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地尚物健质 地球的物理性质 由于技术发展水平所限,目前还不具备直 接观察地球内部的手段,可直观了解地球深 部情况的钻孔目前最深也只有12km,因此对 地球深处的认识,则主要靠地球物理的工作 成果。通过对固体地球的重力、密度、压力 弹性、地热、地磁、放射性等物理性质变化 规律的研究,来推测地球内部的物质成分 温度、压力状态等及其变化规律,并以此作 为了解和划分地球内部圈层构造的依据
地球的物理性质 由于技术发展水平所限，目前还不具备直 接观察地球内部的手段，可直观了解地球深 部情况的钻孔目前最深也只有12km，因此对 地球深处的认识，则主要靠地球物理的工作 成果。通过对固体地球的重力、密度、压力、 弹性、地热、地磁、放射性等物理性质变化 规律的研究，来推测地球内部的物质成分、 温度、压力状态等及其变化规律，并以此作 为了解和划分地球内部圈层构造的依据。 地球的物理性质
地球的物理特 内容提要 1、地球的密度 5、地球的磁性 2、地球的压力 6、地球的电性 3、地球的重力 7、地球的弹塑性 4、地球的温度 8、地球的放射性
地球的物理特征 地球的容貌 内 容 提 要 1、地球的密度 2、地球的压力 3、地球的重力 4、地球的温度 5、地球的磁性 6、地球的电性 7、地球的弹塑性 8、地球的放射性
已复、地球的密度 今根据地球的质量(5.974×1021t)和体积 (1.08×1012km3)可求得地球的平均密度为 地球的怒度 5.516g/cm2。但地表岩石的密度为1.5-3.3g/cm,|0 平均2.67g/cm3;海水的平均密度为1.028g/cm 据此可以断定,地球内部必有密度更大的物质。 1000 ◇目前尚无直接测量地球内部密度方法,而是根据 地震波在地内的传播速度来推断的。目前公认的00 地内密度变化模型是由澳大利亚学者布p0 平均密度相符;2.与地球绕其旋转轴的转动惯量 相符:3.与地内地震波传播速度的深度变化曲线00 相符;4.与目前所知的地内物质成分相符 000 ☆根据布伦(1975年)推导的模型(图5-3):地球 随深度呈阶梯状递增,在400、650、900、-2900、1600 处有显著变化。地球表层2.7g/cm3;33km处为 26101 3.32g/cm3;2885km处由5.56g/cm3猛增至 密度(克/厘米 9.98g/cm3;6371km处(地心)达12.51g/cm3
一、地球的密度 ❖ 根 据地 球的 质量（ 5 . 974×1 0 2 1 t） 和体 积 （1 .0 8×1 0 1 2 km3）可求得地球的平均密度为 5.516g/cm3。但地表岩石的密度为1.5-3.3g/cm3 ， 平均2.67g/cm3；海水的平均密度为1.028g/cm3。 据此可以断定，地球内部必有密度更大的物质。 ❖ 目前尚无直接测量地球内部密度方法，而是根据 地震波在地内的传播速度来推断的。目前公认的 地内密度变化模型是由澳大利亚学者布伦 （K·E·Bullen）推导的。因为它满足：1.与地球的 平均密度相符；2.与地球绕其旋转轴的转动惯量 相符；3.与地内地震波传播速度的深度变化曲线 相符；4.与目前所知的地内物质成分相符。 ❖ 根据布伦（1975年）推导的模型（图5-3）：地球 随深度呈阶梯状递增，在400、650、900、2900、 处有显著变化。地球表层2.7 g/cm3；33km处为 3 . 3 2 g/cm3；2885km 处 由 5 . 5 6 g/cm3 猛增至 9.98g/cm3；6371km处（地心）达12.51g/cm3。 地球的物理性质
、地球的压力 今地球内部压力主要是上覆物质重量 地球的压力 所形成的静压力,其大小与地内物0m 质蜜度和重力有关。可用P=h1D1B10o 来表达,其物理含义是地内某处的 静压力(P1)等于该处的深度(h)200 与其上覆物质平均密度(D)及0o 平均重力加速度的乘积。 必地壳的平均密度为2.7gCm,深度0 每增加1km,压力增加27.5MPa。地50o 下10km处的压力约为1kPa;33km处 为12MPa:28850为135200a:60Q 地心处压力估计可达361700MPa 0123 压力(百万大气压)
二、地球的压力 ❖地球内部压力主要是上覆物质重量 所形成的静压力，其大小与地内物 质密度和重力有关。可用Ph=hρhgh 来表达，其物理含义是地内某处的 静压力（Ph)等于该处的深度（h） 与其上覆物质平均密度（ρh ）及 平均重力加速度的乘积。 ❖地壳的平均密度为2.7g/cm3 ，深度 每增加1km，压力增加27.5MPa。地 下10km处的压力约为1kPa；33km处 为12MPa；2885km处为135200MPa； 地心处压力估计可达361700MPa。 地球的物理性质
、地球的重力 今重力概念 地球重力是指地球表面某一点所 受的地心引力F和地球自转离心力 C的合力。 C 今重力方向 R 根据F=Gm/R2,C=mO2r可知: 地心引力以赤道最小,两极最大, 而离心力以赤道最大,两极为零 离心力相对地心引力是很小的, 即便在离心力最大的赤道上,离 心力也只不过是该处地心引力的 1/289。可见离心力只在很小程度 上使重力小于地心引力,而重力 F一地球的引力 方向仍大致指向地球的质量中心 C一地球离心力 G一重力
三、地 球 的 重 力 ❖重力概念 地球重力是指地球表面某一点所 受的地心引力F和地球自转离心力 C的合力。 ❖重力方向 根 据 F＝Gm/R2 ，C＝mω2r 可知： 地心引力以赤道最小，两极最大， 而离心力以赤道最大，两极为零， 离心力相对地心引力是很小的， 即便在离心力最大的赤道上，离 心力也只不过是该处地心引力的 1/289。可见离心力只在很小程度 上使重力小于地心引力，而重力 方向仍大致指向地球的质量中心 r R 地球的物理性质
地球的重力一地表重力场的变化 受重力影响的空间称为重力场。重力场中某 点的重力强度(即重力值)常以该点的重力加 速度来表示,其常用单位是cm/s2。这个单位称 为伽,它的千分之一则称为毫伽。 由于地心引力和离心力均随纬度而变化,故地 球表面(大地水准面)赤道处的重力值最小, 为978.0318伽,两极处的重力值最大,为 983.2177伽,比赤道增加0.53%。即在赤道重 1kg的物体在两极便为1005.3g。据此,1971年 国际大地测量和地球物理协会通过大地水准面 上某一点的重力值的计算公式 g0=978.0318(1+0.0053024sin2 0.000058sin22t) 式中g。-—某一点海拔Om时的重力加速度 ψ一一为地理纬度。该公式称为国际重力公式
三、地球的重力－地表重力场的变化 ❖ 受重力影响的空间称为重力场。重力场中某一 点的重力强度（即重力值）常以该点的重力加 速度来表示，其常用单位是cm/s2 。这个单位称 为伽，它的千分之一则称为毫伽。 ❖ 由于地心引力和离心力均随纬度而变化，故地 球表面（大地水准面）赤道处的重力值最小， 为978 . 0318伽，两极处的重力值最大，为 983.2177伽，比赤道增加0.53%。即在赤道重 1kg的物体在两极便为1005.3g。据此，1971年 国际大地测量和地球物理协会通过大地水准面 上某一点的重力值的计算公式： ｇ 0 ＝ 978 . 0318 （ 1 ＋ 0 . 0 0 5 3 0 2 4 sin2ψ－ 0.000058sin22ψ） 式中 ｇ0――某一点海拔0m时的重力加速度。 ψ――为地理纬度。该公式称为国际重力公式 地球的物理性质
地环的里力一重力校正与异常 ◇国际重力公式是建立在地球为一均质体的假定基础之上的,所求得的重力值 也是以海平面为基准的。由重力公式所求得的重力值称为正常重力值或理论 重力值。实际上,由于地球物质分布不均匀,各处密度和分布状态不同,地 形高低不同,由地面重力仪实测的重力值往往与正常重力值不一致。而人们 所要了解的往往是地球内部密度的变化情况,因此,就要消除高度(根据重 力g=Gm/r2计算以及实验测定,高度每升高1m,g值便减少0.3083毫伽)和地形 高出海平面而组成地形的物质也会形成引力)等因素对重力值所造成的影 响,对实测重力值进行一定的折算,这个折算过程称为重力校正。其中消除 高度对重力值影响的部分称为高程校正或自由空气校正;消除组成地形物质 引力对重力值的影响的部分称为中间层校正;高程校正和中间层校正又合称 为布格校正。其校正公式如下 gb=g+(0.3083h-0.119h)×10-3 式中g-布格校正重力值,伽;g一实测重力值,伽;h—测点高程,米; 0.3083—高度每变化1m重力的变化量,毫伽;0.1119密度为2.67g/cm3的1m 高的岩石所产生的重力,毫伽。 ◇经过校正,便可把某一点的重力观测值换算成与该点位置相当的海拔高度为 零的重力值。校正后的重力值若仍明显偏离正常值,则称其为重力异常。实 测校正值大于理论值时称为正异常;反之称为负异常。这种异常反映了地球 内部物质密度的变化,它是研究地质构造和地球内部物质变化的重要信息
三、地球的重力－重力校正与异常 ❖ 国际重力公式是建立在地球为一均质体的假定基础之上的，所求得的重力值 也是以海平面为基准的。由重力公式所求得的重力值称为正常重力值或理论 重力值。实际上，由于地球物质分布不均匀，各处密度和分布状态不同，地 形高低不同，由地面重力仪实测的重力值往往与正常重力值不一致。而人们 所要了解的往往是地球内部密度的变化情况，因此，就要消除高度（根据重 力g=Gm/r2计算以及实验测定，高度每升高1m，g值便减少0.3083毫伽）和地形 （高出海平面而组成地形的物质也会形成引力）等因素对重力值所造成的影 响，对实测重力值进行一定的折算，这个折算过程称为重力校正。其中消除 高度对重力值影响的部分称为高程校正或自由空气校正；消除组成地形物质 引力对重力值的影响的部分称为中间层校正；高程校正和中间层校正又合称 为布格校正。其校正公式如下： ｇb ＝ｇ＋（0.3083h－0.1119h）×10-3 式中 ｇb—布格校正重力值，伽；ｇ—实测重力值，伽；ｈ—测点高程，米； 0.3083—高度每变化1m重力的变化量，毫伽；0.1119—密度为2.67g/cm3的1m 高的岩石所产生的重力，毫伽。 ❖ 经过校正，便可把某一点的重力观测值换算成与该点位置相当的海拔高度为 零的重力值。校正后的重力值若仍明显偏离正常值，则称其为重力异常。实 测校正值大于理论值时称为正异常；反之称为负异常。这种异常反映了地球 内部物质密度的变化，它是研究地质构造和地球内部物质变化的重要信息。 地球的物理性质
地球的重力一地内重力变化 今由于地球内部质量随深度分布的不均「地球内部的重力变化 匀性,导致重力在地球内部呈不规则 0 0km--981伽 变化。总的趋势是在地表以下2900km 655km--995伽 以上呈波浪状变化,而2900km以下随10o 深度增加呈递减趋势。具体表现为:00200-9%6 今地表重力值为约981伽,向下递增至 3000 2750km--1050伽 655km处达到第一次最大值,为995伽, 然后向下递减,至2000km深处为9864000 伽,再向深处又快速递增,到2750km 处达到极大值1050伽,再向下又减小, 5000 到2900km深处为1030伽,其后开始锐0 减,至地心地球质量为零,重力也为 0 500 1000 零 重力(厘米/秒2)
三、地 球 的 重 力－地内重力变化 ❖ 由于地球内部质量随深度分布的不均 匀性，导致重力在地球内部呈不规则 变化。总的趋势是在地表以下2900km 以上呈波浪状变化，而2900km以下随 深度增加呈递减趋势。具体表现为： ❖ 地表重力值为约981伽，向下递增至 655km处达到第一次最大值，为995伽， 然后向下递减，至2000km深处为986 伽，再向深处又快速递增，到2750km 处达到极大值1050伽，再向下又减小， 到2900km深处为1030伽，其后开始锐 减，至地心地球质量为零，重力也为 零。 2750km－－1050伽 2000km－－986伽 655km－－995伽 0km－－981伽 地球的物理性质
四、地球的温度 温泉、火山、井下升温等种种迹深度⑩m)地球的温度 象告诉人们,地球内部蕴藏着巨大 0 热能。据估计,地球每年通过地表 1000 热传导和热辐射到空间的热量达 8.368×1029J,相当于现代人类消200 耗总能量的10倍以上,地球内部的300 总热量相当于地球全部煤炭储量的 1.7×108倍。 4000 地球内部温度的受地热控制,表 层受太阳辐射热影响。据此可将地600 球内部的热力和地温分为外热层、 0200040006000 常温层、内热层等三层 温度(C)
❖ 温泉、火山、井下升温等种种迹 象告诉人们，地球内部蕴藏着巨大 热能。据估计，地球每年通过地表 热传导和热辐射到空间的热量达 8.368×1020J，相当于现代人类消 耗总能量的10倍以上，地球内部的 总热量相当于地球全部煤炭储量的 1.7×108倍。 ❖ 地球内部温度的受地热控制，表 层受太阳辐射热影响。据此可将地 球内部的热力和地温分为外热层、 常温层、内热层等三层 四、地球的温度 地球的物理性质