固体地球物理学导论[调研知识]
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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.
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.
固体地球物理学概论第二章-02
• 1745年，法国生物学家布封（G. L. L. Buffon，1707—1788）在《一般的和特 殊的自然史》中，提出了第一个行星形 成的“灾变说”。认为一颗慧星掠碰了 太阳，行星、卫星是由撞出的太阳物质 形成的。 • 布封的学说，虽然在科学上是错误的， 但在反对宗教的上帝创造说中起过进步 作用。
2 俘获说
• 风靡一时的俘获说是1944年由前苏联地 球物理学家施密特（1891—1956）提出 来的。有时又被称为“陨星学说”。 • 俘获说也是认为太阳是先形成的，但与 灾变说不同的是，它认为原始行星物质 是来自其它星际，被太阳的引力俘获而 来的，如陨石。
• 按施密特意见，地球从来不是全部炽热 的或气态的，而是由冷的尘埃般的陨石 物质形成的，这是施密特假说不同于其 他假说的地方。
一、新星云假说
• 1. 灾变说
• 这种假说认为，太阳系的形成是某种极 其偶然事件的结果。它属于激变说 • 灾变说认为，太阳是先形成的，行星和 卫星后形成。 • 由于某个事件，如一个恒星与太阳相撞 或距离很近时，从太阳中“拉出”一部 分物质，并赋予巨大的转动角动量，这 些物质后来逐渐形成了行星及其卫星。
• (4) The central bulge has more material in it than do the areas further out in the disk, and thus has a higher gravitational attraction; the result is that the bulge attracts additional material at an increasing rate. Eventually, the area becomes dense enough that it begins to warm dramatically. The bulge becomes a protostar.
《固体地球物理学概论》最新2014年复习提纲要点
《固体地球物理学概论》复习重点(010111，011111班，011112等班，2014年4月) 考试时间：2014年5月9日（周五）晚上19:30-21:30考试地点：教1-205, 305编者：Zhang.Wei-Qi ,Geoscience faculty,China University ofGeoscience,2014第一章：引言1、地球物理学的定义。
解：地球物理学是以地球为研究对象的一门应用物理学。
2、地球物理学组成及研究内容。
解：组成包括：理论地球物理、应用地球物理A. 理论地球物理学着眼于基础理论方面的研究，研究的主要内容有：（1）研究地球形状与重力分布的重力学；（2）研究地震及弹性波在地球内部传播规律的地震学；（3）研究地球磁现象的地磁学；（4）研究地球电性质的地电学；（5）研究地球内部热过程和热状态的地热学；（6）深部探测和地球动力学等。
B. 应用地球物理学是解决勘察石油、金属、非金属矿或其它地质问题的。
3、地球物理学的基本特点。
解：1、地球物理学是入地的窗口：根据地球物理学资料，可以间接探知地球深部；2、地球物理方法的反演具有多解性；3、地球物理方法是间接地获取地质信息，即地球物理学的间接性；4、地球物理学通过建立模型，简化复杂客体，反映客体本质；5、地球物理学初值和边值的约束作用：现在的地球为地球演化提供了一个作为初值（终值）的时间条件，而地面观测又为地球内部的物理过程提供了一个边界条件。
6、对地球物理学结论的可靠性估计部分通过地球物理学探知的结论可靠性较高，而有一些则较低；4、地球物理学与地质学的比较第二章：地球的起源1、戴文赛新星云假说的要点。
解：行星的形成要经过“原始星云→星云盘→尘层→星子→行星”这样几个步骤。
（1）原始星云的形成：原始星云是由一块星际云块塌缩并瓦解而成的。
（2）星云盘的形成：原始星云盘继续塌缩，半径逐渐减小，因角动量守恒，造成自转速度增大。
赤道面上的外边缘物质，当其惯性离心力与中心部分引力相抗衡时，便停下来，形式星云盘。
固体地球物理学导论
固体地球物理学概论
固体地球 太阳系、太阳系的组成
物理学导
论
2.1
太阳系、太阳系的组成及起源
2.1.1 太阳系的成员
⑴太阳----恒星，是太阳系的中心，是质量和体积最大的星体。
⑵大行星
水星（Mercury)、金星（Venus）、地球（Earth）、
火星（Mars）、木星（Jupiter）、土星（Saturn）、
固体地球物理学概论
固体地球 地球物理学对人类社会发展的贡献
物理学导
论• 大地测量学的诞生与发展，使人类能够得到地球表面的起伏变化，并用 于生产建设和规划，……
• 地磁学的研究，使人类了解了地磁场，并用于导航Байду номын сангаас……
• 地热学的研究，使人类了解如何直接利用能源，…….
• 地震学的研究, 开始“预报”地震灾害，……..
现代仪器技术、信息科学、运载工具技术的发展，是推动其 发展的关键技术。
地球物理学已经成为人类社会发展的不可缺少的科学。
应用地球物理——资源勘察、灾害调查、环境监测、工程检测、军事战 略……
固体地球物理学概论
固体地球 地球物理学的发展
物理学导
论 地球物理学从19世纪末到20本世纪初已形成体系，但对地球物理现象的 观察和探讨，从远古就开始了。
固体地球物理学概论
固体地球 物理学导 论
如何学好本课程
• 阅读参考书籍 • 听、记、问 • 掌握基本概念 • 领会分析问题和解决问题的方法 • 了解数学方法的应用
固体地球物理学概论
固体地球 物理学导 论
第二章 地球的起源、运动与结构
太阳系及其组成与演化
地球的转动与轨迹
地球内部的结构
固体地球物理学导论(4-5)
耦合圆盘系统中，磁场倒转的事实，增强了人们对发电机理论的信念 。但无论如何，它与地核内部可能的真实过程相差太远。与稳定发电机 理论相比，非稳定发电机则更不完善。
固体地球物理学概论
第四章
地磁“自激发电机”假说 （续五）
现代的自激发电机效应假说认为： ①液态地核内部由于重力分异、温差、压差等原因产生涡旋运动； ②由于地球绕轴自转所引起的回旋磁效应就存在一微弱初始磁场，虽 比地磁场小10倍，但足以引起再生效应； ③地核电流体形成，通过感应方式电流自身形成的场又可连续不断地 再生磁场，从而增强了原来的磁场，由于地核电流体持续运动而不断提供 能量，因而引起一种自激发电机效应； ④由于能量的不断消耗和供应，磁场增强到一定程度就稳定下来，形 成现在的地球基本磁场； ⑤由于地核内涡流系统的复杂性，宏观上表现为一个不稳定的自激发 电系统，外界条件或内部因素有一定变化时，会出现极性倒转现象。 这种假说不仅能定性地解释地磁偶极子场和非偶极子场起源，而且解 释了地球磁轴倒转等现象，目前被认为是最可取的地磁成因理论。
固体地球物理学概论
第四章
地磁“自激发电机”假说 （续二）
然而实际地球磁场模型与上述这种均匀发电 盘的“模式”并不一样。但是它却形象直观地给 出了电流作功以维持磁场的过程。在地磁发电机 的理论中、首先假定在核内存在着一个所谓初始 A型磁场,电荷在初始磁场中发生X型运动，X型 运动感应出B型磁场的运动，由于这个运动将感 应出B型磁场。进而电荷在这个B型磁场中产生Y 型运动，……，如此下去，就形成了地磁场。
⑷地磁变化场
地磁的变化主要可分为长期变化和短期变化。长期变化主要由地球 内部幔核物质运动所引起的地磁场变化，如磁极漂移、磁极倒转等；短 期变化主要由太阳风作用与电离层扰动所引起的变化。
固体地球物理学概论
第四章
地磁“自激发电机”假说 （续五）
现代的自激发电机效应假说认为： ①液态地核内部由于重力分异、温差、压差等原因产生涡旋运动； ②由于地球绕轴自转所引起的回旋磁效应就存在一微弱初始磁场，虽 比地磁场小10倍，但足以引起再生效应； ③地核电流体形成，通过感应方式电流自身形成的场又可连续不断地 再生磁场，从而增强了原来的磁场，由于地核电流体持续运动而不断提供 能量，因而引起一种自激发电机效应； ④由于能量的不断消耗和供应，磁场增强到一定程度就稳定下来，形 成现在的地球基本磁场； ⑤由于地核内涡流系统的复杂性，宏观上表现为一个不稳定的自激发 电系统，外界条件或内部因素有一定变化时，会出现极性倒转现象。 这种假说不仅能定性地解释地磁偶极子场和非偶极子场起源，而且解 释了地球磁轴倒转等现象，目前被认为是最可取的地磁成因理论。
固体地球物理学概论
第四章
地磁“自激发电机”假说 （续二）
然而实际地球磁场模型与上述这种均匀发电 盘的“模式”并不一样。但是它却形象直观地给 出了电流作功以维持磁场的过程。在地磁发电机 的理论中、首先假定在核内存在着一个所谓初始 A型磁场,电荷在初始磁场中发生X型运动，X型 运动感应出B型磁场的运动，由于这个运动将感 应出B型磁场。进而电荷在这个B型磁场中产生Y 型运动，……，如此下去，就形成了地磁场。
⑷地磁变化场
地磁的变化主要可分为长期变化和短期变化。长期变化主要由地球 内部幔核物质运动所引起的地磁场变化，如磁极漂移、磁极倒转等；短 期变化主要由太阳风作用与电离层扰动所引起的变化。
固体地球物理学概论第四章
• 其中G为万有引力常数，根据实验，其数 值近似为6.67×10－11 m3 /(kg·s 2 ）。
• ω为地球的自转角速度； • r为A点到地球自转轴的垂直距离。
• 为了简单化，常把单位质量所受到的重 力——重力场表示为重力，其中
F
G
M ρ2
Cω2r
固体地球物理学概论第四章
•2
• 当物体仅受到重力作用时，就会自由下 落，下落的加速度就称为重力加速度g ， 即
• 第五，太阳与月球的引力
固体地球物理学概论第四章
• 从时间上来说，由于太阳、月亮与地球 之间的相对位置存在一定周期的变化， 造成海洋潮汐及固体地球的弹性形变等 一系列地球物理现象。
• 这种由于太 阳、月亮对地球引力的变化 使固体地球形变而造成地表同一点出现 重力随时间的微小变化， 就称为重力固 体潮，其变化幅度约2－3g.u.，因而在 高精度重力测量中必须考虑这一因素的
• 经度线：过地轴的的平面与参考椭球面 之交线。
• 纬度线：垂直地轴的平面与参考椭球面 之交线。
• 纬度的不同定义：
• 地理纬度： 地面任意一点上参考椭球面 法线与赤道面之夹角。
• 地心纬度： 地面任意一点与地心连线与 赤道面之夹角。
固体地球物理学概论第四章
• 天文纬度： 地面任意一点上铅垂线（大 地水准面法线）与赤道面之夹角。
• 通常所说的重力，实际上是指单位质量所受 的力，在数值上等于重力加速度。
• 3、重力单位
• 衡量重力大小的单位有两个系统，一个是高 斯制（CGSM)，另一个是国际制（SI）。
• 历史上使用的是C.G.S.制，它是为了纪念第 一个测定重力加速度值的意大利著名物理学 家伽利略(G.Galieo)，取1cm/s２作为重力 的一个单位，称固作体地“球物理伽学概论”第四(章Gal)，
固体地球物理学概论1-2
固体地球物理学概论
第一章
地球物理学的发展
与希腊、中国和阿拉伯相比，欧洲人的地球物理工作开始较迟，大概在 环球航行证实大地是球形以后开始的。在此阶段，地球扁率和地球旋转的 效应，在随着大地测量精度的提高开始表现出来。 在此应着重谈谈牛顿的杰出贡献。在牛顿以前，对地球的研究基本上是 静态的三角几何问题。牛顿提出的运动和万有引力定律，给地球形状和构 造的动力学研究，奠定了理论基础。 牛顿的第一大贡献：第一个估计了地球质量。根据万有引力定律，可得 出在一级近似情况下的公式 g=GM/R2 ,其中g为重力测量值，G为万有引 力常数，M为地球质量，R为地球半径。因为g和R的数值可得，所以由此 式可得GM值。 牛顿为分别取得 G和M值，提出许多实验原则和途径 .当时，他做出了以 下著名推测：“地球的整个质量，比假定它全是由水组成的地球要大得五 至六倍。”
固体地球物理学概论
第一章
地球物理学的发展
其中用地震反射技术所得的细结构(fine structure)和用全球标准台网所 得的参考模型(Reference Earth Model)，更引起人们的关注。 1981年济旺斯基(A．M． Dziewonski)和安德森(D．L Anderson)提出 一个全球参考模型 PREM，这个模型比布伦模型要大大前进一步，它以参 量形式给出 P波和s波的速度分布，并给出品质因数 Q值分布，以及地球的 粘滞弹性和各向异性。
第一章
课程主要内容
第一章 序言
第二章 地球的起源、运动与结构
第三章 地球形状、密度及重力场 第四章 地球磁场与地磁学 第五章 地球的电磁感应和电性结构 第六章 地球内部的热状态与地热场特征
第七章 地球内部的地震波场
第八章 实验与计算地球物理 第九章 地球物理学领域的新进展举例
固体地球物理学导论
现状
目前，地球物理学已经成为地球科学领域中的重要分支，其研究范围涵盖了地球的深部结构、地震预测、资源勘 探、环境保护等多个方面。同时，随着计算机技术和观测技术的不断发展，地球物理学的研究手段和方法也在不 断更新和完善。
地球物理学与其他学科关系
与地质学的关系
与物理学的关系
与其他学科的交叉
地球物理学与地质学密切相关，两者 都是研究地球的学科。地质学主要研 究地球的岩石圈和地表现象，而地球 物理学则通过物理手段研究地球内部 的结构和性质，为地质学提供了重要 的补充和验证。
等。
THANKS
感谢观看
地震波传播原理及其在地球内部探测中应用
地震波传播原理
地震波是由地震震源产生的弹性波，在 地球内部传播。地震波包括体波和面波 两种类型，体波包括纵波（P波）和横波 （S波），面波则包括勒夫波和瑞利波。 不同类型的地震波在地球内部具有不同 的传播速度和路径。
VS
在地球内部探测中应用
地震波传播原理被广泛应用于地球内部探 测。通过分析地震波的传播速度、路径和 振幅等信息，可以推断出地球内部的物质 组成、结构和状态。例如，地震层析成像 技术可以通过分析地震波的传播路径和时 间差来揭示地球内部的精细结构。
06
电法勘探原理及应用
岩石电性参数及其影响因素
电阻率
表示岩石导电能力的参数，受岩石成分、结构、温度、压力等因 素影响。
电极化率
表示岩石在电场作用下产生极化现象的能力，与岩石中矿物成分 、含量、结构等密切相关。
介电常数
反映岩石储存电荷能力的参数，受岩石成分、结构、湿度等因素 影响。
电法勘探技术与方法
地震波分析方法
通过对地震波的分析，可以获取震源位置、震级大小、震源机制等关键信息。常用的地震波分析方法包括波形分析、 频谱分析、震源定位等。
目前，地球物理学已经成为地球科学领域中的重要分支，其研究范围涵盖了地球的深部结构、地震预测、资源勘 探、环境保护等多个方面。同时，随着计算机技术和观测技术的不断发展，地球物理学的研究手段和方法也在不 断更新和完善。
地球物理学与其他学科关系
与地质学的关系
与物理学的关系
与其他学科的交叉
地球物理学与地质学密切相关，两者 都是研究地球的学科。地质学主要研 究地球的岩石圈和地表现象，而地球 物理学则通过物理手段研究地球内部 的结构和性质，为地质学提供了重要 的补充和验证。
等。
THANKS
感谢观看
地震波传播原理及其在地球内部探测中应用
地震波传播原理
地震波是由地震震源产生的弹性波，在 地球内部传播。地震波包括体波和面波 两种类型，体波包括纵波（P波）和横波 （S波），面波则包括勒夫波和瑞利波。 不同类型的地震波在地球内部具有不同 的传播速度和路径。
VS
在地球内部探测中应用
地震波传播原理被广泛应用于地球内部探 测。通过分析地震波的传播速度、路径和 振幅等信息，可以推断出地球内部的物质 组成、结构和状态。例如，地震层析成像 技术可以通过分析地震波的传播路径和时 间差来揭示地球内部的精细结构。
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电法勘探原理及应用
岩石电性参数及其影响因素
电阻率
表示岩石导电能力的参数，受岩石成分、结构、温度、压力等因 素影响。
电极化率
表示岩石在电场作用下产生极化现象的能力，与岩石中矿物成分 、含量、结构等密切相关。
介电常数
反映岩石储存电荷能力的参数，受岩石成分、结构、湿度等因素 影响。
电法勘探技术与方法
地震波分析方法
通过对地震波的分析，可以获取震源位置、震级大小、震源机制等关键信息。常用的地震波分析方法包括波形分析、 频谱分析、震源定位等。
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利用地震台站或区域性密集台网、并在人工源地震以及天然地震台阵 或流动观测剖面的约束下，可以用来反演岩石圈的三维结构，所取得的成 果是多方面的。如岩石圈结构，大陆根存在否，洋脊、热点分布、410 km、670 km间断面的速度变化图像以及核幔边界等。
11
固体地球物理学概论
优选分析
地震层析成像方法分类
全球范围内大尺度的三维速度图像尽管所得结果还存在—些问题， 但却具有重要的指导意义。例如：100—150km深度的图像明显的 与地表已知构造格局相关等。
应当指出，尽管全球范围内已布设了大量的地震台网，但对于研究 全球构造，目前的资料还不够，而且离散度还很大，三维研究中的信 噪比有待提高，三维Q值分布与泊松分布的研究尚在发展中。
按研究尺度分类： 1.大尺度的三维地球内部构造 将波形反演与地震层折成像结合起来，给出了全球地层波速度三维
图像，给出密度的三维分布及部分Q值三维分布的研究。所利用的资 料主要是：地震体波(P,S)，地震面波(勒夫波和瑞利波)，地球的自由 振荡和地热资料以及重力资料。但主要是利用数字地震台网记录资料 进行反演计算。
显然这些都与介质的性质和所处环境的应力、应变以及物质与能量的 交换，以及流体流动方向等差异有关，也说明了其征成因的差异。
研究表明，地震波速度各向异性产生于介质的结构与构造环境。
2
固体地球物理学概论
优选分析
地球内部介质的各向异性 (续一）
一些证据： 对华北地块韧性剪切地带几种代表上、个、下地授深度的糜棱岩及其 围岩在高温高压条件下P波速度各向异性测定结果表明：
3
固体地球物理学概论
优选分析
地球内部介质的各向异性 (续二）
4
固体地球物理学概论
优选分析
地球内部介质的各向异性 (续三）
Hale Waihona Puke 5固体地球物理学概论
优选分析
大洋岩石圈的各向异性
海洋地壳各向异性主要于区域应力场作用和沉积岩、结晶岩中裂隙的 分布有关。在活动构造与断裂区域内、糜棱岩中矿物优选定向可能起重要 作用。研究表明，地层波速方位变化与地壳年龄、扩张速率以及构造形态 均有关。相对于地壳速度变化、海洋地幔速度存在广泛的更为系统的各向 异性。
优选分析
地幔、地核介质的各向异性
在深度300~700km处力下地幔顶部和低速层底部之间的过波带，而在 400km和650km处存在较大的地震波速度梯度带各间断面附近的介质中， 不论在纵向还是横向，都存在不均匀和各向异性。
地球内核存在各向异性，且各向异性对称轴与地球旋转轴间不会偏离 太远，约为10°的小倾角。由于固态内核各向异性轴相对内核本身不会有 明显的变化，故各向异性快轴方向的变化只能是由内核替体旋转所致。
12
固体地球物理学概论
优选分析
地震层析成像方法分类 (续一）
2.中尺度的三维结构（洲、洋际） 在北美、印度洋、欧洲等地均取得了一些结果，北美地区三维构造 研究最重要的成果是发现了一个板状的高速异常体，它从东加勒比一 直延伸到美国北部。 在大洋中脊，热点和相互作用的研究表明，大洋脊和热点下面存在低 速异常体，但其类型显然不同，如太平洋中脊、大西洋中脊、红海、 东非裂谷等等。 3.小尺度三维构造（区域性） 利用天然地震和人工地震的资料、或布设专门的小区域的台阵观测 ，研究特殊地区(造山带、盆地、热点、火山、地热区、裂谷带等)的 三维地壳结构与速度分布，近年来发展迅速，在世界各国均取得了重 要成果。地震层析成像技术是利用地震观测资料反演地球深部三维构 造的一种反演力法与新的途径。
固体地球物理学概论
优选分析
第八章 地球内部各向异性与地震层析成像
地球内部介质的各向异性 地震层析成像的基本思路
1
固体地球物理学概论
优选分析
地球内部介质的各向异性
1964年，Hess首次发现大洋岩石圈地震波场速度的各向异性。
当地震波动上部地壳中传播时，尤其是通过孔隙、裂缝或断裂时，表 现为波在双相介质中的传播而产生各向异性；当地震波在地壳下部和地幔 中传播时，地幔矿物晶格优选方向以及物质分异、调整和运移，导致地震 波场的各向异性。
上地壳中地震各向异性主要体现在两个方面，即沉积岩成层性诱导的 各向异性与裂隙诱导的各向异性。对于地壳结构与其形成的多种岩石中， 最明显的一个特征就是矿物平行定向展布的趋势性。一系列等倾向的褶皱 岩层显示出下地壳介质中脆性变形，而这些成层性结构却造成了大陆中下 地壳的地震各向异性。
7
固体地球物理学概论
通过对不同海域的大量研究，在120~150km深处的上地幔以及软流圈 均为各向异性。其原因可能为滑移过程或非静流应力引起的，当然还不能 排除大陆板块运动的动力学过程，因为壳—幔边界温度为800-1000℃，压 力在109Pa时，完全可以引起晶体主轴的优势走向分布。
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固体地球物理学概论
优选分析
大陆岩石圈的各向异性
(1)沿糜棱岩面理方向的P波速度大于与面理垂直方向的P波速度，差 值为0.15~0.30km/s，各向异性为3%~5%;
(2)糜棱岩的P波速度低于其围岩，差值约为0.10—0.45km/s; (3)中地壳角闪岩相糜棱岩的P波速度备向异性比上地幔绿片岩相糜棱 岩和下地壳麻粒岩相糜棱岩的各向异性高。 蛇纹岩和角闪岩样品在不同温压条件下的P、S波速度和Q值表明，这 两种岩样对应的主要组成矿物叶蛇纹石和普通角闪石都具有很强的晶格优 选方位。随着围岩压力的增加，波速和Q值均增大，在相互正交的二个方 向上(垂直或平行于层理面及线理方向)速度增大并不相同，这与微裂隙的 逐渐闭合密切相关。
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固体地球物理学概论
优选分析
地震层析成像
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固体地球物理学概论
优选分析
地震层析成像 (续一）
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固体地球物理学概论
优选分析
地震层析成像基本思路
地震层析成像技术是利用地震观测资料反演地球深部三维构造的一种 反演方法与新的途径。
地震层析成像（ST）与医学上的X射线CT技术（computerized tomography）类似,对于从各个地点、各个方位，穿透到地球内部的大 量地震射线进行观测，并根据所观测的地震波走时，波形、速度或振幅变 化，来反演地球内部介质的三维速度，品质因素或泊松比的分布，从而分 析地球内部的结构、物理性质和地幔对流等三维模式。
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固体地球物理学概论
优选分析
地震层析成像方法分类
全球范围内大尺度的三维速度图像尽管所得结果还存在—些问题， 但却具有重要的指导意义。例如：100—150km深度的图像明显的 与地表已知构造格局相关等。
应当指出，尽管全球范围内已布设了大量的地震台网，但对于研究 全球构造，目前的资料还不够，而且离散度还很大，三维研究中的信 噪比有待提高，三维Q值分布与泊松分布的研究尚在发展中。
按研究尺度分类： 1.大尺度的三维地球内部构造 将波形反演与地震层折成像结合起来，给出了全球地层波速度三维
图像，给出密度的三维分布及部分Q值三维分布的研究。所利用的资 料主要是：地震体波(P,S)，地震面波(勒夫波和瑞利波)，地球的自由 振荡和地热资料以及重力资料。但主要是利用数字地震台网记录资料 进行反演计算。
显然这些都与介质的性质和所处环境的应力、应变以及物质与能量的 交换，以及流体流动方向等差异有关，也说明了其征成因的差异。
研究表明，地震波速度各向异性产生于介质的结构与构造环境。
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固体地球物理学概论
优选分析
地球内部介质的各向异性 (续一）
一些证据： 对华北地块韧性剪切地带几种代表上、个、下地授深度的糜棱岩及其 围岩在高温高压条件下P波速度各向异性测定结果表明：
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固体地球物理学概论
优选分析
地球内部介质的各向异性 (续二）
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固体地球物理学概论
优选分析
地球内部介质的各向异性 (续三）
Hale Waihona Puke 5固体地球物理学概论
优选分析
大洋岩石圈的各向异性
海洋地壳各向异性主要于区域应力场作用和沉积岩、结晶岩中裂隙的 分布有关。在活动构造与断裂区域内、糜棱岩中矿物优选定向可能起重要 作用。研究表明，地层波速方位变化与地壳年龄、扩张速率以及构造形态 均有关。相对于地壳速度变化、海洋地幔速度存在广泛的更为系统的各向 异性。
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地幔、地核介质的各向异性
在深度300~700km处力下地幔顶部和低速层底部之间的过波带，而在 400km和650km处存在较大的地震波速度梯度带各间断面附近的介质中， 不论在纵向还是横向，都存在不均匀和各向异性。
地球内核存在各向异性，且各向异性对称轴与地球旋转轴间不会偏离 太远，约为10°的小倾角。由于固态内核各向异性轴相对内核本身不会有 明显的变化，故各向异性快轴方向的变化只能是由内核替体旋转所致。
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地震层析成像方法分类 (续一）
2.中尺度的三维结构（洲、洋际） 在北美、印度洋、欧洲等地均取得了一些结果，北美地区三维构造 研究最重要的成果是发现了一个板状的高速异常体，它从东加勒比一 直延伸到美国北部。 在大洋中脊，热点和相互作用的研究表明，大洋脊和热点下面存在低 速异常体，但其类型显然不同，如太平洋中脊、大西洋中脊、红海、 东非裂谷等等。 3.小尺度三维构造（区域性） 利用天然地震和人工地震的资料、或布设专门的小区域的台阵观测 ，研究特殊地区(造山带、盆地、热点、火山、地热区、裂谷带等)的 三维地壳结构与速度分布，近年来发展迅速，在世界各国均取得了重 要成果。地震层析成像技术是利用地震观测资料反演地球深部三维构 造的一种反演力法与新的途径。
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第八章 地球内部各向异性与地震层析成像
地球内部介质的各向异性 地震层析成像的基本思路
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地球内部介质的各向异性
1964年，Hess首次发现大洋岩石圈地震波场速度的各向异性。
当地震波动上部地壳中传播时，尤其是通过孔隙、裂缝或断裂时，表 现为波在双相介质中的传播而产生各向异性；当地震波在地壳下部和地幔 中传播时，地幔矿物晶格优选方向以及物质分异、调整和运移，导致地震 波场的各向异性。
上地壳中地震各向异性主要体现在两个方面，即沉积岩成层性诱导的 各向异性与裂隙诱导的各向异性。对于地壳结构与其形成的多种岩石中， 最明显的一个特征就是矿物平行定向展布的趋势性。一系列等倾向的褶皱 岩层显示出下地壳介质中脆性变形，而这些成层性结构却造成了大陆中下 地壳的地震各向异性。
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通过对不同海域的大量研究，在120~150km深处的上地幔以及软流圈 均为各向异性。其原因可能为滑移过程或非静流应力引起的，当然还不能 排除大陆板块运动的动力学过程，因为壳—幔边界温度为800-1000℃，压 力在109Pa时，完全可以引起晶体主轴的优势走向分布。
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大陆岩石圈的各向异性
(1)沿糜棱岩面理方向的P波速度大于与面理垂直方向的P波速度，差 值为0.15~0.30km/s，各向异性为3%~5%;
(2)糜棱岩的P波速度低于其围岩，差值约为0.10—0.45km/s; (3)中地壳角闪岩相糜棱岩的P波速度备向异性比上地幔绿片岩相糜棱 岩和下地壳麻粒岩相糜棱岩的各向异性高。 蛇纹岩和角闪岩样品在不同温压条件下的P、S波速度和Q值表明，这 两种岩样对应的主要组成矿物叶蛇纹石和普通角闪石都具有很强的晶格优 选方位。随着围岩压力的增加，波速和Q值均增大，在相互正交的二个方 向上(垂直或平行于层理面及线理方向)速度增大并不相同，这与微裂隙的 逐渐闭合密切相关。
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地震层析成像
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地震层析成像 (续一）
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地震层析成像基本思路
地震层析成像技术是利用地震观测资料反演地球深部三维构造的一种 反演方法与新的途径。
地震层析成像（ST）与医学上的X射线CT技术（computerized tomography）类似,对于从各个地点、各个方位，穿透到地球内部的大 量地震射线进行观测，并根据所观测的地震波走时，波形、速度或振幅变 化，来反演地球内部介质的三维速度，品质因素或泊松比的分布，从而分 析地球内部的结构、物理性质和地幔对流等三维模式。