第十三章 地磁与重力
13.1 地磁场
13.2 古地磁
13.3 地磁场的成因
13.4 地球的重力
13.5 重力均衡
13.6 重力在地球演化中的作用
第一节 地磁场
?
? 13.1.1 地磁三要素
? 磁场强度（磁感应强度）
? 磁偏角
? 磁倾角
? 13.1.2 地磁场的组成
? 基本磁场
? 变化磁场
? 磁异常
? 13.1.3 地球磁层
13.1.1 地磁三要素
磁场强度：
地球上某一点磁场强度大小的矢量，
用磁力线表示。
磁偏角,
磁力线在水平面上的投影与地理子
午线之间的夹角。
磁倾角,
磁力线与水平面之间的夹角。
13.1.2 地磁场的组成
? 基本磁场：
? 由地磁偶极子产生的磁场，占场强
? 的 95%以上。
? 变化磁场：
? 太阳活动产生的叠加在基本磁场上
? 的非偶极子场。
? 磁异常：
? 地壳内部由磁性岩石叠加在基本磁
? 场上的局部磁场。
13.1.3 地球磁层
第二节 古地磁
? 剩余磁性 包括热剩磁和沉积剩磁。
? 热剩磁,岩石达到居里点时受当时磁场的影响而
获得的永久磁化，代表了古地磁场的大小和方向。
? 沉积剩磁,铁磁性矿物沉积时按当时磁场方向排
列而获得的永久磁化。
? 古地磁极,地质历史中，地磁极的变化是以地理
极为密集点的，在古地磁研究中，近似地把地理
极视为古地磁极的位置。通过磁倾角可以计算地
理纬度。
? 地磁极反转,地质研究表明，地磁极具有极性反
向的特点，与现代相同视为正，反之视为负。
玄武岩中记录的古地磁变化
? 现代磁
场方向
? 正向期
? 反向期
? 正向期
地磁反转
古
地
磁
年
表
?
正
向
反
向
地
史
中
古
地
磁
极
性
变
化
海
底
扩
张
记
录
的
古
地
磁
变
化
? 海底磁条带
大洋年龄
海
底
磁
条
带
的
成
因
第三节 地磁场的成因
? 目前，非稳定磁流体发电机假说被人
们广泛接受。
? 近年证实了地核与地幔的差异运动为
这一假说提供了新证据。
地
磁
场
发
电
机
原
理
第四节 地球的重力
? 重力的概念
? 重力异常
? 自由空气重力异常
? 布格重力异常
重力的概念
? 重力是指某处所受地心引力和地球自转
离心力的合力。重力与质量成正比与距
离成反比。
c
F G
N A,观测点
F,地球引力
C,地球自转离心力
G,观测点的重力
据万有引力公式,F=GMm/r
C = 1/300F,G 约等与 F.
A
2
地球上不同纬度带重力值不同
重力异常 ? 实测重力值与理论重力值的差异称为重力异常。
? 自由空气异常：经过高
度校正的重力异常。
? 布格重力异常：经过高
度和中间层（岩石平均
密度）校正的重力异常。
? 重力勘探,通过布格重力
测量了解地下物质密度
寻找金属和非金属矿藏。
·
·B
A
·
A’·
B’
第五节 重力均衡
重力均衡,岩石圈内部位于补偿基准面以上单位面
积上的重量相等。符合阿基米德原理。
重力均衡补偿的两种模式：
普拉特模式 认为，补偿面以上单位柱体质量不等，
高的质量小，低的质量大，在补偿面上总重量应相等。
艾里模式 认为，无论地形高低，浮在高密度地幔
上面的岩石密度均相等，高山下部存在低密度的反山
根。位于补偿面上的总重量相等。
如果补偿面上部发生质量亏损，表现为重力均衡负
异常，地壳将上升。反之为正异常，地壳将向下调整。
重力均衡调整
补尝面
均衡正异常 均衡负异常
均衡 向下调整 均衡 向上调整 均衡
重力均衡的艾里模式
重力均衡负异常地壳向上调整
? 沉积
与剥蚀
作用引
起的重
力均衡
调整。
地壳
地幔
沉积
剥蚀
下降
上升
大
陆
冰
川
引
起
的
重
力
均
衡
调
整
冰川
陆壳
第六节 重力在地球演化中的作用
? 控制地球早期内部层圈和外部
层圈的形成。
? 影响和控制了地球表层大气圈、
水圈的地质作用过程。
? 通过重力均衡调整使地壳发生
升降运动。
人
工
设
施
影
响
边
坡
的
稳
定
性
修
路
诱
发
滑
坡
滑坡造成地表建筑破坏
地滑破坏植被
碎屑
滑动块体
悬崖
滑坡破坏交通设施
滑坡破坏城镇
滑坡的危害
? 2001.5.1重庆武隆山体滑坡造成 79人
死亡。
? 2001.5.22西藏芒康山体滑坡造成
1000米公路阻塞。
? 2001.5.24湖北神农架山体滑坡。
? 2001.5.28四川崇州山体滑坡 8人失踪，
两台车辆损坏。
13.1 地磁场
13.2 古地磁
13.3 地磁场的成因
13.4 地球的重力
13.5 重力均衡
13.6 重力在地球演化中的作用
第一节 地磁场
?
? 13.1.1 地磁三要素
? 磁场强度（磁感应强度）
? 磁偏角
? 磁倾角
? 13.1.2 地磁场的组成
? 基本磁场
? 变化磁场
? 磁异常
? 13.1.3 地球磁层
13.1.1 地磁三要素
磁场强度：
地球上某一点磁场强度大小的矢量，
用磁力线表示。
磁偏角,
磁力线在水平面上的投影与地理子
午线之间的夹角。
磁倾角,
磁力线与水平面之间的夹角。
13.1.2 地磁场的组成
? 基本磁场：
? 由地磁偶极子产生的磁场，占场强
? 的 95%以上。
? 变化磁场：
? 太阳活动产生的叠加在基本磁场上
? 的非偶极子场。
? 磁异常：
? 地壳内部由磁性岩石叠加在基本磁
? 场上的局部磁场。
13.1.3 地球磁层
第二节 古地磁
? 剩余磁性 包括热剩磁和沉积剩磁。
? 热剩磁,岩石达到居里点时受当时磁场的影响而
获得的永久磁化，代表了古地磁场的大小和方向。
? 沉积剩磁,铁磁性矿物沉积时按当时磁场方向排
列而获得的永久磁化。
? 古地磁极,地质历史中，地磁极的变化是以地理
极为密集点的，在古地磁研究中，近似地把地理
极视为古地磁极的位置。通过磁倾角可以计算地
理纬度。
? 地磁极反转,地质研究表明，地磁极具有极性反
向的特点，与现代相同视为正，反之视为负。
玄武岩中记录的古地磁变化
? 现代磁
场方向
? 正向期
? 反向期
? 正向期
地磁反转
古
地
磁
年
表
?
正
向
反
向
地
史
中
古
地
磁
极
性
变
化
海
底
扩
张
记
录
的
古
地
磁
变
化
? 海底磁条带
大洋年龄
海
底
磁
条
带
的
成
因
第三节 地磁场的成因
? 目前，非稳定磁流体发电机假说被人
们广泛接受。
? 近年证实了地核与地幔的差异运动为
这一假说提供了新证据。
地
磁
场
发
电
机
原
理
第四节 地球的重力
? 重力的概念
? 重力异常
? 自由空气重力异常
? 布格重力异常
重力的概念
? 重力是指某处所受地心引力和地球自转
离心力的合力。重力与质量成正比与距
离成反比。
c
F G
N A,观测点
F,地球引力
C,地球自转离心力
G,观测点的重力
据万有引力公式,F=GMm/r
C = 1/300F,G 约等与 F.
A
2
地球上不同纬度带重力值不同
重力异常 ? 实测重力值与理论重力值的差异称为重力异常。
? 自由空气异常：经过高
度校正的重力异常。
? 布格重力异常：经过高
度和中间层（岩石平均
密度）校正的重力异常。
? 重力勘探,通过布格重力
测量了解地下物质密度
寻找金属和非金属矿藏。
·
·B
A
·
A’·
B’
第五节 重力均衡
重力均衡,岩石圈内部位于补偿基准面以上单位面
积上的重量相等。符合阿基米德原理。
重力均衡补偿的两种模式：
普拉特模式 认为，补偿面以上单位柱体质量不等，
高的质量小，低的质量大，在补偿面上总重量应相等。
艾里模式 认为，无论地形高低，浮在高密度地幔
上面的岩石密度均相等，高山下部存在低密度的反山
根。位于补偿面上的总重量相等。
如果补偿面上部发生质量亏损，表现为重力均衡负
异常，地壳将上升。反之为正异常，地壳将向下调整。
重力均衡调整
补尝面
均衡正异常 均衡负异常
均衡 向下调整 均衡 向上调整 均衡
重力均衡的艾里模式
重力均衡负异常地壳向上调整
? 沉积
与剥蚀
作用引
起的重
力均衡
调整。
地壳
地幔
沉积
剥蚀
下降
上升
大
陆
冰
川
引
起
的
重
力
均
衡
调
整
冰川
陆壳
第六节 重力在地球演化中的作用
? 控制地球早期内部层圈和外部
层圈的形成。
? 影响和控制了地球表层大气圈、
水圈的地质作用过程。
? 通过重力均衡调整使地壳发生
升降运动。
人
工
设
施
影
响
边
坡
的
稳
定
性
修
路
诱
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滑
坡
滑坡造成地表建筑破坏
地滑破坏植被
碎屑
滑动块体
悬崖
滑坡破坏交通设施
滑坡破坏城镇
滑坡的危害
? 2001.5.1重庆武隆山体滑坡造成 79人
死亡。
? 2001.5.22西藏芒康山体滑坡造成
1000米公路阻塞。
? 2001.5.24湖北神农架山体滑坡。
? 2001.5.28四川崇州山体滑坡 8人失踪，
两台车辆损坏。
