科学网 › 标签 › 【漫谈地球物理】

标签: 【漫谈地球物理】

相关帖子	版块	作者	回复/查看	最后发表

没有相关内容

相关日志

从夏威夷到中途岛【漫谈地球物理】之七: dongping2009 2009-11-18 16:10; 虎！虎！虎！，随着赤城号航空母舰上的南云收到了这个表示袭击成功的信号开始，在不到半年的时间内，日美海空两军又在中途岛区域展开了激战。这也昭示了第二次世界大战中，日军企图称霸太平洋的打算被无情地截止在了中途！从夏威夷到中途岛，在现代战争中明显属于兵家必争之地，可以说，谁占领了从夏威夷到中途岛的沿途岛链，谁就自然而然地控制了整个北太平洋。我曾经在站在星空中俯瞰大地这篇博文中，通过 GoogleEarth 截屏得到的一些图片，说明了北太平洋上存在自夏威夷岛为起点，一直向西北方向延伸，至中途岛折而向北偏西方向，径至勘察加半岛，连绵北太平洋上，长达数千公里的这条非常明显的岛链。可是，这条岛链上的各个大小不一的小岛，又是如何形成的呢？现在看来，原理其实很简单，如果我们知道整个太平洋板块一直向西北方向运动的话。我这里给出两张图片，来图解说明夏威夷岛链与帝王岛链是如何形成的：首先请看图一，现在的夏威夷岛屿所处的位置是一个活火山，并且每隔一定的时间便会喷发一次，而形成一个岛屿，夏威夷岛屿就是如此形成的；其实，除去Hawaii岛屿，其它三个岛屿Maui、Oahu和Kauai，当初也都是形成于现在的Hawaii岛的位置，只不过随着岁月的流逝，这些岛屿随着太平洋板块整体的西北向运动，逐渐远离当初形成他们的活火山口而去，从而形成一连串的岛屿，这里称作岛链。推而广之，再看图二，整个夏威夷岛链与帝王岛链，都是如此形成的。图二中各岛连线标出的数字即为该岛屿的实测年龄（单位：百万年）；可以看出，自夏威夷至中途岛折而向北至整个帝王岛链的岛屿，年龄越来越老。非常奇妙的是，这些岛屿的实测年龄与我们通过太平洋板块运动速度推断的相应位置之板块年龄，非常非常地吻合。其实，能够合理描述这条岛链形成的机理，才是真正说明了海底扩张与板块构造学说，具有比其它任何学说更有生命力的一个有力证据。这里，我也顺便回答了龙桃网友的提问，只是我现在回答的时间实在太过靠后了一些，谨致歉意。标题：发表评论人： suliantuo 删除回复我喜欢这类型文章。以前看了点科普，大西洋中脊也有类似的板块从中间往两边分的情况，好像是通过岩层中的古地磁场方向获得的信息。不知东平兄介绍的岛屿移动机制与大西洋底的运动机制相同？博主回复：问好吴兄。两者的机理其本质上是一致的，都是板块运动的结果。但具体细节的描述并不相同，我在正文中放上了大洋中脊如何产生的动画示意图，新的板块在洋中脊中向两边生成，这些新生成的物质由于温度冷却到居里温度点以下后，便受到当时的地磁场磁化感应，生成了此生磁场，由于地球磁场的较规则倒转，因而记录到了对称的地磁场条带。顺便说一声，我读过我一篇我上大学时的（副）校长写过的重归苏莲托，那真是一篇好文章。:-) 相关视频及文字简介： 16 发表评论人： zdlh 删除回复魏老师在这里提供了火山群岛（链）的动画示意图，CCTV有个比较完整的电视节目介绍了这种基于固定热点理论的介绍如同在运转中的流水线上下蛋，母鸡没挪窝，而鸡蛋被运走了：《加拉帕戈斯群岛》上集 http://space.tv.cctv.com/video/VIDE1248339866082887 《加拉帕戈斯群岛》下集 http://space.tv.cctv.com/article/ARTI1247120101833736 内容简介：介绍岛屿的形成和发展。　　加拉帕戈斯群岛在火山中诞生，每座岛屿都各具特色，岛上草木茂盛，各种生命隐藏期间，也有相奇异的动植物，查尔斯达尔文从岛上的野生动植物中得到启示，发现了隐藏在这个别有洞天的岛屿的秘密，改变了我们对地球生命的整体理解。　　加拉帕戈斯群岛是地球上火山最活跃的地方之一。火山区域已经活跃了数百万年，形成了一个又一个岛屿。岛屿形成于来自太平洋各个方面的四大洋流的交汇之地，寒流和暖流的交互作用，产生了极其独特多样的海洋生物。　　象龟的祖先早在数万年前就在岛上留下了纵横交错的足迹，它们的体重可达250公斤。岛上还栖息着美洲火烈鸟，它们是偶然从加勒比来到加拉帕戈斯群岛的。海鬣蜥喜欢呆在海边生活，但在产卵期，雌海鬣蜥必须冒险到内地找一块松软的土地产卵，它们呆在自家的洞穴周围是比较安全的，但它们一旦远离洞穴，就会有生命危险。 CCTV-1套2009年7月24日15:34《人与自然》播出; 个人分类: 地球物理|14823 次阅读|13 个评论

地球内部的温度与压力【漫谈地球物理】之六点八: 热度 2 dongping2009 2009-11-14 14:57; 申明：除科学网博客以外，本人迄今没有在任何其它网站撰写过任何博客。牧风兄思想奔放，可以从岩石破裂与断层地震中看到他研究中陶瓷的影子来。也可以从馒头片中看到陶瓷，由于馒头皮问题的提出，牧风兄应该可以成为一个伟大的科学家，因为他保持了一份对于自然及我们社会的那份好奇心。我曾经建议，关于馒头皮形成机理的研究，应该写成一份自然基金的面上研究项目，在综合引用发发关于馒头皮形成原理的论述，还有刘玉平关于馒头皮研究的延伸讨论之后，我提出了研究馒头皮研究的数值模拟方法，即利用地震波研究地球内部结构的已有方法，将它们应用到研究馒头的内部结构方面。更进一步我还建议，由牧风兄牵头作为首席科学家，向科技部提出一份关于馒头皮研究的国家基础研究的973计划或863项目，其他如杨秀海、刘玉平、五逗先生和我等众人同道，作为其麾下成员，从各个方面，数理化天地生一起上，组成一个跨国界、跨行业的强大馒头皮研究团队。回过头来，关于牧风兄在我的岩石破裂与断层地震中提到的：认为我说的与其专业研究越来越近，并质疑道，难道地球是一个整体，需要数百兆帕吗？因为精细陶瓷也不过就是这个量级。我这里引用如下几个图件，牧风兄可以参考。图件的一些简单说明如下：图一、上半部分为地球表面至地心的分层结构示意图，下半部分为从地表到地心的地震波速度（包括P波与S波）分布；图二、地球内部从地表到地心的温度分布；图三、地球内部从地表到地心的密度、重力、压力（牧风兄最为关心的）及质量分布；图四、描述地球内部密度与重力等关系的Birch解；图五、描述地球内部密度与压力等的Adam-Williamson方程。; 个人分类: 地球物理|29319 次阅读|18 个评论

自然界中的岩石【漫谈地球物理】之六点五: dongping2009 2009-11-14 14:07; 牧风兄非要与我打赌，他不认为自然岩石会比陶瓷还硬。我的意思，首先要确定一般性比较原则，否则的话，我们之间的这种比法可能就会变成各弹各的调，而并不具备可操作性。我这儿先亮一亮部分自然界中的岩石图片，有些完全就是我们大家非常喜欢的各类宝石。其实，自然界中的这些岩石之种类并不很多，简单而言可分为三大类：岩浆岩、变质岩与沉积岩，其中大多数宝石类的岩石，主要属于变质岩类。所谓变质，也就是经过高温高压的长时间蒸煮，也如同牧风兄的陶瓷烧制过程。保不准牧风兄在实验室中，一不小心也可以烧制出来这些变质的陶瓷出来呢。虽然宝石的实物我们买不起，我们这里共同欣赏一下，这些自然中的岩石图片吧。; 个人分类: 地球物理|5789 次阅读|10 个评论

岩石破裂与断层地震【漫谈地球物理】之六点二: dongping2009 2009-11-14 06:24; 发发拍的几张关于地质构造方面的照片，从我这个准内行的角度来看，也是很准专业的。但同时，发发又给我出难题，希望我来科普科普这方面的专业知识，却又是叫我勉为其难了。其实这科学网上有关方面的，可以称得上专家的教授学者，据我所知是很多的，例如嵇少丞教授，还有刘继顺老师和刘玉平老师，以及朱志敏网友等等。不过，既然被点将，我便从我所了解的角度，试一试解释，为什么会有发发给出之照片所示的情形出现。我们都知道，即使对于一个确定的对象，按照我们关心的目的不同，我们是可以对该对象进行不同的假设的。例如对于地球，依据不同的情况，我们可以将地球分别地看成一个点、一个刚性的球体，或者一个弹性/塑性的球体；同样地，对于地球表面的部分，例如岩石，当然也可一一如此办理。这样的话，一个弹性的岩石，你可以将之看成为弹簧、或者一个皮球，甚至是一坨子钢锭。总之，这样的一个东西，你一拳打上去，并一直施加如此之大外力的话，一般情况下，它是会产生形状的变化的，等你的拳头或外力收回去，它又自动地回复到原来的形状（图一）。不过，如果你所施加的外力太大，超过了一定限度，你再收回拳头或者外力，那个原先已经产生的形状变化，便有可能部分地永远保持下去而变不回去了（图二）；简单而言，作用在一个弹性体上（例如岩石）的力（单位面积），主要包括两类：1、拉伸/压缩力（图三A）；2、剪切力（图三B）。如果是上面两个图（图三A、B）的拉伸（压缩）作用力或剪切作用力很大很大的话，可能弹簧就断了，皮球就破了，甚至可能连钢锭也裂了。进一步，对于组成地球表面的岩石，对于弹性/塑性假定下的岩石层，如果此类作用力的尺度持续增大，大到从数公里到数百公里尺度，作用力的强度也持续增加，增加到从数兆帕到数百兆帕的话，并且超过了岩石或岩石层本身所能够抵抗的强度范围，地震就有可能发生了。到了这儿，似乎已经可以部分地解释发发的问题中的大部分了。但一些相对专业些的东西，我就留待日后【漫谈地球物理】之X，再来比较详细一点地解释吧。; 个人分类: 地球物理|5577 次阅读|5 个评论

时间改变一切【漫谈地球物理】之六: dongping2009 2009-10-31 07:33; 今天，我们绝大多数人都知道，地球内部从地表到地心，可以分为地壳、地幔与地核三部分，参见延伸阅读材料纪念人类发现地壳100周年。如果进一步细分，除去地核可以分为液态的外核与固态的内核之外，以660公里深度的地震波速度间断面为界，地幔也可分为上地幔与下地幔两层。地震波在地球内部的传播，主要有纵波（P波）与横波（S波）两种形式，由于横波不能够在地球的外核传播，我们因此说地球的外核这部分表现为液态（或者流体）的形式（图一）；而其它部分包括地壳、地幔及内核，既能够传播纵波，又能够传播横波，因而完全表现为固态形式。不过与此同时，我们又经常听到一个地幔对流的概念，既然对流，不就是表明地幔也是可以流动的吗？事实上，确确实实，我们在研究海底扩张与板块运动的时候，经常性地需要与一个流动的地幔打交道，板块的运动与地幔的流动之间，到底谁是因谁是果？换句话说，是因为板块的运动带动了地幔的对流，还是因为地幔的对流带动了板块运动（图二）？这是迄今为止地球动力学研究领域的重要课题之一。科学家们在研究关于流动的地幔之问题时，手中所拿的时间度量尺子，一般都是以万年为计量单位刻度的，持续度量的时间长度，则基本上以百万年甚至千万年来计。因此，这与我们先前通过地震波传播得到的，关于固态地幔的概念并不矛盾。主要在于，地震波研究的时间尺度很短，即使对于巨大地震，例如2004年12月的苏门答腊地震，或者2008年5月的汶川地震，其地震波（自由振荡）传播的最长时间尺度，也不过以月来度量，一般情况下，我们只要以天、小时到秒的尺子来度量地震波的传播，已经足够精确了。从这个概念来讲，某种意义上时间可以改变一切，它能够将固态物质改变成液态物质，将弹性物质改变成流体物质，有时候甚至从根本上颠覆我们关于日常生活中的一些固有看法。我们现在看上去是正确的东西或概念，放在更长一些的人类历史长河中来看的话，可能真的就不是这么一回事，而变得不再那么正确了。; 个人分类: 地球物理|9048 次阅读|8 个评论

Geophysics=Geology+Physics 【漫谈地球物理】之五: dongping2009 2009-10-27 22:48; 一个简单说明的例子：步骤一、地球物理反演，见图一：a) 利用传统的地质学Geology方法，可以知道地表表征的地质与构造等方面的信息；b) 利用物理学Physics方法，基于重力测量数值，参考谁动了我的摆锤【漫谈地球物理】之三，可以知道地表以下物质的密度异常情况。如果可能或者需要的话，还可以对此进行人工地震与地磁勘探测量；c) 联合Geology与Physics的既有知识进行反演。步骤二、钻孔验证：; 个人分类: 地球物理|5106 次阅读|6 个评论

人生如茶，日月无失 ——【漫谈地球物理】之四点八: dongping2009 2009-9-26 21:00; 考虑到选我《地球物理学基础》这门课程的同学，来自于不同学科专业，并且各人的大学本科专业背景也不一致，因而相应地，各人的数理知识基础也表现不一，经与选课同学商量，趁今儿个周六的时间，上下午各三个小时，给同学们讲一讲张量与场论方面的基础知识。凭心而论，与我们当初相比，如今的研究生们眼界要开阔许多，知识面也很宽广，并且绝大多数同学都很具亲和力。但比较而言，在高等数学与普通物理等数理基础知识的掌握方面，显得有些粗糙浅显，这与我们当初动辄做上数以百道计吉米多维奇习题的情况，大概不可同日而语了。但我认为，这种情况应该不能够要求这些学生们对此负责，而可能与我们国家近十余年来高等教育的现状，大而化之，甚至与我们整个国家的大环境有关。这从今天课堂上听讲同学的认真程度，我也明显地可以感知出来，这些同学都很用功。例如，当我讲到梯度算子部分时，说到梯度算子便是对张量进行并积运算，旋度算子是对张量进行叉积运算，而散度算子则是对张量进行点积运算，这三种运算导致的结果，分别形成了该张量的升阶、平阶与降阶。一些不清楚的同学便都主动与我讨论，所以也激发得我在课堂上越来越忘我，课越讲越带劲，板书的粉笔字也越写越漂亮。所谓有得有失，昨晚为了备课，我因而没能够及时上到科学网来，猜一猜梁进老师的科网博主灯谜（2），等我看到时，就剩下寥寥不多的大概五个灯谜，比较孤零零地挂在那儿了（文中图片取自灯谜图像）。梁进老师确实是巾帼豪杰，所制灯谜古典中透着摩登，清雅中不失风趣，比如以我名字制成的齐国救赵。比较梁老师的制谜功底，这边厢自然仰视有加，但考虑到梁进老师国庆远行，不能够巡视到这儿，我就斗胆邯郸学步一番。这不？苦熬了几日，试制出如下几个灯谜，嘿嘿，呵呵呵！事先声明：考虑到本人的学科背景知识之局限，并且如下几位科网网友都对其各自所在学科了如指掌，本网友明显属于班门弄斧，目的就是乐和乐和。为此，这里不保证下面前五个谜底之解的唯一性与准确性，如同我们地球物理学反演问题一样，在大多数时候都会遇到求解不唯一的情况。因此本人一般就不给出其参考答案了。相应博主尤其是灯谜专家梁进老师，或许已经各自得到了真解也不一定！^_^^_^^_^，本人仅负责适当时候公布最后一个的谜底： 1、梁进出差（打数学名词二，谜底二踏雪格） 2、刘立大乐（打传播学名词二） 3、样样行与杨秀海（打商业与产业名词二，谜底二踏雪格） 4、李小文谈中医（打遥感地理学名词二，谜底二梨花格） 5、陈国文论道德经（打材料学名词二，谜底二雪帽格） 6、最后以本文题目：人生如茶，日月无失，打科学网一位博主名字（积木格）预祝各位假期快乐！谜底（仅供参考）： 1、积分公式 2、汉化内向交流或新闻（苏青） 3、发财或都会（苏青）财富 4、压缩信息被失真 5、注塑压强或者注塑成型（陈湘明）压力加工（陈国文） 6、楊芳; 个人分类: 地球物理|10860 次阅读|49 个评论

地幔！帷幔？——幕布拉开之后【漫谈地球物理】之四点五: 热度 1 dongping2009 2009-9-10 15:34; 我曾在浅谈格致与科学博文后，写下了一篇读后感格致随想，文中说到除了科学二字是从日文借鉴引用过来的之外，其实还有很多很多的、现在仍在使用的中文单词，包括口语与书面语两方面，也是直接引用的日语。例如：干部、派出所，俱乐部等等。更进一步，好像我从事的地球物理专业中，也有很多的单词，例如地震与重力等，甚至于地球物理这四个字本身，都有可能是从日文中，一股老儿地照搬过来的。地震、重力及地球物理等，迄今在日文中也是如此使用的，并且从使用的年限上看，日文中出现这些专业词汇的时间，也普遍要比中文的情况早很多。不过我还没有具体考证过，是不是真的如此，即中文直接引用的这些日文专业词汇。也许，日后有机会，我会专门招一名学生，做做中日地球物理科技史方面的研究，待到敲实后再下YES或NO的结论。我在格致随想中说过， mantle这个既专业又普通的英文单词，中文现在被确定成了地幔。但其实，这是经过了一个比较长的时间过程的，mantle在最初阶段，还曾经被翻译成地肉、中间层与壳下层等。我想，那位将mantle翻译成地肉的前辈，一定是同时将crust（现译为地壳）翻译成地皮了吧（图一）？总而言之，无论mantle这个词汇如何进行翻译，都没有经过日文的二传与中转。这两天，上课与其它诸多的琐事杂事之余，我专门花了一些时间，作了一些比较深入的考证，虽然没有追踪到源头，但有很多旁证，将 mantle首先翻译成中文的地幔者，应该是我国地球物理学研究的先驱之一傅承义先生，尽管我现在还不能够绝对肯定。但可以肯定的是：将地幔这一名词最终敲定下来，并且被整个地学界普遍接受，更进一步被社会公众所普遍知晓，最大功劳者非傅承义先生莫属。附：对一个地球物理译名的商榷傅承义地质论评，1963年1期在地球的地壳与地球核之间的那一部分 , 地球物理术语叫作 Mantle （ Mantel ， Manteau, Оболочка）。中文译名现在至少有四个 , 即地幔、中间层、壳下层、地肉。许多地质现象和矿产的分布都受地壳以下物质的影响 , 所以地壳与地球核之间的这一部分现在愈来愈引人注意，应当尽早有一个统一的译名。笔者管见，地幔（图二，本图为博主本人所加）是其中最好的一个。理由如下：中间层和地壳里面的另一个中间层容易混淆。壳下层过于笼统，因为壳下二字将地球核也包括进去。两个译名全是三个字，用起来有时不便。地肉一词更不合适，因为除了字面上有些刺目（指一点可能是主观）之外，更重要的是它意味着一个不正确的概念，因为这个译名的来源是由于将地球比作一个果子，不过这个比喻是不恰当的。为了说明这一点，不得不先回顾一下地壳这个词。壳字意味着一个内软外坚的概念。早期用地壳这个词的时候（ Fisher ， 1899 ），人们认为地球内部是较软的玻璃质，外部凝结着一层坚硬的壳。以后证明气球并不是这样。壳下物质要比地壳硬得多比钢还硬，不过地壳这个词已经普遍采用了，不宜再改。虽然一个科学术语的意义可以由定义来规定，不过不少地球物理学家认为地壳这个词究竟是不幸的，它常使人抛不掉地球内部是软的成见。把地球比作生鸡蛋，比作干果子都是早已否定了的模拟。最近还有人把地球比作半熟的（糖心）鸡蛋，仿佛是为了说明地球核是液体，但基本上仍不对头。地幔在意和音上都与原词有些远缘，但无上述缺点，它是最早的一个译名，也是最合适的一个译名。后记：因为前一天持续不断地忙来转去，因而感觉到很累很累，加上需要准备新学期地球物理学基础的第一次课程。所以， 9 月 7 号晚饭过后，我便早早地上床休息，这一觉便睡到 9月8 号的午夜 3 点左右，但醒来之后，却再也没有任何睡意了。于是披衣起床，决定看看书，同时也重温一下第一次课上需要讲的内容，便打开地球物理学基础的 PPT 课件，准备从头到尾再看一遍。但中间忍不住，又点击开 IE ，打开了科学网的博客主页。照例先进入最新博文，看一看有哪些新的有意思的博文，眼睛一扫之下，霍然发现作者青水洋的博文，并且位列页面的上方位置，但题目令人心惊：最后的博文，因我对杨汝清老师上一篇的我又回来了博文之内容仍存很深印象，一见这等题目出现，便立刻感知，杨汝清老师还是终于离我们这些科学网上的网友而去了。杨汝清老师是坦荡的，他应该是怀着很轻松的心情，向大洋走去的。格致科学任随想，一路走好清水洋。这是我在最后的博文评论部分后的留言。即使是几天过后的现在，我在电脑前敲下前一段文字的时候，我的眼泪，也不自觉地充盈眼眶。在科学网上出现这样情景的次数，于我而言其实并不很多，现在我留下印象的，包括我手抄今夜，我没有泪的一次，还有读过梁进老师玉佛之约的那一次。这一次，我坐在电脑前，眼睛盯着屏幕，一动不动；那屏幕在我的面前，也渐渐地模糊起来，变得很大。我与杨汝清老师在科学网上的交流并不很多，除了我那篇名为格致随想的读后感，还有就是我在较早的时候将青水洋加为好友，表明我曾经对其写就的至少一篇博文产生了共鸣，但究竟是哪一篇，我现在已经没有印象了。但杨汝清老师关注我国教育事业的发展，尤其是我国高等教育事业的发展，则是可以肯定的。这从他对我的国际一流大学的学术积淀和国际一流大学的门卫制度两篇博文都进行了评论本身，即可印证。遗憾的是，我对其第一个评论没有回复。谨以此文悼念杨汝清老师。; 个人分类: 地球物理|10627 次阅读|11 个评论

渐行渐远的星球【漫谈地球物理】之四点二: dongping2009 2009-9-6 17:51; 前两天陪孩子一起看了一个动画片，我看的时候已经放了好一段，所以前面说了什么，这动画片的片名等等都不太清楚，但就是后面的部分，看起来也很有趣。故事说的是在某一个地方，那地方都是尺寸很小的小人，但国家与国家、部族与部族之间，一直战火不断，老百姓深受其苦。忽然有一天，来了一个相对他们而言的巨人，其一个胳膊上可以站十几个这样的小人物。，故事最后，总之是经过这位巨人的一番实力展示，及苦口婆心的说教，那个地方的小人国与国之间、小人部族与部族之间，实现了全面的和好，小老百姓也因此过上了幸福而安宁的生活。我在此之前，曾经在科学网上上过一篇图片文章：站在星空中俯瞰大地。现在看起来，这些个镜头可以理解为动画片中那位巨人的眼睛，而大地上的我们这些地球人，则与故事中的小人并无本质差别。也许你会认为人类是强大的认为人类的智慧是无边的认为人类是能创造出至高的科技认为地球上60亿人在宇宙中独一无二也许你觉得我们赖以生存的这个地球有大山、大海、大洲、大城因此它固若金汤，不可摧毁也许你觉得这个地球有着与生俱来的免疫力人们骄傲地说地球拥有 5亿4千万平方公里 6千亿亿吨岩石，以及1万亿亿吨水大家都生活在这个小蓝点上。战争，问题，伟大，苦难，技术，艺术，一切文明，一切动物植物，一切种族，一切宗教，所有的国家和政府，还有那爱与恨， 60亿人啊，从未停止躁动和折腾（蓝色部分节选自附件：躁动与折腾的星球）躁动与折腾的星球; 个人分类: 地球物理|5310 次阅读|18 个评论

地震断层与环境保护【漫谈地球物理】之四: dongping2009 2009-8-30 12:21; 科学网与别的地方不太一样的地方即是，博客之间的互动功能十分强大，尤其又是采用实名制的情况下，这样互动的好处之一便是，互相可以取长补短。当然，也有可能同时导致两两相斗而互不相让的情况出现。我刚上科学网博客那阵，主要还是读文章的时候多，评论文章的时候少。记录显示，我在科学网第一次留下评论的一篇博文，就是蒋高明先生的从 1949-1980 中国地震记录再论西南水电开发应慎之又慎，我在该文之后的评论原文如下： 1 、目前，尽管对所谓重大地震的定义学界存有分歧，但普遍认为， 7 级以下的地震一般不属于重大地震，况且，目前设计建设的几乎全部的大中型水库，抵抗 7 级以下的地震强度属于正常情况。 2 、水库建设与环境等其它方面的关系超出本人的知识范围，但如果仅从你上述博文中给出的地震数据，并不能够充分令人信服地得出你给出的需要慎之又慎的结果。事实上，目前日本关于水电的开发程度远远高于我国，尽管它处于世界地震最为高发的地带。感谢蒋高明先生没有删除这条评论，不过，蒋先生并未对此有任何回复。我是觉得，无论其回复还是不回复，意义都不是很大。我对蒋先生关于环境保护方面的工作与努力，一直都是十分敬佩的，这也与我自小目睹了本人家乡的环境变化，从而还是悟出了毁树容易种树难有关。可是，仅就蒋先生的这篇博文所表达的观点而言，我对此并不能够认同，主要因为蒋先生涉足到了他完全不清楚的地震领域，并且该文仅仅堆砌了一些蒋先生网上下载的，记录十分不完全的地震相关数据，列出了这些不完全的数据之后，蒋先生也基本没有，大概也不能够对此进行可以令别人信服的理性分析。期间，武夷山老师曾经写过一篇科普性的文章：费米实验室：社区科普好榜样，武老师的文章我很喜欢阅读，他能够捕捉到所读文章中的有关细节，尤其是他的阅读笔记部分，前不久科学网上的刘立老师组织了一次科网 81 级的笔友聚会，武夷山老师作为特邀嘉宾也参加了，因而能够有幸与其面对面地交流，虽然聚会的时间不长，但武老师给我的印象是，文如其人，人如其文。对于武夷山老师关于费米实验室的这篇科普类文章，我与其有一个很好的互动过程，并且还因此写出了一篇费米实验室与阿拉斯加地震的博文。无数事实表明，在科学网上谈论地震，尤其是与地震预测（报）联系在一起的时候，是一件出力而不讨好的事情，不管是专业人士还是社会公众，我们现在都知道，地震预测任重道远。不过，中国地震学界的先驱傅承义先生说过一句话（大意）：有断层的地方不一定有地震，但有（构造性）地震的地方一定有断层。2002年11月的这次阿拉斯加大地震的发生，确实就与Denali断层情况联系在一起，而且还与环境保护很好地联系在了一起。其实，如同地球上许许多多的地方一样，由于太平洋板块对于北美板块的持续俯冲挤压，阿拉斯加这个地方发生大地震，甚至特大地震，是一点都不奇怪的，记录显示，阿拉斯加地区基本上每年都会发生一次 7 级以上的地震，在过去的 100 余年中，阿拉斯加地区已经发生了至少两位数字的大地震，具体数目可以参见如下的链接：美国地质调查局阿拉斯加地震，即大约以 15 年为复发周期，发生一次 8 级以上的特大地震。其中，分别发生于 1957 、 1964 和 1965 年的三次特大型地震，便是属于人类历史上发生的最强烈地震之列（附一）。抛开地震对于人类及自然本身的毁灭性破坏不谈，从专业研究的角度来看，这几次特大地震的发生，尤其是 1964 年的那次超大地震，对于地震学家们进一步了解地球内部地核的结构，及其与地球自由振荡的关系等等，起到了非常重要的作用。图一给出了这地区自 2002 至 2004 两年间发生的地震分布图像；可以这样说，如果这个地方持续有一段相当长的时间，不发生大地震了，那才是十分奇怪的事情。除去刚刚提到的自 1957 至 1964 年的三次大地震，其后阿拉斯加的一个最为重要的地震，可能就属上面武夷山老师所提到的，于 2002 年的 11 月 3 日发生的，位于 Denali 断层，震级为 7.9 级的这个地震了，这次地震震中位于费尔班克斯以南 145 公里，持续了大约 30 秒钟，导致了远在数千公里之外的费米实验室中一个加速器的临时性关闭；由于这次地震，该地区的所有输油管道也临时关闭了两天左右，但经过技术人员的仔细检查，由于对于跨断层的所有输油管道进行了预先的特殊处理（附二），这次地震几乎没有对该地区的输油管道造成任何实质性地伤害，所以，两天之后，横贯阿拉斯加的输油管道便再次启用。回过头来，我们现在都已经知道，地震预报需要 3 个要素：时间、空间与强度。因为对于地震震源本身的物理机制，迄今科学家们所知并不很多；同时，因为地球内部介质性质包括有关断层的受力状态等等，也表现得十分复杂；加上地震观测资料的局限，希望短时期内，能够比较清楚地了解地震震源的整个孕育和发生过程，是一件并不十分现实的事情。但是，如果我们已经知道，对于某个确定的区域而言，该区域位于地震活动活跃的区域，例如某个地震活动的断层带上，通过地震学家们既往的研究积累，我们实际上可以进行基本的判断，即在未来的某个并不太长的时间段内，这里肯定会发生大的或者比较大的地震，换句话说，发生大地震的可能性几乎接近百分之百。这种情况下，便需要将大型核电厂及其它大型工程设施，设计在远离这些地震断层的地方。预防未来阿拉斯加地震对于输油管道的破坏，则是另一个成功进行所谓地震预测的例子，也是地震学与工程学关于环境保护方面的一个非常成功结合的例子。此前，英国石油公司从阿拉斯加北面修建的一条输油管道，因为管道必须穿过 Denali 断层，当时修建时就知道这条断层今后会发生地震，因而在跨过这条断层的时候，便充分考虑到了地震学家们的意见，预先对于跨断层的输油管道进行了特殊处理（图二），即在设计的时候就把管道设计成了 S 型，能够避开断层的地方避开断层，实在不能够避开的地方加装了滑轮减震等措施。因而在 2002 年的这次大地震来临时，经受了考验，管道安然无恙，输油管基本没有受到任何的影响，没有受到任何破坏。（本文初稿 2009 年 3 月 20 日， 2009 年 4 月 10 日修改， 2009 年 8 月30日定稿）附一：阿拉斯加州 1957 、 1964 与 1965 年发生的三次特大地震附二：阿拉斯加输油管道的建设; 个人分类: 地球物理|6345 次阅读|3 个评论

谁动了我的摆锤【漫谈地球物理】之三: dongping2009 2009-8-12 23:50; 一般情况下，我们老百姓是不太计较重量与质量的区别的，所以你去自由市场买菜的时候，也并不太关心那些卖菜的人，他们所用的衡器，是属于天平式的，还是悬挂型弹簧秤式的。但在专家的眼中，两者是有差别的，一个明显的例子是，如果卖菜者用弹簧秤卖与你东西的话，那么在不同的地方，很显然其称重的结果是不一样的，因而其收入所得，理论上也应该是不一样的。这种情况其实我们古人知道的一清二楚，所谓衡不同于轻重是也。从这个意义上来讲，老百姓与专家是有很大区别的，后者在生活中表现为书呆子的形象，喜欢在那些不起眼的地方较真，而且呆头呆脑，完全不可理喻。关于地球重力场的测量方面，便是一个比较生动的例子。我们绝大多数人现在都知道，地球上任意一地的重力是该地所受到的地心万有引力与地球由于自转而产生的离心力合成的结果。进一步的话，关于地球的形状，依据不同的精度要求，可以依次描述为球体、椭球体、三轴椭球体、鸭梨体及怪状奇形体等等。例如，如果我们认为地球是一个椭球体的话，地球的赤道半径应该比两极半径大那么一点点，于是，按照地球重力加速度与地球的质量成正比，而与半径的平方成反比的道理，随着纬度值的增大，其地表重力值也随之增加。实际的测量结果表明，在两极海平面上的重力加速度，比在赤道地区海平面上的测量值，确实增加了一些，具体也可以按照一个理论公式进行计算（图一）。同样地，重力加速度还随着地表之海拔高度的变化而变化，高程每升高 1 公里，重力加速度值便减少约 30.8cm /s 2 。我们在进行重力方面的相关研究时，可以将地球看成一个表面光滑的球体，里面的质量分布可以是均匀或是分层均匀的，这样计算得到的重力值，我们便称作重力理论值。一般而言，该重力理论值仅与地理纬度有关。不过，实际的地球表面起伏不平，并且地球内部的物质密度分布也很不均匀，因而使得重力实测值与其理论值之间，存在有比较明显的一个偏差。统括起来，通过对某地的重力实测值，通过高程及地形校正后，得到一个与重力理论值的差值，我们将之称作为重力异常值。如果该差值为正，称为重力正异常；如负，则为负异常。利用这一原理，通过勘探各地的局部重力异常，分析确定该区地下的物质密度大小分布，并与特征矿体的密度进行对比，进行找矿和勘查地下地质构造，构成了应用地球物理学中的重力勘探方法。以上是为引子。现在我们都知道，如果在一个摆锤的上下左右之不同位置，放上一个含有一定质量的物体，由于万有引力的作用，摆锤的垂线会有不同程度的偏离，亦即与铅直线形成不同程度的微小角度。当然，即使在十九世纪的前半叶，科学家们也已经知道了这一现象。在一次由英国殖民者组织的横穿北印度的大地测量中，科学家们发现，由于背靠喜马拉雅高山，引起的实际观测到的垂线偏差，比科学家们依据以往的关于地球既有知识的理论，所计算得到的理论垂线偏差系统地都要小一些（图二）。当时，科学家们需要去做的事情便是，估算一下背靠的这个喜马拉雅高山的高度与形状大小，以及构成整个山体的密度分布，剩下的便是按照微积分，计算喜马拉雅山体对摆锤的万有引力大小，进而估算出这个摆锤偏离铅直的角度大小。这是一个系统性的偏小，肯定不是观测本身的偶然误差引起，科学家们为此困惑不已，不理解是谁动了他们的这个摆锤？就象现在，一有世界上的某个科学家小组，声称发现了一组铁基性超导材料，于是全世界的相关科学家们，立马紧追的状态一样，自从被发现喜马拉雅山侧的摆锤被某个人动了以后，当时便有许许多多的科学家们，对这一问题进行了方方面面的探索，因而形成了迄今仍然在重力学领域中，很有影响力的重力均衡理论。有两个英国人：普拉特（ Pratt ， 1854 ）和埃里（ Airy ， 1855 ）几乎是同时，分别独立提出了当初好像是两种截然不同，但现在看来原理上并无本质区别的模式，我们现在分别称之为普拉特模式与埃里模式。普拉特模式与埃里模式都引出同样一个概念：从地下某一深度起，相同截面所承载的质量趋于相等．这个概念便叫重力均衡。地面上大面积的地形起伏，必然在地下有所补偿。即在单位截面上，任一个垂直柱体中，以一个特殊的补偿面为基底，基底之上的岩石总质量是一个常数。普拉特认为，由于地形起伏所增减的质量，可以均匀地补偿于海面与补偿深度之间，所以地形高低不同的柱体，其密度相应地各不相同（图三）。亦即出露地表而形成高山的部分，是由于它们整体具有较低密度受到抬升的结果，或者说，补偿面之上，山高不等的话，其岩石密度也不相同，因而普拉特模式又称为密度补偿模型。几乎与此同时，艾利认为：由于地形起伏所增减的质量，则可以用所谓的山根与反山根来补偿，因而均衡面不是位于同一个深度，而是具有一定起伏的曲面（图四）。也就是，构成地球表面的物质组成不以地形不同而不同，如同木块浮在水面的情景类似，如果地表出露的山高越高，其埋于地下的所谓山根便越深。这种补偿模式因此又称作山根补偿模式。经过普拉特与埃里两位这么一捣鼓，科学家们经过再一次计算，很容易就发现，那个系统性地偏小的摆锤，终于可以按照科学家们预先的估计那样，正常地并且规规矩矩地，向着喜马拉雅山脉一侧，稍稍地倾斜了（图五）。只不过，喜马拉雅群峰之所在，真的如同普拉特预言的那样，补偿面之上的喜马拉雅山脉的密度，比起平原地区的要小一些吗？或者如同埃里预测的那样，喜马拉雅高山之下，下插了一个比起其它地区，远远深得多的反喜马拉雅山根吗？标题：以弹簧秤之类的变形元件买回的是重量发表评论人： youmingqing 删除回复我觉得以天平和杆秤买回的都是质量，应该没有区别。以弹簧秤之类的变形元件买回的是重量。不知是不是这样。博主回复：1、以弹簧秤之类的变形元件买回的是重量。--- 同意。 2、以天平和杆秤买回的都是质量，应该没有区别 ---〉谢谢指教。我将放到正文中，并对原文进行修改。; 个人分类: 地球物理|8819 次阅读|7 个评论

科学家的乐趣与危险【漫谈地球物理】之二点八: dongping2009 2009-7-24 12:22; 学者梁进老师的地球狰狞中给出了一组西班牙著名的旅游胜地之一兰萨罗特 (lanzarote) 火山岛的照片，其实，我在早些时候已经欣赏到了她在微积大自然等的文章中的部分该岛照片。该火山岛面积不大，只有 750 平方公里左右，资料显示该岛目前人口也只有 10 万，该岛最早形成于约 1900 万年前，其最近的一次火山喷发，大约在 260 年前，可以这样说，该岛实为大自然造化的典型之作。关于地热资料如何支持板块构造学说，需要更多的文字说明才能够说得清楚一些，留待我以后可能的情况下专门谈论。但学者梁进博文中谈到的兰萨罗特火山岛所在地区，地球物理学家们的研究表明，至少含有三个具有地球动力学意义的热点（图一），并且相关的证据与研究表明，这些板块内部之热点的形成，与地球深部的地幔对流有关，甚至可能包含有来自地球核幔边界处的地热信息（图二）。我们现在都知道，地震预报问题，迄今仍然处于十分艰难与初期的阶段，离成功解决仍然相当遥远，尽管国内外仍有众多地震学家们坚持不懈地努力着。因为一般性的地震预报问题，我们需要解决三个要素：震级大小、震中位置与发震时间。不过，对于火山喷发及火山型地震的预测，相应地则要简单许多，关键的一点是，我们已经知道这些火山的位置，甚至有时候也不需要考虑其震级的因素，因此在这个意义上来讲，只要知道其发震或者喷发的时间就可以了。三个要素变成了一个要素。但即使这样，我们面临的实际问题仍然十分复杂，还有很多的未知因素充盈其中，迄今对于地球表面多数的火山喷发，火山学家们仍然不能够进行准确的预报，这你从两位法国科学家一生追逐火山，最后完完全全地献身于火山研究的经历便可深深地体会，他们是火山学家卡蒂亚和莫里斯克拉夫特夫妇。同时，从这个意义上来讲，学者梁进所说的：不要总看我们任劳任怨的地球母亲那和蔼可亲的一面，她也有狰狞愤怒的另一面。如果说在地震中，人们受地球伤害的是间接通过自己的建筑，那么火山就是地球赤裸裸地爆发。的中心意思，我是非常同意的。也因此有时候，研究科学问题，也是需要具有献身精神的，当然，火山本身充满的所有问题，研究起来的同时，对于克拉夫特夫妇来讲，也具有很大的乐趣，尽管自始至终伴随着很大的困难，包括伴随着物质上的困难，例如在最初的阶段他们面临的严重经费短缺问题等等。联系到科学网上，这一段时间争论得不亦乐乎的关于教授与研究生待遇问题，与克拉夫特夫妇面临的问题相比，无论是实际层面上，还是在道德层面上，都是不在一个数量级上，则是毫无疑问的。最后，选上一段《自然大灾难》一书 22-24页中 1991 年的夏天之主要片断，纪念火山学家卡蒂亚和莫里斯克拉夫特夫妇。云仙岳位在日本九州岛的岛原半岛中部，又名普贤岳、温泉岳，海拔 1359 米，是世界著名的活火山之一，也是著名的风景区。由于它背山面海，风光十分美丽，山间有 30 处宜人的温泉，被开辟为云仙天草国立公园，占地 256.65 平方公里，是日本最早的国立公园之一。在山上可以远眺东面远处烟云缭绕的阿苏火山，南面海上的雾岛火山群，西面的野田半岛、五岛滩和北面的多良岳火山群，四面八方都是大大小小的火山锥。火山温泉的水蒸汽从浓密的树丛中袅袅升起。每年到这儿来观山、观雾、观红叶、浴温泉的游客不计其数，是日本的一大名胜。可是，它也是一个著名的杀手，历史上曾经多次喷发，造成巨大灾害。 1792 年 2 月 10 日，云仙岳东北斜坡喷火。 10 天后，熔岩流涌出，沿着山波直泻而下，把森林、道路和各种房屋建筑一扫而光。同时发生地震、海啸、山崩，死亡 15000 人，是日本造成伤亡人数最多的一次喷发。自从这次喷发后，它平静了整整 200 年，又把旖旎风光呈现在世人面前。 1991 年 6 月 3 日下午 4 点，公园里的游人还没有散尽，想不到这个用花草树木掩蔽住自己的火魔，又重新露出了狰狞的面孔。汹涌的熔岩洪流，像雨点般四处洒落的火山砾和火山灰，把这个人间天堂一下子变成了阿鼻地狱。在短短的几个小时中，岛原半岛上的好几个村庄都化为灰烬。首次冲击中，就夺去了 39 个人的生命，大多已被烧得面目全非无法辨认。可是其中至少有两个人的身份是清楚的。这是法国著名火山学家卡蒂亚和莫里斯克拉夫特夫妇。他们所爱的是火山，正是这个共同的爱好，把他们结合在一起。 1968 年，他们发起组织了一个叫伏尔甘的火山学中心，把全部精力都投在对熊熊燃烧的活火山研究上，没有心思营造自己的安乐窝。他们曾经出版过 20 多部火山学著作，拍摄过几部影片和数以千计珍贵的火山喷发照片，足迹遍及世界上所有的火山。哪儿火山爆发，哪儿出现了火山活动的预兆，他们就立刻像救火队员似的赶到现场去。火山口里涌出的烈焰，似乎就是他俩的整个生命。卡蒂亚曾经目睹过 150 多次火山喷发，世界上再也没有谁比她见识得更多了。生前她曾说过：我并非在同死神调情。但是靠近一只你不知道是否会吃掉你的野兽，这种快乐会使你什么也不在乎。这是否就是冒险的魅力？莫里斯自称是火山爆发学家，随时准备奔赴火山喷发的现场。他曾宣布说：如果印度尼西亚的火山活动了，如果夏威夷的火山爆发了，我立刻就会登上飞机，第二天就出现在现场。他们还有奇特无比的梦想：建造一座全世界第一流的火山博物馆。乘一只特制的独木舟，沿着火焰熊熊的熔岩流顺流而下。亲眼目睹一次火星上的火山爆发奇观。太阳系中最大的火星上，高 27 公里，直径 750 公里。如果一旦爆发，那该有多么壮观！可是现在来不及仔细做这些科学幻想小说般的火山梦了。云仙岳的不稳定情况，把他们从遥远的大西洋边，召唤到了东方的太平洋边。为了更加仔细监视这头地下猛兽的动静，他们走到最接近火山口的地方，准备第一个目睹火焰从地下冒起来。地下火光冒出来了，来得那样突然、那样猛烈，一下子就把他们卷进了迅速四射的发光云里。这两个火山迷失踪了。人们至今还弄不清他们是在聚精会神地工作，还是转身撤退时被火山吞没的。他们，太喜爱火山，走得太近、时间停留得太久了。云仙岳一声爆炸，把人们弄得晕头胀脑，无法仔细估量它究竟还会带来多大的灾难。一周后的 6 月 10 日，就在菲律宾皮纳图博火山爆发后的一天，它似乎不甘落后，也发出一声更加猛烈的怒吼。这真是惊天动地的大爆发，比 6 月 3 日的那一次凶猛多了。可惜嗜爱火山成性的克拉夫特夫妇没有机会看见了，这可是一次更加壮丽的火山喷发啊！标题：发表评论人： sheep021 删除回复好文请教个问题，澳大利亚的地热会不会比其他地方的大一些？博主回复：谢。是的，澳大利亚的平均地热似乎比其他大陆的平均大地热流值大一些。请看我在正文中的补充数据。; 个人分类: 地球物理|8518 次阅读|8 个评论

弹性突跳与熵【漫谈地球物理】之二点五: dongping2009 2009-6-22 12:20; 题目二：弹性突跳与Grneisen参数李小文老师在弹性突跳与底儿掉一文后，给我布置了一个作业，我在再谈海底扩张与板块构造学说一文，算是完成了这个作业的后半部分，但前半部分一直拖着，也不是个事儿，虽然我下载了一大堆文献，但越读这些文献，连我自己都越不自信，不知道这些文献能否回答李老师的这个问题，所以这个作业的前半部，我今儿个正式回答李小文老师，我是完成不了了，还望李老师鉴谅则个。虽然如此，我认为，有一本书应该是想进一步深入了解此问题之任一人所必读的，那就是《 Quantitative Seismology Theory and Methods 》（中文版为《定量地震学》），作者为 Aki 和 Richards 。这里 Aki 为一个日本人，其日文名为安艺敬一，我在纪念人类发现地壳 100 周年一文中已经说过，此人也是一位非常 Niubious 的人物。下面的问题与本人的专业关系比较相关，但也可以说不太紧密，说错了问题也可能不太大，我对李老师说话的口气，相应地可以随意一些了。 ^_^ 首先将称呼变一变，从李老师到黄老邪。黄老邪在科学网上一谈二谈三谈，关于物理中的熵定义。我的感觉，黄老邪是要一直到九谈熵定义不可了，我今儿个凑凑热闹，给熵再增加点熵出来。熵这东西很烦人，也很繁人。但如果对不想了解它的人而言，无论如何简单的定义也都很烦人，倒是对于绕不开的人，烦一些或者繁一些，反而可能更好。这样的话，你可以更清楚熵这东西的真实含义，免得你到时候，与那焓啊及自由能啊啥五的，搞在一起弄得你是更混，而更加分不清楚了；换句话说，熵增得分不清楚了。比如说，老邪当然可以定义自己的熵概念，但我的意思，不能够仅仅给出老邪熵的定义后一推了事，现在热力学中所有与熵相关的公式及其延伸概念，都需要我们的黄老邪，最起码需要黄老邪召集懂行的大伙一起，相应地进行仔仔细细地斟酌与推敲。总之，要使得我们大家信服，老邪这个熵与传统那个熵没有任何的区别，这样定义下，确实能够帮助我们大伙，进一步理解焓与自由能等等相关的其它概念，并在此基础上建立后续理论。例如，地球内部物理中，就有一个著名的 Grneisen 参数，涉及到最初关于热力学的传统熵定义，并且与我们现在对地球内部的压力与温度等等（下图），如何从地球的中心向地表传播，都有非常紧密的联系。当然进一步到了地表后，与老邪本人研究的水土光、人生气，大概也是很紧密地联系在一起了。标题：发表评论人： iwesun 删除回复就有一个著名的Gruneisen参数，图表翻译成中文，要不俺不懂，劳驾。博主回复：亚辉在学小文老师，给我布置作业了:-))) （较原回答有简单修订）地球内部的 Grneisen 参数，一些学者将此翻译成格里内森参数，也有翻译成格吕奈森参数的，还有其它不同的翻译，可以想见，这东西在地学界还是多么混乱的状态，以至于国内尚未有Niubious的人物出面，给他一个统一的中文名称定义。但一般而言，该参数主要与下地幔的温度分布有关，同时受到其压力分布的制约，当然因此也影响到上地幔及地核的温度与压力分布。总之，该参数好象非我上面一张图所能够说得清楚的。但无论如何，只要一个东西一与温度压力粘上关系，则自然与熵这玩意也分不开了。图中一些英文的中译：Partial Melt 部分熔融；Basin Range 盆地与山脉；Craton 克拉通，稳定地块；Sierra Nevada 内华达山脊图中左侧纵坐标表示深度范围，从地表至地下700公里深度；右侧纵坐标表示相应的压力分布；横坐标为温度分布。所以，亚辉你看， Grneisen 参数实际上是描述的700公里以下的与温度及压力有关的一个参数，当然与熵也有关系。; 个人分类: 地球物理|7154 次阅读|5 个评论

成家与立业【漫谈地球物理】之二点二: dongping2009 2009-6-16 10:21; 题目二：地球物理反演问题的不唯一性曹大侠及进平兄两人好为人师，在到底是先成家后立业，还是先立业后成家的问题上，针锋相对，科学网上一干众人，包括本人，跟在后面起哄架秧子，吵吵不停。说来说去，一到这个问题，我敢肯定，每个人的回答，都在一定程度上结合了自己的经验与教训，然后给出了自己对于这个问题的求解方式，甚至极端如陈安博士者，还给出了这个问题的唯一解。但我们大家都知道，问题远远不是如此简单，可以说这是一个千古难题。有多难？我这里不拿哥德巴赫猜想作例子，因为那与我本人的专业差距太远。就说说地球物理反演问题的不唯一性吧。因为，对于地球物理问题，反演不唯一性将会伴随在我们身边，而且会非常忠实地伴随下去，一直到永远。也不拿其中较难的问题为难大家，来个简单的，非常简单的问题波动方程求解！最简单的一个解：正弦函数 y=sinwt ，当然是波动方程的解。如果仅仅如此的话，那我们人类的生活，也真是没有太大的意思了，首先学者杨玲肯定就不干了。别的不说，世间存在那么多美妙的音乐，包括梁山伯与祝英台，包括罗密欧与朱丽叶，那些千古绝唱，又总能够传承下来？当然我们大家，就没有办法能够欣赏到，学者杨玲推荐的那么多优美的音乐了。所以说，不能够仅仅是停留在基频的 y=sinwt ，还应该有更高阶的谐波，有驻波，有球面波。对于我们生活的地球，如果将它看作弹性介质体的话，不仅仅包含有地震的体波，当然了，地震体波还包含有纵波与横波；还应该有地震面波，以及地球的自由震荡波（右上图， 0 S 3 型自由振荡波）。如果进一步考虑地球为非弹性介质体的话，应该存在粘弹性波，等等等等。回过头来，再说说成家立业的问题，我们大伙每人都自觉不自觉地设立了自己，关于这个问题的初条件与边条件，然后在那儿求解，所以有的说了： y=sinwt ，有的则说，这是描述的地球自由振荡波（右图， 0 S 0 型自由振荡波）！要我说，这是哪儿对哪儿呀！不过，既然是求解，我这儿也给出一个解：如果是年轻时候的我，对于这个问题，我会毫不犹豫地回答，直接去找她，没得说，当然爱情重要；但如果是现在的我，则这样回答：事业更重要，有了事业，爱情也可再来。因为，我依据的是我本人设定的初条件与边条件，应该与其他人不太一样。; 个人分类: 地球物理|4226 次阅读|8 个评论

站在高山兮望井底【漫谈地球物理】之一点五: dongping2009 2009-5-21 16:24; 副标题：大地热流测量及其简单分析学者梁进在我上一篇博文中留言，希望我再来个系列：站在海底望星空、站在高山望井底、用苍蝇的复眼看世界、在天狼星上看地球在天狼星上看地球这任务，还是交给二傻与发发完成去比较合适；至于用苍蝇的复眼看世界，需要用到生物学方面的专业知识，对我来讲可能也有点困难。剩下的就只有：或者站在高山望井底，或者从海底望星空。我这就与大伙一起，按照梁家兄妹的指点，站在高山兮峰巅，望望井底兮牛蛙。话分两头，发发很Niubious，曾经算过一笔帐，全球每年的降水量，估算约 12 万立方千米，如以平均降雨高度 1 千米计，每年全球降雨产生的能量为12x10 19 焦耳。发发并且说明，这些能量相当于330个三峡电站一年的发电总量。发发估算的雨能确实很大，但我评论道，还有一类能量地热能，其实更大。事实上每时每刻，地球表面都以平均约每平米60毫瓦的能量，向外释放着来自地底深处的热能呢。按照发发对于雨水能的估计，地热能量的释放应为雨水能的10倍左右，达到10 21 焦耳。换句话说，地球深部每年通过地表向外散发出的能量，大约相当于3300个三峡电站全部机组开工的情况下，一年所发电力的总和。那么，我们是如何知道这些，关于地热能量的数据呢？我们知道，热的传递方式主要为三种：热辐射、热传导与热对流。由于地球内部温度从外向里逐渐升高，地热主要以传导方式从里向外传递。进一步，怎么才能捕捉到来自于地球深部的热信息呢？答案是：学者梁进所说的望望井底，给我们提供了很好的一个了解途径！强行插播广告：所谓大地热流，就是单位时间通过地表单位面积向外散发的热量。热流单位以前用 HFU来表示，现在则通用SI单位制mW/m 2 ，其关系为: 1HFU=10 -6 cal/cm 2 s = 41.84 mW/m 2 。具体做法是，首先寻找到一个井，检查井里面是否还有牛蛙一类的生物生存？若有牛蛙类生物，说明这个井的深度太浅，不合适测量使用，需放弃之。这么左挑右选的，最后我们发现，只有一类井比较合适测量大地热流，那就是钻井的井（Borehole，一说钻孔），例如为了石油勘探所打的钻井，当然废弃井也可。选好了钻井之后，下面的测量按部就班进行就可以了，首先测量井内不同深度的温度值并记下来（上图），进而便可得到其温度梯度值，同时测量一下这个井内的样品热导率，换言之，就是该样品关于热的传导效率。然后将两者相乘（下图及公式），即是该地的大地热流值。方法本身比较简单，自1939年Bullard在南非，以这种办法取得第一批大地热流数据算起，至1991年的约50年间，关于整个地球表面，科学家们已经获得了24420个这样的大地热流数值。当然，这其中有很多个数据，是用其他一些办法得到的，但这些办法采用的原理没有变化。下图给出了根据这两万多个观测数据进行的分析结果，可以看出，这种大地热流的高低分布，与板块边界具有非常强烈的相关性，那些新的板块生成的地方（洋中脊），大抵上其热流值普遍较高，基本超过 120 mW/m 2 ，最高可在 300 mW/m 2 以上，而在板块消亡的那些地方（海沟），热流值普遍偏低，基本在 60 mW/m 2 以下，甚至比 40 mW/m 2 还要低。一些基本统计数据：1 、全球大地热流平均值随资料变化也不断更新。估计为 70 mW/m 2 到84 mW/m 2 ；2 、海洋大地热流平均为78.2 mW/m 2 ；3 、大陆大地热流平均为56.5 mW/m 2 我国也是主要通过钻孔测井及湖（海）底测量方法得到大地热流数据，在这方面虽然起步较晚，但进展很快。自第一批167个中国大陆地区的大地热流数据于1988年汇编发表，至2001年底，我国学者陆续整理发表了共计862个大地热流的基础数据，并对此进行了统计分析。标题：发表评论人： rock6783 删除回复魏兄，地热能的确是一个很值得研究的领域。现在地球每年平均释放的地热能是多少？按这种释放速度，地热量还能释放（维持）多久？您认为地球会凝固吗？若会凝固的话，还会有多长时间？博主回复：呵呵，廖兄的这个问题，已经在李亚辉先生的一篇博文地球(核)会不会凝固? http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=223566 后面的评论里，问过科学网上的众家兄弟姊妹，好象廖兄自己也已经回答了这个问题，虽然我不太认同廖兄你的回答。总之一句话，廖兄与我、及我们现在活着的大伙，根本不用担心地球到底会变成啥样，人类是不是可能活不下去了。如果真有一天，地球不适合我们人类生存了，那么我敢说，肯定与地球本身无关，主要原因是我们人类自己给折腾的，给捣鼓的，搞得我们自己在地球上活不下去了，而那时候地热能肯定还在按部就班地释放呢。; 个人分类: 地球物理|7513 次阅读|12 个评论

站在星空中俯瞰大地【漫谈地球物理】之一点二: dongping2009 2009-5-18 22:39; 个人分类: 地球物理|7749 次阅读|18 个评论

海底扩张与板块构造学说的建立【漫谈地球物理】之一: 热度 3 dongping2009 2009-5-14 11:43; 副标题：知识创新的主力？引子：我在纪念人类发现地壳100 周年一文中说到，西方科学家们对于地球物理学方面的贡献，大而化之到对整个现代科学的贡献，不须赘述。这从我们教科书上，比比皆见的动辄以某某西方科学家命名的现象，例如牛顿三定律之类，便可一目了然。这是一个客观的事实，虽然最近若干年来，这种情况已有部分改变，例如我们近邻一些科学家们的名字，也已经数次出现在教科书上：对于地球潮汐问题进行开拓性研究的竹内均，与贝里奥夫共同发现板块俯冲地震带的和达清夫，深入研究了地球自由振荡规律的志田顺，以及对板块运动动力驱动机制作出了原创性贡献的上田诚也等等。反观我们，迄今尚无受到学界公认，可写在教科书中的模型、公式与基本概念，能够以中文的名字出现。我在讲授地球物理学基础一课之时，偶尔与研究生们言及此类问题，便顿生怅然若失之感。重回正文！海底扩张与板块构造的重要支撑之一，便是对于岩石层（一说岩石圈）的定义。关于岩石层的概念，基于其物理化学性质的不同，迄今已有如下数种不同的定义：（1）力学定义，与对流的软流层（一说软流圈）完全隔离的地球最外层刚性部分；（2）地震学定义，位于低速软流层之上的高速盖层；（3）热定义，地表向下的热传导地温线与地幔绝热地温线（一般为 1300 ℃ ）相交的深度；（ 4 ）弹性定义，百万年时间尺度上可视为完全弹性的地球外部圈层；（ 5 ）化学定义，较软流层轻、缺水且相对稳定的具有低流变性的地球外壳；此外还有岩石学与电性等方面的岩石层定义。这些定义分别针对岩石层的不同特征而提出，因而给出的岩石层基底深度各有差异，有些定义之间的差异较大。不过总体而言，大洋岩石层厚度随海洋板块的年龄增加而变厚，直至达到100km或更厚一些，而大陆岩石层的厚度一般大于100km，最厚处可以超过200km的观点，几乎成为上述这些定义的共识。这里给出关于岩石层的地震学定义：岩石层包括地壳和软流层之上的固态上地幔部分，软流层物质是固态，不过其强度非常小，仅能承受很小的应力作用，其与岩石层的强度之差高达100倍或以上。岩石层这样的定义意味着，大陆实际上不能发生漂移，但确实能够随板块的运动而运动。如果我们将软流层比喻为浩渺无边的大洋，岩石层板块就是一艘航行在大洋的集装箱货轮，而一个个大陆就是那些个装在货轮上的集装箱。这也就是为什么由我的本家魏格纳（Wegener，左图）先生提出的大陆漂移学说，一开始没有受到地球物理学界的吹捧，导致魏格纳后半生的时光一直处于无限郁闷状态的主要原因。事实上，魏格纳先生也是一位非常严肃的科学家，他虽然于上世纪20年代以前，根据地图上海岸线的形状悟出了大陆漂移学说。不过，这位魏先生还是做足了功课，试图支撑他的这一学说：包括拟合大陆的外形、古气候、古生物、地质及古地磁极等等的大量证据。他认为，中生代地球表面存在一个泛大陆（Pangea)，这个超级大陆后来分裂开来，再经过漫长的二亿多年的漂移，最终形成了现在的海陆分布。相比较气象学家魏格纳，固体地球物理学家们相对固执一些，也显得略为有些呆板。打一开始，固体地球物理学家们就顽强地抵御魏氏的大陆漂移学说，尤以地震俯冲带发现者之一的Jeffreys（右图）为代表。时至现在，我们思考这种问题都很有意思，因为地震俯冲带正是板块边界的重要证据之一。这种情况渐渐发生了一些改变。到了1954年， Hess发现太平洋水底至少存在160个海底平顶山（Guyot），就是说大洋底下也并不是一坦平阳，也存在大陆上高山一样的隆起。又过了几年，年仅24岁的研究生Morgan，于1959年发表了他的著名的关于描述板块运动雏形的一篇论文，在此基础上Hess（1962年）提出了他关于海底扩张的理论，非常有趣的一个现象是，这篇如此震撼地学界的重要论文，不是发在Science、Nature或JGR等顶级杂志上，而是发表在一个纪念文集中。按照我们现在一般性的规定，这篇论文甚至连核心期刊论文都不是。如果事情仅仅停留在Hess对于其论文观点的阐述程度，我估计Hess的遭遇会与魏格纳的情况很类似。但比较幸运的是，几乎是紧接着，Vine和Mathews（1963年）从海洋磁异常、Wilson从热点（1963年）及转换断层（1965年），各自通过不同的途径，进一步寻找到了完善Hess海底扩张理论的一系列新证据；此后,Karig（1968年）从弧后盆地与边缘海成因、Le Pichon（1968年）及McKenzie和Parker（1971）比较系统地描述了全球板块的相对运动、Morgan（1971年，是年36岁）进一步从地幔柱角度等丰富与发展了海底扩张与板块构造的理论。到了1971年的年末，应该可以说，海底扩张与板块构造成为一个重要的学说，构建了我们现今的新地球观而屹立于地学界，已经成为铁板钉钉的事实。非常遗憾的是：中国人对此几乎没有任何贡献。我这里进一步统计了一下，这些科学家发表他们具有重要影响力的第一篇论文的年龄分布：除了Morgan当时非常年轻之外，其他如 Vine也是刚刚24岁，Karig仅为26岁，McKenzie为29岁，Le Pichon为31岁，Mathews为32岁，一些人当时正处于研究生阶段。所以我说：青年学者包括研究生才是知识创新的主力。但Wilson与Hess俩人的岁数多大？我将在以后专文说说他俩，他们可以称得上我们地学界的两位牛人。附件：应鲍得海先生要求，粘贴上有关全球板块运动的动画演示，请下载附件。友情提示：图中的年龄数字大部分以百万年为一个时间单位。全球板块运动动画演示; 个人分类: 地球物理|18924 次阅读|16 个评论

写在世界地球日【漫谈地球物理】开篇: dongping2009 2009-4-22 08:32; 我 2009 年 2 月 2 日在科学网上正式开设博客，迄今已经 80 天了，认识了很多很有知识的科网人，也从各位高人处，学到了很多以前不太了解的知识。代价便是，以前要在 IGS 围棋网上下 80 盘棋，但现今，我这 80 天来，所下围棋盘数则没有超过 8 盘；以前经常挑灯鏖战，现在则非常少，睡眠反而比以前多了些。一句话，科学网某种程度上，治好了我比较严重的网上围棋瘾。所以说，科学网于我而言，真是一个好地方。但看起来，科学网也有使我成瘾的趋势，所以也要多多加以预先防范。 ^_^ 80 天来，我在科学网上，到处留言，到处承诺，一会儿夸口要写这篇文章，一会儿炫耀要讲那个议题。比较严重的是两个：一个是答应杨秀海先生，要写两篇幼儿教育的文章，一个则是主动告诉曹广福先生，说我要写一篇关于地球自由震荡的文章，想着将上帝他老哥的一个关于科普的文章比下去。当然最近，我又对武夷山先生说过，正在准备一篇关于阿拉斯加地震的文章，等等。这些承诺，应该要给予兑现，套用一句流行语之大意，出来混，迟早是要还的。正好今天是世界地球日，我们学院的研究生们，在此之前，已经策划了一系列比较系统有趣的关于地球日主题的活动。强行插播一条广告：中国科学院研究生院地球科学学院的研究生会，于世界地球日（ 2009 年 4 月 22 日），也就是今天下午 3:30 ，在玉泉路园区的综合楼414教室，安排了一场高级科普报告，由石耀霖院士开讲，题目是：漫谈地震。欢迎踊跃参加。我对研究生们的这些活动，是举双手赞成的，并且在我被授权范围内，也给他们尽可能多的支持，包括活动经费方面的一些力所能及的支持。我们一代代人，包括现在的我们，总是在一遍遍同样地重复一个真理：世界是你们的，也是我们的，但归根结底是你们的。只不过实际做起来，我们这一代人，正在自觉不自觉地、有意无意地，做着很多透支使用，原本应该属于我们下一代所有的事情来。自上科学网以来，我便希望能够在科学网上，写上一些关于地球物理科普方面的文章。这样的感觉是越来越强烈，所以自 3 月中旬开始，我便有意识地收集有关方面的写作素材，好在我有一定的底子，就是教过若干年的地球物理学基础这门研究生课程，而且也希望，在下一个学年度，对我这门课程，包括讲课方式、课程内容本身等等，能够进行程度比较大一些的修改，所以这也便有些一举两得的意味。此外，正好我太太在从事幼儿地震科普方面的努力，因为她是我的当然领导，我自然是作为一名义务工作者，帮她打打工，写点东西，也对她所涉及到的相关专业内容的东西把把关。所有这些，凑在一起，促成了我坚定将这件事情做成的信心，虽然我一开始仍然怀疑，最终这件事情，会变成一件虎头蛇尾的事情来。所以，我决定给自己定下一个较低的目标，在 2009 年度，就地球物理相关问题，先选出 10-20 个我觉得有把握可写的小题目，开始一步步做起来，这样子，也给自己设定了一个实实在在的目标，如果在 2009 年度，完成了 10 篇这样的东西，算是成绩及格， 15 篇良好， 20 篇则当然是优秀了。完成了这个既设的目标，我当然会感觉到很有成就感。但是即使这样，实际做起来，我发现还是面临许多的困难，包括科普的定位，我对科普的理解，以及如何选定要写的题目，当然最主要的，还是我对文字驾驭能力的缺乏，这些都给我造成了很多困惑。正好祖乃甡先生帮我发明了一个词汇：再等等。我于是立刻便采取拿来主义的态度，这也是我在科学网上的一贯风格， ^_^ ，这样便自然而然地，祖先生的词汇变成了魏同学语录，而且在我的首页上，一挂就是好多好多的天数。但终于，我完成了关于今年度，最初所设定的 20 个小题目的内容选定，也同时基本完成了相关方面的材料收集工作，并且其中的近 10 个优选小题目，我也基本完成了文字写作。所以，前两天，我终于可以撤下再等等的横幅，换上新的，以表达我喜悦的新的心情。不过，虽然术业有专攻，但是学习无止境。所以我也很清楚，科学网上高人云集，但只要是我写出来的东西，有错就改，那也不会有什么问题的。正所谓：自娱与娱人齐飞，交流共学习一色。但毕竟，这些东西还是相对专业，尽管我已经尽我所能，做了最大的努力，希望将文字用得直白些。但有些事情，并不是我咋想就咋成的。于是，退而求其次，防止密集轰炸的办法，引起众位兄弟姊妹的疲劳与反感，决定从 5 月上旬开始，每两周一篇成系列地发出，虽然其具体内容，并无传承关系，而是一个个相对独立的东西。但中间，我也会不定期地，穿插介绍一些关于地球物理人物的八卦，逗大家一个乐子。顺便，关于世界地球日，请点击：世界地球日相关介绍。是为开篇。; 个人分类: 地球物理|5403 次阅读|20 个评论

更多...

帐号		自动登录	找回密码
密码			注册

关闭 安全验证

标签: 【漫谈地球物理】

相关帖子

相关日志

关闭安全验证