地球物理复习题答案

1、基本概念：重力等位面、重力异常、地磁要素、磁异常、感应磁化强度，地磁日变、波阻抗、震相、同相轴、偏移距、电阻率、极化率重力等位面：重力异常：在重力学中，由地下岩矿石密度分布不均匀所引起的重力变化磁异常：主要指地壳浅部具有磁性的岩石或矿石所引起的局部磁场，它叠加在基本磁场之上。感应磁化强度：岩（矿）石被现在地磁场磁化而具有的磁化强度称为感应磁化强度地磁日变：地磁的太阳静日变化，以太阳日（24小时）为周期的日变化。太阴日变化：以来于地方太阴日，并以半个太阴日为周期的变化。波阻抗：地震波在介质中传播时，作用于某个面积上的压力与单位时间内垂直通过此面积的质点流量(即面积乘质点振动速度)之比，具有阻力的含义，称为波阻抗，其数值等于介质密度p与波速V的乘积。震相：在地震图上显示的性质不同或传播路径不同的地震波组。各种震相在到时、波形、振幅、周期、质点运动等方面都各有它们自己的特征。同相轴：地震记录上各道振动相位相同的极值(俗称波峰成波谷)的连线称为同相轴。（在解释地震勘探资料时，常常根据地震记录上有规律地出现的形状相似的振动画出不同的同相轴，它们表示不同层次的地震波。）偏移距：指激发点到最近的检波器组中心的距离，常常分解为两个分量：垂直偏移距，即以直角到排列线的距离；纵偏移距，从激发点在排列线的投影到第一个检波器组中心的距离。电阻率：表征物体导电性好坏的一个物理量。在数值上，它相当于电流垂直通过边长为一米的立方体均匀物质时，该物质所具有的电阻值。极化率：表征极化介质的激电性质。2、什么是地球物理学，包括哪些主要方法，这些方法研究的物理基础是什么？（绪论）地球物理学是应用物理学的方法研究地球的一门科学。从广义上来讲，地球物理学的研究对象包括从固体地球的内核直至大气圈边界的整个地球；从狭义上来讲，地球物理学指的就是固体地球物理学，运用物理学的方法理解、解释地球的内部构造、组成、动力学以及与地球表面地质现象的关系。主要的地球物理方法有：地震学方法：地震是一种常见的地质现象。对其孕育、发生的研究包括了运动学和动力学二个方面的内容。地震波的传播带来了大量、丰富的地球内部的信息因此地震学本身就是固体地球物理学的重要组成部分。根据介质的弹性和密度差异，通过观测和分析大地对地震波的响应，推断地球内部介质的结构和岩石的性质测量量：地面的震动（位移，速度，加速度）地球内部参数：速度，密度，衰减Q。重力学方法：研究重力场时空分布规律及其测量方法的科学。测量量：重力加速度地球内部参数：密度地磁学方法：研究地磁场空间分布和随时间变化的规律。当位移方向l与重力g的方向垂直时W(x,y,z)=C(常数)在W(x,y,z)=C方程所确定的曲面上，重力位各处都等于常数C，称这曲面叫重力等位面。测量量：磁场的强度和方向地球内部参数：磁化系数地电学方法：研究地球内部介质的电性特征及其分布规律。测量量：视电阻率,视激化率地球内部参数：电阻率,激化率地热方法：3、简要说明地壳均衡理论，普拉特均衡理论和艾里均衡理论基本原理；（重力学-3）在地下某个深度(称为补偿深度)的下面，地球内部的压力是流体静压力或静水压力，这就意味著在补偿深度处单位横截面上伏柱体的重量，必须完全是相等的；地球曲率的小的校正会造成一些差别。如果在地球的表面存在过剩的负载，例如山脉，洋脊或冰帽，那么如果达到了均衡，在这个表面之下，补偿深度之上，一定存在一个等效的补偿质量的亏损；对于海洋，这样的亏损负载会出现相反的情况。所谓地壳均衡，就是说从地下某一深度算起，相同面积所承载的质量趋于相等，地面上大面积质量的增减，地下必有所补偿。普拉特(1854年)：地下从某一深度算起(称补偿深度)，以下物质的密度是均匀的，但以上的物质，则相同截面的柱体保持相同的总质量，因此地形越高，密度越小，即在垂直方向是均匀膨胀的。艾里(1855年)：把地壳视为较轻的均质岩石柱体，漂浮在较重的均质岩浆之上、处于静力平衡状态，根据阿基米德浮力原理可知，山愈高则陷入岩浆愈深形成山根，而海愈深则缺失的质量越多，岩浆将向上凸出也愈高，形成反山根。4、布格重力异常的定义及其他地质——地球物理含义？（重力学-2）布格重力异常在法耶异常基础上，再加上中间层校正，即经过正常场校正、地形校正、布格校正(高度校正和中间层校正)的重力异常。含义：布格重力异常包含了壳内各种偏离正常密度分布的矿体与构造的影响，也包括了地壳下界面起伏而在横向上相对上地幔质量的巨大亏损或盈余的影响。自由空间重力异常是对观测值仅做正常场校正和高度校正，反映的是实际地球的形状和质量分布与参考椭球体的偏差。法耶异常：ΔgFI中还包含有地形影响的因素在内，若加上局部地形校正，即得到第二种自由空间重力异常。第二种自由空间重力异常5、重力资料整理中，一般要作哪些校正，理解各校正的物理含义，简单的公式要记住，并做相应的计算。（重力学-2）重力资料整理目的是求出消除仪器的零点漂移之后各测点相对于基点的相对重力值。经过零点校正后得到的是各测点相对于总基点的相对重力值，它包括因地下密度不均匀的地质体引起的异常，也包含因各测点周围地形不同、所处纬度不同等因素的影响。地形校正校正原因：地形起伏往往使得测点周围的物质不能处于同一水准面内，对实测重力异常造成了严重的干扰，必须通过地形校正予以消除。校正办法：除去测点所在水准面以上的多余物质，并将水准面以下空缺部分用物质填补起来。校正方法中间层校正高度校正（自由空间校正）校正原因：经地形、中间层校正后，测点与大地水准面或基准面间还存在一个高度差△h，要消除这一高度差对实测的影响，就要进行高度校正。正常场(纬度)校正校正原因：当测点与总基点不在同一纬度时，测点重力值包含了总基点与测点间的正常重力场的差值，这一差值需要消除。校正原因：经地形校正后，测点周围的地形变成水准面，但测点所在水准面与大地水准面或基准面（总基点所在水准面）间还存在着一个水平物质层，消除这一物质层的影响就是中间层校正。校正办法：中间层可当作一个厚度为△h，密度为σ的无限长水平均匀物质面，其校正公式为：测点高于大地水准面或基准面时，△h取正，反之取负。校正方法：{Δgh}g.u.=3.086{h}m测点高于大地水准面或基准时，△h取正，反之取负各项校正物理含义地形校：消除测点附近的地形影响，使测点周围没有地形；中间层校正：消除测点和基点之间中间层质量的影响；高度校正：消除正常重力场随高度的变化的影响，使测点和基点位于同一高度；纬度校正：消除正常重力场随纬度的变化的影响，使测点和基点位于同一纬度。6、地磁要素如何定义，各要素之间有什么关系？（地磁学-1）磁偏角D磁倾角I总磁场强度T垂直磁场强度Z水平磁场强度H水平X分量(北向)水平Y分量(东向)x为向北分量；y为向东分量；z为垂直分量；Bt为测点地磁场总磁感应强度矢量；H为地磁场在水平面上的投影，称为水平分量；D为H矢量与x轴的夹角，成为磁偏角；I为地磁场偏离水平面的角度，成为磁倾角。关系如下：x=HcosD,y=HsinD,tanI=z/H,tanD=y/x,H*H=x*x+y*y,Bt*Bt=H*H+z*z,Bt=HsecI,Bt=zcscI。7、简要说明地磁场随空间的分布规律及随时间的变化规律？（地磁学-1）地磁场有两个磁极，其S极位于地理北极附近，N极位于地理南极附近，但不重合，磁轴与地球自转轴的夹角现在约为11.5度。长期观测证实，地磁极围绕地理极附近进行着缓慢的迁移。地磁场随时间的变化主要包括太阳静日变化和太阴日变化。太阳静日变化是以一个太阳日为周期的变化，其特点是白天比夜晚变化幅度大，夏季比冬季变化幅度大，平均变化幅度为数nT至数十nT。太阳静日变化按一定规律随纬度分布，在同一纬度圈的不同地点，静日变化曲线形态相同，且极值也出现在相同的地方时上。太阴日变化以来于地方太阴日，并以半个太阴日为周期。太阴日是地球相对于月球自转一周的时间（约25小时），太阴日变化的幅度很微弱（Z和H的最大振幅仅1-2nT），磁测时已校正方法：在大面积的测量时，按1909赫尔默特公式计算出正常重力值，再从观测值中减掉它。在小面积的重力测量中，按下式计算：{Δg}gu=−814sin2ϕ{D}kmϕ为总基点纬度或测区平均纬度D为测点到总基点纬度向距离，在北半球，当测点位于总基点以北时D取正，反之取负，单位为km。将它包括在太阳静日变化内，故不再单独考虑。8、表征岩石磁性的物理量有哪些，它们是如何定义的？（地磁学-2）磁化强度、磁化率、感应磁化强度、剩余磁化强度、总磁化强度磁化强度M：均匀无限磁介质，受外部磁场H作用，衡量物质被磁化程度的物理量。物质磁化率к：表征物质受磁化的难易程度，是无量纲的物理量，但к仍注以单位。感应磁化强度：位于岩石圈中的地质体，受到现代地磁场的磁化而具有的磁化强度剩余磁化强度：岩矿石在生成时，处在一定的条件下，受当时的地磁场磁化、成岩后经历漫长的地质年代，所保留下来的磁化强度岩石的总磁化强度，由两部分组成：（a）岩矿石受当时地磁场的作用生成Mi；（b）经历了构造变动，剩余磁性的方向变化为Mr（原本的Mi已被Mr替代了）；（c）现代地磁场作用生成Mi（这个Mi是新生成的，不是原本的）；（d）总磁化强度是Mr与Mi的合矢量。9、地磁场由哪几部分组成？（地磁学-1）地磁场=基本磁场+变化磁场+磁异常基本磁场：中心偶极子磁场和大陆磁场组成，来源地球内部，占地磁场主要部分(98%以上)。变化磁场：主要指短期变化磁场，来源地球外部，占地磁场1%以下磁异常：主要指地壳浅部具有磁性的岩石或矿石所引起的局部磁场，它叠加在基本磁场之上。10、为了从实测磁场中提取磁异常，磁测资料的整理中需要作哪些校正处理？（地磁学-3）磁测数据通过整理得测点相对于基点磁场差值，还要进行日变改正、正常场改正、高度改正总磁场异常ΔT=T-T0–T1–T2–T3T─观测值、T0─正常场改正值、T1─日变改正、T2─高度改正、T3─背景场(常数)正常场校正：当进行大面积高精度磁测工作时,必须用国际地磁参考场IGRF模型进行正常场改正。高度校正：正常地磁场随高度增加而衰减，在山区进行磁测时，必须消除由于高度变化所造成的影响。高度改正从总基点高程起算日变校正：消除地磁场静日变化和短周期扰动等对观测结果的影响。11、重磁资料处理的向上延拓、水平导数和垂直导数有何作用？（地磁学-4）向上延拓：压制浅层(干扰),突出深部(趋势)；水平导数：突出方向构造信息；垂直导数：突出浅层场源信息；12、什么是地球物理学的正问题，反问题？地球物理学的正反演问题。反演问题：由地面上的物理观测来推导地下的情况。正演问题：由于事件或过程发生在先，而结果或信息接收在后，对自然事件或过程发生的描述和预测。13、重力磁法勘测的基本原理及其应用举例？重力勘测是利用组成地壳的各种岩体、矿体的密度差异引起的重力变化来研究地质构造与矿产分步的学科。以牛顿万有引力规律为基础来研究由于地质原因引起的重力局部变化，利用精密的重力仪测出重力异常，经过分析计算，使可推断地下不同密度的地质体的埋葬情况，进而确定隐伏矿体的位置和了解地质构造情况。应用：划分大地构造单元和研究地壳深部构造；圈定含油气远景区及含楳盆地，寻找金属矿产；航空领域主要用于推算火箭，导弹，卫星，飞船的运行轨道磁法勘探是以地壳中岩，矿石的磁性差异为基础的。由于这种差异的存在，在地表就形成有一定特点的局部磁场，叠加在地球磁场纸上，形成磁异常，通过测定和分析这些磁异常来研究它和地质因素的关系，从而作出关于地下地质构造与矿产分布的有关结论，这就是磁法勘探的实质和主要任务。应用：金属矿床勘探、研究结晶基底的变化、岩浆岩地区磁异常填图等1.描述地震的基本参数有哪些，如何定义？（天然地震-1）地震、震源、震中、发震时刻T、震级M地震：地球内部介质(岩石)突然发生破坏，产生地震波，从而在相当范围内引起地面振动的现象震源（λ,ϕ,h）：发生地震的地方震中（λ,ϕ）：震源在地面上的垂直投影发震时刻T：地震发生的时间(年、月、日、时、分、秒,可精确到0.1—0.01s)震级M:表