3-地球的物理性质和圈层构造.ppt

第三节 地球的物理性质 地球的重力 地球的密度和压力 地球的磁性 地热 地球的弹塑性 本节涉及到的英文术语 gravity; gravity anomaly; Bouguer gravity anomaly; geomagnetic field; magnetic declination; magnetic inclination; magnetic anomaly; geothermal field; geothermal gradient; geothermal flow; geothermal anomaly; seismic wave; body wave (P wave, S wave); surface wave 提示： 一、地球的重力 重力：地球对物体产生的引力和该物体随着地球自转而引起的离心力的合力。 重力的方向大致指向地心。因为离心力相对地球引力是很微弱的。 地球的重力 地球的重力在不同地区，不同深度的部位都不相同； 在地球内部，不同深度部位上的重力会受到不同因素的综合影响； 在地心处，计算重力的公式与其它部位的计算有所不同。 地球内部的重力变化 在地球半径2885公里以上，重力值…… 在地球半径2885公里以下，重力值…… 重力场 重力场: 地球内部及其附近存在重力作用的空间 重力场强度: 单位质量的物体在重力场中所受的重力。它在数值上(包括方向)等于重力加速度。 重力异常 将地球视作一个圆滑的均匀球体，计算得出的重力值称作理论重力值。 地球的地面起伏甚大，内部的物质密度分布也极不均匀，在结构上还存在着显著差异。这些都使得实测的重力值与理论值之间有明显的偏离，在地学上称之为重力异常。 利用这一原理，可以通过发现各地的局部重力异常来进行找矿和勘查地下地质构造。 重力异常 将实测的重力值减去该点的重力正常值, 其差值即为重力异常(gravity anomaly)。 自由空气重力异常 把测点因高出平均海平面而减小的重力值加到实测值中, 称为自由空气校正, 以gh 表示。 自由空气(高度)重力异常: 经自由空气校正后的重力值与正常重力值之差, 称为自由空气重力异常。 ?gF=(g+gh)-g0 反映了地球表面的地形高程变化 中间层校正 中间层校正 减去平均海平面以上到测点间的物质对物体产生的引力作用, 或加上低于平均海平面的部分全部用地壳物质填平所产生的引力作用, 称中间层校正, 以gm表示。 二、地球密度和压力 地球质量5.974×1021t, 体积1.08 ×1012km3, 平均密度为5.516 g/cm3。 实测地表岩石的平均密度为2.7-2.8 g/cm3, 海水的平均密度为1.028 g/cm3, 均小于地球的平均密度, 地球内部必定存在密度更大的物质。 二、地球的质量和密度 若一头大象的质量以平均3t计, 则 地球的质量 M=5.9472×1024t=1.984×1024 即约等于2万亿兆头大象 地球内部密度分布 布伦(1975) 推导结果: 地壳表层的密度为2.7 g/cm3, 地下33km处为3.32 g/cm3, 大约在2990km处密度由5.56 g/cm3突增至9.98 g/cm3, 至6371km处, 达12.51 g/cm3 。 三、地球的压力 地球的压力是一个与重力直接相关的地球物理性质。 地球某处的压力是由上覆地球物质的重量产生的静压力。 静压力的大小与所处的深度、上覆物质的平均密度及重力加速度呈正相关关系。 在地球表层、地壳和接近地心附近时压力增长较平稳，在下地幔和外核部分增长得较快。 地球的压力 10km处压力为3000大气压; 33km处为12000大气压; 地心达360万大气压 三、地球的磁场 (一)地磁场和地磁要素 (二)地磁异常和磁场变化 (一) 地磁场和地磁要素 地磁场(geomagnetic field): 地球周围环境存在着磁场。据磁力线的特征，地球外磁场类似于偶极子磁场，即无限小基本磁铁的特征（书中图1-12）。 地磁极: 偶极子磁轴与地面的交点。 磁场要素(3个) 磁场强度 总磁场强度(T): 地球上某一点磁力的大小 水平磁场强度(H)： 总磁场强度的水平分量, 指向磁北方向 ，在两磁极处为零。 垂直磁场强度(Z)：总磁场强度的垂直分量, 向下为+, 向上为-。在磁赤道处为零，在磁赤道以北大于零，在磁赤道以南小于零。 磁场要素(3个) 磁偏角(D): 磁子午面与地理子午面间的夹角, 磁北自地理北向东偏为+, 西偏为- 磁子午面：通过水平磁场强度(H)方向的铅直平面 地理子午面： 磁场要素(3个) 磁倾角(I):总磁场强度与水平面的 交角，当 T下倾时，I为+，反之为-。其大小随纬度增加 。 磁场要素 （二）地磁异