地球物理学原理 ppt课件

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固体地球物理学概论Snell定律课件

In three dimension orthogonal coordinate system, we can define stress p as (pxx pxy pxz pyx pyy pyz pzx pzy pzz).
固体地球物理学概论
第七章
弹性概念——应力 (续)
The stresses are symmetrical（对称的）, i.e. only six components of the stress tensor p are independent because
P = - (pxx+ pyy+ pzz)/3 This is a general definition of the “pressure”. In the special case of a liquid at rest, pxx= pyy= pzz = - P, this is the hydrostatic pressure. In geology, lithostatic pressure is often estimated by using
When the material in the mantle is heated, it expands and becomes lighter. In spite of its high viscosity（粘性）, it rises more or less vertically in some places, especially under the oceanic ridges. With its losing pressure and heat during traveling upward, the material is forced to travel horizontally. They drag the lithosphere motion.

地球物理学基础ppt课件

（一）岩（矿）石的密度的一般规律
1、火成（岩浆）岩密度＞变质岩密度＞沉积岩密度
根据长期研究的结果，认为决定岩、矿石密度的主要因素为：
※ 组成岩石的各种矿物成分及其含量的多少； ※ 岩石中孔隙度大小及孔隙中的充填物成分； ※ 岩石所承受的压力等。
2、火成岩（2.5～3.6 g /cm³）
（1）主要取决于矿物成分及其含量的百分比，由酸性→基性→超基性岩，随着密度大的铁镁暗色矿物含量增多密度逐渐加大。
Δg = gg
+
0
-
σ1
σ2
σ3
σ0
σ1>σ0
σ2<σ0
σ3=σ0
4、引起重力异常的条件
（1）探测对象与围岩要有一定的密度差。（2）岩层密度必须在横向上有变化，即岩层内有密度不同的地
质体存在，或岩层有一定的构造形态。（3）剩余质量不能太小（即探测对象要有一定的规模）（4）探测对象不能埋藏过深
（1）重力观测是在地球的自然表面上而不是在大地水准面上进行的（自然表面与大地水准面间的物质及测点与大地水准面间的高差会引起重力的变化）
（2）地壳内物质密度的不均匀分布；
（3）重力日变化
3、重力异常的物理意义
A
大地水准面
σ0
△F
σ V
g0 △g
△F
g观
△σ =σ–σ0 △m=Δσ×V
g观 g0 F
由上式可见：重力场强度，无论在数值上，还是量纲上都等于重力加速度，而且两者的方向也一致。在重力勘探中，凡是提到重力都是指重力加速度（或重力场强度）。
2、重力的单位（gravity unit)
在SI制中：g（重力加速度）的单位为1m/s2，规定 1m/s2的百万分之一为国际通用重力单位（gravity unit)，简写为g.u，即：

地球物理流体力学课件：Lecture 13 Rossby Wave and Topographic

z
t
u
z
x
v
z
y
bv (z
f
)
u x
v y
0
用连续方程消去散度项得到：d (z f ) 0 位涡守恒。
dt H
对浅水方程组进行小扰动展开并线性化：
1. 设扰动量足够小(小振幅波), 变量为基本量和小扰动之和; 2. 减去基本量, 包含扰动量及其导数的乘积所构成的非线性项可作
为小量而略去; 3. 得到线性化小扰动方程组:
f0 2 sin 0;典型中纬度f0 810-5 s1
b0
2 a
cos 0 ; 典型中纬度b0
2 1011 m1s1
11
地流中的 Beta 效应
Ω
y
k
z
φ
12
Version 1
罗斯贝波：Ro<<1, 大尺度
浅水方程组：
u u u v u fv g h
t x y
x
v u v v v fu g h
t x y
y
h u h v h h(u v ) 0 t x y x y
方程组中f=f0+βy，第一式对y求导，第二式对x求导，相加得涡度方程：
z
t
u
z
x
v
z
y
bv (z
f
)
u x
v y
0
用连续方程消去散度项得到：d (z f ) 0 位涡守恒。
dt H
由β效应产生的Rossby波: 从势涡守恒角度
地转罗斯贝波：地形平坦，H为常数，绝对涡度守恒。
( t
u
x
v
y
)z
bv
0
u u u' v v' z z '

《地球物理场论》课件

地热仪：用于测量地热场，了解地球内部热源分布
电磁波探测仪：用于测量电磁波，了解地球电磁场变化
遥感仪器：用于测量地球表面特征，了解地球表面变化
PART FIVE
地震波法：通过地震波传播速度和方向来反演地球内部结构电磁法：通过测量地球电磁场来反演地球内部结构和地壳构造重力法：通过测量地球重力场来反演地球内部结构和地壳构造地热法：通过测量地球内部温度和压力来反演地球内部结构和地壳构造地磁法：通过测量地球磁场来反演地球内部结构和地壳构造地壳构造法：通过测量地壳构造来反演地球内部结构和地壳构造
地震层析成像：通过地震波传播速度、振幅等信息，反演地球内部结构，并形成图像
地震波：通过地震波传播速度和方向，可以推断地下岩石的性质和结构
地磁：通过地磁异常，可以推断地下岩石的磁性特征和地质构造
重力：通过重力异常，可以推断地下岩石的密度和地质构造
地热：通过地热异常，可以推断地下TS
PART ONE
PART TWO
地球物理场论是研究地球物理现象的科学包括地球磁场、重力场、电场、磁场等研究地球物理场的形成、分布、变化和相互作用应用于地球科学、地质学、气象学等领域
地球物理场的基本概念和分类地球物理场的形成和演化地球物理场的观测和测量方法
电磁波：通过电磁波传播速度和方向，可以推断地下岩石的电性特征和地质构造
放射性：通过放射性异常，可以推断地下岩石的放射性特征和地质构造
PART SIX
地球物理场：包括重力场、磁场、电场等矿产资源勘探：通过地球物理场探测地下矿产资源应用实例：利用重力场、磁场、电场等探测地下矿产资源技术方法：包括重力测量、磁法测量、电法测量等应用效果：提高了矿产资源勘探的准确性和效率发展趋势：地球物理场在矿产资源勘探中的应用将越来越广泛

应用地球物理学原理第二章04弹性波的特征

03
弹性波在地壳中的传播
地壳的分层结构
地壳是地球最外层的硬壳，由岩石和土壤组成，具有明显的分层结构。
地球的地壳分为多个板块，板块之间的相互作用可以产生地震波。
地壳的分层结构对弹性波的传播具有重要影响，不同层中的波速和传播方向可能不同。
弹性波在不同介质中的传播
弹性波在固体、液体和气体中传播时具有不同的特征。
地下结构的不确定性可能导致弹性波传播模型的误差，从而影响解释结果的准确性。
需要对地下结构进行详细调查和建模，以获得更准确的弹性波传播特征。
数据处理与解释的复杂性
01
02
03
弹性波数据的处理涉及多种算法和技术，如滤波、反演、成像等，处
理过程较为复杂。
弹性波数据的解释需要丰富的专业知识和经验，对解释人员的素质要
应用地球物理学原理第二章 04弹性波的特征
目录
• 弹性波的基本概念 • 弹性波的物理特性 • 弹性波在地壳中的传播 • 弹性波的应用 • 弹性波的局限性
01
弹性波的基本概念
弹性波的定义
弹性波
在弹性介质中传播的波动现象，由于介质的弹性性质，当受到外力作用时，介质发生形变并产生恢复力，这种恢复力会以波动的形式在介质中传播。
资源开发规划
通过分析地下岩层的弹性波特征，评估资源的可开采性和开发风险，为资源开发提供科学依据。
环境保护监测
利用弹性波技术监测环境变化，如土壤污染、地下水污染等，为环境保护提供技术支持。
05
弹性波的局限性
对地下结构的依赖性
弹性波的传播特性与地下结构密切相关，不同的地下介质对弹性波的传播有显著影响。
弹性波的传播方式
弹性波可以通过反射、折射、散射等方式传播，其传播路径和速度受到介质的不均匀性和边界条件的影响。

地球物理解释基础ppt课件

第19章介绍AVO方法
• 什么是AVO?——研究CMP道集内相对振幅，称作振幅随炮检
距变化的分析（AVO）。研究相对振幅随反射角的变化，这种方法称作振幅随入射角变化的分析（AVA）
• AVO分析能解决什么地质问题 —碎屑岩气藏直接烃类指示 —在碳酸盐油藏中可能识别孔隙发育带
• 随炮检距变化的反射系数 ——AVO的计算
地球物理解释基础 (2)
第14章解释与盐构造有关的圈闭
• 许多重要油田和盐圈闭联系在一起——著名的墨西哥湾、美国几
个洲、加拿大、北海、北非、德国、里海地区都存在盐圈闭。塔里木盆地的克拉2气田也和盐圈闭有关
• 盐与众不同 ——有较低的密度和较高的地震速度 • “漂浮”状侵入到沉积物之下——侵入体产生各种盐体形状，盐
层析成像技术
• 层析的目标是求解每个面元的速度 • 层析成像方法的第一步是从未叠加的地震资料上或直接从野
外观测值拾取旅行时 • 建立初始模型作射线追踪，由初始模型计算的波至时间与观
测值进行比较 • 根据模型值与观测值之差对模型进行修改 • 拾取旅行时-建立模型-模型正演-测量时间差-修改模型——这
正演模拟和反演的关系
正演模拟——用一个数学关系式，对给
出的一组模型参数合成地下响应。
反演或“反演模拟” ——与正演模拟
“相反”的过程。对一个给出的数据集，寻
求定义一个与观测数据相符的地质模型
从数学上讲，反问题由于比方程式更多未知数的存在，能够引起不确定性，产生多解，所以反演的多解性是固有的
反演的多解性（非唯一性、不确定性）
1D, 2D, 3D需要将物理模型材料校正为成比例的模型
当非均质体的尺度与 Fresnel带相比很大时，一般是可以应用的。通

固体地球物理学导论--地热场与地球的热状态 ppt课件

热激发传热率为 kc=K0 e-E/σT
K0: 常数，E：激发能量，σ：波尔兹曼（Boltzmann）常数，T：温度
11
固体地球物理学概论
ppt课件
“波”的形式传播热量
激子的传热在地球的浅部是微不足道的，但在地表100 km以下深度，它的作用不可忽略，相应的热导率称为“激子热导率”。岩石温度越高，其热传导能量就越大，在地幔中激子热导率比上述两种热导率更大。
2T S k
If there is no source inside the media, the equation is
2T 0
13
固体地球物理学概论
ppt课件
热对流传热
⑷对流传热 Heat convection (热对流) 当物质由高温移向低温区内，所携带的热能也随之发生迁移，这就
4
固体地球物理学概论
ppt课件
岩石热导率
6.1.2 岩石热物理性质 ⑴（岩石）热导率（Thermal conductivity） k
q k T x
(W/m2)
k: W/(mºK). Or
q = -k▽T
Here q is the thermal flux, T is the temperature. Generally the thermal conductivity k decreases with the increment of the temperature.
3
固体地球物理学概论
ppt课件
热流密度
⑶热流密度
热流密度被定义为在单位时间内流过单位面积的热量，它是一个矢量，以温度降低的方向为正。地球的大地热流密度是表征地球地温场的一个重要物理量，一般用它表示地球内部热能向地球表面散失的状况。所以大地热流密度系指单位时间内通过地球表面单位面积所散失的热流量。根据稳定热传导原理，它等于岩石热导率与相应地温梯度的乘积。

球体切面课件ppt

地球物理学中的球体切面
总结词
地球物理学中，球体切面用于研究地球内部结构和地质活动。
详细描述
在地球物理学中，球体切面常被用来表示地球内部的结构和地质活动。通过球体切面图，科学家可以更直观地了解地球的圈层结构、板块运动以及地震活动的分布等。
物理学实验中的球体切面
总结词
物理学实验中，球体切面用于研究物体在旋转状态下的受力情况和稳定性。
描述物体在重力场中的运动轨迹，特别是自由落体运动和抛物线运动。
总结词
详细描述
通过球体切面，我们可以直观地理解物体在重力作用下的运动轨迹，这对于理解物理概念和解决实际问题非常重要。
重力场中球体切面是研究物体运动轨迹的重要工具。
电场中的球体切面
电场中的球体切面
描述带电粒子在电场中的运动轨迹，特别是电场力对粒子运动的
总结词
当球体被一个与球心重合的平面切割时，切面为抛物线。
详细描述
当球体被一个与球心重合的平面切割时，形成的切面是一个抛物线。这个抛物线的形状取决于切割的角度和方向。在某些特定的情况下，这种抛物线形状可以在一些自然现象中找到，比如火山喷发时的抛物线轨迹等。
球体切面形成的双曲线
总结词
当球体被两个平行的平面切割时，如果这两个平面既不与球心平行也不与球心重合，则切面为双曲线。
球体切面课件
目录
• 球体切面的基本概念 • 球体切面的几何形状 • 球体切面的物理意义 • 球体切面的实际应用
01
球体切面的基本概念
球体的定义与性质
定义
球体是一个三维几何体，其所有点与固定点（称为球心）的距离相等。
性质
球体具有对称性，其表面是连续且光滑的，没有棱角或平面。

应用地球物理学原理03 岩石地层地震波的速

1
0.31VP4 （ 1.4-7）
• 式中：V 的单位m/s；
•
ρ的单位是g/cm３。
• 图1.4-3是按公式(1.4-7)计算的速度与
• 由图可以看出，这个公式对砂岩、泥岩、石灰岩、白云岩等岩性比较适用，对岩盐、和硬石膏偏差大一些，不过地层中所含岩盐和石膏厚度百分比不太大，加德纳公式还是可以使用。
• 由表可见，火成岩速度大于变质岩和沉积岩速度，且速度变化范围小些。
• 变质岩速度变化范围大。
• 沉积岩速度较小，但因其结构复杂，影响因素众多，速度的变化范围最大。
• 根据大量的资料统计，各种沉积岩的速度由表1.4-3
•
• 地震勘查主要在沉积岩区域进行，我们主要考虑影响沉积岩的诸多因素。
• 一、地震波在岩层中的传播速度 • 地震勘查是以研究地震波在岩层中的传
播规律为基础的。
• 岩石的弹性性质不同，地震波在其中传播的情况也就不同，地震勘查正是利用了这种关系来研究地下地质构造。
• 地震波在不同地层中传播的速度值取决于介质的弹性常数和密度。
• 在弹性力学中，已得出了它们之间的定量关系。
• 当孔隙度由3%到30%时，速度变化很大，这说明速度受孔隙度的影响是很大的。
• 当流体压力降低时，上述公式要做一定 c 加以
修正，此时时间平均方程变为：
1 1 c c
v
vm
vL
• 当流体压力等于岩石压力一半，岩石压力相当于埋深1700米，承受压力为4 13×１０７帕斯卡时，c 值约为0.85。
L (1 )m
•
ρｍ ρＬ分别表示岩石骨架和孔
隙充填物的密度。
• 此外，根据大量的资料对不同岩石总结出了不同的经验公式，对某些灰岩和砂页岩，速度和密度的关系可表示为：

地球概论课件-第一章地球物理特征与地理坐标

在较小范围内重演行星形成的过程，产生了卫星(如月球)。
地球概论
50
2.康德-拉普拉斯星云说
• 太阳系所有天体都是由同一原始星云按照客观规律逐步演变形成的。
地球概论
51
• 康德—拉普拉斯的太阳起源星云假说 • （1）银河系星云分裂，分离出太阳星云。 • （2）星云自引力使自身体积收缩，自转加快。 • （3）惯性离心力与自引力促成星云盘形成。 • （4）在进一步收缩中，星云盘的中心和主要部分
平均密度5.54 g/cm3的1/2。 • 地内物质的密度随深度而递增。 • 地壳2.75 g/cm3 • 地幔3.31～5.62 g/cm3 • 外核9.89～12.7 g/cm3 • 内核12.7～13 g/cm3
地球概论
5
2.地球的形状和大小
对地球形状的表述
地球表面崎岖不平，有陆地海洋，有山地平原，如何来表示这种形状呢？地球的形状是用大地水准面的形状来表示的。
地球概论
15
盖天说
浑天说
地球概论
16
地球是一个球体
表现：各地具有相同的曲率。
经过反复测量，球心角１０所对应的弧长在各地均约为111km，说明曲率相等。
原因：天体自引力
自引力 > 分子内聚力自引力 < 分子内聚力
球体不规则
Ｒ＝6371km
地球概论
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地球是一个扁球体
表现：
球半径随纬度的升高而减小
地球概论
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六、地球的危机及防范
• 来自太阳的高能带电粒子流与地球磁场作用，地球磁场俘获了来自太阳的部分带电物质，粒子沿着磁力线作螺旋运动，其中有许多粒子可由地球极区上空向地表运动。

地球物理学

hshwhch
牛顿万有引力定律
F
Gml2m
l l
思考1：引力的大小如何计算？方向如何（讨论）？思考2：能用其它办法导得该公式吗？
武汉大学：《地球重力学》课程组
17
hshwhch
几种引力的比较
武汉大学：《地球重力学》课程组
18
hshwhch
2. 引力与引力位
武汉大学：《地球重力学》课程组
19
hshwhch
武汉大学：《地球重力学》课程组
7
hshwhch
国际合作计划
❖ 1957-1958 ❖ 60年代 ❖ 70年代 ❖ 80年代-今
国际地球物理年国际地壳-上地幔计划地球动力学计划岩石圈大断面计划
地球物理50年
武汉大学：《地球重力学》课程组
8
hshwhch
《地球重力学》课程内容
（0）重力的研究历程（1）重力的基础理论（2）重力的测量方法（3）重力数据的处理方法（4）重力的应用：地球的形状、大小（5）重力的应用：能源与资源、分层与断层（6）重力的应用：板块运动、潮汐与自转（7）重力的应用：军工类、卫星类、星际类（8）重力的应用：微重力（洞穴、）
武汉大学：《地球重力学》课程组
9
hshwhch
第一章重力学基础
武汉大学：《地球重力学》课程组
10
hshwhch
本章内容提要
（1）引力→位：性质、计算方法（2）重力位：性质、大地水准面（3）地球引力场：球谐展开与低阶系数的意义（4）正常重力场：“正常”位的表示
正常重力的计算公式（5）异常重力场：意义、表示
多个质点的引力
计算方法
FGi mlim2 i

地球物理学概论——地热学及其在地球科学中的应用

热对流流体各部分相对位移热量转换热辐射不需电磁波形式发射
9
地球内部的热源
• 地球的每年总的热流密度,
Q = 2.41×1020×4.1868 J/a
• 地球内部热量的来源
• 地球内部物质的衰变 • 重力分异热 • 潮汐摩擦热 • 化学反应热
• 地球初始形成时
• 初始温度应该不超过1200°C
• 地热学
• 理论上，地热学研究地球热场随时间和空间变化的规律、地壳的热状况、热历史以及与此相关的地球起源、演化与地壳运动等问题。
• 应用上，是将地热基础理论与方法应用和解决构造地质学、水温地质、工程地质及地热资源、油气田、煤田及矿场与勘探等问题。
5简Leabharlann 热传递物理基础• 温度场（Geothermal field）
• 物质迁移
• 地球内部常见的物质迁移包括：热液活动、火山活动、岩浆活动、地幔对流。
• 地球内部中最为普遍的物质迁移形式，是对流。在上地幔的软流层中，局部熔融导致物质的粘滞系数变小，对流易于发生。
• 根据目前的认知，地幔对流是板块运动、重力分异的主要动力源。 • 地球外核是液态的，也被认为存在对流现象，并作为地磁场的主要来源。
• 地球自转能
• 地球形成初期，地球自转周期大概为2-4小时 • 当旋周期增加到24小时是，地球的自转动能至少减少了1.5×1031J • 这个能力可以令地球至少升高200 °C
14
地球内部的热传导机制
• 激子传热
• 激子的传热在地球的浅部是微不足道的，但在地表100 km以下深度，它的作用不可忽略，相应的热导率称为″激子热导率″。岩石温度越高，其热传导能量就越大，在地幔中激子热导率比上述两种热导率更大