣味盎然。62名家編寫教材面對當今網(wǎng)絡(luò)上各種垃圾產(chǎn)品層出不窮的現(xiàn)象，我們都亟待一個拒絕垃圾的時代，編寫教材是一件重大的事，有關(guān)青少年健康成長的問題，一本編得好的教材就像一個良師益友，給予青少年以及廣大讀者睿智的思想，開啟智慧之源，而一本編得垃圾的書則將人引入誤區(qū)，并在腦中形成根深蒂固的印象，禍害眾生。63引用的文獻材料適當編寫各種教材的時候，應該注意在多讀一些文獻的情況下，引用適當?shù)奈墨I，引用的時候不要生搬硬套，而應選擇那些最能說明道理的內(nèi)容。同時可以引用其他文獻中的優(yōu)秀的表格，圖像等等，注意引用的時候一定要條理清楚，避免不同文獻的重復冗長。64問題新穎本書中的思考題十分新穎，給讀者耳目一新的感覺，引起學生認識上的沖突，激發(fā)讀者探索問題的興趣。問題雖新穎，卻是結(jié)合讀者的生活實際，而不是虛無飄渺的。另外，新穎并不是盲目的加大難度，問題的難易程度適中，難度適中的問題有效地激發(fā)了讀者的好奇。而且，在新穎的基礎(chǔ)上，問題本身又是緊扣教材本身的，以課本內(nèi)容為根據(jù)，在形式上力求新穎。七、章節(jié)目錄第一部分生命的本質(zhì)第1章生物多樣性的原因31時間尺度的層次結(jié)構(gòu)11細胞物理生物學32分裂周期12構(gòu)成生命的原料33相對時間13生物模型34操縱時間14大量的理想化模型35總結(jié)和結(jié)論15總結(jié)和結(jié)論36思考題16課外閱讀37課外閱讀17參考文獻38參考文獻第2章細胞和生物體的第4章保護小動物21大腸桿菌頌歌41選擇一粒沙子22細胞和他們內(nèi)部的結(jié)構(gòu)42作為模型蛋白的血紅蛋白23規(guī)模的伸縮43噬菌體和分子生物學24總結(jié)和結(jié)論44兩種細胞的故事25思考題45酵母從生物化學到細胞循