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中國科學院大學碩士研究生入學考試

《地球物理學》考試大綱

本“地球物理學”考試大綱適用于中國科學院大學固體地球物理與地球動力學等專業的碩士研究生入學考試。“地球物理學”是相關學科專業的基礎理論課程，它的主要內容包括地震學、重力與固體潮、地磁學、地熱學及海底擴張與板塊構造等部分。要求考生對其基本概念有比較深入的了解，掌握基本原理、方法及一般應用。

一、考試內容

(一)介質彈性與波動理論基礎

1.彈性介質、應力與形變

2.彈性介質中的波動傳播方程

3.彈性介質中的平面波與球面波

4.界面的影響

5.射線理論

(二)地震學基礎

1. 斷層錯動和地震波激發

2. 地震儀與地震觀測記錄，地震的烈度、能量和震級

3.地震發震時間與震源位置的基本確定方法

4.地震體波的走時、振幅與理論地震圖

5.球面層中地震體波的走時和地球內部基本構造

6.各種常見震相標示規則及其射線路徑

7.地震面波的波動方程、頻散方程和上地幔結構

8.地球的自由振蕩

(三)地球勢理論基礎

1.地球重力位與地球形狀

2.地球重力異常與地球內部構造

3.地球的固體潮

4.地球磁場的一般性質

5.巖石磁性與古地磁

6.地磁成因

7.地磁感應與地球內部的電導性

(四)熱流與地球內部溫度

1.熱傳導、熱對流與熱輻射

2.大地熱流

3.熱流方程的簡單應用

4.地球內部溫度

(五)大陸漂移、海底擴張和板塊構造

1.大陸漂移與洋底擴張學說

2.板塊構造與運動的基本理論與方法

3.地幔對流的基本理論

二、考試要求

(一)介質彈性與波動理論基礎

1、了解并掌握地震波的彈性介質理論基礎：彈性力學對介質的四個基本假定，應力與形變的基本定義，應力方程的推導過程以及包括楊氏模量與泊松比在內的五個彈性常數之間的相互關系;

2、熟練推導彈性介質中的波動傳播方程，掌握縱波與橫波的傳播特征，了解其速度與密度及相關彈性常數的相互關系;

3、掌握彈性介質中的平面波與球面波的傳播特征，特別是在簡諧波情況下的振動與傳播特征的異同;

4、了解界面的存在對入射縱(橫)波、反射縱(橫)波及折射縱(橫)波的影響，并且掌握平面縱(橫)波轉播過程中折射系數與反射系數、轉換系數的推導;

5、了解地震波射線理論中的費馬原理，Snell定律，射線常數、本多夫定律、首波路徑、首波臨界角等基本概念。

(二)地震學基礎

1、了解天然地震基本成因和斷層錯動激發地震波的基本概念;了解地震儀與地震觀測記錄的基本原理;了解地震烈度、能量和震級的基本定義;掌握地震發震時間與震源位置的測定原理與基本方法;

2、對于單個水平界面、單個傾斜界面及多層界面，掌握直達波、反射波與首波的走時方程的推導過程;掌握非勻速介質中迴折波參數方程形式的走時公式的推導，了解在不同速度分布函數的形式下，走時曲線的特征;了解平面層中體波的能量與振幅的關系并掌握在平面簡諧波情況下的推導，了解直達波、迴折波、反射波與首波情況下，傳播過程中的能量發散過程，以及自由界面對入射平面波的能量分配過程的影響等;簡單了解地震體波的振幅受到哪些因素的影響以及利用廣義射線理論求解理論地震圖的基本原理;

3、掌握球面層中地震體波的射線參數方程與本多夫定律等的推導，不同的速率—深度分布曲線情況下對應的地震射線及其走時方程的推導，并了解正常及特殊情況下的走時曲線特征，掌握走時反演的古登堡方法與赫格羅茲—貝特曼—威歇特方法的一般原理與推導過程;

4、了解并掌握常用地震震相的標示規則及其傳播過程中的射線路徑、走時及振幅特征;

5、了解地震面波與地震體波在傳播過程中的異同點，掌握洛夫波與雷利波的傳播特征及在一些簡單模型下的波動方程和頻散方程;了解地震面波的頻散方程及其所反映的地球內部構造，了解并掌握群速度與相速度的基本概念及其相互關系推導與計算方法;

6、了解并掌握地球自由振蕩的基本振型，及與地震面波等的基本對應關系，了解自由振蕩的基本理論與觀測結果的分析。

(三)地球勢理論基礎

1、掌握地球引力位必須滿足的基本方程與大地水準面的基本概念，了解并掌握固體地球外面引力位的求解過程，以及旋轉軸對稱情況下的馬古拉(MacCullagh)公式中各項參數的物理意義，了解Clairaut扁球體方程及地球的扁度，了解利用人造衛星測量大地水準面及地球形狀參數的基本原理，了解國際參考橢球及其理論重力公式;

2、掌握重力異常的基本概念及常用單位，掌握自由空氣重力異常、布格重力異常的基本概念及其校正公式，掌握重力均衡理論及其典型模式，并且用于解釋一些地區典型的重力異常特征;

3、掌握關于地球的固體潮汐、Love數、志田數等的基本概念，掌握太陽與月球對地球表面產生的起潮力位的表達式，簡單了解Love數等如何影響起潮力位的情況;

4、掌握地磁場的基本要素，磁位的球諧表達式，高斯磁場系數的量綱及其物理意義，偶極子場與非偶極子場的基本概念與一般特征，了解并掌握地磁場的長期變化、短期變化及局部磁異常變化特征;

5、掌握巖石的鐵磁性、抗磁性與順磁性等基本概念，了解一些礦物與巖石的磁性特征，了解地磁場倒轉的現象及其過程，掌握古地磁研究及其簡單應用;

6、簡單了解當前解釋地磁成因的基本理論;

7、掌握利用地磁感應探求地球內部的電導性的一般原理，以及測量地球內部電導率的一些簡單方法與基本結果。

(四)熱流與地球內部溫度

1、了解熱的基本傳輸過程;掌握熱傳導過程的基本方程，掌握大地熱流的基本概念，了解地球內部的熱源及其傳輸機制;

2、了解并掌握全球大地熱流的基本分布特征，了解并掌握大地熱流與放射性物質等的相互關系，了解大陸與海洋熱流的相似性;

3、掌握熱流方程及其簡單應用;了解地殼溫度、地幔溫度與地核溫度等的分布特征并掌握其簡單的反演方法。

(五)大陸漂移、海底擴張和板塊構造

1、了解魏格納的大陸漂移學說，了解全球各大陸邊緣的拼合特征，了解古地磁用于解釋大陸漂移的機制;掌握洋底擴張的基本概念，了解海洋磁異常特征及用于解釋洋底擴張的機制，以及其它用于解釋洋底擴張的現象;

2、了解板塊的基本性質，掌握全球基本板塊構造及其運動特征，地幔熱柱與板塊絕對運動，歐拉運動極與歐拉運動矢量等的基本概念及基本運算方法。

3、了解關于地幔對流理論的基本概念與基本對流模式。

三、主要參考書目

曾融生著，《固體地球物理學導輪》，北京：科學出版社，1984

四、輔助參考書目

1、傅承義、陳運泰、祁貴仲著，《地球物理學基礎》，北京：科學出版社，1985

2、郭俊義編著，《地球物理學基礎》，北京：測繪出版社，2001

3、C.M. Fowler, The Solid Earth: An Introduction to Geophysics, Cambridge University Press，1990.

4、N. H. Sleep, K. Fujita, Principles of Geophysics, Blackwell Science，1997.