地球内部物质组成及其性质的研究

地球内部物质组成的研究涉及对地表现象的深入解释,与地球动力学、地球热结构及宇宙演化有着密切的关系.本文综述了这方面的研究结果及近期的进展,指出两种地幔模型的主要分歧点,讨论了地幔中的主要相变及与间断面的关系,对今后研究提出四点意见.     

地球内部结构和物质性质的研究

对1999～2002年中国地球物理学家在地球内部结构和物质性质方面的研究工作进行了总结．分别对地球内部结构的地震波速度成像研究,中国及其周边地区上地幔介质各向异性的研究,S波介质品质因子Q,俯冲带研究,地幔间断面的研究,地球物质性质的实验研究以及其它方面的一些研究工作进行了综述．指出了各方面的主要研究内容、使用的主要方法和得到的结果．从这4年的研究中可以发现,中国的科学家在地球内部结构和物质性质的研究中又取得了新的进展,主要表现在3个方面:一些原有领域中的研究更加深入; 开辟了新的方向;研究方法更先进．      

地球内部物理

地球内部为人类提供了丰富的资源，因此深入研究地球内部各圈层的结构，物质组成和物理化学特征是当前地球科学发展的趋势和面临的艰巨任务，本文从地幔对流，地幔矿物物理学和地球磁场等不同学科，对地球内部物理过程的研究成果作了评述。     

地球物质的人为转移与地球物理环境

通过分析航天活动向外层空间迁移物质形成的地球转动惯量改变,重叠1998年以来,从高纬度向赤道方向上,巨大物质发生再分布构成的地球转动惯量改变,和它们致使地球自转速率的变慢,重合地球自转运动的规律性变慢,以叠加的效果影响地球物理环境;以及与地壳差速旋转的巨大地核,及覆盖地表的水,包裹地球的大气层,在地壳转速变化时,完成其相互问角动量交换存在的时间滞后性,将会在一些瞬时段突出物质转移对地球物理环境的作用影响.讨论航天发射从地球迁移到外层空间的物质,正将形成一定规模的物质群而改变地球系统的空间结构,且现时,太空武器化竞争已剑拔弩张,其一旦加剧了航天活动构成外层空间新物质体系圈层的发展,其过程对地球物理环境的影响,合并地球自身多重因素的作用,可能会增大突破维持稳定自然环境的某些临界条件的几率和增大突发事件发生频率.     

地球深部研究的复杂性及其对策

地球深部物质组成，结构及其动力过程研究是当今固体地球科学中的前沿与生长点之一。在地质演化进程中，由于不同源的作用使得地球本体错综复杂。大尺度以及中小尺度上，地球内部结构的形态，性质，类型变化很大，地下介质物理与化学属性的不均一性，非线性以及各向异性广泛存在，诸如此类，使得地球深部研究呈为一庞大的复杂系统。     

地球内部间断面研究的地震学方法

总结了近年来较为突出的几种研究地球内部间断面的方法及有关工作。其中包括：Ｓｈｅａｒｅｒ对全球数字台网数据进行叠加，使间断面震相易于识别，找到间断面存在的地震学证据；Ｈｅｌｍｂｅｒｇｅｒ等人利用体波的理论地震图，由试错拟合，求得北美西海岸及加拿大地盾等区域的上地幔速度剖面，由此确定间断面的深度及间断面上体波速度的变化；Ｙｏｕｎｇ和Ｌａｙ则利用体波的理论地震图研究了不同区域的核幔边界及Ｄ″区域内的速度梯度；而Ｒｅｖｅｎａｕｇｈ和Ｊｏｒｄａｎ利用ＳＨ多次反射波进行反演，研究了西太平洋等区域下的间断面，讨论了４００ｋｍ和６７０ｋｍ间断面的起伏及物理特性。     

地球结构

地球内部大致可分为三个组成物质和性质不同的同心圈层,最外面的一层称为地壳,最中心部分称为地核,中间一层称为地幔。地壳的厚度是不均匀的,一般大陆地壳较厚,尤其山脉底下更厚,平均厚度约32千米,海洋地壳较薄,一般在5～10千米。地壳的物质组成除了沉积岩外,基本上是花岗岩、玄武岩等。地幔是介于地表和地核之间的中间层,厚度将近2900千米,主要由致密的造岩物质构成,这是地球内部体积最大、质量最大的一层。地核又称铁镍核心,其物质组成以铁、镍为主,又分为内核和外核。     

地球内部各圈层介质的地球各向异性与地球动力学

地球内部各圈层的结构和构造在本质上是不均匀的各向异性的,各向异性的研究不论是对深化地球本体的认识,还是在资源、能源、灾害和环境以及全球变化的研究中均具有重要作用。本文基于这一科学问题的本质性和重要性着重讨论了以下５个问题：１）各向异性介质中地震波场效应与判据;２）复杂介质地震各向异性－Ｓ波分裂的成因分析;３）当今Ｓ波分裂监测技术的进展与探索;４）地震各向异性在不同科学问题研究中的效能;５）地震各向     

地球形成理论研究进展

本文概述了太阳系角动量分布，地球的物质来源，地球的形成方式，地核和地幔的形成几个总理研究的进展。     

地球物理学及地球动力学研究与计算数学

地球物理学是20世纪,特别是在其中叶以后迅速发展起来的一门边缘科学.它以物理学、数学和信息科学为依托,并与地质学、地球化学密切结合;以研究和探索地球内部介质的属性、结构变异和深部物质与能量的交换、深层过程和动力学响应.这在促进社会与经济的发展和科学与技术的进步中占有重要地位,因为大量资源的需求和自然灾害的防范在人类生活和生存空间以及可持续发展中乃核心所在.在研究和探索这一系列的地球科学问题的进程中,首先必须通过地表进行高精度的地球物理探测、观测和高分辨率的数据采集,进而利用不同的数学方法反演计算地球内部介质的精细结构和其物理—力学过程与动力学响应.基于此,本文主要讨论了：1）地球物理学和地球动力学的发展趋势及特点;2）地球物理学的发展对计算数学的需求;3）地球动力学和数值模拟与计算地球物理学.最后对这些问题和基本导向进行了讨论.     

日本学者开展地球内部物质的流变学研究

日本东京大学理学部副教授鸟海光弘正在进行地球内部物质的流变学研究。人们在研究地球形成的动力学时,一个重要的课题就是必须了解几亿年时间尺度的地球内部的动力学现象。鸟海的这项研究是对固体的岩石、矿物在高温和超高压下显示的流动性、变形、位错构     

内核地球的自转运动和地球固定参考系的研究

本文研究了内核地球模型下的地球表面的旋转运动和地球形变场的复数矢量球函数表示,以及外壳固定参考架、地球参考系的理论定义和它们之间等价性的理论证明.同时给出了液体外核（FOC）、固体内核（SIC）和整体地球的转动惯量张量和角动量的具体表达式.在考虑到引潮力位对地球形变场的影响下,研究了地幔相对角动量的具体表述.本文的工作是对前人有关理论的扩展和改进,对进一步研究内核地球自转的动力学理论是非常重要的.     

地球镜:大陆内部探究

近1000年带来了地震学、卫星技术、微电子学、计算技术、油田技术以及通讯和信息技术的飞速发展,这为地球科学家更加精确有效地探测地球提供了新的机遇。为了利用这些技术,地球科学家正在与美国国家科学基金会(NSF)、美国地质调查局(USGS)和美国航空和宇宙航天局(NASA)一道鼓励美国总统和国会资助一个称为地球镜(EarthScope)的计划。地球镜被认为是一套分布式的、多功能的、最新的相关仪器和观测台,它将拓展地球科学的观测能力,并将实时数据带到我们的桌面上。从这些设备得到数据流结合现有的和新的地质数据将会提供史无前例的机遇去…     

利用卫星重力数据计算地球内部密度异常

地球外部重力场是由地球内部物质分布决定的。本文利用ＲＡＰＰ８１１８０阶卫星重力位系数根据异常源埋深与重力位系数阶数的关系和重力场分离方法计算了经度为９０°Ｅ的地球密度异常剖面，得到了地球内部不同深度的密度异常结果，并初步作了地球物理解释．计算结果得到的深度为６５ｋｍ处的低密度异常带与地球模型的ＬＩＤ层和Ｃ层较为接近。     

地球内部岩石圈物理与动力学研究发展的新动向与今后的任务

本文通过对当代地球内部岩石圈物理与动力学发展的认识与分析，探讨了该领域的研究方向与今后的任务，并提出了相应的建议与对策