《固体地球物理学概论》2008年下复习重点
《固体地球物理学概论》复习重点
(064061，064062班，2008年12月)
考试时间：2008年12月8日（周一）晚7:00-9:00
考试地点：教1-106
第一章：引言
1、地球物理学的定义。
2、地球物理学组成及研究内容。
3、地球物理学的基本特点。
第二章：地球的起源
1、戴文赛新星云假说的要点。
2、罗奇密度的用途和计算。
3、 地球早期演化中的圈层分化过程。
第三章 地球的转动和形状
1、名词解释：天球赤道、黄道、黄极、天极。
2、从物理观点解释傅科摆如何证明地球自转的。
3、地球自转的特点是什么?
4、什么是地球自转轴的进动、章动和极移 (只考虑钱德勒晃动)?
第四章 地球形状与重力
1、什么是大地水准面?地球的形状指什么?
2、什么是重力改正?常用的重力改正有哪几种?每种改正的目的是什么?
3、试述地球重力场的地表分布特征。
4、球体重力异常的曲线及分布特征
5、试述重力均衡的两种基本假说。根据这两种假说，怎样进行重力的均衡校正?
6、重力勘探的先决条件、有利条件。什么是重力的正反演。
第五章 地震波传播与地球内部结构
1、名词解释：应力 应变 切应变 泊松比、杨氏模量。
2、为什么说一般材料容易发生扭曲破裂而不易发生压缩破裂？
3、掌握计算岩石纵波速与横波速公式与方法。
4、地震波有哪几种? 简述它们的定义及特点。
5、简述瑞利波和勒夫波的特征。
6、掌握地震波震相的图示方法。
7、简述地震学对地球科学的贡献。
第六章 地磁学
1、名词解释:
（1） 磁偶极子 ；（2）磁偏角；（3） 磁倾角；（4）磁化率；（5） 剩余磁性；
（6）磁异常；（7）有效磁化强度
2、简述地磁场的构成。
3、什么是地磁要素？各地磁要素之间有什么关系？试写出它们的关系或图示之。
4、简述岩、矿石磁性特征及影响因素。
5、什么是岩石的热剩余磁性?沉积剩余磁性?
6、构造、地形和断层的磁异常特征。
7、规则形体（球体、水平圆柱体、板状体等）磁异常平面和剖面特征。
第七章 地电学
1、名词解释:
(1)电阻率； （2）视电阻率； （3）穿透深度；
（4）电剖面法； （5）电测深法
2、什么是大地电场?什么是自然电场?它们对了解地球电性结构有什么意义?
3、简述由大地电磁测深和地磁测深法了解地球电性结构的基本原理。
4、掌握计算穿透深度的计算公式和方法。
5、简述地球内部电性的电性结构。
固体地球
磁性球体
01 解释
03 地震学
目录
02 大地测量学 04 地磁学
固体地球是一个磁性球体，有自身的磁场。根据地磁力线的特征来看，地球外磁场类似于偶极子磁场即无限 小基本磁铁的特征。其内容包括：重力和大地测量学、地震学和地磁学。
解释
用物理学的观点和方法研究固体地球的运动、物理状态、物质组成、作用力和各种物理过程的综合性学科。 所谓固体地球是相对于大气和海洋而言的。地球物理学一词，是20世纪初才正式为人采用的，50年代有了很大发 展，进一步分为大气物理学、海洋物理学、空间物理学和固体地球物理学。
地震学
研究固体地球介质中地震的发生、地震波的传播以及地震的宏观后果等课题的综合性科学，它又是地质学和 物理学的边缘科学。地震学主要研究地震发生的规律和人类抗御地震灾害的方法，它同时又以地震波为工具研究 地球内部构造。地Hale Waihona Puke 学的研究成果在许多方面有广泛的应用。
地磁学
研究地磁场的时间变化、空间分布、起源及其应用的一门学科。地磁场的研究有悠久的历史。中国在战国时 期就已知道磁石的吸铁性和指极性。地磁学注重观测，也需要运用数理科学作理论分析。地磁场的起源问题牵涉 到地球内部的物理过程。由于地面磁场受空间电流影响很大，地磁学和空间物理学有着紧密的。
固体地球物理学有3个发展较早的基础性学科 ：重力和大地测量学、地震学和地磁学。
固体地球物理学还包含地电学和地热学。这两个学科发展历史不长，正在进一步发展之中。
在固体地球物理学范围内，还有3个学科名称，它们都是对固体地球作综合性和整体性研究的。它们彼此之间 的差别很小。大地构造物理学在30年代只讨论岩石和矿物形成的物理条件和过程，近年来其研究领域已由地球表 层逐渐扩大到地球内部。地球内部物理学是研究地球内部物质结构、组成和物理过程的学科分支。地球动力学原 是研究地球内部的作用力、物质对作用力的响应特性及有关的变化过程的。
地球物理学复习大纲
地球物理学，固体地球物理，空间物理学1、地球物理学，固体地球物理学。
地球物理学是应用物理学的原理、方法与技术，研究地球的物理性质、地球自身产生的物理现象，间接地认识地球，服务于国民经济的一门现代应用物理学。
地球科学领域里，地球物理学通常就指固体地球物理学。
地球物理分为固体地球物理学与空间地球物理学。
空间地球物理学主要研究高空磁层和电离层与太阳、行星和地球表层的电磁场的相互作用。
地球物理场，磁场,重力场, 地电场,地热场,放射性辐射场,地震波场地球物理资料处理，地球物理资料解释地球物理的正问题，地球物理的反问题指根据已获得的异常特征、数值大小、分布情形等并结合物性资料来求解地下地质体的形状和空间位置等。
数字模型，数字模拟，物理模型，地质解释板块构造，地球表面有岩石层板块组成，岩石层板块在软流圈上运动。
岩石层在厚度上相当于地壳与上地幔之和。
下地幔由于压力和温度的增加不再呈刚性，而是容易形变和能够流动的，从而称为软流层。
在软流圈中的热对流运动将牵动上覆岩石层板块作水平运动。
六大板块：太平洋板块，欧洲板块，非洲板块，澳大利亚板块，南极板块，美洲板块磁异常条带，海底扩张说，认为洋底的主要构造形态直接表现出地球内部的对流过程：对流体在洋脊处上升，在洋脊的中央裂谷处溢出，形成新的洋底、并向两侧平移扩张；对流体在海沟（trench）处下降，老洋底俯冲（underthrust）进入地球内部而熔融、消失；大洋盆地演化的机制如同传动带，一侧有洋底新生，一侧有洋底消亡，所以，大洋底在2-3亿年内要更新一次。
地球的物理演变与人类文明发展的联系。
长期以来，人类对地球的索取远远超过了对她的关爱与保护。
这种人地关系的失衡导致了今天的资源、环境、生态和人口等问题，并对人类生存与发展构成了威胁。
这些问题的解决，人地关系的调整，有赖于地球科学的发展。
发展和普及地球科学是关系到中华民族乃至全人类生存和繁荣昌盛的意义深远的战略。
只有使全社会每个公民，特别是决策层了解地球，懂得人类只有和地球和谐共处，使关爱与保护地球成为行为的准则。
固体地球物理学概论Snell定律课件
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八章
• 事实上，物质迁移在地幔中可能起一种“热安全 阀”作用: • 如果地幔中某种积热太多而又传不出去时，则地 幔将变软或部分熔化，以潜热方式积蓄热量，当 温度梯度提高和物质粘度降低到一定程度时，将 造成热物质流动，同时将热能传到地面。
• 热对流是物质迁移的一种形式。
• 这种形式在地球内部的物质迁移中，居于重要地 位。
x=K/ρCp
• 式中，K是热导率；ρ是密度；Cp定压比热， 即压力恒定，温度改变1度时，物体吸收或放 出的热量。
• X 的单位是m2/s。
• 大多数岩石的热扩散率都很小，其范围是 0· 5x10－6－2x10－6 m2/s 。
• 4、岩石热产率 (A)
• 岩石放射性衰变要产生热量。 • 规定单位时间内单位体积的岩石放出的热量叫 热产率，用A来表示，单位为mW/m3 。
• 摄氏温标:
• 在标准大气压下，把水的冰点温度定为00C， 水的沸点定为1000C。 • 这是日常用得最为广泛的一种温标。 • 三种温标的转换:
9 1 F = ?C 5
0
32 C
1?C
5 (1?F 9
32 )
1K = 1?C
二、地温梯度
273
• 资料表明，地球内几百米深度以下，已经完全 不受地表温度变化的影响了，其温度是随深度 增加而增加的。
• 瑞利指出:当R达到103(临界值)时，就会产生对 流。 • 对于地球内部能否发生对流，关键在于那里的 条件能否使瑞利数达到和超过临界值。
• 地核瑞利数 Rh: • 取 g=5m/s2，α=5x10－5/K， h=3000km, β=0.15K/km,
ρ=12g/cm3, Cp=500J/(kg-K),
• 因此，太阳热对地球内部的影响，与地球里面 存在的热 (地球内热，简称地热)相比，是微不 足道的。
地球物理学导论复习题
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. 用于石油和天然气勘探的物探方法,主要有_______勘探,_________勘探, __________勘探和_________勘探.其中是有效的物探方法是地震勘探.答: 地震; 重力; 电法; 磁法.7. 用_________方法(如爆炸,敲击等)产生振动,研究振动在_________的传播规律,进一步查明________地质构造和有用矿藏的一种_______方法,叫地震勘探.8. 物体在外力作用下发生了____________,当外力去掉以后,物体能立刻_________层状,这样的特性称为___________.具有这种性能的物体叫____________.答: 形变; 恢复; 弹性; 弹性体.9. 物体在外力作用下发生了__________,若去掉外力以后, 物体仍旧__________其受外力时的形状,这样的特性称为_________.这种物体称为____________.答: 形变; 保持; 塑性; 塑性体.10. 弹性和塑性是物质具有两种互相___________的特性,自然界大多数物质都___________具有这两种特性,在外力作用下既产生__________形变.也产生___________形变.答: 对立; 同时; 弹性; 塑性.11. 弹性和塑性物体在外力作用下主要表现为____________形变或___________形变.这取决于物质本身的__________物质,作用其上的外力________作用力延续时间的_____________,变化快慢,以及物体所处____________、压力等外界条件.答: 弹性; 塑性; 物理; 大小; 长短; 温度.12. 当外力作用_________, 而且作用时间又_________,大部分物质主表现为弹性性质.答: 很小; 很短.13. 当外力作用__________,且作用时间__________时, 所有物质都表现为塑性性质.答: 大; 长.14. 地球是由若干个_________组成的,其中外部圈层包括______________________、_____________.答: 圈层; 大气圈; 水圈; 生物圈.15. 地球内部圈层包括___________、 ___________和____________.软法圈以上的地幔部分和地壳合称为________________.答: 地壳; 地幔; 地核; 岩石圈.16. 本专业培养适应社会主义现代化建设需要，德、智、体、美等方面全面发展，具有良好思想政治素质、人文素质、创新精神与实践能力，具有扎实的（数理基础），掌握基本的地质学原理与方法，系统掌握（地球物理学）的基本理论、基本知识和基本技能，具有从事地震监测预测，（地质矿产）、（煤田和油气资源）勘查，（道路桥梁的）工程地球物理检测等方面的实际工作和研究工作初步能力的应用型人才。
地球概论-复习提纲（整理.未完待续）
地球概论-复习提纲（整理.未完待续）《地球概论》复习提纲基本概念1.原点，极点，介点；基圈，始圈，终圈（辅圈）原点：极点：介点：基圈：始圈：终圈：2.地平圈，天⾚道，黄道；上中天和下中天地平圈：垂直于当地铅垂线的平⾯与天球的交线天⾚道：地球⾚道⽆限延伸与天球的交线黄道：是地球上看太阳的投影在天球上运动的轨迹；上中天&下中天：天体过天⼦午圈叫"中天"，天体周⽇视运动中，每天两次过中天：位置最⾼（地平⾼度）叫上中天，位置最低叫下中天。
3.天体周⽇视运动，天体周年视运动；天体的周⽇运动：地球⾃转导致的天球整体相对地球的运动天体的周年运动：天体公转导致的天体在天球上的相对运动，与地球⾃转⽆关4.左旋坐标系，右旋坐标系左旋：⾚道与黄道坐标系右旋：地平与时⾓坐标系5.世界时、历书时、原⼦时和协调世界时；世界时（UT）：即格林尼治时间，格林尼治所在地的标准时间。
历书时（ET）：描述天体运动的⽅程式中采⽤的时间﹐或天体历表中应⽤的时间。
原⼦时（ATI）：以物质的原⼦内部发射的电磁振荡频率为基准的时间计量系统。
协调世界时（UTC）：以原⼦秒为秒长，在时刻上与世界时相差不过±0.9s的世界时称为协调世界时。
6.恒星时，视太阳时和平太阳时；恒星时：以春分点为参考点，由春分点的周⽇视运动所确定的时间，称为恒星时。
视太阳时：以真太阳时⾓推算的时刻平太阳时：以平太阳时⾓推算的时刻7.视太阳，平太阳视太阳：真实存在的太阳，沿黄道运⾏，其速度是⾮均匀的。
平太阳：假想的太阳，沿天⾚道运⾏，速度均匀8.⾃然⽇界线和⼈为⽇界线⾃然⽇界线：基于地⽅时的⽇期转换界。
（经度不定，地⽅时固定（0:00），东⼤西⼩）国际⽇界线：⼈为规定的⽇期转换界限（经度固定（180），地⽅时不定，西⼤东⼩）9.阴历、阳历、阴阳历；阴历：侧重协调朔望⽉和历⽉关系的历法，叫太阴历，简称阴历。
（在天⽂学中主要指按⽉亮的⽉相周期来安排的历法。
固体物理各章节重点总结
固体物理各章节重点总结第一章1、晶体的共性：长程有序、自限性、各向异性2、长程有序：晶体中的原子都是按照一定规则排列的，这种至少在微米数量级范围内的有序排列，称为长程有序。
3、自限性：晶体具有自发地形成封闭几何多面体的特性。
4、原子之间的结合遵从能量最小原理5、一个原子周围最近邻的原子数，称为该晶体的配位数，用来表征原子排列的紧密程度，最紧密的堆积称密堆积6、布喇菲提出了空间点阵学说：晶体内部结构可以看成是由一些相同的点子在空间做规则的周期性的无线分布。
这一学说是对实际晶体结构的一个数学抽象，它只反映出晶体结构的周期性。
人们把这些点子的总体称为布喇菲点阵7、沿三个不同方向通过点阵中的结点作平行的直线，把结点包括无遗，点阵便构成一个三维网格。
这种三维格子称为晶格，又称为布喇菲格子，结点又称点阵。
8、某一方向上两相邻结点的距离为该方向上的周期，以一结点为顶点，以三个不同方向的周期为边长的平行六面体可作为晶格的一个重复单元，体积最小的重复单元，称为原胞或固体物理学原胞，它能反映晶格的周期性。
9、为了同时反映晶体对称的特征，结晶学上所取的重复单元，体积不一定最小，结点不仅在顶角上，还可以是体心或面心。
这种重复单元称作晶胞，惯用晶胞或布喇菲原胞10、简立方：a1=a，a2=b,a3=c11、体心立方：a1=0.5(-a+b+c)|a2=0.5(a-b+c)|a3=0.5(a+b-c)12、面心里放：a1=0.5(b+c)|a2=0.5(a+c)|a3=0.5(a+b)|13、氯化铯结构为简立方结构14、氯化钠结构为面心立方结构15、金刚石结构为面心立方结构16、所欲格点都分布在相互平行的一平面族上，每一平面都有格点分布，称这样的平面为晶面17、若ij=1,2…则可用正格基失来构造倒格基失18、将正格基失在空间平移可构成正格子，相应地我们把倒格基失平移形成的格子叫做倒格子19、正格原胞体积与倒格原胞体积之积等于(2π)3；正格子与倒格子互为多方的倒格子；倒格失K h=h1b1+h2b2+h3b3与正格子晶面族正交；倒格失的模K h与晶面族(h1h2h3)的面间距成反比20、晶体有230种对称类型，称其为空间群；若不包括平移，有32种宏观对称类型，称其为点群21、晶体的宏观对称操作一共有八种基本对称操作P1922、计算题P25P34第二章1、五种基本结合类型：共价结合、离子结合、金属结合、分子结合、氢键结合2、体积弹性模量3、计算题P53P63第三章1、玻恩和卡门提出了一个遐想的边界条件，即所谓的周期性边界条件。
地球概论复习要点
地球概论复习要点一、地球的结构和物理性质1、大地水准面：是设想一个与静止的平均海平面重合并延伸到大陆内部的包围整个地球的封闭的重力位水准面。
2、任何天体要成为球形必须具备：（1）要有巨大的质量，能形成强大的自引力；（2）天体的自引力大于固体分子的内聚力；（3）有一个运动的过程，形成球体需要一个很长的时间过程。
3、大地水准面对研究地球形状的意义：（1）大地水准面是地球表面形状一种很好的近似；（2）大地水准面远比自然表面光滑、单纯，易于考查：（3）大地水准面是大地测量基准之一，是地面高程的起算面。
4、正球体是地球形状的一级近似；旋转椭球体是地球形状的二级近似；三轴椭球是地球形状的三级近似；平均地球椭球是地球形状的四级近似；5、参考椭球：地球椭球经过定位以后，这个地球椭球称为参考椭球。
（参考椭球就是固定在特定位置上的地球椭球，其表面作为测量计算的辅助工具）6、平均地球椭球：如果总地球椭球的质量旋转角速度和重力位等于地球的总质量，旋转角速度和重力位，则总地球椭球就称为“平均地球椭球体”7、地球的内部结构：地壳—莫霍面—地幔（固体）—古登堡界面—外核（液体）—利曼界面—内核（固体）。
8、大陆轮廓特征：①各大陆形状多是北部较宽，南部狭窄，状如倒三角形；②较大的岛屿群大多位于大陆东岸；③大陆东岸不仅岛屿多，且有系列岛弧分布；④大西洋两岸的轮廓十分相似，一个大陆的凸出部分，正好是另一个大陆的凹进部分；⑤大陆的东西边缘多有隆起的高山，中部有低陷的平原；全球七分水，三分陆，陆地分布北多南少。
9、大洋的海底地形特征：①大洋边缘，有一个海陆之间的过度地带—大陆架。
大陆架的深度和坡度都很小，深度一般不超过200米，坡度在0.2%上下，宽度为10千米到1000千米不等。
②在大陆架向深海的一方，有一个深度不很大而坡度特大的地带—大陆坡，是陆块与洋底的真正界限。
③大陆架与大陆坡之外是海盆，深度很大而坡度很小，是大洋的主体部分。
固体物理地知识点地的总结
一、考试重点晶体结构、晶体结合、晶格振动、能带论的基本概念和基本理论和知识二、复习内容第一章晶体结构基本概念1、晶体分类及其特点：单晶粒子在整个固体中周期性排列非晶粒子在几个原子范围排列有序（短程有序）多晶粒子在微米尺度内有序排列形成晶粒，晶粒随机堆积准晶体粒子有序排列介于晶体和非晶体之间2、晶体的共性：解理性沿某些晶面方位容易劈裂的性质各向异性晶体的性质与方向有关旋转对称性平移对称性3、晶体平移对称性描述：基元构成实际晶体的一个最小重复结构单元格点用几何点代表基元，该几何点称为格点晶格、平移矢量基矢确定后，一个点阵可以用一个矢量表示，称为晶格平移矢量基矢元胞以一个格点为顶点，以某一方向上相邻格点的距离为该方向的周期，以三个不同方向的周期为边长，构成的最小体积平行六面体。
原胞是晶体结构的最小体积重复单元，可以平行、无交叠、无空隙地堆积构成整个晶体。
每个原胞含1个格点，原胞选择不是唯一的晶胞以一格点为原点，以晶体三个不共面对称轴（晶轴）为坐标轴，坐标轴上原点到相邻格点距离为边长，构成的平行六面体称为晶胞。
晶格常数WS元胞以一格点为中心，作该点与最邻近格点连线的中垂面，中垂面围成的多面体称为WS原胞。
WS原胞含一个格点复式格子不同原子构成的若干相同结构的简单晶格相互套构形成的晶格简单格子点阵格点的集合称为点阵布拉菲格子全同原子构成的晶体结构称为布拉菲晶格子。
4、常见晶体结构：简单立方、体心立方、面心立方、金刚石闪锌矿铅锌矿氯化铯氯化钠钙钛矿结构5、密排面将原子看成同种等大刚球，在同一平面上，一个球最多与六个球相切，形成密排面密堆积密排面按最紧密方式叠起来形成的三维结构称为密堆积。
六脚密堆积密排面按AB\AB\AB…堆积立方密堆积密排面按ABC\ABC\ABC…排列5、晶体对称性及分类：对称性的定义晶体绕某轴旋转或对某点反演后能自身重合的性质对称面对称中心旋转反演轴8种基本点对称操作14种布拉菲晶胞32种宏观对称性7个晶系6、描述晶体性质的参数：配位数晶体中一个原子周围最邻近原子个数称为配位数。
固体物理总结提纲重点复习
1、晶体的宏观特性1长程有序：晶体内部的原子的排列是按照一定得规则排列的。
这种至少在微米级范围内的规则排列称为长程有序。
长程有序是晶体材料具有的共同特征。
在熔化过程中，晶体长程有序解体时对应一定得熔点。
2自限性与解理性：晶体具有自发形成封闭多面体的性质称为晶体的自限性。
晶体外形上的这种特性是晶体内部原子有序排列的反应。
一个理想完整的晶体，相应地晶体面具有相同的面积。
晶体具有沿某些确定方位的晶面劈裂的性质称为晶体的解理性，相应地晶面称为解理面。
3晶面角守恒：由于生长条件的不同，同一种晶体外形会有一定得差异，但相应的两晶面之间的夹角却总是恒定的。
即属于同种晶体的两个对应晶面之间夹角恒定不变的规律称为晶面守恒定律。
4各向异性：晶体的物理性质在不同方向上存在着差异的现象称为晶体的各向异性。
晶体的晶面往往排列成带状，晶面间的交线互相平行，这些晶面的组合称为晶带，晶棱的共同方向称为该晶带的带轴。
由于各向异性，在不同带轴方向上，晶体的物理性质是不同的。
晶体的各向异性是晶体区别于非晶体的重要特性。
因此对于一个给定的晶体，其弹性常数、压力常数、介电常数、电阻率等一般不再是一个确定的常数。
通常要用张量来表述。
3、7大晶系、14种布拉维晶胞2、固体物理学原胞（原胞）与布拉维原胞（晶胞、结晶学原胞）的区别答：晶格具有三维周期性，因此可取一个以结点为顶点、边长分别为3个不同方向上的平行六面体作为重复单元来反映晶格的周期性，这个体积最小的重复单元称为固体物理学原胞，简称原胞。
在同一晶格中原胞的选取不是唯一的，但他们的体积都是相等的。
为了反映周期性的同时，还要反映每种晶体的对称性，因而所选取的重复单元的体积不一定最小。
结点不仅可以在顶角上，还可在体心或面心上。
这种重复单元称为布拉维原胞或结晶学学原胞，简称晶胞。
晶胞的体积一般为原胞的若干倍。
4、晶体的对称性与对称操作由于晶体原子在三维空间的周期排列，因此晶体在外型上具有一定的对称性质。