地球物理学概论 海洋与地球科学学院 吴健生

第一讲 绪论 地球物理学的研究对象，研究内容，方法特点，与其他分支学科的关系及其在经济与社会发展中的重要作用等方面

一、地球物理学是以地球为研究对象的一门现代应用物理学。 地球物理科学的研究对象就是地球。 地球物理科学是研究地球的物理性质、地球自身产生的物理现象。 认识地球(揭示地球本身的结构、探索地球的演化过程、总结地球形成演化过程中的基本规律)。 资源探查、环境保护、灾害防治(国民经济建设)。

1、空间地球物理学与固体地球物理学 将地球作为一个天体来研究，这便确定了固体地球物理学和天体物理学之间的关系。 地球物理学： 固体地球物理学

地球上有大气圈、水圈、岩石圈、生物圈 其大气圈、水圈和生物圈都有相应的研究学科，如空间地球物理学、大气物理学，水文学，物理海洋…… 在地球科学领域里，地球物理学通常就指固体地球物理学。

2、固体地球物理学的研究内涵 大体上可以分为以下七个方面： (1)弹性波场：地震波 (天然和人工源，包含核爆炸) 在地球内部的传播。 (2)重力场：地球内部物质产生的引力场。 (3)磁力场：地球内部磁性物质产生的引力场。 (4)电磁场：主指地球的直流电场和电磁感应场。 (5)地热场：主指地球的温度场和大地热流。

(6)物理化学场：即放射性场； (7)地球运动学和动力学：即通过综合地球物理场分析来研究地球系统和其深部的介质结构与物质组成、状态及物质的运动，特别是深部圈层耦合、地球内部物质与能量的交换及其深层动力过程。

二、固体地球物理学功能 固体地球物理学是地球科学重要分支，其功能是：认识地球、资源勘察、地质灾害防治、保护生态环境。 其中认识地球，特别是认识地球内部物质运移、物质组成、结构、 深层过程与动力学机制，是地球物理学，也是地球科学的最根本的任务。

1、认识地球的重要性 地球在给人类带来“福音”和生存空间的同时，也给人类带来了无穷的灾难。 地球的演化过程、地质活动不可避免的会对地球上的动植物的生命活动过程，对人类活动发生影响。 自然资源的开发、利用在使人类的物质文明发展的同时，也使地球的生态环境发生变化，使地球上的某些演化过程加速，可能造成某些地质变化和灾害。如由于使用化石燃料产生的CO2持续升高而使全球大气层变暖的过程加速，继之而来的土地荒漠化问题、淡水资源的匮乏及污染问题。

地球上有些局部的短时间的地质活动也会造成极为严重的生态环境变化，甚至使局部区域内全部生命死亡，人类活动停止。人类历史上的大地震，尤其是20世纪发生的若干次大地震，以及伴随地震发生的海啸等自然灾害和火灾等灾害，都是自然界的变化在短时间内引起生态环境的恶性变化的事例。 我国云南禄劝的一次山体滑动毁灭了几个村镇； 台风扫过，使智利沿海村镇荡然无存； 1976年的唐山强烈地震(7．8级)，不过几秒钟就使99％的房屋倒塌，24万余人丧生，16万余人受伤，整个城市被毁，造成了不可估量的经济损失；

04年年底印度洋大地震发生后，结果引发了04年12月26日发生的东南亚大海啸。 英国专家利用高清晰度的多束激光声呐对海底进行了扫描，这些图片显示，受地震影响，印度洋海底中高达1500米的山脊已出现了巨大的倒塌，并形成数公里宽的山崩地段。科学家初步评估，地震发生时，印度和缅甸两块板块构造突然运动相碰时，印度板块构造被向下挤压，造成海床隆起一道山脊，海水因此向上涌出，结果引发了12月26日发生的东南亚大海啸。图片显示，受地震影响，印度洋海底山脊已倒塌，并形成数公里宽的山崩地段。

海啸往往是由于大洋底部深层发生强烈地震引起的。地震震波可传到很远的地方引发海啸。

12月26日发生的东南亚大海啸遇难人数： 印度尼西亚：238,945 斯里兰卡：30,957 印度：16,389 泰国：5,393 　　印度尼西亚：238,945 　　斯里兰卡：30,957 　　印度：16,389 　　泰国：5,393 　　马尔代夫：82 　　马来西亚：68 　　缅甸：61 　　孟加拉：2 　　索马里：298 　　坦桑尼亚: 10 　　肯尼亚：1 　　总计：292,206 　　(注：该统计数字包括印尼127774名失踪人员及印度5640名失踪人员；为避免重复计算，该数字没有包括泰国的3071名失踪人员，斯里兰卡的5637名失踪人员也没有计算在内。)

这是1960年4月智利瓦尔迪维亚遭受强烈地震的资料照片。这次地震就在太平洋另一侧的日本引发海啸，造成数百人死亡。

又例如，发生在公元79年8月24日的维苏威火山爆发，使在距离那不勒斯西南23km处的庞贝(Pompeii)古城在极短时间内毁灭，全城生命瞬息死灭：先是火山喷发出的熔岩碎块、浮石和其他火山岩屑将庞贝城埋了3m多深，全城房舍均遭灭顶，随后火山灰尘落如雨，积灰又厚达3m，全城居民和动物多数是被火山灰闷死的。这是有历史记录并被考古发掘证实的地质活动引起生态环境急剧变化的事例。

从大的地质时空演变尺度来说： 地球表面的海陆变迁，气候变异(冰期)等地质演化过程(时间变化过程以数百万年计，空间范围则是地球的全部或大部)会使某些生物灭绝，而另一些生物繁衍。这种地质活动对地球上生物的生命活动的影响是全球性的、长时间的。但是对这类地质演化过程对生态环境的影响侧重在有人类活动以前(如恐龙的灭绝)，或虽有人类活动，但还不属于历史范畴(如楼兰古国的消失)。