地球物理學(xué)概論

1、地球物理學(xué)概論,海洋與地球科學(xué)學(xué)院吳健生,第一講 緒論,地球物理學(xué)的研究對(duì)象，研究?jī)?nèi)容，方法特點(diǎn)，與其他分支學(xué)科的關(guān)系及其在經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展中的重要作用等方面,一、地球物理學(xué)是以地球?yàn)檠芯繉?duì)象的一門現(xiàn)代應(yīng)用物理學(xué)。,地球物理科學(xué)的研究對(duì)象就是地球。地球物理科學(xué)是研究地球的物理性質(zhì)、地球自身產(chǎn)生的物理現(xiàn)象。認(rèn)識(shí)地球(揭示地球本身的結(jié)構(gòu)、探索地球的演化過(guò)程、總結(jié)地球形成演化過(guò)程中的基本規(guī)律)。資源探查、環(huán)境保護(hù)、災(zāi)害防治(國(guó)民經(jīng)濟(jì)

2、建設(shè))。,1、空間地球物理學(xué)與固體地球物理學(xué),將地球作為一個(gè)天體來(lái)研究，這便確定了固體地球物理學(xué)和天體物理學(xué)之間的關(guān)系。地球物理學(xué)：固體地球物理學(xué)空間地球物理學(xué),,地球上有大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈其大氣圈、水圈和生物圈都有相應(yīng)的研究學(xué)科，如空間地球物理學(xué)、大氣物理學(xué)，水文學(xué)，物理海洋……在地球科學(xué)領(lǐng)域里，地球物理學(xué)通常就指固體地球物理學(xué)。,2、固體地球物理學(xué)的研究?jī)?nèi)涵,大體上可以分為以下七個(gè)方面： (1)彈性波場(chǎng)

3、：地震波 (天然和人工源，包含核爆炸) 在地球內(nèi)部的傳播。 (2)重力場(chǎng)：地球內(nèi)部物質(zhì)產(chǎn)生的引力場(chǎng)。 (3)磁力場(chǎng)：地球內(nèi)部磁性物質(zhì)產(chǎn)生的引力場(chǎng)。 (4)電磁場(chǎng)：主指地球的直流電場(chǎng)和電磁感應(yīng)場(chǎng)。 (5)地?zé)釄?chǎng)：主指地球的溫度場(chǎng)和大地?zé)崃鳌?,(6)物理化學(xué)場(chǎng)：即放射性場(chǎng)； (7)地球運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)：即通過(guò)綜合地球物理場(chǎng)分析來(lái)研究地球系統(tǒng)和其深部的介質(zhì)結(jié)構(gòu)與物質(zhì)組成、狀態(tài)及物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，特別是深部圈層

4、耦合、地球內(nèi)部物質(zhì)與能量的交換及其深層動(dòng)力過(guò)程。,,,二、固體地球物理學(xué)功能,固體地球物理學(xué)是地球科學(xué)重要分支，其功能是：認(rèn)識(shí)地球、資源勘察、地質(zhì)災(zāi)害防治、保護(hù)生態(tài)環(huán)境。其中認(rèn)識(shí)地球，特別是認(rèn)識(shí)地球內(nèi)部物質(zhì)運(yùn)移、物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)、 深層過(guò)程與動(dòng)力學(xué)機(jī)制，是地球物理學(xué)，也是地球科學(xué)的最根本的任務(wù)。,1、認(rèn)識(shí)地球的重要性,地球在給人類帶來(lái)“福音”和生存空間的同時(shí)，也給人類帶來(lái)了無(wú)窮的災(zāi)難。地球的演化過(guò)程、地質(zhì)活動(dòng)不可避免的會(huì)對(duì)地球上的動(dòng)植

5、物的生命活動(dòng)過(guò)程，對(duì)人類活動(dòng)發(fā)生影響。自然資源的開(kāi)發(fā)、利用在使人類的物質(zhì)文明發(fā)展的同時(shí)，也使地球的生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化，使地球上的某些演化過(guò)程加速，可能造成某些地質(zhì)變化和災(zāi)害。如由于使用化石燃料產(chǎn)生的CO2持續(xù)升高而使全球大氣層變暖的過(guò)程加速，繼之而來(lái)的土地荒漠化問(wèn)題、淡水資源的匱乏及污染問(wèn)題。,,地球上有些局部的短時(shí)間的地質(zhì)活動(dòng)也會(huì)造成極為嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境變化，甚至使局部區(qū)域內(nèi)全部生命死亡，人類活動(dòng)停止。人類歷史上的大地震，尤其是20世紀(jì)

6、發(fā)生的若干次大地震，以及伴隨地震發(fā)生的海嘯等自然災(zāi)害和火災(zāi)等災(zāi)害，都是自然界的變化在短時(shí)間內(nèi)引起生態(tài)環(huán)境的惡性變化的事例。我國(guó)云南祿勸的一次山體滑動(dòng)毀滅了幾個(gè)村鎮(zhèn)；臺(tái)風(fēng)掃過(guò)，使智利沿海村鎮(zhèn)蕩然無(wú)存； 1976年的唐山強(qiáng)烈地震(7．8級(jí))，不過(guò)幾秒鐘就使99％的房屋倒塌，24萬(wàn)余人喪生，16萬(wàn)余人受傷，整個(gè)城市被毀，造成了不可估量的經(jīng)濟(jì)損失；,04年年底印度洋大地震發(fā)生后，結(jié)果引發(fā)了04年12月26日發(fā)生的東南亞大海嘯。,英國(guó)專家利

7、用高清晰度的多束激光聲吶對(duì)海底進(jìn)行了掃描，這些圖片顯示，受地震影響，印度洋海底中高達(dá)1500米的山脊已出現(xiàn)了巨大的倒塌，并形成數(shù)公里寬的山崩地段?？茖W(xué)家初步評(píng)估，地震發(fā)生時(shí)，印度和緬甸兩塊板塊構(gòu)造突然運(yùn)動(dòng)相碰時(shí)，印度板塊構(gòu)造被向下擠壓，造成海床隆起一道山脊，海水因此向上涌出，結(jié)果引發(fā)了12月26日發(fā)生的東南亞大海嘯。圖片顯示，受地震影響，印度洋海底山脊已倒塌，并形成數(shù)公里寬的山崩地段。,,,,海嘯往往是由于大洋底部深層發(fā)生強(qiáng)烈地震引起的

8、。地震震波可傳到很遠(yuǎn)的地方引發(fā)海嘯。,12月26日發(fā)生的東南亞大海嘯遇難人數(shù)：,印度尼西亞：238,945　　斯里蘭卡：30,957　　印度：16,389　　泰國(guó)：5,393　　馬爾代夫：82　　馬來(lái)西亞：68　　緬甸：61　　孟加拉：2　　索馬里：298　　坦桑尼亞: 10　　肯尼亞：1　　總計(jì)：292,206　　(注：該統(tǒng)計(jì)數(shù)字包括印尼127774名失蹤人員及印度5640名失蹤人員；為避免重復(fù)計(jì)算，該數(shù)字沒(méi)有

9、包括泰國(guó)的3071名失蹤人員，斯里蘭卡的5637名失蹤人員也沒(méi)有計(jì)算在內(nèi)。),,,這是1960年4月智利瓦爾迪維亞遭受強(qiáng)烈地震的資料照片。這次地震就在太平洋另一側(cè)的日本引發(fā)海嘯，造成數(shù)百人死亡。,,又例如，發(fā)生在公元79年8月24日的維蘇威火山爆發(fā)，使在距離那不勒斯西南23km處的龐貝(Pompeii)古城在極短時(shí)間內(nèi)毀滅，全城生命瞬息死滅：先是火山噴發(fā)出的熔巖碎塊、浮石和其他火山巖屑將龐貝城埋了3m多深，全城房舍均遭滅頂，隨后火山灰塵

10、落如雨，積灰又厚達(dá)3m，全城居民和動(dòng)物多數(shù)是被火山灰悶死的。這是有歷史記錄并被考古發(fā)掘證實(shí)的地質(zhì)活動(dòng)引起生態(tài)環(huán)境急劇變化的事例。,,,,,,,從大的地質(zhì)時(shí)空演變尺度來(lái)說(shuō)：,地球表面的海陸變遷，氣候變異(冰期)等地質(zhì)演化過(guò)程(時(shí)間變化過(guò)程以數(shù)百萬(wàn)年計(jì)，空間范圍則是地球的全部或大部)會(huì)使某些生物滅絕，而另一些生物繁衍。這種地質(zhì)活動(dòng)對(duì)地球上生物的生命活動(dòng)的影響是全球性的、長(zhǎng)時(shí)間的。但是對(duì)這類地質(zhì)演化過(guò)程對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響側(cè)重在有人類活動(dòng)以前(如