大地水準(zhǔn)面異常和地幔對流以及南非CMB上部地震波速異常體研究.pdf

1、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)碩士學(xué)位論文大地水準(zhǔn)面異常和地幔對流以及南非CMB上部地震波速異常體研究姓名：冷偉申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：地球物理指導(dǎo)教師：傅容珊20050501塵里墼蘭墊查壘蘭竺! ；塞蘭 ! ! ! 竺!A b s t r a c tT h e t h e s i sf i r s t l yd i s c u s s e st h ed e f i n i t i o na n d c h a r a c t e r so f t

2、 h eg r a v i t yf i e l do f t h eE a r t h ．T h eg r a v i t yf i e l di sm a d e u po f g r a v i t a t i o nf i e l da n d c e n t r i f u g a lf o r c ef i e l d ．T h r o u g hs p r e a d i n g t h eg r a v i t yf i

3、 e l d w i t h t 1 1 es p h e r i c a lf u n c t i o n s ．w ec a n g e tt h es p h e r i c a lf u n c t i o n se x p r e s s i o no f t h eg r a v i t yf i e l d ．T h e s u r f a c e so nw h i c ht h eg r a v i t yv a l

4、u ei s c o n s t a n t a r ec a l l e d g r a v i t y 1 e v e ls u r f a c e s ．0 nt h es u r f a c eo f t h eE a r t h ．t h ed i r e c t i o no f t h eg r a v i t yi sM w a y s v e r t i c a lw i t l lt h ep e a c e f u

5、 ls e al e v e l ．s ot h ep e a c e f u ls e a 】e v e li sn c e r t a i ng r a v i t yl e v e ls t i r f a c e ，w h i c hi sc a l l e dg e o i d ．T h ew h o l e e a r t hi su n d e r t h eh y d r o s t a t i c sb a l a r

6、 l c e ．a(chǎn) n d t h eg e o i d r e s e m b l e s a r e v o l v i n ge l l i p t i c a ls p h e r e ．S op e o p l ea s s u m e a r e v o l v i n ge l l i p t i c a ls p h e r ea st h ei d e a lm o d e l o f t h er e a le a

7、r t h ，t h eg r a v i t yf i e l dg e n e r a t e d b y t h er e v o l v i n ge l l i p t i c a ls p h e r ei sc a l l e ds t a n d a r dg r a v i t yf i e l d ．T h eg r a v i t yf i e l dg e n e r a t e db y a b n o r m

8、 a lm a s ss o u r c ei s c a l l e dg r a v i t ya b n o r r n i t y ，t h eg e o i da b n o n n i t yi s c o r r e s p o n d i n gw i t h g r a v i t ya b n o r m i t y ．T h eg r a v i t ya b n o r m i t ya n dt h eg e

9、o i da b n o r m i t yc a i lp r o v i d et h ei n f o r m a t i o no f a b n o r m a lm a s sa n dd e n s i t ys t r u c t u r e i nt h es o l i de a r t h ．S e c o n d l y , t h e t h e s i si n t r o d u c e st h ec o

10、 n c e p ta n df u n d a m e n t a lf o r m u l a eo f m a n t l ec o n v e c t i o n ．A n d t h en e v ra d v a n c e sa b o u tm a n t l e c o n v e c t i o na n d t h e r m o d y n a m i cs y s t e mo f t h eE a r t h

11、 ，T h es t u d yo ft h em a n t l ec o n v e c t i o na n dp l a t et e c t o n i c sh a sb e e nt r a n s f o m a e d 仔o mt h e s i m p l ed i s c u s s i o n so f t h ed r i v i n gm e c h a n i c s e i t h e rp a s s

12、i v eo ra c t i v ei n t ot h ed i s c u s s i o n so f e n u n i t e dm a n t l et h e r m o d y n a m i cs y s t e m ，n l em a n t l ec o n v e c t i o ns y s t e mr i n c l u d i n gp l u m e s ) n o to n l yt h em a

13、i ns u b j e c t si nt h es t u d yo f t h em a n t l ee v o l u t i o n ，b u ta l s oi nt h es t u d yo f t h ec o n t i n e n tf o r m a t i o na n d e v o l u t i o n ．A t t h es a m e t i m e ，t h eg e o p h y s i c

14、a l ( i n p a r t i c u l a rs e i s m i ct o m o g r a p h y )a n dg e o - c h e m i c a lo b s e r v a t i o n sr u mi n t ot h em a i nw a yt oi n v e s t i g a t et h em a n t l ec o n v e c t i o ns y s t e m ．H o w

15、 e v e r , t h e s e t w o g r o u p s o f d a t as e ta r ei n c o n s i s t e n ti nt h ei n f e r r i n gt h es t r u c t u r e o fm a n t l e c o n v e c t i o n ．S o m en e w m a n t l et h e r m o d y n a m i c m o

16、 d e l s b a s e d o n t h eg e o —c h e m i c a ld a t ab e c a m e t h es t r o n gc h a l l e n g e t ot h es t u d yo f t h em a n t l ec o n v e c t i o n ．T h e s ec h a l l e n g e s p r o m o t ep e o p l et o e

17、s t a b l i s hm o r er e a s o n a b l em o d e l s ．W h e ne s t a b l i s h i n gm o d e l s ．t h eu p w e l l i n go fs u p e r p l u m e i si m p o r t a n t p a r to f m a n t l ec o n v e c t i o n ．s oi ti sa m e

18、 a n i n g f u lw o r k t or e s e a r c ht h es t r u c t u r eo f s u p e r p l u m e u s i n g g e o i d ．N e w r e s e a r c hw o r k i n d i c a t e s 血a tt h e r ei sa nS —w a v el o w v e l o c i t ya r e aw i t h

19、 a s h a r pb o u n d a r yo v e r l a y i n gt h ec o r e —m a n t l eb o u n d a r y ( C M B ) u n d e r s o u t h e r nA f r i c a ．U s i n g t o m o g r a p h ya n dg r a v i t yt h e o r y , t h ed e t a i l e ds t

20、r u c t u r eo f t h i s a r e a i si n v e s t i g a t e d ．T h e i n i t i a lm o d e l o f t h e a r e ai se s t a b l i s h e d ．a(chǎn) n di t sr e l e v a n tg e o i da b n o r m i t yi nA f r i c a na r e ai sc a l c u

21、l a t e dt ob ec o m p a r e dw i t h t h e o b s e r v a t i o n a l g e o i da b n o r m i t y ．T h e l l t h r o u g l l a d j u s t i n gt h e m o d e l ’sg e o m e t r i c a ls t r u c t u r e ，p h y s i c a l p a r

22、 a m e t e r s ，a n dr e q u i r e m e n t s o fm e c h a n i c a lb a l a n c e ( t h e r e s h o u l d b eu n d u l a t i o na tt h ec o r e —m a n t l eb o u n d a r yd u e t ot h es t a t i cb a l a l i c ea n dg e o

23、 d y n a m i c a lb a l a n c e ) ，t h e p r o p e rp a r a m e t e r s o ft h e m o d e Ia r e g a i n e d ．T h e f i n a l m o d e lc a np r o d u c et h e m o s tr e s e m b l er e s u l t sc o m p a r e d w i t ht h

24、eo b s e r v a t i o n a lg e o i da b n o r r n i t y ．H o w e v e r , w h e nd a t a o ft h ew h o l em a n t l e ( f r o mt o m o g r a p h yd a t a ) i nt h i sa r e ai st a k e ni n t oa c c o u n ta n das e r i e s