地球物理学原理北大版教材chpt1 Principle of Geophysics-Preface

地球物理学原理PrincipleofGeophysics,Chpt1Preface,地球物理学原理PrincipleofGeophysics,tangxgOfficeellphone主讲人：唐新功,长江大学地球物理与石油资源学院SchoolofGeophysicsandOilResources,YangtzeUniversity2011年9月,Outlineforeachchapters（72学时）,前言Preface4地球与行星科学Earthandplanetscience4天然地震Earthquakeseismology12人工地震Seismicexploration8重力学Gravity10地磁学Geomagnetism8古地磁学Paleomagnetism4地电学Geoelectricity12地热学Geothermal6大陆漂移、海底扩张和板块构造Continentdrift,SeafloorspreadingandPlatetectonics4,Chinesereferences,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，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,Englishreferences,WilliamLowrie,FundamentalofGeophysics,CambridgeUniversitypress,1997C.M.R.Fowler,ThesolidGeophysics,CambridgeUniversitypress,1990TurcuttandSchubert,Geodynamics,CambridgeUniversitypress,2002Parasnis,D.S.,PrinciplesofAppliedGeophysics,fifthedition,Champan19601970年“国际上地幔计划”（InternationalUppermantleProgram）,简称IUP；19741980年“国际地球动力学计划”（InternationalGeodynamicsProgram）,简称IGP；19811989年又组织了一个“国际岩石圈计划（InternationalLithosphereProgram）(ILP)”，这个是当代固体地球科学最具有多学科性和规模最大的国际合作计划。,Researchhistoryofgeophysics,二十世纪的工作80年代开始的全球地学大断面(GlobalGeosciencesTransection-GGT)，在全球做了13条地学大剖面，基本上横跨了全球主要的大断裂。所用的手段包括：地震、地磁、重力、电磁、海上地球物理测量、地热、地质、科学深钻等。“八五”和“九五”和“十五”期间，在国家自然科学基金委员会的重点支持下，我国科学家在固体地球物理学的许多研究领域中取得了一系列国际领先水平的成果，使我国在某些研究领域已处于组织和领导的地位，并且培养了一大批优秀的中青年学术带头人。,Researchhistoryofgeophysics,二十世纪的工作四次国际协作，对全球地球物理学产生了深刻的影响。第一次协作后，建立了全球范围的规范化的、布局基本合理的地震、重力、地磁、地热等观测台网，为大规模研究提供了基础资料；第二次协作后，提出了“板块构造学说”，这是一次地球科学的革命；第三次协作后，探讨了板块的驱动力问题；第四次协作，探讨了岩石圈的现状、形成、演化和动力学过程，重点研究了大陆板内的地球物理学现象，其中，板内地震(intraplateearthquakes)居主要地位。,Researchhistoryofgeophysics,二十世纪的工作当前，国际合作的研究主要集中在地球动力学(geodynamics)这个科学问题上，即探讨地球内部的物理过程和地球的空间运动。,Researchhistoryofgeophysics,全球地球模型（一维）(globalearthmodel-1Dearthmodel)：随着观测技术（仪器）和计算技术的不断改进，人们对地球内部细结构的认识也日益提高。用全球标准台网资料可以得到地球的参考模型（ReferenceEarthModel）1981年，杰旺斯基（A.D.Dziewonski）和安德森（D.L.Anderson）提出了一个基本参考地球模型（PREM模型PreliminaryReferenceEarthModel）。比Bullen的模型大大前进一步，它以参量形式给出了P波和S波的速度分布，并且给出了品质因数Q值的分布，以及地球的非弹性和各向异性。,Researchhistoryofgeophysics,D.L.AandersonLongrangeplanningofcoastalgeophysicalprospectinganddevelopmentofeastandsouthsea;Aeromagneticsurveyanditsinterpretation;Interpretationofsatelliteimagesanditsapplicationsingeophysics;Hypocenterphysicsandresearchesoffracturemechanicsofearthmedia;DevelopmentandusageofgeothermalinChina;Deepstructuresandgeodynamicsofcrustanduppermantle;Earthquakepredictionandprecaution.石油勘探新技术、新方法的应用；中国沿海物探远景规划与东海南海开发；航空磁测及解释；卫星图像判读及其在地球物理学中的应用；震源物理及地壳介质的破裂力学研究；中国地热的开发和利用；地壳上地幔深部构造与动力学研究；地震预报与预防等。,地球物理学虽然与其他学科有着密切联系，但是它们有着质的区别。一、反演方法（inversion)地球物理学是用仪器在地表面或极浅部进行观测的，那么如何使用这些大量的资料了解地下的情况呢？“上天容易入地难”，我们可以根据地表观测的资料（地震波、电磁场、密度、热流值等），反推地下的情况，这在地球物理上叫做反演或反问题（Inversionproblem）。反演的一个突出问题就是多解性(nonuniqueness)。造成多解性的原因主要有算法不稳定，观测误差以及观测资料十分有限等，减小多解性的方法就是尽量增加资料的约束，比如使用合理的初始和边界条件、尽量结合多种地球物理方法的结果等。二、地球物理模型(geophysicalmodels)真实地球极为复杂，若不进行简化，根本无法计算和研究。这就是地球物理研究中经常使用的模型方法。地球模型就是以数学公式或数值形式表征某种地球物理性质或规律，它是对复杂问题的合理抽象和高度简化。根据研究问题的不同，即使对同一个研究对象也可以有不同的模型。比如对于地球的速度模型，从最初的三层模型（地壳、地幔、地核）、七层模型（从地面到地心，分为AG层）、九层模型（Bullensmodel），到最近的PREM模型等，说明随着观测水平和解释方法的增加，模型也会不断的改进和完善。,Researchmethodofgeophysics,三、地球物理模拟和实验(geophysicalsimulationandexperiment)Wecannotobserveindeepearthdirectly.Inadditiontothenumericalcalculationandinversion,oneapproachtoresearchtheearthinterioristhatwecanusethelaboratoryorfieldexperimentsuchashightemperatureandhighpressureexperimenttoapproximatelysimulatethephysicalandchemicalpropertiesofrocksinstablepressureindeepearth.人们无法直接进入到地下进行观测，除了采用数值模拟计算和反演方法外，另一个重要途径就是进行实验室或野外的模拟，如采用高温高压实验来近似模拟实际地下深处的温压状态下的岩石的物理和化学性质。,Researchmethodofgeophysics,按照K.E.Bullen的说法，可以把可靠性分为几类：可靠性高的(high-reliable)：万有引力定律，地磁，重力，地震波理论，地球形状，地球自转周期。可靠性中等(mid-reliable)：地球年龄，地球分层结构，包括速度、密度、压力、加速度、体积模量和剪切模量等。可靠性较差的(poor-reliable)：大陆漂移，板块构造，地球内部温度分布、物质组成，地震预报。可靠性最差的(poorestreliable)：各种地幔对流的假说，地球起源假说，地磁场起源假说等。,Researchmethodofgeophysics,Researchmethodofgeophysics,Inversionandinterpretation,Theearthandhumanbeings地球与人类,Theearthistheuniquesatellitewelive.Itnotonlysupplyusthefood,airandresourcessuchasoil,gas,coal,metal,butalsoprotectusfromthehazardofhigh-altitudemagneticfield.However,thewildearthcanalsobringthedisasterstomankind.Mankindstillseemstobeinappreciableinnature.地球是我们赖以生存的唯一家园。地球表面的沃土，给人类提供了粮食；地底下蕴藏的石油天然气、煤炭、金属矿产，为人类现代文明的发展提供了必要的物质基础；接近地表面的大气层，为人类提供了空气；远离地表的高空磁场，象一道天然屏障，保护着人类的安全。但是，地球在大给人类恩惠的同时，也同时带给人类种种灾难。火山熔流，使意大利古城化为灰烬；台风扫过，使智利沿海村庄荡然无存；强烈的地震，数秒之间就夺走了无数人的生命和家园。1976年7月28日的唐山大地震，使24万人丧生，16万余人受伤。2004年12月26日发生的印度洋海啸，造成26万余人死亡。2006年再次发生印度洋海啸，给印度洋周边多个国家带来了沉重的灾难。在大自然面前，人类还显得很“渺小”。,Outlineofthefirstclass,WhatisGeophysics?InnerstructureoftheearthNaturaldisasters(earthquake,volcano,tsunami,tornado,et.al)IntroductiontotheresearchhistoryofGeophysicsUnitsusedinthiscourseandgeologicaltime-scale,SIUnits,SIUnits(continued),SIUnits(continued),Geologicaltime-scale(Ma),Cenozoic(Kz),Mesozoic(Mz),Paleozoic(Pz),寒武纪(Cambrian)-取名于拉丁文Cambria，即威尔斯。奥陶纪(Ordovician)-名称来自大不列颠的古老部落(奥陶部落)。志留纪(Silurian)-名称来自大不列颠的古老部落(志留部落)。泥盆纪(Devonian)-名称来自英国德文郡(Devonshire)。石炭纪(Carboniferous)-名称自来大不列颠群岛的含煤的岩石。二叠纪(Permian)-取名于俄罗斯的彼尔武省(Perm)。三叠纪(Triassic)-来自拉丁文“三”(Trias)。侏罗纪(Jurassic)-取名于法国与瑞士之间的汝拉山(JuraMountain)。白垩纪(Cretaceous)-取自拉丁文Creta，意指白垩。第三纪(Terti