1、海洋地球物理探测本科海洋地球物理探测本科全册配套完整教学课件全册配套完整教学课件1海洋地球物理探测海洋地球物理探测海洋科学体系海洋科学体系海洋学海洋学物理海洋学物理海洋学海洋物理学海洋物理学海洋气象学海洋气象学海洋生物学海洋生物学海洋化学海洋化学环境海洋学环境海洋学海洋地质学海洋地质学海洋地球物理学海洋地球物理学海洋地理学海洋地理学区域海洋学区域海洋学极地科学极地科学第一章第一章 绪绪 论论1.1 1.1 地球的物理性质地球的物理性质1.2 1.2 地球物理学的概念、研究内容及其分支学科地球物理学的概念、研究内容及其分支学科1.3 1.3 主要地球物理方法主要地球物理方法1.4 1.4 海洋地
2、球物理学的起源与发展海洋地球物理学的起源与发展1.5 1.5 海洋地球物理的内涵与任务海洋地球物理的内涵与任务1.6 1.6 课程主要内容与要求课程主要内容与要求一、地球的基本特征一、地球的基本特征 地球作为太阳系的一个天体，由性质不同的多种物质（岩石）构成，地球作为太阳系的一个天体，由性质不同的多种物质（岩石）构成，同时受到物理空间中的各种力的作用在它自己特定的轨道上运动着。同时受到物理空间中的各种力的作用在它自己特定的轨道上运动着。 1. 1. 外观：外观：地球形状不规则地球形状不规则, ,赤道略凸、两极略扁的椭球体-扁平的梨形地球表面崎岖不平，高低起伏地球表面崎岖不平，高低起伏, ,既有
3、超过8km的高山，又有比10km还深的海沟； 2. 2. 内部基本结构：内部基本结构：由地壳由地壳（0.5%0.5%）+ +地幔（地幔（83.3%83.3%）+ +地核地核（16.3%16.3%）构成的圈层结构；）构成的圈层结构；(壳幔边界为莫霍面；核幔边界为古登堡面（2900km）全球范围内各圈层厚度全球范围内各圈层厚度存在变化；存在变化；例如：地壳 洋壳薄（最薄5km），陆壳厚（青藏高原70km）；在大陆的稳定地区，地壳厚度约为35-45km；3. 3. 内部环境：内部环境：地球内部处于高地球内部处于高温高压状态温高压状态（地震、火山喷发、温泉涌溢等现象）上地幔：存在处于熔融状态的软流圈；
4、上地幔：存在处于熔融状态的软流圈；地核：内核为固态，外核为液态；地核：内核为固态，外核为液态； 下地幔地壳的结构与厚度地壳的结构与厚度洋壳的早期地震探测：主要为折射波地震法，采用炸药震源洋壳的早期地震探测：主要为折射波地震法，采用炸药震源表明：表明：-洋壳与陆壳的地震分层存在显著差别；洋壳与陆壳的地震分层存在显著差别； -各大洋的地震分层是极其相似的；各大洋的地震分层是极其相似的； 4. 4. 物质构成：物质构成：地壳：地壳： -陆壳：上部地壳为花岗闪长岩陆壳：上部地壳为花岗闪长岩（由石英、长石、云母和角闪石组成）；下部地壳为榴辉岩相下部地壳为榴辉岩相中的花岗闪长岩和石榴石粒岩相中的闪长岩；中
5、的花岗闪长岩和石榴石粒岩相中的闪长岩； - -洋壳：未固结沉积物洋壳：未固结沉积物+ +未固结玄武岩未固结玄武岩+ +蛇纹石化橄榄岩组成；蛇纹石化橄榄岩组成； 地幔：地幔： -上地幔：橄榄石、辉石和石榴石的某上地幔：橄榄石、辉石和石榴石的某种比例的组合物，即橄榄岩或者榴辉岩；种比例的组合物，即橄榄岩或者榴辉岩； -下地幔：下地幔：MgOMgO，FeOFeO，SiO2;SiO2; 地核：地核： -内核为纯铁，镍也许少量存在；内核为纯铁，镍也许少量存在； - -外核：大量铁、很少量镍、可能还有硫外核：大量铁、很少量镍、可能还有硫和硅；和硅；下地幔小结：小结：尽管地球的物质分布宏观处于力均衡状态，但
6、分布并不均匀。（特别是，地尽管地球的物质分布宏观处于力均衡状态，但分布并不均匀。（特别是，地球内部的岩石性质、物态、所处环境因素等均存在较大变化；此外，地球的运动也是球内部的岩石性质、物态、所处环境因素等均存在较大变化；此外，地球的运动也是致使地球内部物质分布一直在发生变化的另一原因。）物质的分布特点不仅决定了地致使地球内部物质分布一直在发生变化的另一原因。）物质的分布特点不仅决定了地球的形状与表面形态，也决定了地球的物理性质。球的形状与表面形态，也决定了地球的物理性质。（1 1）、密度：）、密度： -地球内部物质密度大于地表岩石密度。地球内部物质密度大于地表岩石密度。据万有引力公式计算固体地
7、球质据万有引力公式计算固体地球质量为量为5.976 5.976 吨，平均密度为吨，平均密度为5.52g/cm5.52g/cm3 3；地表岩石平均密度为；地表岩石平均密度为2.7-2.8g/cm2.7-2.8g/cm3 3。 -实际上，地球内部密度随深度逐渐增加而增大，但并不均匀，在约实际上，地球内部密度随深度逐渐增加而增大，但并不均匀，在约400400、650650、900900、29002900、4640km4640km存在密度的突变；存在密度的突变； -密度的显著变化位置揭示该处地球内部物质成分与存在状态有明显密度的显著变化位置揭示该处地球内部物质成分与存在状态有明显的变化。的变化。 -
8、- 地壳相同深度处物质成分不同时，岩石密度也存在变化。地壳相同深度处物质成分不同时，岩石密度也存在变化。 地球的物理性质包括：地球的物理性质包括：密度、压力、重力、磁性、密度、压力、重力、磁性、电性、放射性、地热和弹性。电性、放射性、地热和弹性。2110 1 1、密度和压力、密度和压力二、地球的物理性质二、地球的物理性质-地球内部的压力为静压力地球内部的压力为静压力（地球本身物质重量引起的）（地球本身物质重量引起的）： 压力基本上随深度增大而增压力基本上随深度增大而增大，大致为一均匀光滑曲线大，大致为一均匀光滑曲线（地下（地下10km10km：30003000个大气压；个大气压；2900km2
9、900km：150150万个大气压；地心：万个大气压；地心：350350万个大气压）万个大气压）。 - -压力的变化意味着岩压力的变化意味着岩层的状态和结构发生变化。层的状态和结构发生变化。hhhghP （2 2）、压力）、压力 重力是地球的引力与地球重力是地球的引力与地球自转产生的离心力的合力：自转产生的离心力的合力：地球引力：地球引力： 惯性离心力：惯性离心力： -重力值随纬度变化而变化；两重力值随纬度变化而变化；两极为极为983983，赤道为，赤道为978978，平均为，平均为980980； - -重力值随高度变化而变化；随重力值随高度变化而变化；随海拔高度增加而减小；随地下深度增海拔高
10、度增加而减小；随地下深度增加先增后锐减为零。加先增后锐减为零。 - -假设地球为一均质球体，按照赤假设地球为一均质球体，按照赤道到两极的平均变化率，则可计算以道到两极的平均变化率，则可计算以大地水准面为基准面的理论重力值；大地水准面为基准面的理论重力值；但由于地表与地下物质分布不均匀，但由于地表与地下物质分布不均匀，地表不同位置测得的实测重力值并不地表不同位置测得的实测重力值并不相等。质量大的物质分布区的实测重相等。质量大的物质分布区的实测重力值高，质量小的物质分布区的实测力值高，质量小的物质分布区的实测重力值低。重力值低。 - -重力的变化反映了地下质量重力的变化反映了地下质量（岩石密度）分
11、布情况。（岩石密度）分布情况。2rMmGF rmC2 2 2、重力、重力 地球具有磁性（磁针指北）地球具有磁性（磁针指北） -地球类似一个巨大的磁铁，其周围空间存在磁场：地地球类似一个巨大的磁铁，其周围空间存在磁场：地磁场。磁场。( (地球地磁极与地理极不一致，磁极轴与地理轴夹角为地球地磁极与地理极不一致，磁极轴与地理轴夹角为11.511.5度；磁极的位置随时间度；磁极的位置随时间变化而不断变化；地磁场也随时间而变；地磁场存在长期变化和短期变化；短期变化主要变化而不断变化；地磁场也随时间而变；地磁场存在长期变化和短期变化；短期变化主要是由地球外部原因引起的，如太阳辐射、宇宙线、大气电离层的变化
12、等。包括周期性的年是由地球外部原因引起的，如太阳辐射、宇宙线、大气电离层的变化等。包括周期性的年变化、日变化和非周期性的磁扰等。长期变化是由地球内部物质运动的不一致引起的，大变化、日变化和非周期性的磁扰等。长期变化是由地球内部物质运动的不一致引起的，大致每年向西迁移致每年向西迁移2020公里公里。) ) -地球表面与内部不同岩石的磁性不同，分布不均匀，导致地地球表面与内部不同岩石的磁性不同，分布不均匀，导致地球表面与空中测得的地磁场强度存在变化。球表面与空中测得的地磁场强度存在变化。如：磁铁矿、镍矿、超基如：磁铁矿、镍矿、超基性岩体等强磁性体的磁场强度强；金、铜、石油、石灰岩等弱磁性体的性岩体
13、等强磁性体的磁场强度强；金、铜、石油、石灰岩等弱磁性体的磁场强度弱。磁场强度弱。 -地磁场的变化与地球表面和内部岩石性质有关。地磁场的变化与地球表面和内部岩石性质有关。3 3、磁性（地磁）、磁性（地磁） 4 4、电性（地电）、电性（地电） -地球具有电性。地球具有电性。如：高层大气电离对地面的感生电场；雷雨时的放如：高层大气电离对地面的感生电场；雷雨时的放电；电磁场的感生电流场等；电；电磁场的感生电流场等； -地下岩层性质与状态不同，导电性就会存在差别；在地表地下岩层性质与状态不同，导电性就会存在差别；在地表所测得的电位差也不一样。所测得的电位差也不一样。 -电场强度（电位差或电阻率）的变化与
14、岩石性质与物质状电场强度（电位差或电阻率）的变化与岩石性质与物质状态有关。态有关。 -放射性是放射性元素（如铀、钍、钾等）由不稳定原子放射性是放射性元素（如铀、钍、钾等）由不稳定原子核衰变为稳定的原子核过程中能量释放而显示出来的一种现象，核衰变为稳定的原子核过程中能量释放而显示出来的一种现象，释放出来的能量和热量相当大。释放出来的能量和热量相当大。 - -放射性元素在地球各处均有分布，但分布很不均匀。一般放射性元素在地球各处均有分布，但分布很不均匀。一般集中在固体地球表层，含量与岩性有关。集中在固体地球表层，含量与岩性有关。（0-20km0-20km：含量大致与花岗：含量大致与花岗岩中的含量相
15、当；岩中的含量相当；20-60km20-60km：含量大致与玄武岩中的含量相当；：含量大致与玄武岩中的含量相当； 60km 60km：可能：可能与球粒陨石相当）与球粒陨石相当） -地层放射性强度与岩性有关。地层放射性强度与岩性有关。5 5、放射性、放射性 - -地球内部温度高，蕴藏热能：地球内部温度高，蕴藏热能：火山喷发、温泉、深矿井火山喷发、温泉、深矿井温度的升高等。温度的升高等。 - -陆地地温分布：外热层、常温层、增温层；海洋：陆地地温分布：外热层、常温层、增温层；海洋：海水层、增温层；整个地球内部：海水层、增温层；整个地球内部： 0-70km 0-70km：地热梯度（深度增加：地热梯度
16、（深度增加100m100m所升高的温度）为所升高的温度）为2.52.5； 70-100km 70-100km：地热梯度为：地热梯度为0.5-1.20.5-1.2； 100km 100km：地热梯度更小。：地热梯度更小。 - -地球内部的热量总是由高温处向低温处流动，即由地球内部的热量总是由高温处向低温处流动，即由地内流向地表（地热流）。海洋内部不同地区的热流值不地内流向地表（地热流）。海洋内部不同地区的热流值不同。同。（太平洋（太平洋 大西洋和印度洋；洋中脊和大陆边缘高，海沟低）大西洋和印度洋；洋中脊和大陆边缘高，海沟低） - -热流值可反映地下岩石的岩性和物质状态。热流值可反映地下岩石的岩性
17、和物质状态。 6 6、地热、地热 弹性是指固体在受力发生形变，力消失后恢复原状的性质。固弹性是指固体在受力发生形变，力消失后恢复原状的性质。固体地球能传播地震波（弹性波），表明地球具有弹性。体地球能传播地震波（弹性波），表明地球具有弹性。 弹性可用弹弹性可用弹性参数描述。性参数描述。 -地震波的传播速度与介质的密度和弹性有关。密度和地震波地震波的传播速度与介质的密度和弹性有关。密度和地震波波速都随深度增大而增大，反映地球内部弹性也随深度增加而增大。波速都随深度增大而增大，反映地球内部弹性也随深度增加而增大。 - -弹性的变化与岩石性质与物质状态有关。弹性的变化与岩石性质与物质状态有关。7 7、
18、弹性、弹性 - -重力场，地磁场，重力场，地磁场，地电场，地震波场，地热场，放射性场地电场，地震波场，地热场，放射性场地球物理场：地球物理场：通常将存在于地球周围的具有物理作用的空间称通常将存在于地球周围的具有物理作用的空间称为地球物理场。为地球物理场。三、地球物理场三、地球物理场地球物理场的变化：地球物理场的变化：由于地球形状不规则，内部物质分布不均匀，由于地球形状不规则，内部物质分布不均匀，地球表面或地下各种物理场的分布存在变化，在地表观测到的各种地球表面或地下各种物理场的分布存在变化，在地表观测到的各种地球物理场值并不一致。这些变化与地球内部物质性质及其分布状地球物理场值并不一致。这些变
19、化与地球内部物质性质及其分布状态有关。态有关。1 1、重力：地表不同位置测得的实测重力值并不相等。质量大的物质分布区的实测重、重力：地表不同位置测得的实测重力值并不相等。质量大的物质分布区的实测重力值高，质量小的物质分布区的实测重力值低。重力的变化反映了地下质量（岩石密力值高，质量小的物质分布区的实测重力值低。重力的变化反映了地下质量（岩石密度）分布情况。度）分布情况。2 2、描述磁场的磁感应强度：地表不同位置测得的实测磁感应强度并不相等，磁化率、描述磁场的磁感应强度：地表不同位置测得的实测磁感应强度并不相等，磁化率高的物质分布区磁场强，磁化率低的物质分布区磁场弱。磁场的强弱变化反映了地下高的
20、物质分布区磁场强，磁化率低的物质分布区磁场弱。磁场的强弱变化反映了地下磁性岩石的分布情况；磁性岩石的分布情况；3 3、电场：由于物质的导电性差异，电阻率不同，实测的电压差值并不一样，电阻率、电场：由于物质的导电性差异，电阻率不同，实测的电压差值并不一样，电阻率高的物质分布区数值高，导电性好的物质分布区数值低。电阻率的高低变化反映了地高的物质分布区数值高，导电性好的物质分布区数值低。电阻率的高低变化反映了地下导电性不同的岩石的分布情况。下导电性不同的岩石的分布情况。4 4、放射性：如果采用仪器测量放射性元素释放出来的各种粒子数的多少，就可以获、放射性：如果采用仪器测量放射性元素释放出来的各种粒子
21、数的多少，就可以获知地下放射性元素的含量丰度，进而获知与放射性元素含量相关的岩石的分布情况；知地下放射性元素的含量丰度，进而获知与放射性元素含量相关的岩石的分布情况；5 5、地热：岩石的导热率不同，不同深度的地热流的分布状态与地下物质的分布及其、地热：岩石的导热率不同，不同深度的地热流的分布状态与地下物质的分布及其运动演化状态相关；运动演化状态相关；6 6、弹性；如果地球是一规则的均质球体，地震波传播到地表的旅行时间和地震波的、弹性；如果地球是一规则的均质球体，地震波传播到地表的旅行时间和地震波的能量变化是规律变化的；但由于岩石的弹性性质不同能量变化是规律变化的；但由于岩石的弹性性质不同+ +
22、物质分布不均匀，造成地表不物质分布不均匀，造成地表不同位置接收的地震波能量与旅行时间（传播速度）存在显著差别，它们的变化与地下同位置接收的地震波能量与旅行时间（传播速度）存在显著差别，它们的变化与地下物质的性质与分布状态有关。物质的性质与分布状态有关。 低密度的花岗岩引低密度的花岗岩引起负异常；起负异常； 高密度片麻岩引起高密度片麻岩引起正异常；正异常； 过地堑构造的重力异常过地堑构造的重力异常 地堑内的低密度沉积物引起负异常；地堑内的低密度沉积物引起负异常； 两侧高密度物质引起正异常；两侧高密度物质引起正异常；启发与思考：启发与思考：（1 1）如果在地表附近对各种物理场的进行观测，并把与）如
23、果在地表附近对各种物理场的进行观测，并把与地下岩石不均匀分布有关的异常值提取出来（可选取理想地下岩石不均匀分布有关的异常值提取出来（可选取理想球体作为标准场），就可以通过这些异常值来分析地下物球体作为标准场），就可以通过这些异常值来分析地下物质（岩石）的物理性质，并依据其物理性质参数对其岩质（岩石）的物理性质，并依据其物理性质参数对其岩性和分布状态作出推断。性和分布状态作出推断。包含两个层次：包含两个层次：a. a.地球整体，尤其地球整体，尤其是深部；是深部；b. b.局部，主要指浅部地壳；局部，主要指浅部地壳；（2 2）能否人工激发局部物理场：如电场、地震波场，来）能否人工激发局部物理场：如
24、电场、地震波场，来获知某一区域内一定深度范围内岩石的分布状况。获知某一区域内一定深度范围内岩石的分布状况。a. a.地球整体地球整体b. b.局部局部第一章第一章 绪绪 论论1.1 1.1 地球的物理性质地球的物理性质1.2 1.2 地球物理学的概念、研究内容及其分支学科地球物理学的概念、研究内容及其分支学科1.3 1.3 主要地球物理方法主要地球物理方法1.4 1.4 海洋地球物理学的起源与发展海洋地球物理学的起源与发展1.5 1.5 海洋地球物理的内涵与任务海洋地球物理的内涵与任务1.6 1.6 课程主要内容与要求课程主要内容与要求1.2 1.2 地球物理学的概念、研究内容及其分支学科地球
25、物理学的概念、研究内容及其分支学科一、一、地球物理学的概念、研究内容和研究方法地球物理学的概念、研究内容和研究方法1 1、概念：、概念：地球物理学是以地球为研究对象的一门应用物地球物理学是以地球为研究对象的一门应用物理学。它的内涵是极宽广的，是天文、物理、化学、地质理学。它的内涵是极宽广的，是天文、物理、化学、地质学之间的一门边缘科学。学之间的一门边缘科学。它是用物理学的原理和方法它是用物理学的原理和方法，对对地球的各种物理场分布及其变化进行观测与研究分析，来地球的各种物理场分布及其变化进行观测与研究分析，来探索地球的结构、物质组成及其形成和演化，同时实现探探索地球的结构、物质组成及其形成和演
26、化，同时实现探查上部地壳地层结构、构造与岩石性质，寻找矿产和环境查上部地壳地层结构、构造与岩石性质，寻找矿产和环境监测的一门应用科学。监测的一门应用科学。2 2、地球物理学与各学科之间的关系：、地球物理学与各学科之间的关系： 天体物理学天体物理学是应用物理学的技术、方法和理论，研究天体的形态、结是应用物理学的技术、方法和理论，研究天体的形态、结构、化学组成、物理状态和演化规律的天文学分支学科。构、化学组成、物理状态和演化规律的天文学分支学科。地球作为一个地球作为一个天体，以其为研究对象的地球物理学和天体物理学是分不开的；天体，以其为研究对象的地球物理学和天体物理学是分不开的； 地质学地质学是研
27、究关于地球的物质组成、内部构造、外部特征、各层圈是研究关于地球的物质组成、内部构造、外部特征、各层圈之间的相互作用和演变历史的科学。之间的相互作用和演变历史的科学。研究地球本身的结构和发展时，地研究地球本身的结构和发展时，地球物理学和地质学有很密切的联系。球物理学和地质学有很密切的联系。 与研究地面及海底形状的与研究地面及海底形状的大地测量学大地测量学，研究海洋中的物理现象及，研究海洋中的物理现象及其变化规律，并研究海洋水体与大气圈、岩圈和生物圈的相互作用的其变化规律，并研究海洋水体与大气圈、岩圈和生物圈的相互作用的海海洋物理学洋物理学，研究低空的，研究低空的气象学气象学和和大气物理学大气物理
28、学，研究高空以至行星际，研究高空以至行星际空间物理学空间物理学，研究地球本体的，研究地球本体的固体地球物理学固体地球物理学等都有联系。等都有联系。事实上，事实上，地球物理学是建立在物理学的基础上，从研究对象包含地球的天体物理地球物理学是建立在物理学的基础上，从研究对象包含地球的天体物理学、大地测量学、空间物理学中逐渐分离出来，并与地质学、海洋物理学、大地测量学、空间物理学中逐渐分离出来，并与地质学、海洋物理学等多种学科相互交叉的一个边缘学科。通常意义的地球物理学是指不学等多种学科相互交叉的一个边缘学科。通常意义的地球物理学是指不包含大气圈、只以固体地球为研究对象的固体地球物理学。包含大气圈、只
29、以固体地球为研究对象的固体地球物理学。 大地测量学大地测量学 海洋物理学海洋物理学 行星物理学地球物理学的引伸行星物理学地球物理学的引伸 气象学与大气物理学气象学与大气物理学 空间物理学空间物理学 固体地球物理学固体地球物理学 狭义地理解：狭义地理解： 地球物理学地球物理学 固体地球物理学固体地球物理学 广义的理解：广义的理解：3 3、研究内容、研究内容 地球物理学的研究内容总体上包括两个方地球物理学的研究内容总体上包括两个方面：理论地球物理研究和应用地球物理研究。面：理论地球物理研究和应用地球物理研究。理论地球物理研究：理论地球物理研究：对地球本体及其与其他星球的相互作用与对地球本体及其与其
30、他星球的相互作用与影响的理论与方法；影响的理论与方法； 地球运动的动力学机制和各种地球物理现象产生的原因，地球运动的动力学机制和各种地球物理现象产生的原因，如地球起源、内部圈层结构、地球年龄、地球自转与形状等，如地球起源、内部圈层结构、地球年龄、地球自转与形状等，具体包括地震学、地磁学、地电学、地热学和重力学等。具体包括地震学、地磁学、地电学、地热学和重力学等。 如：野外数据采集技术方法、地球物理场正反演技术方如：野外数据采集技术方法、地球物理场正反演技术方法、地球物理资料解释技术方法等。法、地球物理资料解释技术方法等。 应用地球物理研究：应用地球物理研究：利用理论地球物理研究发展起来的理论利
31、用理论地球物理研究发展起来的理论与方法研究找矿、找油、工程和环境监测以及构造研究等方与方法研究找矿、找油、工程和环境监测以及构造研究等方面的理论和方法技术；面的理论和方法技术；二、地球物理学的分支学科二、地球物理学的分支学科 固体地球物理学是以固体地球为研究对象，用物理学的理论、固体地球物理学是以固体地球为研究对象，用物理学的理论、方法和观点研究地球方法和观点研究地球( (包括陆地和海底，不包括水圈和大气圈）的运包括陆地和海底，不包括水圈和大气圈）的运动、状态、组成、作用力和各种物理过程的一门科学。也是通常意动、状态、组成、作用力和各种物理过程的一门科学。也是通常意义上的地球物理学（或者说地球
32、物理学的一级学科）。义上的地球物理学（或者说地球物理学的一级学科）。 根据研究内容，固体地球物理学在总体上可分为两大类：根据研究内容，固体地球物理学在总体上可分为两大类：1 1、固体地球物理学：、固体地球物理学： 第一类：普通地球物理学（地球物理学）第一类：普通地球物理学（地球物理学） 第二类：勘探地球物理学（应用地球物理学）第二类：勘探地球物理学（应用地球物理学） 研究内容：研究内容：理论地球物理研究；理论地球物理研究； 如：研究地球起源，内部圈层，地球年龄，地球自转与形状，如：研究地球起源，内部圈层，地球年龄，地球自转与形状，海陆耦合，地气耦合，地球深部物质与能量的交换和深层动力过程等。海
33、陆耦合，地气耦合，地球深部物质与能量的交换和深层动力过程等。 普通地球物理学（亦称地球物理学）：普通地球物理学（亦称地球物理学）：2 2、普通地球物理学、普通地球物理学 研究的深度范围从地表直到地心；研究的深度范围从地表直到地心； 研究对象：研究对象：以整个地球为研究对象（地壳、地幔和地核）；以整个地球为研究对象（地壳、地幔和地核）；3 3、勘探地球物理学及其分支学科：、勘探地球物理学及其分支学科：勘探地球物理学（亦称地球物理探矿，地球探测与信息技术）勘探地球物理学（亦称地球物理探矿，地球探测与信息技术） 是采用地球物理方法，测量油气、矿产等资源深度范围内（从是采用地球物理方法，测量油气、矿产
34、等资源深度范围内（从地表至地表至5 56km6km深）被勘探区的地球物理场，通过对测量的地球物理深）被勘探区的地球物理场，通过对测量的地球物理场数据的处理解释，发现地下可能存在的局部地质体、地质构造，场数据的处理解释，发现地下可能存在的局部地质体、地质构造，并推断它们的位置、大小、埋深以及属性的一门学科。又称地球物并推断它们的位置、大小、埋深以及属性的一门学科。又称地球物理勘探或称应用地球物理学或称物探。理勘探或称应用地球物理学或称物探。 如：资源、环境、工程以及与人类活动有关的一切地质问题、如：资源、环境、工程以及与人类活动有关的一切地质问题、物理过程的地球物理探测理论、方法、技术以及与此相
35、关的所有物理过程的地球物理探测理论、方法、技术以及与此相关的所有问题。研究的深度范围从地表至地下问题。研究的深度范围从地表至地下5 56km6km深；深； 勘探地球物理学在国民经济可持续发展中占有极其重要的位勘探地球物理学在国民经济可持续发展中占有极其重要的位置，因此勘探地球物理学是固体地球物理学中，从事研究的人员最置，因此勘探地球物理学是固体地球物理学中，从事研究的人员最多、最富有生命力的分支学科。多、最富有生命力的分支学科。 研究对象：研究对象：局部地质构造、油气、矿产资源；局部地质构造、油气、矿产资源； 研究内容：研究内容：应用地球物理研究；应用地球物理研究； 如：石油与天然气勘探，金属
36、与非金属矿床勘探，地上与地下如：石油与天然气勘探，金属与非金属矿床勘探，地上与地下工程建设及地基稳定性等工程勘察的地球物理理论和方法技术研究。工程建设及地基稳定性等工程勘察的地球物理理论和方法技术研究。 根据所依据的物理基础、应用领域、观测空间及探测深度的根据所依据的物理基础、应用领域、观测空间及探测深度的差异，可将勘探地球物理学（应用地球物理学）进一步划分为若差异，可将勘探地球物理学（应用地球物理学）进一步划分为若干个分支学科。如：干个分支学科。如： 按照观测空间不同：按照观测空间不同：可划分为地面地球物理、井下地球物理和可划分为地面地球物理、井下地球物理和航空地球物理。航空地球物理。 按照
37、所依据的物理基础不同：按照所依据的物理基础不同：可划分为重力勘探、磁法勘探、可划分为重力勘探、磁法勘探、电法勘探、地震勘探、地热勘探和放射性勘探。电法勘探、地震勘探、地热勘探和放射性勘探。 按照应用领域的不同：按照应用领域的不同：可划分为矿产地球物理、石油地球物理、可划分为矿产地球物理、石油地球物理、煤田地球物理、水文地球物理、工程地球物理、环境地球物理、煤田地球物理、水文地球物理、工程地球物理、环境地球物理、海洋地球物理和城市地球物理。海洋地球物理和城市地球物理。 按照探测深度的不同：按照探测深度的不同：以地震勘探为例，可分为浅层地震勘探以地震勘探为例，可分为浅层地震勘探和深层地震勘探。和深
38、层地震勘探。 第一章第一章 绪绪 论论1.1 1.1 地球的物理性质地球的物理性质1.2 1.2 地球物理学的概念、研究内容及其分支学科地球物理学的概念、研究内容及其分支学科1.3 1.3 主要地球物理方法主要地球物理方法1.4 1.4 海洋地球物理学的起源与发展海洋地球物理学的起源与发展1.5 1.5 海洋地球物理的内涵与任务海洋地球物理的内涵与任务1.6 1.6 课程主要内容与要求课程主要内容与要求 海洋地球物理学包括多种方法，根据所利用的岩石物理性质海洋地球物理学包括多种方法，根据所利用的岩石物理性质与物理场的不同，可分为地震法、重力法、磁法、电法、放射性法与物理场的不同，可分为地震法、
39、重力法、磁法、电法、放射性法和地热法、测井等七种。和地热法、测井等七种。 地下岩石的矿物成分、所处的温度、压力和构造条件等方面的变化地下岩石的矿物成分、所处的温度、压力和构造条件等方面的变化使得不同岩石的弹性存在差别。地震波在不同岩石中的传播速度与其弹使得不同岩石的弹性存在差别。地震波在不同岩石中的传播速度与其弹性和密度有关。弹性力学中将介质的地震波速度与密度的乘积称为波阻性和密度有关。弹性力学中将介质的地震波速度与密度的乘积称为波阻抗。当地震波在地下传播时，如果地层岩石的弹性参数或者说波阻抗发抗。当地震波在地下传播时，如果地层岩石的弹性参数或者说波阻抗发生变化，则会引起地震波场发生变化，产生
40、反射、折射和透射现象。地生变化，则会引起地震波场发生变化，产生反射、折射和透射现象。地震法就是通过接收和分析研究天然地震或人工激发的地震波在弹性不同震法就是通过接收和分析研究天然地震或人工激发的地震波在弹性不同的地层内的传播规律（如地震波的振幅、走时）实现探测地下结构与物的地层内的传播规律（如地震波的振幅、走时）实现探测地下结构与物质构成的方法，是极为重要的一种地球物理方法。质构成的方法，是极为重要的一种地球物理方法。1 1地震法地震法1.3 1.3 主要地球物理方法主要地球物理方法震源震源检波器检波器1,V11,V12,V22,V2采集到的地震数据采集到的地震数据 物理依据：物理依据：弹性波
41、（如地震波和声波）的反射和折射； 岩石物性依据：岩石物性依据：岩石的弹性性质不同，使得弹性波传播速度（和密度）存在差异； 主要观测方式：主要观测方式：在勘探船上连续观测； 地震波场的变化可由在地表放置的检波器或地震台站接收并记地震波场的变化可由在地表放置的检波器或地震台站接收并记录下来。地震记录中地震波的传播速度、旅行时间等运动学信息录下来。地震记录中地震波的传播速度、旅行时间等运动学信息和振幅、频率等动力学信息与地下地层结构及其物质构成有关。和振幅、频率等动力学信息与地下地层结构及其物质构成有关。经地震数据处理和解释后可推断地下主要地层界面的几何形态与经地震数据处理和解释后可推断地下主要地层
42、界面的几何形态与埋藏深度，判定岩层性质。埋藏深度，判定岩层性质。中国南天山亚肯背斜中国南天山亚肯背斜亚肯背斜亚肯背斜低浑圆状低浑圆状地貌地貌 应用范围：应用范围：用于确定地层界面的几何形态与埋藏深度，推测岩性性用于确定地层界面的几何形态与埋藏深度，推测岩性性质与岩性参数；（确定地下地层结构、构造框架和地层格架），包含两个质与岩性参数；（确定地下地层结构、构造框架和地层格架），包含两个方面：地球的结构与物质成分研究（理论地球物理）；找矿和环境监测、方面：地球的结构与物质成分研究（理论地球物理）；找矿和环境监测、工程勘察为目的的应用地球物理；工程勘察为目的的应用地球物理； 物理依据：物理依据：地球
43、表面及内部存在的万有引力与离心力的作用； 岩石物性依据：岩石物性依据：岩石的密度差异； 主要观测方式：主要观测方式：在调查船上连续观测、海底定点观测、飞机航测或卫星遥测； 应用范围：应用范围：用于确定莫霍面的起伏形态、埋藏深度，确定地壳深部构造和区域地质构造、矿体以及特殊岩体产状、分布范围等。2 2重力法重力法 地下岩石的密度不同，或者说地下物质密度分布不均匀，致使地球表地下岩石的密度不同，或者说地下物质密度分布不均匀，致使地球表面的重力随位置而变。因此，在地表测定并计算由地下物质密度分布不均面的重力随位置而变。因此，在地表测定并计算由地下物质密度分布不均匀引起的重力变化，即所谓的重力异常，就
44、可以反演地下物质密度分布状匀引起的重力变化，即所谓的重力异常，就可以反演地下物质密度分布状态。由于物质密度的分布与地质构造和岩层分布有密切的联系，因此进而态。由于物质密度的分布与地质构造和岩层分布有密切的联系，因此进而由密度的分布信息可获知地下地质构造和岩层分布及其岩性信息。这种方由密度的分布信息可获知地下地质构造和岩层分布及其岩性信息。这种方法称为重力法。在理论地球物理研究中，重力法通常用以推断莫霍面的起法称为重力法。在理论地球物理研究中，重力法通常用以推断莫霍面的起伏形态和埋藏深度，判定地壳深部构造；重力勘查资料用以推测上部地壳伏形态和埋藏深度，判定地壳深部构造；重力勘查资料用以推测上部地
45、壳中密度不均匀体的赋存状况与埋藏深度。中密度不均匀体的赋存状况与埋藏深度。 在俄罗斯西北部波罗的海地盾的卡累利地区，前寒武纪结晶基岩出在俄罗斯西北部波罗的海地盾的卡累利地区，前寒武纪结晶基岩出露地表，基岩内部存在陡的、常常是近于铅直的不同岩层的接触面；而露地表，基岩内部存在陡的、常常是近于铅直的不同岩层的接触面；而且这种接触面延深数千米。在大多数情况下，各岩层的密度是不同的。且这种接触面延深数千米。在大多数情况下，各岩层的密度是不同的。上图是该地区的一个地质、密度及重力的综合剖面，图中的重力异常强上图是该地区的一个地质、密度及重力的综合剖面，图中的重力异常强度达几百度达几百g.u.g.u.。这
46、个剖面清楚地显示重力异常很好地反映了密度的变化。这个剖面清楚地显示重力异常很好地反映了密度的变化。 物理依据：物理依据：地球磁场 ； 岩石物性依据：岩石物性依据：岩石的磁化率和剩余磁性存在差异 ； 主要观测方式：主要观测方式：在调查船上连续观测、海底定点观测、飞机航测或卫星遥测； 应用范围：应用范围：（区域磁测资料在区域与深部地质构造研究）用以划分不同岩性区和圈定岩体，推断断裂、破碎带及褶皱，推断地质构造，圈定与划分含油气远景区或金属成矿区等；确定磁性体分布范围与产状等。3 3磁法磁法 磁法是以岩石的磁性差异为基础，通过观测和研究天然地磁场或者人磁法是以岩石的磁性差异为基础，通过观测和研究天然
47、地磁场或者人工磁场的变化规律，计算并提取磁性岩石的分布变化引起的磁异常来反工磁场的变化规律，计算并提取磁性岩石的分布变化引起的磁异常来反演磁性岩石在地下深部的分布范围与埋藏深度，获知有关磁性体的磁化演磁性岩石在地下深部的分布范围与埋藏深度，获知有关磁性体的磁化强度等磁性参数，进而推断与磁性岩石有关的地质构造的方法的方法。强度等磁性参数，进而推断与磁性岩石有关的地质构造的方法的方法。 从图中可以看到磁异常有两个不同的部分，地区的东北部为面积从图中可以看到磁异常有两个不同的部分，地区的东北部为面积巨大的局部异常，巨大的局部异常，ZaZa为为 200200600nT600nT，它表明该地区为地台部分
48、，经计，它表明该地区为地台部分，经计算，其磁异常与该处深度为算，其磁异常与该处深度为25km25km的基底内部构造单元有关。的基底内部构造单元有关。 在剖面图中部，观测到的是平静的、接近于正常场的地磁场，在剖面图中部，观测到的是平静的、接近于正常场的地磁场，结合地质资料，它说明前寒武纪基底下降很深，并且该地区没有巨结合地质资料，它说明前寒武纪基底下降很深，并且该地区没有巨大的喷发岩存在。这种磁场反映出前喀尔巴阡拉拗陷和裙皱的喀尔大的喷发岩存在。这种磁场反映出前喀尔巴阡拉拗陷和裙皱的喀尔巴阡区，其沉积杂岩的厚度大，侵入体的埋藏深。巴阡区，其沉积杂岩的厚度大，侵入体的埋藏深。 磁异常示意图磁异常示
49、意图 测线的西南部为显著的不平静异常场，它是由许多喷发岩与测线的西南部为显著的不平静异常场，它是由许多喷发岩与侵入体存在的火山带引起的，而这些喷发体主要是沿着拗陷与褶皱侵入体存在的火山带引起的，而这些喷发体主要是沿着拗陷与褶皱带之间的一系列断裂穿透出来，它反映为喀尔巴阡地槽带。带之间的一系列断裂穿透出来，它反映为喀尔巴阡地槽带。 磁异常示意图磁异常示意图 物理依据：物理依据：自然电场，直流电场，电磁场 ；激发极化场； 岩石物性依据：岩石物性依据：岩石的视电阻率、磁导率、极化率和介电常 数等存在差异 ； 主要观测方式：主要观测方式：海底； 应用范围：应用范围：获知地下岩石的电性剖面，用以探测地壳
50、和上地幔的结构、物质构成，矿产勘查、水文地质调查等。 4 4电法电法 地下岩石的导电性、导磁性、介电性和电化学性质等电学性质也地下岩石的导电性、导磁性、介电性和电化学性质等电学性质也随岩石性质、构造条件、赋存环境等的变化而变化。电法就是利用岩随岩石性质、构造条件、赋存环境等的变化而变化。电法就是利用岩石的电阻率、磁导率、极化率和介电常数等电学物理性质差异，通过石的电阻率、磁导率、极化率和介电常数等电学物理性质差异，通过测定和研究与这些物性差异有关的天然或人工激发的电场和电磁场在测定和研究与这些物性差异有关的天然或人工激发的电场和电磁场在空间和时间上的分布特点和变化规律来推断地球内部物质的物性、
