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1、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;gravityanomaly;Bouguergravityanomaly;geomagneticfield;magneticdeclination;magneticinclination;magneticanomaly;geothermalfield;geothermalgradient;geothermalflow;geothermalanomaly;seismicwave;bodywave(Pwave,Sw
2、ave);surfacewave提示：物理性质和圈层结构是互为因果的；它们对地球的运动和演化有决定性的制约作用；研究物理性质的历史中产生过许多优美的科学传奇，从中可以领略地学家是如何巧妙地揭开地球内部奥秘的。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。地球重力的分布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
3、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: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。重力场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
4、。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(gravityanomaly)。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。重力校正把实测重力值校
5、正到相当于海平面高度时的重力值，这一过程称为重力校正。重力异常的类型：校正后的实测重力值大于理论值称重力正异常，表示地下物质密度过大；相反为重力负异常，表示地下物质密度小。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5.516g/cm3。实测地表岩石的平均密度为2.7-2.8g/cm3,海水的平均密度为1.028g/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。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
6、等于2万亿兆头大象二、地球的质量和密度地球内部密度分布布伦(1975)推导结果:地壳表层的密度为2.7g/cm3,地下33km处为3.32g/cm3,大约在2990km处密度由5.56g/cm3突增至9.98g/cm3,至6371km处,达12.51g/cm3。地球内部密度的变化?!?!阿基米德曾说过：给我一个支点，我可以把地球撬起来三、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
7、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地磁场的特征，地磁场的起源和地磁场在地学中的应用，是地球物理学领域中地磁场研究的三个基本问题三、地球的磁场(一)地磁场和地磁要素地磁场(geomagneticfield):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
8、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
