Zhang.Wei-Qi,2014;
《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 of
Geoscience,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；
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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。
（3）尘层的形成：云盘中尘粒跟气体一起绕太阳转动，同时彼此发生碰撞，结合成颗粒，并向赤道沉降，逐渐形成尘层。
（4）星子的形成：当尘层的密度足够大时，会导致引力不稳定性，使尘层瓦解为许多物质团。当物质团的密度超过罗奇密度时，就可以自吸引塌缩，聚集成星子。
(5)行星（胎）的形成：初始星子频繁碰撞，结合成为更大星子或者碎裂为更小星子。大星子引力较强，更有效地吸积周围的物质和小星子迅速成长成为行星胎。 2、罗奇密度的用途和计算。 解：
罗奇密度用于对星云盘的的温度、厚度和密度做出估计。
ρ＞ρ0＝4M/(a^3)。式中ρ0称为罗奇密度，上式称为聚集条件。如果ρ<ρ0则天体分裂。
3、 地球早期演化中的圈层分化过程。
解：
（1）地核和地幔的形成：原始地球是一个均匀的球体，由于放射性元素衰变产生热能，地球内部的温度就逐渐增高，促进地球发生圈层分异，进而地球就分异成地核和地幔。
(2)原始地壳的形成和陆壳、洋壳分化：在地核和地幔形成后，那时的地球表层是熔融的。40—46亿年前，表层开始冷却分异，形成全球性的原始地壳，即陆壳。30—40亿年前，地球受到星子撞击影响，原始地壳分异，形成原始洋壳。
(3)海洋和大气的形成：地球大气经历了原生大气、还原大气和氧化大气三个阶段:A、地球在形成过程中俘获星云中的气体，形成地球的原始大气层。B、放射性元素的衰变使地球物质融化，加速还原气体从地球内部溢出，形成还原大气。C、由于地球内部的地幔分异作用，排出的气体逐渐氧化；太阳辐射使地球大气中的水分解、绿色植物的光合作用都形成较多氧气，从而形成氧化大气。在地球形成的过程中，星子碰撞后放出的水，火山岩浆活动产生的水，以及大气中的水气凝聚的水都可以流人星子撞击坑，形成海洋。
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（4）地球表层的变化：地壳和地面的变化乃是各圈层相互作用的结果。
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。 解：
天球赤道——假定以地球为球心，把各天体投影在半径等于无穷大的球面上，这一球体就是天球。将地球的赤道平面向外延伸，与天球相割所成的天球大圆就叫做天球赤道
黄道—— 将地球绕日运转的轨道面无限延伸，与天球相割而成的天球大圆叫做黄道。 黄极——球面上的任何圆圈都有两个极点，即球面上距离该圆圈最远 (900)的两点。 天极——将地球的极轴延长，交于天球上的两点N、S，这两点就叫天极.
2、从物理观点解释傅科摆如何证明地球自转的。 解：
单摆的摆动平面在不受外力作用时，其摆动的空间方向始终不会发生变化的。然而，人们所看到的是，摆动平面相对于地球表面发生了按顺时针方向缓慢地转动，其实质是:摆下面的地球在沿逆时针方向转动造成的。由于地球自转，摆动平面就会发生相对于地面的偏转。这一现象证明了地球的自转。
3、地球自转的特点是什么?
解：
1.转轴取向稳定 2.自转速度稳定
3.地球自转会发生均匀变化。由于于外部日月星辰的引力作用、地球表面覆盖海洋和大气、地球形状轴与自转轴不重合和地球内部结构与运动等，引起地球转动速度或转轴方向都发生微小的变化。
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)?
解：
进动——用来表示转动物体的转动轴环 绕另一轴的转动。地轴的进动，地球的旋转轴环着黄道轴作缓慢的画圆锥面的旋进运动，保持黄赤交角不变。
章动——在地轴的长期旋进中，在它的平均位置上附加了一种短周期的摆动。
极移——地球自转轴与地面的交点叫地极，地极点相对于国际极点CIO的位移叫做极移。
5、简述地球自转与地球物理现象的联系 解：
地球自转与地震的关系：地球自转速率的变化可能是全球地震活动的一种主要的动力来源。因为岩石圈是由不同的块体组成，地球自转速率变化时，就会造成这些块体运动的差异性。 地球自转速度变化可能会引起地球的形变；
第四章 地球形状与重力
Zhang.Wei-Qi,2014;
1、什么是大地水准面?地球的形状指什么?
解：
一个与平均的海洋面(在陆地上是它的顺势延伸而构成封闭的曲面）重合的那个重力等位面称为大地水准面。
从物理图象上看，地球形状，是指全球上静止海面的形状。
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?
逐项从测量值中扣除或补加地形、高程、重力均衡等因素的影响，这个过程就是重力改正。 重力改正主要包括高度改正、中间层改正、地形改正。
高度改正：将高程的影响去掉，因此，自由空间异常是反映地表和地下的物质分布对重力的作用。
中间层校正：海平面以上的质量用一个无限长水平板表示，厚度为测点到海平面的高度。 地形校正：进行地形改正，就是要把地面凸起部分删去，把凹陷部分填平。无论是删去还是填平，其结果都是使测点的重力值加大，所以地形改正只与高差的绝对值有关。
3、试述地球表面正常重力场的分布特征。
解：
地球表面的正常重力值只与纬度有关，在赤道上最小，两极处最大；
正常重力值随纬度变化的变化率，在纬度45°处达到最大，而在赤道和两极处为零； 正常重力值还随高度的增加而减小
4、将地球近似看成半径为6370km的均匀球体，若极地处重力值为9·8m/s、，试估算地球的总质量为多少吨? 5、球体重力异常的曲线及分布特征 解：
球体的重力异常公式为：
其中G—万有引力常数，M—剩余质量，D—中心埋深，x，y-测点坐标 对于中心剖面（y=0）， ①当x→±∞时，△g→0
②当x=0时，△gmax=GM/D^2
曲线分布特征为：随着中心埋深的增加，曲线的峰值逐渐降低，曲线逐渐变得平缓。
6、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? 解：
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普拉特假说：认为地壳底面的深度一致，但密度随地面高度增加而减少； 艾里假说：认为地壳的密度一致，但底面深度随地面高度增加而下降。
普拉特的均衡平衡概念如图所示。地面高程越高，下伏的岩石层密度越低。对于海洋，情况相反。设从诲平面计起的补偿深度D之上，竖立着若干柱体，各个柱体的重量相等。依据重力均衡计算出测点的柱体密度与正常密度的差值，进而可以计算出测点柱体在海平面造成的重力与正常重力的差值，这个差值就是均衡异常；在进行了自由空间重力校正和布格重力校正后，在扣除均衡异常，便得到相应的重力均衡改正值。
艾里假说：
对于陆地，若地形高度为 h， 其下部深入地慢介质深度为 t (山根)，根据阿基米德原理可得： ；高为h，密度为t???h?0ρ0的柱体，由厚为t、密度差为Δρ的山根来补偿。由重力均衡可计算出山根的厚度为地表高程的4.5倍；依次，可以计算出由于山根的存在所造成的补偿厚度，扣除这项所造成的影响，得到的便是均衡改正值。
7、重力勘探的先决条件、有利条件。什么是重力的正反演。 解：
重力勘察的先决条件地下存在密度不均匀体；有利条件是地形平坦且地质体与围岩的密度差较大；
重力的正演问题是根据模型以及相关的条件来得到重力异常的结果。 重力的反演问题是根据实际观测的重力值来解释地球内部的结构。
8、固体潮是怎样产生的?什么是引潮力和引潮位? 解：
太阳、月球引力作用于地球固体引起的形变。 引潮力：产生地球潮汐的力称为引潮力。 引潮位：地面上某一点的引潮位，等于天体对该点的引力位与该点绕月地质心旋转产生的惯性离心力位之和。
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。
应力：应力是弹性体受外力作用后其内部质点之间产生的一种阻碍弹性形变的内力。 应变：弹性体受外力作用后，内部质点之间有应力产生，这种应力引起弹性体的变形。 切应变：物体受切应力作用后每一截面都会相互错动，使得弹性体变化了角度φ。由于f很小，所以φ角也很小，这一φ角即为切应变。
