地球物理学基础作业05
地球物理学的基础知识
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。
地球物理学考试试题
地球物理学考试试题一、选择题（每题 3 分，共 30 分）1、地球物理学研究的主要对象是（）A 地球的内部结构B 地球的表面形态C 地球的大气圈D 地球的水圈2、地震波在地球内部传播时，速度最快的是（）A 纵波B 横波C 面波D 瑞利波3、地球磁场的主要来源是（）A 地球内部的电流B 地球表面的电荷C 太阳风与地球磁场的相互作用D 月球对地球的引力4、重力测量中，自由空气异常主要反映了（）A 地形的影响B 中间层物质的影响C 地壳物质密度分布不均匀D 地幔物质密度分布不均匀5、地磁要素中，用来确定磁北方向的是（）A 磁偏角B 磁倾角C 水平分量D 垂直分量6、以下哪种方法常用于研究地球内部的热状态（）A 地热测量B 重力测量C 地磁测量D 地震测量7、地球内部的莫霍面是（）A 地幔与地核的分界面B 地壳与地幔的分界面C 外核与内核的分界面D 岩石圈与软流圈的分界面8、大地电磁测深法主要利用的是（）A 高频电磁波B 低频电磁波C 直流电D 交流电9、岩石的剩余磁性主要包括（）A 热剩余磁性和化学剩余磁性B 感应磁性和剩余磁性C 稳定磁性和不稳定磁性D 原生磁性和次生磁性10、以下哪种地球物理方法可以用于探测地下水资源（）A 重力勘探B 磁法勘探C 电法勘探D 地震勘探二、填空题（每题 3 分，共 30 分）1、地球物理学包括________、＿_______、＿_______等多个分支学科。
2、地震波在不同介质中的传播速度不同，这是利用________进行地球内部结构研究的基础。
3、地球的重力场可以通过________测量来获取。
4、地磁北极在地理南极附近，但并不重合，两者的夹角称为________。
5、热流值是衡量地球内部________的重要参数。
6、地球内部的圈层结构主要有________、＿_______、＿_______。
7、电法勘探中，根据供电电极和测量电极的排列方式不同，可分为________、＿_______等方法。
2017地球物理学基础作业08及参考答案
2017地球物理学基础作业08及参考答案1.磁倾角-Inclination 极移曲线-Polar wander curve磁偏角-Declination 居里温度-Curie temperature (point)古地磁-Paleomagnetism normal polarity -正极性Dipole -磁偶极子Diamagnetic -反磁性、抗磁性Paramagnetic -顺磁性Ferromagnetic -铁磁性Three main classes of magnetic behavior can be distinguished on the basis of magnetic susceptibility:diamagnetism,paramagnetism and ferromagnetism.In diamagnetic materials the susceptibility is low and negative,i.e.,a magnetization develops in the opposite direction to the applied field.Paramagnetic materials have low,positive susceptibilities.Ferromagnetic materials can be subdivided into three categories.True ferromagnetism is a cooperative phenomenon observed in metals like iron,nickel and cobalt,in which the lattice geometry and spacing allows the exchange of electrons between neighboring atoms.This gives rise to a molecular field by means of which the magnetic moments of adjacent atoms reinforce their mutual alignment parallel to a common direction.Ferromagnetic behavior is characterized by high positive susceptibilities and strong magnetic properties.The crystal structures of certain minerals permit an indirect cooperative interaction between atomic magnetic moments.This indirect exchange confers magnetic properties that are similar to ferromagnetism.The mineral may display antiferromagnetism or ferrimagnetism.The small group of ferrimagnetic minerals is geophysically important,especially in connection with the analysi s of the Earth’s paleomagnetic field.根据磁化率可以区分三类主要的磁性行为：抗磁性、顺磁性和铁磁性。
应用地球物理学习题答案概况
一、名词解释1地震勘探：是以不同岩石、矿石间的弹性差异为基础，通过观测和研究地震波在地下岩石中的传播特性，以实现地质勘查目标的一种研究方法。
2震动图：用μ～t坐标系统表示的质点振动位移随时间变化的图形称为地震波的震动图。
3波剖面图：某一时刻t质点振动位移μ随距离x变化的图形称之为波剖面图。
4时间场：时空函数所确定的时间t的空间分布称为时间场。
5等时面：在时间场中，如果将时间值相同的各点连接起来，在空间构成一个面，在面中任意点地震波到达的时间相等，称之为等时面。
6横波：弹性介质在发生切变时所产生的波称之为横波，即剪切形变在介质中传播又称之为剪切波或S波。
7纵波：弹性介质发生体积形变〔即拉伸或压缩形变〕所产生的波称为纵波，又称压缩波或P波。
8频谱分析：对任一非周期地震阻波进行傅氏变换求域的过程。
9波前面：惠更斯原理也称波前原理，假设在弹性介质中，已知某时刻t波前面1时刻开始产生子波向外传播，上的各点，则可把这些点看做是新的震动源，从t1＋Δt时刻的新的波前面。
经过Δt时间后，这些子波波前所构成的包拢面就是t110视速度：沿观测方向，观测点之间的距离和实际传播时间的比值，称之为视速度。
V*11观测系统:在地震勘探现场采集中，为了压制干扰波和确保对有效波进行√×追踪，激发点和接收点之间的排列和各排列的位置都应保持一定的相对关系，这种激发点和接收点之间以及排列和排列之间的位置关系，称之为观测系统。
12水平叠加：又称共反射点叠加或共中心点叠加，就是把不同激发点不同接收点上接收到的来自同一反射点的地震记录进行叠加。
13时距曲线：一种表示接收点距离和地震波走时的关系曲线，通常以接收点到激发点的距离为横坐标，地震波到达该接收点的走时为纵坐标。
14同向轴：在地震记录上相同相位的连线。
15波前扩散：已知在均匀介质中，点震源的波前为求面，随着传播距离的增大，球面逐渐扩展，但是总能量保持不变，而使单位面积上的能量减少，震动的振幅将随之减小，这称之为球面扩散或波前扩散。
应用地球物理学习题参考答案
一、名词解释1地震勘探：是以不同岩石、矿石间的弹性差异为基础，通过观测和研究地震波在地下岩石中的传播特性，以实现地质勘查目标的一种研究方法。
2震动图：用μ～t坐标系统表示的质点振动位移随时间变化的图形称为地震波的震动图。
3波剖面图：某一时刻t质点振动位移μ随距离x变化的图形称之为波剖面图。
4时间场：时空函数所确定的时间t的空间分布称为时间场。
5等时面：在时间场中，如果将时间值相同的各点连接起来，在空间构成一个面，在面中任意点地震波到达的时间相等，称之为等时面。
6横波：弹性介质在发生切变时所产生的波称之为横波，即剪切形变在介质中传播又称之为剪切波或S波。
7纵波：弹性介质发生体积形变（即拉伸或压缩形变）所产生的波称为纵波，又称压缩波或P波。
8频谱分析：对任一非周期地震阻波进行傅氏变换求域的过程。
波前面上的各点，则可把9波前面：惠更斯原理也称波前原理，假设在弹性介质中，已知某时刻t1时刻开始产生子波向外传播，经过Δt时间后，这些子波波前所构这些点看做是新的震动源，从t1＋Δt时刻的新的波前面。
成的包拢面就是t110视速度：沿观测方向，观测点之间的距离和实际传播时间的比值，称之为视速度。
V*11观测系统:在地震勘探现场采集中，为了压制干扰波和确保对有效波进行√×追踪，激发点和接收点之间的排列和各排列的位置都应保持一定的相对关系，这种激发点和接收点之间以及排列和排列之间的位置关系，称之为观测系统。
12水平叠加：又称共反射点叠加或共中心点叠加，就是把不同激发点不同接收点上接收到的来自同一反射点的地震记录进行叠加。
13时距曲线：一种表示接收点距离和地震波走时的关系曲线，通常以接收点到激发点的距离为横坐标，地震波到达该接收点的走时为纵坐标。
14同向轴：在地震记录上相同相位的连线。
15波前扩散：已知在均匀介质中，点震源的波前为求面，随着传播距离的增大，球面逐渐扩展，但是总能量保持不变，而使单位面积上的能量减少，震动的振幅将随之减小，这称之为球面扩散或波前扩散。
2017年地球物理学基础作业03及参考答案
1.The techniques of refraction and reflection seismology,using artificial, controlled explosions as sources,were developed in the search for petroleum.Since the1960s these methods have been applied with notable success to the resolution of detailed crustal structure under continents and oceans.The development of powerful computer technology enabled refinements in earthquake location and in the determination of travel-times of seismic body waves.These advances led to the modern field of seismic tomography,a powerful and spectacular technique for revealing regions of the Earth’s interior that have anomalous seismic velocities.In the field of earthquake seismology,the need to protect populations and man-made structures has resulted in the investment of considerable effort in the study of earthquake prediction and the development of construction codes to reduce earthquake damage.To appreciate how seismologists have unraveled the structure of the Earth’s interior it is necessary to understand what types of seismic waves can be generated by an earthquake or man-made source(such as a controlled explosion).The propagation of a seismic disturbance through the Earth is governed by physical properties such as density,and by the way in which the material of the Earth’s interior reacts to the disturbance.Material within the seismic source suffers permanent deformation,but outside the source the passage of a seismic disturbance takes place predominantly by elastic displacement of the medium;that is,the medium suffers no permanent deformation.Before analyzing the different kinds of seismic waves,it is important to have a good grasp of elementary elasticity theory.This requires understanding the concepts of stress and strain,and the various elastic constants that relate them.利用人工的、控制爆炸作为震源的折射地震和反射地震技术在寻找石油领域得到了发展。
地球物理勘探习题集
习题全集第一章习题（重力）1．绘出下图中各点的引力、离心力和重力的方向。
2. 假定地球是一个密度均匀的正球体，位于球心处单位质点所受的引力应是多大？有人说，按牛顿万有引力定律，该处的引力应为无穷大(因为2lim r GM r ），对不对？为什么？3．“引起重力变化的因素就是引起重力异常变化的因素．”这种说法对吗？为什么？4．将地球近似看成半径为6370km 的均匀球体，若极地处重力值为9．82/m s ，试估取地球的总质且J 为多少吨？5．重力等位面上重力值是否处处相等7为什么?如果处处相等，等位面的形状如何?如果重力有变化，等位面的形状又有何变化？6．从我国最南边的南沙群岛(约北纬5o )到最北边的黑龙江省漠河(北纬约54o )，正常重力值变化有多大(用赫尔默特公式计算）？7．请用赫尔默特公式计算：1)两极与赤道间的重力差是多大？2)若不考虑地球的自转，仅是由于地球形状引起的极地与赤道间重力差为多少？8．假定沿某一剖面上各点的正常重力值其大小和方向皆相同，试示意绘出当地下存在有剩余密度小于零的球形地质体时，沿剖面各点的重力分布图。
9．请考虑如图2所示的两种剖面情况，能否在地面上观测出有相对变化的重力异常来?这对重力勘探的应用条件提供了什么启示？10．请给出图3中各剖而内研究对象(划斜线的部分)的剩余密度值。
11．“同一质量的地质体在各处产生的重力异常胶应该都一样。
”你能指出这一说法的正误吗?12．若有一剩余质量为50万吨的球形矿体(可当作点质量看)，当其中心埋深为100 m 时，请计算：1)在地面产生的异常极大值是多少?2)异常值为极大值的1/3的点距极大值距离为多少米？3)若该矿体与岩围密度分别为3．03/g cm 和2．53/g cm ，该矿体的实际质量是多少吨？13．解释下列名词：地磁要紊、国际地磁参考场、地磁图、IGRF ．14．试述地磁场随空间、时间变化的基本特征？15．磁偏角在全球有几处为不定值？为什么？16．绘图表示一个通过重心绕水平轴自由转动的磁针其水平轴分别平行于磁子午面、垂直于磁子午面由地磁南极向北极移动时，磁针的静止状态。
地球科学知识竞赛习题：地球物理部分
冰天雪地蛇出动， 老鼠痴呆搬家逃。
兔子竖耳蹦又撞， 鱼儿惊慌水面跳。
蜜蜂群迁闹哄哄， 鸽子惊飞不回巢。
震中距=走时差×8KM
据英国《每日邮报》当地时间2014年12月30日报道，NASA放出国际 空间站在2014年拍到的一组照片，在这些照片里，2014年的那些大事 件都以俯瞰的角度呈现在世人面前，显得特别新奇。图1～2就是其中 的两幅。请读图分析并完成1～2题。
1.图1拍摄于2014年7月，此时的国际空间站最有可能在
A.南极大陆ຫໍສະໝຸດ B.低纬度的北太平洋C.低纬度的南印度洋
D.北冰洋
2.图2展示意大利南部的埃特纳火山正往外冒出浓烟，对该照片方
向的判断，正确的是
A.上东下西，左南右北 B.上北下南，左西右东
C.上西下东，左北右南 D.上南下北，左东右西
地震的预兆歌诀
震前动物有前兆， 发现异常要报告。
牛马骡羊不进圈， 猪不吃食狗乱咬。
C.地震烈度与震级无关 D.震烈度表示地震释放能量的大小 7.关于地表热流分布，以下叙述正确的是： A.在大陆地区，新的构造活动区域的热流值高，古老的稳定区域热流值低 B.在海洋地区，大洋中脊的热流值很高 C.岛弧地区热流值低，深海沟处热 流值高
D.在海洋地区，向大洋中脊两侧，距离大洋中脊距离越远，热流值越来越 高
没有例外. 地层层序律
C.正常层序的地层，先沉积的地层位于下面，后沉积的地层位于上面，
但有例外.
D.不连续沉积的地层，在不整合面上下地层的产状一定是不一样的.
E.在不整合面上下地层的产状不一样的一定是不整合.
指岩层在空间产出的状态和方位的总称。除水平岩 层成水平状态产出外，一切倾斜岩层的产状均以其走向、倾 向和倾角表示，称为岩层产状三要素。
应用地球物理学习题答案
应用地球物理学习题答案一、名词解释1.地震勘探是一种研究方法，以观测和研究地震波在地下岩石中的传播特性为基础，实现地质勘查目标。
2.震动图是用μ-t坐标系统表示的质点振动位移随时间变化的图形，表示地震波的震动情况。
3.波剖面图是某一时刻t质点振动位移μ随距离x变化的图形，表示地震波在空间中的传播情况。
4.时间场是时空函数所确定的时间t的空间分布。
5.等时面是在时间场中，将时间值相同的各点连接起来，在空间构成一个面，其中任意点地震波到达的时间相等。
6.横波是弹性介质在发生切变时所产生的波，即剪切波或S波。
7.纵波是弹性介质发生体积形变（即拉伸或压缩形变）所产生的波，即压缩波或P波。
8.频谱分析是对任一非周期地震阻波进行___变换求域的过程。
9.波前面是惠更斯原理所描述的波前原理，假设在弹性介质中，已知某时刻t1波前面上的各点，则可把这些点看做是新的震动源，从t1时刻开始产生___向外传播，经过Δt时间后，这些子波波前所构成的包裹面就是t1+Δt时刻的新的波前面。
10.视速度是沿观测方向，观测点之间的距离和实际传播时间的比值。
11.观测系统指在地震勘探现场采集中，为了压制干扰波和确保对有效波进行追踪，激发点和接收点之间的排列和各排列的位置都应保持一定的相对关系。
12.水平叠加又称共反射点叠加或共中心点叠加，就是把不同激发点不同接收点上接收到的来自同一反射点的地震记录进行叠加。
13.时距曲线是一种表示接收点距离和地震波走时的关系曲线，通常以接收点到激发点的距离为横坐标，地震波到达该接收点的走时为纵坐标。
14.同向轴是在地震记录上相同相位的连线。
15.波前扩散是已知在均匀介质中，点震源的波前为求面，随着传播距离的增大，球面逐渐扩展，但是总能量保持不变，而使单位面积上的能量减少，震动的振幅将随之减小。
二、判断题1.视速度小于等于真速度。
错误，视速度大于等于真速度。
2.平均速度大于等于均方根速度。
错误，均方根速度大于等于平均速度。
地球物理学基础作业07
地球物理学基础(2011)_作业07一、英汉互译磁倾角inclination 磁偏角declination 古地磁paleomagnetism反铁磁性antiferrmagnetism 居里温度Curie temperature 极移曲线polar wandering Dipole磁偶极子diamagnetic抗磁性paramagnetism顺磁性ferromagnetism铁磁性normal polarity正磁性翻译：英文教科书P285一、二两段。
地磁学方法有着很多重要的应用。
地球自然场引起的异常为确定地壳中磁化体的几何形态、异常源的深度提供了证据。
异常源的最大深度（即居里深度）阐明了当物质位于该深度以下时由于温度过高而不能被强磁化。
通过研究被永久磁化的岩石可以岩石的年龄、其形成时的纬度以及过去陆地间的相对位置。
大约98%的地球磁场是内源的，即被认为是由于地球液态外核的运动引起的，剩余2%是外源的，即为太阳系起源。
不像重力场是基本固定的，磁场具有周期性的变化。
1600年以来的欧洲测量记录表明，地磁场的方向以每年0.2度的速率逐渐向西移动。
同时，在过去150年里磁场的总体强度降低了约8%。
另外有些因素会引起磁场的日、月、季度性、年甚至更长周期性的变化，同时还存在造成磁场暂时性中断的无规律变化（如磁暴）。
二、名词解释答：参考《固体地球物理学导论》地磁要素：描述地磁场空间分布特征的物理量，包括北向分量X、东向分量Y、水平分量H、垂直分量Z、磁倾角I、磁偏角D、磁场总强度F，其中只有三个是独立的。
磁化率：表征磁介质属性的物理量，等于磁化强度M 与磁场强度H之比。
磁导率：表征磁介质磁性的物理量，等于磁介质中磁感应强度B 与磁场强度H 之比。
地磁偏角：磁力线在水平面上的投影与地理正北方向之间的夹角地磁倾角：地磁场强度T与其在水平面上的投影之间的夹角。
铁磁质：能使总磁场强度比原外磁场强度大大加强的磁质。
磁畴：指磁性材料内部的一个个小区域，每个区域内部包含大量原子，这些原子的磁矩都象一个个小磁铁那样整齐排列，但相邻的不同区域之间原子磁矩排列的方向不同。
地球物理学基础作业08
地球物理学基础(2011)_作业08一、英汉互译地热学 Geothermics 热传导 heat convection 热辐射 heat radiation热扩散率thermal diffusivity 绝热梯度 adiabatic gradientHotspot 热点 sediment 沉积层 plume 热柱 mantle convection 地幔对流翻译：英文教科书P326 subduction zone 部分的三段文字。
俯冲带的地热效应就像将一块方冰块放进热的咖啡。
足够的热量从咖啡传递到冰里引起冰块的融化是需要一定的时间的。
同时，冰块的温度是低于周围咖啡的温度。
当岩石圈板块俯冲时会扰乱温度曲线，降低俯冲带地区的地温梯度。
热流测量通常表现为弧前大范围的低值，以及火山弧的局部高值。
低值是冷板片的结果，而高值反映了上升岩浆内部的热传递。
热流值分布图（图10.17a ）体现了太平洋东北部卡斯卡迪亚俯冲带的这种高/低热流模式。
板片快速俯冲的一个结果就是冷的物质会被带到很深的地方，并保留有足够的刚性以至于在地震中破坏。
随着时间的推移，板片会被加热，但冷的物质会延续数十百万年。
在新近板块汇聚地区之下的岩石圈根就是这样被人类认识，如阿尔卑斯山以及内华达山脉。
二、名词解释热导率：表示传热物质的属性，与岩石或矿物的属性、晶体结构有关，呈各向异性 热流密度：表示单位时间内通过物体表面单位面积流出的热量热流省：大陆或海洋中有一定热流的地区,它们的边界通常与独特的地形区或有特殊的造山作用特征的地区有关。
地热梯度：单位深度内温度增加的量（℃）称为地热梯度。
三、温度达到稳定状态，不随时间变化，若不考虑热源，假设地壳平均热流q= -60mW/m 2，地表、地壳底部温度分别为273K 、 1573K ，地壳平均厚度为70km ，求地壳的平均热导率к；若考虑热源的影响，生热率为7*10-7W/m 3，试推导地壳的温度随深度变化的关系式。
地球物理学概论第五版课后答案
地球物理学概论第五版课后答案一．填空题1．地球物理学的研究对象是（从固体内核至大气圈边界的整个）地球。
2．地球内部的圈层划分主要是依据地震波在地球内部传播得出的波速分布特征。
3．世界上的地震主要集中分布在三个地震带：环太平洋地震带、地中海-南亚地震带、和海岭地震带。
4．地球表面的形态可分为海洋、大陆边缘、陆地，海陆地形的差异是板块运动的结果。
5．天然地震按地震成因可分为：构造地震、火山地震、塌陷地震、诱发地震。
6．描述地磁场大小和方向的地磁要素有七个。
二．选择题1．A是由震源向外传播的压缩波，质点振动与传播方向一致，传播速度快，且能在固、液、气中传播。
A．纵波B．横波C．瑞利面波D．勒夫波2．在反射波法地震勘探中，地下单一水平界面上的反射波时距曲线为：CA．过原点的直线B．不过原点的直线C．双曲线D．高次曲线3．重力勘探是基于岩矿石的D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4．地球内部的古登堡面是A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5．在反射波法地震勘探中，直达波的时距曲线为：AA．过原点的直线B．不过原点的直线C．双曲线D．高次曲线6．电法勘探是基于岩矿石的C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C．电性D．密度三．简答题1．地球物理学主要应用于哪些领域（不少于3个）？答：研究地球的内部结构、区域和深部地质构造、寻找矿产能源、解决工程与水文地质中的问题、用于军事与考古等。
2．简要说明地震波传播所遵循的三大规律？答：地震波传播主要遵循惠更斯原理、费马定理、nell定理等。
惠更斯原理：任意时刻波前面上的每一点都可以看作是一个新的点源，由它产生二次扰动，形成元波前，而以后新波前的位置可以认为是该时刻各元波前的包络，由波前面形成的新扰动在观测点上相互干涉叠加。
地球物理基础考试题
地球物理基础1、解释以下各词的物理含义：1) 什么是地球的重力位，由哪几部分组成，写出其表达式；3) 勒夫数(h, k)、志田数(l)；4) 岁差和章动；5) 地心纬度天文纬度。
6）地震波阻抗；7）叠加速度；8）视电阻率；9）磁场强度；10) 地震波传播介质的品质因子(Q 值)。
2、解释下面几种重力校正的目的，并说明这些校正通常是加到勘测重力值中还是从勘测重力值中减去(即校正值的正负):A. 自由空气校正B. 布格校正C. 地下校正D. 均衡校正3、现代地学研究发现大洋脊是扩张的，请扼要叙述你所知道的洋脊扩张的证据。
4、试述全球板块构造学说的地球物理和地质方面的主要依据。
5、怎样根据地震波速度变化和地震波的衰减特性研究地下的热状态？怎样根据大地电磁测深结果研究地下的热状态？6、岩石天然剩余磁场获得的主要途径是什么？物质磁性有哪几种分类？7、试述地壳上地幔内低速高导层的可能成因。
8、请简要叙述地震为板块构造活动提供了哪些方面的证据。
9、岩石如何获得磁性，如何用岩石磁性说明板块运动（岩石磁性的研究对大陆漂移的意义）？10、列举出就你所知的目前地球物理学中最引起关注的几个研究问题。
11、请简述地球物理正演及反演问题之要意。
12、简叙地磁场的高斯理论。
回答以下问题：1) 地磁场H 与地磁位W 的关系，H 和W 满足的方程式。
2) 地磁位W 的数学表达式，怎么解出来的。
3) 用公式证明根据什么观测资料确定出高斯系数g i ，g e ，h i ，h e 。
13、试从泊松方程出发推导球体重力位）1）写出重力位所满足的泊松方程，说明其中各量含义；2）导出球对称条件下泊松方程表达式；3）导出自由空间中均匀密度球内外的重力位表达式。
14、导出水平层状介质中小入射角条件下走时与炮检距的关系（内含层速度参量）（即Dix 公式）1）写出水平层状介质条件下的斯涅耳定律；2）导出炮检距与深度、走时与深度的关系；3）利用台勞展开，将2得到的公式简化为小入射角度表达式；4）导出小入射角条件下走时与炮检距的关系（内含层速度参量）；15、试从麦克斯韦方程出发推导导电介质中平面波电磁场解1）写出导电介质中麦克斯韦方程；2）导出频率域电磁波所满足的一维亥姆赫兹方程；3）导出导电介质中平面波电磁场解；4）给出趋肤深度（波的振幅下降e 1的距离）和波长与电导率和频率的关系；。
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地球物理学基础（2011） 作业05
一、英汉互译
球振型spheroidal mode 扭振型torsional mode 参考椭球 reference ellipsoid
大地水准面geoid 地形校正topographic correction
自由空气异常 free air gravity anomaly 布格异常Bouguer anomaly
Potential Field势场 Gravity Anomaly 重力异常 Geoid大地水准面
Gravitational acceleration 重力加速度
翻译：英文教科书P223第一段
地球的重力与磁力都是能提供地球内部物质属性信息的势场。所谓的势场就是那些对于
处在其中物体作用的强度及方向取决于物体所在位置的场，势场的强度随着远离源而降低。
相比于磁力场，重力场较为简单。重力场中物体所受力的作用线指向地球中心，而磁力场中
物体所受力的强度及方向取决于地球磁场的正负极。
二、简述球振型与环振型的异同
答：球振型与环振型的异同表现为以下：1）地球作球型振荡时，其质点位移既有径向分量，
也有水平分量，是一种无旋转振动；地球作环型振荡时，各质点只在以地心为球心的同心球
面上振动，位移无径向分量。2）重力仪、应变地震仪和长周期地震仪均可记录到球型振动，
而重力仪记录不到环型振荡。
三、画出020S型自由振荡及020T型自由振荡并简述振动方式。
答：如下图
0
20
S
型自由振荡在纬度方向有两个节点，径向位移使得地球交替呈现长椭球和扁椭球；
而020T型自由振荡节面为赤道平面，上下两个半球以赤道为节面相互扭转振荡。
图1 020S型自由振荡（据课件修改）
020S)(0
20
motionS
图2：020T型自由振荡（课件）
cossinu
四、判断是否成立，并简要说明理由：
1）环型振荡不能引起密度的变化
答：这种判断是正确的；因为地球作环型振荡时，各质点只在以地心为球心的同心球面上振
动，位移无径向分量，地球介质只产生剪切形变，无体积变化，因此不会引起总体平均密度
的变化，但是会引起局部密度的变化。
2）环型振荡与SH型面波是一回事；球型振荡与P-SV型面波是一回事
答：这种判断是错误；因为自由振荡可以看成长周期面波的推广，即球振型相当Rayleigh
波的推广，环振型相当于Love波的推广，但是不能认为二者是一回事。
3）周期大于10分钟的自由振荡主要取决于地球整体的性质；周期在100s-10分的自由振荡
显著依赖于地幔的结构。
答：这种判断是正确的；因为自由振动的周期与深度呈现一定的相关性，即周期大于10分
钟的自由振荡主要取决于地球整体的性质；周期在100s-10分的自由振荡显著依赖于地幔的
结构。
五、推导布格重力异常公式：BC=2πρGh
解：如图，假设观测点P位于厚度为h 的无限水平板的面上，因此此时P所受重力即为布
格重力异常值。
将平板看作无穷大的圆柱体，其中x2+y2≤R2， R，高度为h
由圆柱体的对称性及质量分布的均匀性质，有Fx=Fy=0，对于所求引力沿z 轴的分量Fz则
有
23222zyx
dGFzVz
222Ryx
2
3
222
h
0
zyx
dxdy
zdzG
02322h
0
zr
rdr
zdzG
Gh2dzz1zG2h0
即得布格重力异常公式：BC=2πρGh
六、推导马古拉（MacCullagh）公式和地球自转离心力所产生的位V。
解：参考《固体地球物理学导论》
地球物质在地球外面所产生的引力位须满足拉普拉斯方程，即：
0sin1)(sinsin1)(1V2222222VrVrrVr
r
r
（其中r为与地心的距
离，θ为余纬，λ为经度。
解上式得：
212)(cossincos)()(cos)(1VnnmmnmnmnnnnnnPmSmCraPraJ
r
GM
式中G为万有引力常数，M为地球质量，a为地球赤道半径，)(cosmnP为连带勒让德多项
式，Jn为n级带谐系数，mnC，mnS为n级m阶的田谐系数。
假如考虑旋转轴对称性，随着经度λ的变化可以忽略不计，则上式可以变成
)(cos)(1V222PraJ
r
GM
如果只保留J2项，而忽略高级项，并将21cos23)(cos22P代入上式得，
2)1sin3(2V2322，
r
JGMa
r
GM
为地心纬度
J2与地球形状有关，如图，质量dm在P点产
生的引力位为
2
1
2
2
cos)(21GGrsrsr
dmldm
dV
（1）
由于1<
2222122sin)(23)(cos1cos)(21
rsrsrsr
srs
将上式代入（1），并对整个地球的质量积分，得引力位为
dmsrGdmsrGdmsrGdmrG223232sin23cosV
（2）
第一项是质量集中于中心时所产生的位；如果取质量中心为坐标原点，由对称关系第二项为
零；第三项的积分可以改写为
)(21)(21)(21)(21)(2222222222CBAdmzydmzxdmyxdmzyxdms
其中A，B，C分别为相对于x，y，z轴的转动惯量
第四项的积分为质量M相对于OP轴的转动惯量，以I表示。
因此（2）可以改写为
)3(2GMV3ICBArGr
，该式通常称为马古拉（MacCullagh）公式。
地球自转离心力所产生的位为
)(cos13sin21)(21V'222222222Prryx
2
1
2
cos2rssrl
r