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.
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：
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。
K0: 常数，E：激发能量，σ：波尔兹曼（Boltzmann）常数，T：温度
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固体地球物理学概论
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“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
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固体地球物理学概论
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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
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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.
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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。
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• Ductile韧性的 • Mud-rock flow泥石流 • Viscous粘稠的 • Viscosity 黏度
Outline of the first class
• What is Geophysics? • Inner structure of the earth • Natural disasters (earthquake, volcano, tsunami,
student in one semester • A lot of knowledge and concepts • Relatively independent for each chapters • Avoiding tedious derivation of mathematical formulae • Mainly use PPT • Imagination, thinking, discussion and interactivity is
1996 • 胡德昭，朱慧娟主编，地球物理学原理及应用，南京大学
出版社，1995
English references
• William Lowrie, Fundamental of Geophysics, Cambridge University press, 1997
• C. M. R. Fowler, The solid Geophysics, Cambridge University press, 1990
• Turcutt and Schubert, Geodynamics, Cambridge University press, 2002
• Parasnis, D.S.,Principles of Applied Geophysics, fifth edition, Champan&Hall, 1997
encouraged
New words and phrases
• crust地壳 • mantle 地幔 • core地核 • Moho莫霍面 • lithosphere岩石圈 • athenosphere软流圈 • rigid刚性的 • plastic韧性的 • mantle plume地幔热柱 • tsunami海啸 • mitigate减轻 • disaster灾难 • catastrophe灾难
tornado, et.al) • Introduction to the research history of Geophysics • Units used in this course and geological time-scale
What is a Geophysics
• Geophysics is a subject to study interior of the earth and space environment in the angle of physics, which use physical principles and method, advanced electronic technology, GPS and INSAR to study the geophysical fields including natural and man-made seismic wave, gravity, magnetism, geoelectricity, geothermal and so on.
地球物理学原理 Principle of Geophysics
Chpt1 Preface
地球物理学原理
Principle of Geophysics
主讲人：唐新功
长江大学地球物理与石油资源学院
School of Geophysics and Oil Resources, Yangtze University
• Scheidegger, A.D., Foundations of Geophysics, Elesvier Scientific Publishing Company
Purpose of this course
• Learn principles of Geophysics • Learn English vocabularies about Geophysics or
4
Chinese references
• 史哥编著，地球物理学基础，北京大学出版社，2002 • 曾融生著，固体地球物理学导论，科学出版社，1984 • 傅承义，陈运泰，祁贵仲著，地球物理学基础，科学出版
社，1985 • 张少泉编著，地球物理学概论，地震出版社，1987 • 滕吉文编著，固体地球物理学概论，地震出版社，2003 • 王家映主编，地球物理学，中国地质大学出版社，1988 • 刘运生，毛春长等编，地球物理学简明教程，地震出版社，
Geoscience subject • Learn how to read foreign books on Geophysics • Learn how to think problems in English manner • Can read journals or papers written in English in
the future
Characteristics of the course
• Give an introduction to the entire subject of Geophysics • Combination of basic science and applied science • Main course of major of Geophysics for undergraduate
8
• 重力学 Gravity
10
• 地磁学 Geomagnetism
8
• 古地磁学Paleomagnetism
4
• 地电学 Geoelectricity
12
• 地 Continent drift,
Seafloor spreading and Plate tectonics
2011年9月
Office: Cell phone:
Outline for each chapters（72学时）
• 前言 Preface
4
• 地球与行星科学 Earth and planet science
4
• 天然地震 Earthquake seismology
12
• 人工地震 Seismic exploration