固体地球物理学

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  固体地球物理学汉语拼音:Guti Diqiu Wulixue;英语:Solid Earth Geophysics),用物理学方法和观点研究固体地球的运动、状态、组成、作用力和各种物理过程的学科所谓固体地球是相对于大气海洋而言的。其实地球本体之内,也并非全部都是固体,如地核的外层就处于液态,但它仍属于固体地球物理学的研究范围。

  固体地球物理学是由于20世纪50年代地球物理学的飞跃发展才分出来的重要分支学科。但它研究的内容也包括不少从很久以前就延续下来的科学课题,如地磁地震的研究等。该学科发展到现阶段已经成为内容广泛的应用学科,包括勘探地下资源、监测地下核爆炸、预测地震、研究地球内部的动力等,可分为以下若干分支学科。

大地测量学

  固体地球物理学中最老的学科之一。它是研究地球的形状和地面上各地点的空间位置和几何关系的学科。从大尺度来看,地面不是平的,甚至不是一个简单的规则曲面,而铅垂线的方向也并不总是垂直于真实地面。于是测定远距离地点的方位和高程便不是一个简单的问题,并早已形成一门专门的学科。由于铅垂线的方向决定于重力,所以大地测量学和重力学是分不开的,重力学专门研究地球重力场的分布和成因的学科。地球重力场决定于地下物质的分布。重力学除同大地测量学有密切关系外,也同地质构造和矿产分布有关。重力分布是阐明地质构造和勘探有用矿床的一种重要数据。

地震学

  固体地球物理学的主要支柱,应用极广。地震学不仅研究天然地震,而且还研究利用地震所产生的地震波来研究地球内部的结构或其他信息。地震勘探主要是利用人工地震的地震波来研究沉积与构造,现在已成为石油勘探最重要的方法之一。除此之外,地震观测还是监视地下核爆炸唯一有效的方法。在取得地球内部信息方面,地震学也是潜力最大的。

地磁学

  地磁学是一门古老的学科。中国在战国时期就已知道磁石的吸铁性和指极性;约在9世纪至10世纪时就已将磁针用于航海。1600年英国W.吉伯最早对地磁场作出解释,然而到了1839年,德国数学家C.F.高斯才用球谐分析的方法阐明了地磁场的基本特征,使地磁学真正得到系统的发展。地磁学是阐明地球磁场的形态、成因和应用的学科。对于解释地质构造,勘探磁性矿床油田都有一定的作用。由于地面磁场受空间电流影响极大,地磁学同天电学有时是不可分割的。它们都是固体地球物理学同大气物理学空间物理学之间的边缘学科

  地磁场有一部分来自岩石的磁性,后者是岩石被地磁场磁化后所形成的。由于地壳的变动,岩石磁化的方向可能同现代地磁场的方向不一致,因此可以利用这一现象来探讨地壳的运动。20世纪50年代兴起并推动海底扩张与板块学说发展的古地磁学正是以此为研究内容的学科,它是地磁学的分支。

地电学

  地电学研究地球物质的电性变化和地球内部电流分布的学科。用于找矿和浅层工程问题,电法勘探已是一种内容丰富而又有效的技术;但用于解释地球内部的情况,地电学还有待进一步的发展。

地热学

  地热学研究地球内部热源和温度分布,以及地球发展的热历史的学科。近年来,由于地下热能的开发和利用,地热学得到很大的推动。

  此外,固体潮和地球自由振荡是两个重要的地球物理课题,前者现正发展成为学科,后者常和地震波一起,作为研究地球内部结构的一个重要方法。

其他

  上述各学科基本上是根据某种地球物理场来划分的,如重力场、地磁场、弹性场、温度场、辐射场等。各学科所用的方法和理论各成体系。不过一个重大的地球物理问题大多不是以某一种地球物理场为特征,而往往涉及多种地球物理场。如地球内部物理学,是研究地球内部的各种物理过程(包括结构和物质组成)的一门学科。构造物理学约在20世纪30年代形成,这门学科只讨论岩石和矿物形成的物理条件和过程,但近年来这个词的涵义已扩大到同固体地球物理学,它们几乎同义。地球动力学原来是研究地球内部的作用力及其变化过程的学科,但现在实际上与构造物理学很难区别。构造物理学、地球动力学与地球内部物理学不同之处,是前者较侧重地质因素,而后者则侧重物理因素,但实际差别是微乎其微的。应用地球物理学即勘探地球物理学,它是研究所有的地球物理勘探方法,并在找矿勘探、工程与环境等广泛领域中应用的学科。