海洋地球物理与海底构造学 (12)

根据X、Y、Z或H、D、I，我们便可以确定地磁场强度的大小和方向。磁
倾角I在磁赤道处为零，向南或向北倾角逐渐加大，当磁倾角为900 时，水 平强度H为零，该地点就称为磁倾极，它的位置是在不断变化的。
等偏线：汇聚在南、北两磁极区，将全球分为负偏区和正偏区。
等倾线： 大致平行纬度线，零倾线在赤道附近，称为磁赤道。
1.1 地球的基本知识
2.地球表面特征和物理性质
五、地球内部的压力
地面上的物体受到大气的压力，地下的物体不但受到大气压力，
而且受到岩层的压力。地球内部压力P的大小，取决于深度h（岩 层厚度），平均密度ρ和平均重力g三个因素，即： P = ρgh 在离地面不太深的地方，深度每增加1公里，地下压力约增加 270个大气压（取岩石密度2.7克／厘米2，g＝980伽）。地心处的 压力，可能为350万大气压。尽管地心处物体没有重量，但是由于 该处要承受自地面到地心6371公里的岩石柱全部压力，所以是全球 压力最大的地方。
②地核中原来就存在着微弱的磁场； ③地核流体中具有差异运动或对流运动。 在这种前提下，地核物质和原来存在的弱磁场相互作用， 就会引起一种自激发电机的效应，使原来的弱磁场加强，形成 现在的基本磁场。由于目前还没取得观测数据，以证明这个设 想的正确性，所以仍停留在“假说”的阶段。
通过比较前人从理
论地磁得出的核幔接口 流体运动速度和从地震 学得出的下地幔结构.发 现地磁极变化路径与下
地幔地震波高速区相对
应,这表明 地磁极性倒转不仅 与外核流体运动相关， 还受控于下地幔结构的
变化
来正在研究。
地球内部的温度、压力、重力、密度示意图
1.1 地球的基本知识
2.地球表面特征和物理性质
七、地球的磁场
地球是一个磁化球体，磁针在地球表面上由于受到磁力的
作用而指向南北方向。地球的磁北极吸引着磁针的南极，而磁 南极吸引着磁针的北极。据人造地球卫星高空测量计算，现在 地磁北极的位置为北纬78.50，西经690。地磁北极和地磁南极 的连线叫地磁轴。地磁轴与地球自转轴的交角为11.50 。两个
球层组成，平均地壳厚度15公里；②地幔顶部密度3.31克／厘米3；③设地心的
密度为13克／厘米3；④取地球转动惯量为0.3309Mr2。采用各种经验关系式和其 他有关数据，他得出：地球内部密度分布 0-15(2.0-2.84) 15-350(3.31-3.52) 350-850(3.56-4.44) 850-2878(4.44-5.62) 2878-4711(9.89-12.26) 5161-637l(12.7-13.0)
常用伽马(r)为单位。1奥斯特等于105伽马。F在水平面上的投影H称为水 平强度，它的垂直分量Z称为垂直强度，它与水平面的夹角I为磁倾角，及
与正北方向的夹角D为磁偏角；在习惯上，磁偏角是指地磁北极对于地理
北极的偏角。地磁北极在地理北极以东称为偏东，为正；在地理北极以西 称偏西，为负。此外，水平分量H还可以分解为向北(X)和向东(Y)两个分量。
地质构造及地质年龄的新老等）而改变，在前寒武纪地盾和海
沟区热流值最低，海岭、弧后盆地和大陆裂谷区的热流值最高。
(三) 地球内部的热源
研究表明，岩石中放射性元素含量最多的是酸性岩。1 吨花岗岩(含铀18.5克和钾337900克)，每年可产生8.2卡的 热能。由此推算，地球内部只要有20公里厚的花岗岩层，就 能弥补每年通过地表向外流失的热量。但酸性岩密度较低， 仅集中在地球的上层—地壳中，它们之中所含放射性元素产 生的热能只能影响地球的上部。地球深部的热源问题，近年
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2.地球表面特征和物理性质
六、地球内部的温度
(一) 垂向温度分布
地球内部，深度愈大，温度愈高。地表以下40-50公里，每
公里增温20-30℃。再向下，增温减慢。研究表明，在地球的表
层即地壳部分，温度升高很快，进入地幔以后温度升高的速度降 低，到了地核，温度虽有升高，但速度更为缓慢，直至地心达到 最高温度。估计，核幔边界的温度在2480℃以上，地心的温度 不超过3000℃。
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2.地球表面特征和物理性质
四、地球的重力
地球上的任何质点，都受到地球引力和地球自转所
产生的惯性离心力的作用，这两种力的合力就是重力。
重力场强度在厘米· 秒制中，单位为达因／克，即 克·
厘米／秒2。重力场强度就是重力加速度。
(一) 纬度和高度对重力的影响
1.地面重力随纬度改变而不同：引力与质量成正比，与地心距离的平
2.在地面以上，重力值随高度增加而减小：大约升高1公里降低
0.3086毫伽。
(二) 地球内部重力分布
地球表面最大的离心力只有3.4伽，为引力的1／288。地 面以下，离心力更弱。因此，地球内部重力场可以简单地看作 是地球的引力场。 一般认为，从地面到地下2900公里深处，重力值大致随
深度的增加而增加。在地下2900公里处达到极大值，约为1080
磁极中间，有一根与地理赤道很相近的圈线，即磁倾角为零的
那条等值线，称为磁赤道。
(一) 地磁要素
地球磁场特征可用地磁要素—磁场强度(F)、地磁倾角(I)和地磁偏角(D) 来确定。磁场强度F以奥斯特为单位，即对于一个单位磁极的作用力等于1
达因时的磁场强度。由于地磁场强度不超过0.68奥斯特，为了方便起见，
地面各点长期变化不同，地磁变化率最大的地点，称为长期变化焦点。这
些点目前在缓慢地向西移动，平均每年移动约0.30。有人认为，这种向西漂 移，可能是由于地幔和地核在转动上的差异造成的。
短期变化： （A）平静变化：按一定周期连续出现的平缓而规律的变
化。例如地磁日变、季变等。
不同季节磁场垂直分量Z的日变曲线 不同纬度上磁场垂直分量X、Y、Z的日变曲线
（B）扰动变化：偶然发生、短暂而复杂的变化。例如磁
暴、地磁脉动等。 磁暴：一种几乎全球同时发生的强烈磁扰动。一般认为与太阳
黑子出现有关。
中国佘山磁暴曲线
长期变化：随时间变化缓慢，周期长
伦敦磁偏角和磁倾角长期变化图
(三) 地磁场的成因
现在流行的成因说是自激发电机假说。它主要的依据是：
①地核是一个导电的流体；
伽。从2900公里到地球质心，因地核物质密度很大，致使质量 减小的影响远大于距离减小的影响，重力急剧减小。地心处整
个地球对于质心的引力完全互相抵消，重力值为零。
地球内部重力的垂直分布(布伦)
深度(公里) 0 15 60 350 650 850 2700 2878 4561 4711 5161 6371 重力加速度(厘米／秒2) 982.2 983.2 984.7 994.3 998.1 996.1 1050 1080 630 590 430 0
(二) 大地热流 大地热流
单位时间内自地球内部高温处向地球表面低温处
在单位面积上流过的热量叫作大地热流。据研究，地表热流平 均 值 约 为 60-70mW/m2 ， 现 在 每 年 流 出 地 面 的 热 流 约 为
2.4×1020卡，相当于300多亿吨煤燃烧放出的热量。
热流值的分布 无论在大陆或海洋都随具体的地质环境（如
方成反比。赤道半径比极半径长21.385公里，所以赤道上的引力是981.4伽， 两极的引力为983.2伽，二者差1.8伽。某处的离心力与该处地球自转线速度 的平方成正比：赤道上离心力最大，为3.4伽，在两极为零。重力加速度由 地面引力减去离心力得到，在赤道处为978.0318伽，两极处仍为983.2177 伽。由此可见，在相同高度的情况下，由纬度变化而引起的重力差异不超 过5.2伽。赤道和两极的重力之比约为189/190，即一个物体在赤道上是189 公斤，它在两极处将是190公斤。
磁赤道以北，磁倾角为正，以南为负。 I=900偏为磁北极，反 之为磁南极。磁南、北极的位置随时间变化，甚至发生倒转。
地磁场水平强度H：大致沿纬度排列。赤道附近最大，两极
处为零。全球各点H都指向北。
地磁场垂直强度Z：大致与等倾线相似。Hale Waihona Puke Baidu赤道上为零。向
两极绝对值增大。北半球Z方向向下，为正值；南半球Z方向 向上，为负值。
地磁场总强度T：致沿纬度分布。由磁赤道向两极逐渐增大。
(二) 地磁场的变化
地磁场的变化可分为长期的和短期的。短期变化 又可分为平
静变化和干扰变化两类。平静变化指经常出现、有一定周期和规律的变化， 它包括有：与日、月、地相对位置有关的太阳日变化及季节变化。干扰变 化的原因较多、较复杂：小的干扰变化大都是地区性的，大干扰则是全球 性的，其中磁暴变化的幅度可达几千伽马。磁暴与太阳活动、空间电流、 宇宙线、极光和高空辐射带等现象有关。 消去各地磁要素的短期变化后，就可得出地球基本磁场的 长期变化 。
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2.地球表面特征和物理性质
三、地球质量和平均密度
根据万有引力定律，地球的近似质量M=gr2/G≈5.97×1027 克。
地球的平均密度为5.52克／厘米 3 。一般情况下，地球内部的密度 随深度而逐渐增加。根据地震波速变化和某些假设，可推导地球内 部密度。
例如，布伦密度分布模式(K．E．Bullen，1970)假设：① 地球近似由同心