5、
有一5度斜坡,重物(如4轮车)会自动往坡上移动,有人认为是地下物质密度不同引起重力差异所致,你认为可能吗,请分析说明。 答:不可能。
地壳的均衡现象。从物理角度分析不同均衡模式的异同和特色。你认为地表的升降与地壳的均衡有无联系,说明之。(户盼盼)
6、
:答:普拉特-海福德地壳均衡模型
认为大地水准面以下某一深度处存在一个等压面,又称均衡补偿面。从大地水准面到该面的距离称为补偿深度D(图1),此深度几乎处处相等。地球表面之所以出现高山、平原和海洋,是由于地壳冷凝时不均匀收缩所致。从地面到均衡补偿面之间每一个等截面的柱体的质量相等,也就是高度乘地壳密度ρ为常数。 艾里-海伊斯卡宁地壳均衡模型
把地壳视为较轻的均质岩石柱体(名为硅铝层),它漂浮在较重的均质岩浆(名为硅镁层)上,处于平衡状态(图2)。根据阿基米德原理可知,山愈高则陷入岩浆愈深形成山根,海愈深则岩浆向上凸出也愈高,形成反山根。这样,较轻的山根补偿山体的质量过剩,较重的反山根补偿海水的质量不足。因此均衡补偿面通过山根的底部。 温宁·曼乃兹地壳均衡模型
假设地壳本身是具有一定强度的弹性板,高低不等的地形质量是加在此弹性板上的负荷,它将弹性板压弯而不破裂,使其陷入岩浆内,一直达到流体静平衡为止(图3)。弹性板的弯曲量和负荷的重量成正比。由于压后
的地壳排开了周围的岩浆,因而产生了均衡补偿。 这是对艾里-海伊斯卡宁地壳均衡模型的修正,两者不同之处在于艾里-海伊斯卡宁地壳均衡模型是把地壳处理成互不联系的孤立柱体,因此是局部性补偿,而在温宁·迈内兹地壳均衡模型中,由于地壳的弹性弯曲,不可能把地壳分为彼此没有凝聚作用的孤立柱体,因此这是区域性补偿。
普拉特和艾里地壳均衡模型的共同之处:在地球的表层有于地形质量相等的补偿质量,在地球表层的某一深度上,尽管地形的存在,由于补偿质量的抵消作用,地球介质所受的流体静压力处处相等。
艾里和温宁·曼乃兹模型假说的基本特点都是山根陷入岩浆中,不同的是温宁·曼乃兹引入了大区域的补偿概念,以弹性理论为基础,克服了地壳划分为许多独立柱体的困难,从理论上更为合理,但计算更为复杂,所以实际工作中很少采用温宁·曼乃兹模型
我认为大地的升降和地壳均衡有联系:
地壳均衡是描述地壳状态和运动的一种理论。它阐明地壳的各个地块趋向于静力平衡的原理,即在大地水准面以下某一深度处常有相等的压力,大地水准面之上山脉(或海洋)的质量过剩(或不足)由大地水准面之下的质量不足(或过剩)来补偿,大地的升降会引起大地水准面的变化,也就相应引起地壳的均衡。
7、 为了通过重力观测实现对地下的探测,研究区必须具备哪些条件,对观
测数据要做哪些处理。 答:研究区的条件:(1)研究区具有一定的规模;(2)研究区地表较平坦
观测数据的处理:实验数据要经过零点校正日变校正布格校正纬度校正地形校正等一系列的整理计算后,便得到了各个观测点的布格异常值,然后采用图片的形式表示出重力异常的分布情况。
8、 地表不同岩石密度的大致分布,影响岩石密度的因素有哪些?如何获取
岩石密度?(王培尧)
答: (1). 一般来讲:火成(岩浆)岩密度>变质岩密度>沉积岩密度 (2). ①火成岩类:
从酸性岩、中性岩到基性岩,密度由小到大。 ②沉积岩:
密度与岩性关系甚大,各时代砂岩密度较低,一般为2.65 g/cm3左右,波动范围较大;而灰岩等碳酸盐岩密度较高,一般在2.69-2.7g/cm3之间变化较小。
沉积岩的密度影响因素:
1.岩石成份——固体岩相的矿物密度
2.含孔隙岩石的密度可由下式计算:??(1?k孔)??k孔?流 式中
k孔孔隙度系数 δ——矿物密度
?流——孔隙中充填的流体密
度
3.埋深和压力 ③变质岩与岩浆岩:
变质岩密度一般较高,但变化也较大,一般在2.70g/cm3左右。 岩浆岩与变质岩影响因素:
岩浆岩与变质岩的孔隙度都很小,物性主要取决于岩石的成分。对所有的岩浆岩,当基性程度增加时,密度增加。变质岩的密度取决于它的矿物成分和原始岩石变质程度对火成岩而言,从酸性岩到基性岩,它们的密度将随着岩石中较重的铁镁矿物百分含量的逐渐增加而增大。 (3). 一般利用重力探测来获取岩石密度。
9、 在均衡地区,当水深为4千米时,地壳厚度(不含水层)有多厚? 答:假如均衡面为30Km,当水深为4Km时,反山根厚度为:
t? 其中
?0??w?hw???0=10.933Km
?0=2.67g/cm3是地壳密度,?w=1.03g/cm3,是海水密度,?=3.27g/cm3是
岩浆密度,t为反山根厚度,因此可知此时地壳厚度为30Km-4Km-t=15.0667Km.
10、 20层楼高30米,楼顶与地面重力场强度相差多少?(地球表面重力垂向
梯度值是多少?) 答:当A点的正高小于9Km的时候可以认为正常地球模型在A点的重力梯度与分
?r?-0.308层均匀的球状模型表面的重力垂直梯度相等,?h(mGal/m)。所以楼顶
与地面的地面重力场强度相差
?r30×?h=-9.24mGal
五、
交变的磁极与变化的磁场 可能的问题:
1、 地球磁力场随空间和随时间的变化特点?对比分析地球重力场和磁力场
的异同?(裴培)
答:1)空间 地磁场水平强度从北磁极到南磁极由零增至最大,然后又减为零,最大值在赤道附近(最大值在不同的子午线是有差别的)。垂直强度大致按纬度排列,在赤道附近数值为零,在南北两磁极处最大
时间 自现今到0.69百万年称为第一(正)磁期,又称布容(Brunches)磁期; 0.69—2.43百万年称为第二(反)磁期.又称松山(Matuyamas)磁期; 2.43—3.32百万年称为第三磁期,又称高斯(Gauss)磁期;
3.32—5.10百万年称为第四(反)磁期,又称吉伯特(Gilbert)磁期; 5.10百万年以前称为第五磁期。
2) 对比分析地球重力场和磁力场的异同
地球重力场:重力场中质点(单极子)受到的重力是由引力与地球自转产生的惯性离心力共同作用的结果 质点受引力会相互吸引 受日月引力的作用,固体地球会发生周期性形变,称为固体潮。
地球磁力场:磁力场由磁偶极子产生,分为NS两个极性,同性相斥,异性相吸 2、 为了通过磁力观测实现对地下的探测,研究区必须具备哪些条件,对观
测数据要做哪些处理。
答:所研究对象的磁性与其围岩有明显的差异(存在磁异常)
研究对象的体积与其埋藏深度比值足够大,否则引起的磁异常太小不能观测出来
由其他地质体引起的干扰不能太大或者可以消除 数据处理(P131 公式打不出来):a.求出测点相对于基点的磁场差值 b.
根据日变曲线进行日变改正 日变曲线是由另一台灵敏度高的磁力仪在一个事先选好的较平静阴凉无磁力干扰的地方进行连续日变观测得来的,以早基读数为零值,并通过该点做平行于横坐标的直线为改正零值线,然后按照野外观测时间逐点查出改正值 c.温度改正 d.零点改正 可从零点漂移曲线查得 零点漂移曲线是由基点控制得来的,两次到基点读出读数之差,经过日变改正和温度改正之后得到最大零点漂移,再以时间为横轴绘出线性变化曲线,按时间比例将最大漂移值分配到该段时间内所测的各个测点上,作为该测点零点改正值e.纬度改正 纬度改正值为各测点相对于总基点沿南北方向的距离乘以纬度改正系数
3、 地表不同岩石磁性的大致分布,影响岩石磁性的因素有哪些?如何获取
岩石磁性参数?
答:火成岩磁性较强,变质岩次之,沉积岩磁性最弱。
岩石中磁性矿物越多,岩石磁化率越大,但是,二者并非成正比关系,岩石磁性强弱还受矿物颗粒大小及其分布状态、岩石所受温度、压力和化学作用等许多因素的影响。
磁化率仪 测量岩石的剩余磁性和感应磁性 工作原理 用法拉第电磁感应定律 4、 开展古地磁研究的2个假设?对洋盆出现磁条带异常底解释,从磁条带
异常我们可获得什么信息?(何翔) 答:1)2个假设 地物书P146 5.2.1
古地磁研究建立在下面两个假设基础上:
(1)岩石的原生剩磁方向??????????? (共四行) (2)古地磁场是轴向地心偶极场????????? (共五行) 2) 对洋盆出现磁条带异常的解释 地物书P160最后一段
1963年凡茵和马修斯为了解释海洋磁异常提出一种假
设:????????..磁异常在海岭两侧的对称性,表明向两侧的扩张速度相等。 (共五行)
3)从磁条带异常可获得什么信息
地物书P160--P161接着上面的 按照上面的假设,等假设在给定地区的???????????给海地扩张说以有力支持。
5、 通过地磁场的观测,我们可解决那些地学问题,请结合实例加以说明。 答:地物书P159—P161
1. 大陆漂移2.海地扩张3.古纬度4.岩石年龄 5.另附百度资料(第二次世界大战之后,科学家使用高灵敏度的磁力探测仪,在大西洋洋中脊上的海面进行古地磁调查。之后,人们又使用磁力仪等仪器,以密集测线方式对太平洋进行古地磁测量。两次调查的资料使人们惊奇地发现,在大洋底部存在着等磁力线条带,而且呈南北向平行于大洋洋中脊中轴线的两侧,磁性正负相间。每条磁力线条带长约数百千米,宽度在数十千米至上百千米之间不等。海底磁性条带的发现,成为本世纪地学研究的一大奇迹。1963年,英国剑桥大学的一位年轻学者F.J.瓦因和他的老师D.H.马修斯提出,如果“海底扩张”曾经发生过,那么,大洋中脊上涌的熔岩,当它凝固后应当保留当时地球磁场的磁化方向。就是说在洋脊两侧的海底应该有磁化情况相同的磁性条带存在。当地球磁场发生反转时,磁性条带的极性也应该发生反转,磁性条带的宽度可以作为两次反转时间的度量标准。这个大胆的假说,很快被证实了,人们在太
平洋、大西洋、印度洋都找到了同样对称的磁性条带。不仅如此,科学家还计算出在7600万年中,地球曾发生过171次反转现象。
6、 居里温度与居里面,谈谈古地磁研究的意义?
答:居里面主要与近期地壳构造变动所形成的地热状态有关。 地球内部埋深约20千米的一个等温面。该处的温度使物体失去磁性,也就是从铁磁性转变成顺磁性物质的温度。地壳中的居里等温面,是一个特殊的温度界面,它不仅能表征地下温度场的分布特征,也可提供地壳深部热应力场和其它地球物理资料,因此,居里等温面实质上是地壳上部的一个地球物理特征界面,它对地热场及地震的成因研究具有十分重要的意义。
居里点也称居里温度或磁性转变点,是指材料可以在铁磁体和顺磁体之间改变的温度,即铁电体从铁电相转变成顺电相引的相变温度。也可以说是发生二级相变的转变温度。低于居里点温度时该物质成为铁磁体,此时和材料有关的磁场很难改变。当温度高于居里点温度时,该物质成为顺磁体,磁体的磁场很容易随周围磁场的改变而改变。
当磁石加热到一定温度时,原来的磁性就会消失,人们把这个温度叫“居里点”。在地球上,岩石在成岩过程中受到地磁场的磁化作用,获得微弱磁性,并且被磁化的岩石的磁场与地磁场是一致的。这就是说,无论地磁场怎样改换方向,只要它的温度不高于“居里点”,岩石的磁性是不会改变的。根据这个道理,只要测出岩石的磁性,自然能推测出当时的地磁方向。这就是在地学研究中人们常说的化石磁性。在此基础之上,科学家利用化石磁性的原理,研究地球演化历史的地磁场变化规律,这就是古地磁说。
个人观点:居里点是一个临界点,它对磁石的磁性有决定性作用,因此通过居里点和居里面来研究古地磁可以间接帮助我们来还原远古地球的磁场,这将有助于人类对地磁场反转的进一步深入认识,并帮助人类更实际了解地球。
六、 热流、热源与热演化
可能的问题:
1、 通常认为“地球是外冷内热”的,你赞同或反对的依据?(王翰晨) 答:赞同:通过钻孔和矿山测温获得的大量温度数据表明,地球越往深处地温越高。火山喷发、温泉以及矿井随深度而增温的现象,也表明地球内部储存有很大的热能。
2、 何为大地热流?大地热流分布与大地构造的关系分析。
答:大地热流,简称热流,地球内部热能传输至地表的一种现象。大地热流的量值称为大地热流量,它是地热场最重要的表征。在一维稳态条件下,热流量(q)是岩石热导率(k)和垂直地温梯度(dT/dZ)的乘积,即
q=k(dT/dZ)。热流量的单位为微卡(厘米·秒),通称热流量单位(HFU),也有用毫瓦/米表示的,两者的关系为:1HFU=1微卡/(厘米·秒)=41.86毫瓦/米。
关系:古老地盾区的热流密度最低,而现代火山带、新生代岩浆活动带的热流密度较高。板块的生长部位,即大洋中脊的热流密度很高,可达