本書(shū)從地球物理學(xué)基本原理出發(fā),系統(tǒng)地介紹地球物理學(xué)基本研究方法和在地球科學(xué)中的基本應(yīng)用,內(nèi)容包括地震學(xué)、重力學(xué)、地磁學(xué)和地電學(xué)等地球物理主要分支學(xué)科的原理與應(yīng)用。本書(shū)遵循理論與應(yīng)用相結(jié)合的原則,介紹不同地球物理場(chǎng)的基本特征、相應(yīng)地球物理方法的工作原理,以及這些方法在地球內(nèi)部探測(cè)與資源勘查中的應(yīng)用,力求使讀者對(duì)地球物理學(xué)有比較完整的了解。
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黃周傳,南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師。2011年6月畢業(yè)于南京大學(xué),獲構(gòu)造地質(zhì)學(xué)博士學(xué)位。
目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 地球物理學(xué)概述 1
1.2 地球物理學(xué)的研究?jī)?nèi)容和方法 2
1.2.1 地球物理學(xué)的主要研究?jī)?nèi)容 2
1.2.2 地球物理學(xué)中的正演和反演 4
1.3 地球物理學(xué)對(duì)地球的認(rèn)識(shí) 5
1.3.1 地球基本結(jié)構(gòu) 5
1.3.2 地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)橫向不均一性 6
1.3.3 地球內(nèi)部物質(zhì)組成與基本物理性質(zhì) 8
第2章 地震學(xué)原理 11
2.1 地震時(shí)空分布與斷層成因說(shuō) 11
2.1.1 地震的基本要素 11
2.1.2 全球地震分布與主要地震帶 12
2.1.3 地震成因假說(shuō)與震源等價(jià)力系 14
2.2 地震波場(chǎng)及基本特征描述 16
2.2.1 地震波的產(chǎn)生與類(lèi)型 16
2.2.2 波動(dòng)方程 17
2.2.3 波陣面與射線 19
2.2.4 地震波的衰減 20
2.3 地震波的反射與透射 21
2.3.1 斯涅爾定律與射線參數(shù) 21
2.3.2 不同界面情況下波的反射與透射 24
2.3.3 反射與透射系數(shù) 25
2.4 體波震相與走時(shí)方程 27
2.4.1 近震震相與走時(shí)方程 28
2.4.2 球?qū)ΨQ(chēng)地球模型中的地震射線 33
2.4.3 不同的速度分布對(duì)射線及走時(shí)曲線的影響 37
2.4.4 遠(yuǎn)震震相與走時(shí)表 38
2.5 面波的主要特性 41
2.5.1 面波的主要類(lèi)型 41
2.5.2 面波頻散 41
2.5.3 群速度與相速度 43
2.5.4 全球面波 44
第3章 地震學(xué)應(yīng)用 45
3.1 地震觀測(cè) 45
3.1.1 天然地震觀測(cè) 45
3.1.2 人工地震觀測(cè) 48
3.2 人工地震反射波方法 53
3.2.1 水平層狀介質(zhì)中的反射波 53
3.2.2 傾斜界面上的反射波 56
3.2.3 共反射點(diǎn)疊加方法 57
3.2.4 地震剖面解釋與應(yīng)用 62
3.3 人工地震折射波方法 66
3.3.1 水平層狀介質(zhì)中的折射波 66
3.3.2 傾斜界面上的折射波 68
3.3.3 折射波方法應(yīng)用 70
3.3.4 廣角折射/反射方法探測(cè)地殼-上地幔結(jié)構(gòu) 73
3.4 天然地震體波方法 75
3.4.1 地震折射/轉(zhuǎn)換波震相的利用 75
3.4.2 遠(yuǎn)震反射波震相的利用 78
3.4.3 地震走時(shí)層析成像 81
3.5 地震釀方法 84
3.5.1 面波頻散特性與地球結(jié)構(gòu) 84
3.5.2 群速度與相速度頻散測(cè)量 85
3.5.3 利用面波研究地下速度結(jié)構(gòu) 86
3.6 震源機(jī)制解與地震斷層 87
3.6.1 震源機(jī)制解的圖示與含義 87
3.6.2 震源機(jī)制解與地震斷層性質(zhì) 89
3.6.3 活動(dòng)板塊邊緣的震源機(jī)制 90
第4章 動(dòng)學(xué) 92
4.1 地球重力場(chǎng) 92
4.1.1 重力與重力場(chǎng) 92
4.1.2 地球重力位 94
4.1.3 地球正常重力場(chǎng) 96
4.1.4 大地水準(zhǔn)面與地球形狀 98
4.2 密度異常體的重力場(chǎng) 101
4.2.1 簡(jiǎn)單形狀異常體的重力場(chǎng) 101
4.2.2橫截面為任意形狀的二度體重力場(chǎng) 108
4.3 重力校正與重力異常 110
4.3.1 重力異常和重力校正概念 110
4.3.2 高度校正與自由空氣重力異常 113
4.3.3 布格校正與布格重力異常 114
4.3.4 一些重要地區(qū)的重力異常 116
4.3.5 地殼均衡與均衡重力異常 120
4.4 重力異常數(shù)據(jù)的分析與應(yīng)用 123
4.4.1 引起重力異常的主要因素 123
4.4.2 重力異常數(shù)據(jù)處理方法 123
4.4.3 重力異常反演解釋 129
4.4.4 重力異常解釋與應(yīng)用 131
第5章 地磁學(xué) 140
5.1 地球的磁場(chǎng) 140
5.1.1 地球磁場(chǎng)的基本性質(zhì) 140
5.1.2 地球基本磁場(chǎng) 144
5.1.3 地磁場(chǎng)的長(zhǎng)期變化 149
5.1.4 地球變化磁場(chǎng) 151
5.2 磁異常場(chǎng)的計(jì)算與分析 157
5.2.1 磁異常場(chǎng)與相關(guān)的物理量 157
5.2.2 磁性體的磁場(chǎng) 161
5.2.3 影響磁異常分布特征的主要因素 167
5.2.4 磁異常場(chǎng)的分析 169
5.3 磁異常場(chǎng)變換處理與應(yīng)用 171
5.3.1 磁異常場(chǎng)的常見(jiàn)處理方法 171
5.3.2 磁異常場(chǎng)研究對(duì)地質(zhì)學(xué)的貢獻(xiàn)及其應(yīng)用 175
第6章 地電學(xué) 180
6.1 穩(wěn)定電流場(chǎng)和電阻率方法 181
6.1.1 巖、礦石的導(dǎo)電性 181
6.1.2 穩(wěn)定電流場(chǎng)基本特性 183
6.1.3 電阻率方法及常規(guī)應(yīng)用 189
6.2 極化電場(chǎng)方法 206
6.2.1 巖、礦石的極化效應(yīng) 206
6.2.2 極化電場(chǎng)基本特性 209
6.2.3 極化電場(chǎng)方法及常規(guī)應(yīng)用 213
6.3 電磁場(chǎng)方法 218
6.3.1 交變電磁場(chǎng)中介質(zhì)的電磁特性 218
6.3.2 交變電磁場(chǎng)基本特性 220
6.3.3 頻率域電磁感應(yīng)法:大地電磁測(cè)深法 224
6.3.4 時(shí)間域電磁感應(yīng)法:瞬變電磁法 230
6.3.5 高頻電磁波探測(cè)方法:探地雷達(dá) 236
主要參考文獻(xiàn) 247