固體地球物理學

固體地球物理學是用物理學的觀點和方法研究固體地球的運動、物理狀態、物質組成、作用力和各種物理過程的綜合性學科。

基本介紹

• 中文名：固體地球物理學
• 學科：物理學
• 研究：固體地球的運動、物理狀態
• 分支：地震學

基本介紹

用物理學的觀點和方法研究固體地球的運動、物理狀態、物質組成、作用力和各種物理過程的綜合性學科。所謂固體地球是相對於大氣和海洋而言的。地球物理學一詞，是20世紀初才正式為人採用的，50年代有了很大發展，進一步分為大氣物理學、海洋物理學、空間物理學和固體地球物理學。

基礎學科

固體地球物理學有3 個發展較早的基礎性學科：重力和大地測量學、地震學和地磁學。固體地球物理學還包含地電學和地熱學。這兩個學科發展歷史不長，正在進一步發展之中。在固體地球物理學範圍內 ，還有3個學科名稱 ，它們都是對固體地球作綜合性和整體性研究的。它們彼此之間的差別很小。大地構造物理學在30年代只討論岩石和礦物形成的物理條件和過程，近年來其研究領域已由地球表層逐漸擴大到地球內部。地球內部物理學是研究地球內部物質結構、組成和物理過程的學科分支。地球動力學原是研究地球內部的作用力、物質對作用力的回響特性及有關的變化過程的。60年代板塊大地構造學說興起後，有關地球的整體性運動的問題都以地球動力學的名稱出現，是研究比較活躍的領域。

重力和大地測量學 研究和測定地球形狀、大小和地球重力場，以及測定地麵點幾何位置的學科。大地測量的歷史悠久，中國唐代高僧一行曾算出地球子午線一度之長。重力和大地測量是國家建設的重要項目，關係到國土管理、礦產開發和航天事業的發展。

分支學科

目前這門學科可分為若干分支學科。

大地測量學

固體地球物理學中最老的學科之一。它是研究地球的形狀和地面上各地點的空間位置和幾何關係的一門學科。從大尺度來看，地面不是平的，甚至不是一個簡單的規則曲面，而鉛垂線的方向也並不總同真實地面垂直。於是測定遠距離地點的方位和高程便不是一個簡單的問題，而早已形成一個專門的學科。由於鉛垂線的方向決定於重力，所以大地測量學和重力學是分不開的，後者是專門研究地球重力場的分布和成因的一門學科。地球重力場決定於地下物質的分布。重力學除同大地測量學有密切關係外，也同地質構造和礦產分布有關。重力分布是闡明地質構造和勘探有用礦床的一種重要數據。

地磁學

地震學

固體地球物理學的主要支柱，套用極廣。地震學不僅研究天然地震，而且利用由天然地震或人工地震所產生的地震波，來研究地球內部的結構或其他信息，特別是儲油構造。地震勘探法主要是利用人工地震的地震波，現在已成為石油勘探最重要的方法之一。除此之外，地震觀測還是監視地下核爆炸唯一有效的方法。在取得地球內部信息方面，地震學走在地學各學科的最前列，其潛力也是最大的。

地磁學

也是一門古老的學科。中國在戰國時期就已知道磁石的吸鐵性和指極性；11世紀以前已發現地磁偏角；約在 9世紀至10世紀的時候就已將磁針用於航海。不過對於地磁場的最早解釋則是由英國人吉伯(W.G.il-bert)在1600年提出的。然而只是到了1839年,德國數學家C.F.高斯用球諧分析的方法闡明了地磁場的基本特徵，地磁學才真正得到系統的發展。地磁學是闡明地球磁場的形態、成因和套用的一門學科。對於解釋地質構造，勘探磁性礦床和石油都有一定的作用。由於地面磁場受空間電流影響極大，地磁學同天電學有時是不可分割的。它們都是固體地球物理學同大氣物理學或宇宙地球物理學之間的邊緣學科。

地磁場有一部分來自岩石的磁性，後者是岩石被地磁場磁化後所形成的。由於地殼的變動，岩石磁化的方向可能同現代地磁場的方向不一致，因此可以利用這一現象來探討地殼的運動。50年代興起的古地磁學正是以此為內容的一個學科，它是地磁學的一個分支。

地電學

研究地球物質的電性變化和地內電流分布的一門學科。用於找礦，電法勘探已是一種內容豐富而又有效的技術；但用於解釋地球內部的情況，地電學還不能給出精確的結論，還有待進一步的發展。

地熱學

研究地球內部熱源和溫度分布，以及地球發展的熱歷史的一個學科。近年來，由於地下熱能的開發和利用，地熱學得到很大的推動，地熱地球物理勘探已成為物理勘探的方法之一。和地熱學密切相關的還有同位素年代學，這在解釋地質現象中有極廣泛的套用。

重力學

此外，固體潮和地球自由振盪是兩個重要的地球物理課題，前者現正發展成為學科，後者常和地震波一起討論，做為研究地球內部構造的一個重要方法。

上述各學科基本上是根據某種地球物理場來劃分的，例如重力場、地磁場、彈性場、溫度場、放射性場等等。各學科所用的方法和理論各成體系。不過一個重大的地球物理問題，常常不是以某一種地球物理場為特徵，而往往涉及多種地球物理場。用這個觀點劃分，就有：地球內部物理學，它是研究地球內部的各種物理過程（包括結構和物質組成）的一門學科。大地構造物理學，約在30年代，這門學科只討論岩石和礦物形成的物理條件和過程，但近年來這個詞的涵義已擴大到同固體地球物理學幾乎同義。地球動力學，原來是研究地球內部的作用力及其導致的變化過程的一門學科，但現在實際上與大地構造物理學很難區別。大地構造物理學、地球動力學與地球內部物理學不同之處，是前者較側重地質因素，而後者則側重物理因素，但實際差別是微乎其微的。套用地球物理學，即勘探地球物理學，它研究所有的地球物理勘探方法。