呵呵 你时不时做毕业论文 啊？正好我的毕业论文也是地热 我有篇英文 不过还没翻译出来你哦可以到 CAI等网站上检索一下 很好下的而且有很多资源。。。
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地热资源世界上最古老的能源之一。据测算，地球内部的总热能量，约为全约煤炭储量的亿倍。每年从地球内部经地表散失的热量，相当于1000亿桶石油燃烧产生的热量。 关于地热的来源，有多种假说。一般认为，地热主要来源于地球内部放射性元素蜕变放热能，其次是地球自转产生的旋转能以及重力分异、化学反应，岩矿结晶释放的热能等。在地球形成过程中，这些热能的总量超过地球散逸的热能，形成巨大的热储量，使地壳局部熔化形成岩浆作用、变质作用。 现已基本测算出，地核的温度达6000°C，地壳底层的温度达900－1000°C，地表常温层（距地面约15米）以下约15公里范围内，地温随深度增加而增高。地热平均增温率约为3°C/100米。不同地区地热增温率有差异，接近平均增温率的称正常温区，高于平均增温率的地区称地热异常区。地热异常区是研究、开发地热资源的主要对象。地壳板块边沿，深大断裂及火山分布带等，是明显的地热异常区。 普查勘探地热资源，一般采用地表地热调查、钻探和各种物探方法。近年来红外线遥感技术在勘查中取得显著效果。20世纪末，地热资源的开采对象，主要是埋藏浅、热储量大、有流体（地下水或人工灌水）把热能传引到地表的湿地热田。干热岩地热资源和低温湿地热田的开发利用处在研究试验阶段。 中国的地热资源丰富，有悠久开采历史，以往主要利用温泉洗浴治病。1970年后，在广东丰顺、河北怀来、天津和西藏等地曾进行地热发电、建筑物采暖、农业温室采暖、温水育种、灌溉等多方面试验性开发工作，取得一定成果。如此“学术”价值几何？评《地热资源及其开发利用和保护》兼评《云南省志第25卷温泉志》作者：愤怒的北大人 据《地热能》杂志报道：《21世纪可持续能源丛书》新闻发布会于2004年12月在北京召开。当前，我国的可持续发展面临国内优质能源资源不足、能源环境问题突出等严峻挑战，该套由化学工业出版社出版的丛书包括新能源和可再生能源在内共计11本。中科院王大中院士在丛书的序中指出：“在我国能源领域中，这套丛书在深度和广度上都达到了较高的学术和实用价值”（司士荣、刘时彬，2005）。本文所评的《地热资源及其开发利用和保护》（以后简称为《刘书》）就是丛书之11本之一，由刘时彬编著，全书310页，装帧漂亮，图文并茂，售价42元。但就其学术水平而言却只能用3字概括：低水平。它表现在下面几方面。 一、 剽窃之大作 低水平首先表现在：该书作者充分利用了“编著”的“编”字，剪刀加浆糊，拼成了他的大作。当然，现在是处于计算机时代，剪刀与浆糊都不必用了，只要一台计算机就行。总体来说他的剪切是相当大胆的，相当数量的段落是从别的书中一字不拉、一连数页地照搬过来，而且不注明出处。如该书中3．4．1‘什么是地热田’一节从P．102－104，基本是抄自阿姆斯特德1973年所写的《地热能》一书的中译本（1978）第54－56页。该书中节‘高温地热田形成特征和条件’，基本抄自黄尚瑶等1986年所写《火山温泉地热能》一书的第81页。‘著名高温地热田’一节从105页至108页基本抄自《地热能》一书的第60－62页。其中美国盖色尔斯地热田和日本大岳地热田图文完全一样。节‘板内地热活动带的形成和分布’抄自《火山温泉地热能》一书的第89－90页。节‘世界著名的中低温地热田’中介绍了3个实例，其中匈牙利潘诺宁盆地一段是抄自《地热系统》，而巴黎盆地和西西北利亚盆地抄自《火山温泉地热能》一书的第92－94页。节‘微地震观测’一节从第173－178页抄自《腾冲地热》第200－208页。节的‘地球物理勘探应用成果示范’其中‘美国加里福尼亚梅萨地热异常’一小节是照抄克鲁格尔和奥托于1973年合作的《地下热能（资源，生产，人工激发）》的中译本（1978）第70－75页。节‘腾冲水热活动今昔’一节分数段抄自《腾冲地热》第四章的64－67、69－70、74－79页。仅此节就抄了12页。 除了上面所说的大段大段地抄袭之外，一些章节是从数篇文章组合而成。如节‘地热与北京2008年奥运会’抄自2002年《北京地热国际研讨会论文集》中三篇文章，即由宾德智等的《北京地热资源》（抄自《论文集》169－175页）、高建柯的《北京奥林匹克公园简介》（抄自《论文集》145－146页）和徐光辉的《北京奥运公园地区地热地质条件的地球物理论证》（抄自《论文集》180－185页）组合而成。 另外一种抄袭方式则是将几篇文章选择一些段落交替着抄。如节火山喷发一节是交替抄袭黄尚瑶等所著《火山温泉地热能》和廖志杰所著《中国的火山温泉和地热资源》的有关段落组合而成，其中提及世界火山的分布那一部分，所用插图是采用《火山温泉地热能》的，文字描述是采用《中国的火山温泉和地热资源》的。 仔细看来这本书90％是抄袭别人的劳动成果，抄袭分量之大在近年来是罕见的，特别是现今强调“尊重知识产权”的情况下，依然大胆犯案，是可忍，孰不可忍？ 《刘书》的最后也有参考文献，共49件，至于正文中那些段落参考了那些文献，作者是讳莫如深，由读者自己去猜吧！ 二、陈旧的资料 低水平还表现在资料的陈旧。现在是21世纪了，本书属于“21世纪可持续能源丛书”的十一本书中之一本，可是所用的资料基本是70年代的。例如，高温地热田所用的三个实例：美国加里福尼亚的盖色尔斯地热田、日本九州的大岳地热田是全文抄袭1973年阿姆斯特德的《地热能》一书的描述；至于对于意大利拉德瑞罗热田的认识在90年代已经发生很大的变化，1995年出现的最新认识是有人认为该热田的形成与变质核杂岩有关，而本书作者则丝毫未提及。关于低温地热田本书中介绍了三个实例：匈牙利潘诺宁盆地、法国巴黎盆地和俄罗斯西西佰利亚盆地，潘诺宁盆地的资料摘自1981年出版的《地热系统》一书，而巴黎盆地和西西佰利亚盆地的介绍则完全抄袭自1986年出版的《火山温泉地热能》的第91至95页。在该书中，巴黎盆地的资料是引自1974年的《巴黎地热》，而西西佰利亚盆地的地热资料是引自1971年玛夫林茨基所发表的《苏联褶皱和地台区的热水》一书，因此，其原始资料都是70年代的。 加上前节所述该书第节地球物理勘探应用成果示范一节中范例之一美国加里福尼亚东南部梅萨地热异常一段连图带文字则照搬自克鲁格尔和奥托在1971年合作的《地下热能（资源，生产，人工激发）》的中译本的第70－75页。三、低劣的知识 作者知识水平的低劣最充分地反映在第5章《如何找地热资源》这一章内，一方面表现在作者不了解当代应用地热学的发展现状；另方面暴露出作者缺乏一些最基本的地热知识。这一章的基本架构雷同于黄尚瑶等所作科普著作《火山温泉地热能》的第四章，同时也参考了《地热系统》一书中由伦贝所写的第三章“地热资源勘探”。现表列如下：_________四、糊涂的概念 前节中提到的将“摩尔”与“毫克当量”等同，就是概念糊涂之一例。在书中绝非仅此一例。在《刘书》的第97页，有这样一段奇文：“高温地热区都集中分布在相对比较狭窄的地壳活动带附近，而低温地区则集中分布在板块内部。不过板块内部区域也偶见一些高温地热区的出露，这是由于板内局部存在有特殊热源—岩浆囊等所致，诸如我国西藏羊八井热田，美国夏威夷群岛等。”请问作者：西藏羊八井是归为板缘还是板内呢？羊八井与夏威夷有着同样的构造背景吗？ 在《刘书》的第99页作者探究了“板缘地热活动带的形成和分布”，把全球的板缘地热带划分为4个大带和3个亚带，即：1、环太平洋地热带，包括：东太平洋中脊地热亚带；西太平洋岛弧地热亚带；东南太平洋缝合线地热亚带。2、地中海－喜马拉雅地热带。3、红海－亚丁湾－东非裂谷地热带。4、大西洋中脊地热带。 这个划分是抄袭自《火山温泉地热能》的第78页，该书的作者不是学构造地质出身，错误的将东南太平洋的只有大洋壳的纳兹卡板块与具有陆壳的南美洲板块的聚敛带称为缝合线，而《刘书》的作者丝毫不察，照样抄来，也不可原谅。至于所谓红海－亚丁湾－东非裂谷地热带是冈瓦纳古陆上的阿法尔三联接点发育成的三条裂谷，它们并非连接成带，而是排列呈“Y”字形。红海和亚丁湾是将阿拉伯板块与非洲板块分开的两条裂谷。而东非裂谷则是从三联接点向西南伸的一支，发育在非洲板块之内，怎能说是板缘地热带呢？五、错误千出的专著 这是刘时彬的另一本大著，但不归他一人负责就是了。《刘书》的参考文献第6条为：“吴光范，任湘，刘时彬，梁乃英主编，云南省志•温泉志。昆明，云南人民出版社，1999。” 该书的正确名称应该是：《云南省志•卷25•温泉志》（简称《滇温泉志》）。需要说明的是，该书第一作者吴光范当时是云南省人民政府秘书长，后为省人大副主任，无疑是出版该书的财东；任湘是中国能源学会地热专业委员会的主任，当时正主持“八五科技攻关”中的地热研究项目，常到云南工作。因此，能够出版此书应赖于此两人的筹划与拍板。而主要的执行人应该是刘。因为《滇温泉志》全书304页中有242页（即80％）是照抄佟伟等主编的《腾冲地热》和《横断山区温泉志》。为了剽窃的方便，在《滇温泉志》的作者名录中也将佟伟拉入其中。 说《滇温泉志》是一本错误千出的专著，绝对没有贬低之意。现将主要问题列举如下：1、大的硬伤有8处之多。（1）《滇温泉志》第166页第18－23行为重印物。其中第18行至第21行的前半节，已经见于第165页的倒数1－4行，它们是描述石竹坝温泉的，不应该在描述硫磺塘老滚锅段落中再出现。（2）《滇温泉志》第166页第21行后半段至第23行则是第15－17行的重复。不过第15行是以“据《光绪腾越乡土志》云：”开始；而第21行后半段则改为“光绪《腾越乡土志》：”开头。（3）《滇温泉志》第167页第18－21页与第24－27行是完全一样的。讲的是热海第4区的“种磺地面”的一片不毛之地。而第18－21行是放在热海第3区硫磺塘大滚锅的末尾，根本放错地方。（4）《滇温泉志》第167页的第13－17行与第28－30行是重复文字。第13－17行描述的是硫磺塘大滚锅温泉水的化学分析结果。而第28－30行则是描述热海第4区种磺地面的温泉水化学组分。真是乱点鸳鸯谱，种磺地面是一片蒸汽地面，无法取水样，那来的分析结果。就把大滚锅水样的分析结果搬来了。为何第13－17行为5行而第24－27行只有3行呢？因为后者只有元素符号，没有元素名称。（5）《滇温泉志》的腾冲温泉名录中丢失了“玛玉窝澡塘”温泉。须知玛玉窝温泉是腾冲四大名泉之一，在明朝的《景泰云南图经金腾两指挥使司志》和稍后的《天启滇志》就有报道。《滇温泉志》的作者在抄录《腾冲地热》的第三章时将“玛玉窝”抄丢了，而没有发现。（6）。《滇温泉志》第163页瑞滇地热田第三区项目内，将“温泉水化学组分：水样温度、酸碱度、矿化度、钠、钾、钙、镁、锂、铷、铯、铵、碳酸根、重碳酸根、氯、硫酸根、氟”等组分全丢光了，只剩下“溴、碘、二氧化硅、偏硼酸、砷和水型”诸项。（7）《滇温泉志》第270页福贡县罗底热水塘条目，其泉水化学组分项目中，只剩下：水样温度、酸碱度、矿化度、钠、钾、钙、镁。余下（锂以后11项）的都抄丢了，抄袭的东西也丢三拉四。（8）《滇温泉志》的第272页的第8－19行的“红石岩温泉” 条目与第273页第20－31行的“河西澡塘”为同一个温泉。它们除了名字不同外，经纬度、描述、化学组分都是一样的。此外，不同之点还在：第272页“红石岩温泉” 条目末尾两行云：“1994年《横断山区温泉志》把温泉区定名为“河西温泉”，本书据1991年《兰坪白族普米族自治县地名志》载文，将它更名为红石岩温泉。” 第273页的“河西澡塘”条目中没有这两行字，但是，在泉水化学组分栏目中增加了地球化学温标温度，遗憾的是将“TNK（钠钾温标）”写成为“TNK（克氏氮量）”，真是令人难解。2、不该有的错误（1）“硫酸根”变成为“硫酸”；“二氧化硅”变成为“氧化硅”。 前面曾经提及，《滇温泉志》的温泉条目百分之八十是抄自《腾冲地热》和《横断山区温泉志》，但是为了去掉抄袭之嫌，不得不有所变动。变动之处在于：《腾冲地热》和《横断山区温泉志》两书中的温泉水化学组分栏中只有化学元素符号，没有化学元素名称。《滇温泉志》就在每个化学元素符号之后的括号中加入元素名称。这样一加就露馅了。《滇温泉志》全书收录的水化学数据达600多套，其中大约有608套含有SO4和SiO2，它们的元素名称都写成“硫酸”和“氧化硅”，因此，在书中的错处就达1216处。所以，说本书“错误千出”，绝不冤枉。但是，需要说明的是：在书的首页“编纂说明”中谈到水化学分析结果的表示时，其元素符号和元素名称是完全对应的，是书中唯一没有错误的一处，意味着“编纂说明”是由另一作者起草的，只是正文的作者并不依从。也应当指出“编纂说明”也有毛病：没有说明水化学组分的单位为毫克/升，矿化度单位为克/升；另外，重碳酸根（HCO3）写成NCO3，未予校正，也不应该。（2）书中多处将硫磺气味和硫化氢的分子式写成“HS气”。（见于第20页、39页和302页）。恐怕这是初中的孩子们都不会犯的错误。（3）作者对什么是“游CO2”和“CO3”是分辨不清、搞不明白的。有时将“游CO2”的名称标为“碳酸根”（见于14、40、41页）；有时将“游CO2”的名称标为“碳酸”（见于第15页）；“CO3”之后大部分未标中文名称（与其他元素的表示方法相背）；有时在“CO3”之前加“游”字，变成“游CO3”，（见于64、73、74、82、92、93、212、217、638、642、644页）；更为奇特的是，有时“CO3”的中文名称标为金属“钴”，（见于268、578、579、580、583、584、585、586、598页）。将《横断山区温泉志》中的某些泉的“CO3”抄袭时改成“游CO2”（50页）。（4）错字太多，未加校正。有的影响文章的性质。如第168页热海地热田的狮子头的酸性水酸碱度实为3?1，书中则写成“8?1℃”。第244页的小定西沸泉温度为95℃。书中则写成“59℃”。许多地方将河岸写成河岩。不通的句子太多，如：泉水系石灰系灰岩（9页）、泉水之东北向断层系导热断层（33页）、水清澈见底为石灰岩（102页）、泉口喷涌的泉水饱和温度似沸水（132页）、泉水沿安山应为玄武岩缝隙溢出（280页）、地下水的来源为C级Cm1l与D3zg灰岩补给，受西部构造影响而成（289页），上面这些话，你懂吗？不一一列举。（5）地质上非规范化术语比比皆是。如：石炭系灰岩写成石炭纪灰岩（应该写“系或统”的地方写成“纪或世”，数不胜数）、泉水出露于正常（应为长）岩断裂带上（35页）、储热层时代为砂岩（40页）、受N字型地层之阻后溢出（41页）、围岩性质为岩性砂砾岩、基岩粉砂岩（42页）、地热北高南低（45页）、中温断裂型温泉（56页）、砂岩积石奠砂岩（66页）、围岩性质为绢英片岩变质岩（93页）、三叠世石灰岩（120页）、围岩性质为断裂带（299页）等等，不一一列举。此外地质年代的符号乱写；水化学类型有的用汉字，有的用英文，有的干脆不写，体例不统一。这些现象可能意味着作者似乎未受过系统的专业知识的训练。（6）“编纂说明”中云：“任湘教授和刘时彬教授于1993年3月向云南省人民政府提出报告。指出温泉志的编纂必将为云南省的新能源领域提供一份翔实的资产清单…。”“于1996年4月初稿完成，编辑的温泉名录共905条。”“概述”一节中云：“全省温泉区1015处。”可是在《刘书》的附录的“表1 云南省各县市温泉分布和分类统计表”中，总计856处。三个数据中，到底哪个数据对？真把人弄糊涂了。 这样的错误其实都是低级的错误。作者们的责任何在？责任编辑的责任何在？出版社领导的责任何在？到底谁该负责呢？六、一点闲话 呜呼！像这样满目疮痍的学术著作，近年来实属罕见。何况是“志书”，要流芳百世的呢！笔者真不知道作为地方当局父母官的《滇温泉志》第一作者看过该书的草稿否？当他手捧装帧漂亮、图文并茂的成果、细读之后察觉漏洞百出后真不知是怎样的感觉。笔者也敢于相信被列为《滇温泉志》作者之一的佟伟教授是绝对没有看过该书的草稿的，因为这位被公认为治学严谨北大教授绝对不会让这样稀松的烂稿过关。其实该书的操作者真正想要的只是“佟伟”这两个字，而不想要真神来把关。有了这两个字，就可以将《腾冲地热》和《横断山区温泉志》两本书的其他作者撇掉；有了这两个字，就可以将横断山区地热调查的组织者中科院综考会晾到一边。这样就可以将众多人的成果为少数人所占有。笔者倒是不知道云南人民出版社的负责人看到他们的产品是怎样的感觉，他们可能会奇怪：“北大的教授怎么是这样的水平？” 《滇温泉志》最终弄成这样。北京大学的刘时彬教授到底要负多大的责任，我们局外人不得而知。从《滇温泉志》的“编撰职名”中撰稿人共10人，其中：北京大学地质学系：刘时彬、佟伟；中国能源研究会：任湘；云南省地质矿产厅：丁建博；云南省地名委员会：梁乃英等二人；云南师范大学两名；云南省人民政府两名。在主编中作为第三位，在撰稿人中作为首位的刘时彬，难免其咎。据闻：刘时彬中学毕业之后就到北京大学工作，70年代起为北大地质学系地热研究室成员，1976年起参加青藏高原科考队，吃苦耐劳、工作积极、累有著述。90年代起在中国能源研究会地热专业委员会先后担当副秘书长和秘书长，在任湘主任的麾下，车前马后，积极努力，敢于负责。90年代中期，北京大学将其职称提为“高级实验师”。“尺有所短、寸有所长”，术业有专攻，一个人总是有所长，也会有不足之处。刘时彬的缺点在于研究水平不高，而又不肯下功夫去钻研。科学是来不点半分取巧的，是要经过长期的工作一步步积累的。当然，今天的社会太过浮躁，人们又都过于注重名声。古人说：人贵有自知之明。在基础研究方面的不足，必然导致缪误百出的编抄。而如此学术专作，又有何价值？只能令人齿冷。望诸位学者同仁，做文做事做人意在专心如一，方不为虚名所累。
苏正1,2，曹运诚1，吴能友1,22，Lawrence ，陈多福1,2
苏正，（1980—），博士，助理研究员，主要从事天然气水合物及盆地流体活动的数值模拟研究，E-mail:。
注：本文曾发表于《地球物理学报》，2009,12:3124-3131，本次出版有修改。
1.中国科学院边缘海地质重点实验室/广州地球化学研究所，广州510640
2.中国科学院广州天然气水合物研究中心/可再生能源与天然气水合物重点实验室/广州能源研究所，广州510640
of Earth&Atmospheric Sciences,Cornell University,Ithaca,New York 14853-1504,USA
摘要：海洋环境中天然气水合物层是理想的毛细管封闭层，游离气被抑制在水合物层下，游离气层的气体压力随气体聚集和气层厚度的增加而升高，当气压超过封闭层的毛细管力时，游离气会克服毛细管进入压力、刺入上覆封闭层孔隙空间，毛细管封闭作用随之消失，从而形成水合物下伏游离气向海底的渗漏。通过对该过程进行的数值模拟计算表明：渗漏气体是以活塞式驱动上覆沉积层中的孔隙水向海底排出，水合物稳定带内流体渗漏速度随水流柱高度的减小而增加，当水流阻抗大于相应沉积层段的静岩压力时，沉积层将转变为流沙，流沙沉积被海流移除后便在海底留下凹陷麻坑。麻坑形成后流体运移通道演化为气体通道，气体快速排放。麻坑深度主要取决于游离气层的厚度和水合物封闭层（底界）的深度，而与沉积层的渗透率无关。麻坑深度一定程度上指示了渗漏前水合物层下伏游离气层的资源量。对布莱克海台海底麻坑的深度数值模拟计算表明，形成4 m深的海底麻坑需要至少22 m厚的游离气层。
关键词：天然气水合物；毛细管封闭；游离气渗漏；麻坑；布莱克海台
Numerical Computation and Case Analysis of the Venting Process of Free Gas Beneath Hydrate Layer
Su Zheng1,2,Cao Yuncheng1,2,Wu Nengyou1,2,Lawrence Duofu1,2
Key Laboratory of Marginal Sea Geology/Guangzhou Institute of Geochemistry,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510640,China
Guangzhou Centerfor Gas Hydrate Research/CAS Key Laboratory of Renewable Energy and Gas Hydrate/Guangzhou Institute of Energy Conversion,Chinese Academy of Sciences,Guangzhou 510640,China
of Earth&Atmospheric Sciences,Cornell University,Ithaca,New York 14853-1504,USA
Abstract:A hydrate layer is an ideal capillary seal,beneath which free gas is overpressure increases as gas accumulates and gas column seals have the property that they fail completely when gas pressure reaches the point that they are invaded by gas,and thereafter they offer little resistance to gas the seepage is triggered,the venting gas will push the overlying water upward at increasingly higher velocities as the gas “piston”approaches the model shows that as the water velocity increases,the near surface sediments will become quick at a depth that the resistance of water flow exceeds the hydrostatic pressure of the sediment hosting the water quick sediments can then be removed by bottom ocean currents,leaving a hollow pockmark on the gas pathway isformed below the pockmarks and the reservoir gas drains pockmark depth is afunction of thickness of free gas column beneath the hydrate and depth of the hydrate seal (bottom of hydrate layer).Interestingly,pockmark depth does not depend on sediment depth implies the resource amount offree gas beneath hydrate model shows that a 22-m-thick free gas layer at least is needed toform a 4-m-deep pockmark on the rise of Blake ridge.
Key words:gas hydrate;capillary seal;gas seepage;pockrnarks; Blake ridge
0 引言
在海洋环境水合物稳定带内孔隙水溶解甲烷浓度超过甲烷水合物形成的溶解度时，溶解甲烷会结晶形成水合物，随着水合物含量的增加，形成水合物层圈闭，并在其之下发育游离气层[1-4]。在特定的条件水合物层之下的游离气沿通道向上渗漏进入海底，并在海底形成麻坑、自生碳酸盐岩、生物群落、气泡羽状体，如俄勒冈外海水合物脊[5]、布莱克海台等[6]、北刚果陆坡[7-8]、挪威外海[9]以及中国南海[10]。虽然水合物层下伏游离气向上渗漏活动在水合物发育区比较普遍，但是水合物层下伏游离气向上渗漏的机制和泄漏过程中的流体动力学特征，及流体渗漏对海底沉积地层的破坏（形成麻坑）过程并不清楚。
水合物层下伏游离气受到水合物层毛细管作用的封闭，随气体聚集和气层厚度增长，水合物下伏游离气的压力持续增加，当气体超压克服毛细管封闭作用后气体渗漏被激发，超压气体推动孔隙水向上排出，在海底形成麻坑，麻坑深度反映了流体的破坏强度和游离气层的超压幅度。因此，本文将应用水合物层毛细管封闭机理和沉积孔隙流体渗漏动力学，研究水合物稳定带之下游离气如何向上突破的动力学过程，建立游离气层压力状态与麻坑深度之间的数值模型，通过海底麻坑特征揭示水合物系统游离气层的演化规律。
1 毛细管封闭及游离气渗漏机理
海底沉积层中存在2种毛细管力封闭作用。第一类毛细管力封闭作用是存在于小型的气藏顶部的毛细管封闭作用，属于低渗透率的气体捕集封闭。封闭层的孔隙度和渗透率较低，而水更倾向存在于较小的孔隙空间，因此封闭层的孔隙空间完全被水占有，而封闭层之下含气层的孔隙度和渗透率相对较高[11]。碎屑沉积物孔隙介质一般为水润湿相，气液界面处的毛细管力阻止天然气进一步向上运移，使气体处于孔隙较大的沉积层段，但当气体压力超过相应孔隙的气体的毛细管进入压力时，超压气体将刺入封闭层的小孔隙，气藏开始排气，并在上覆沉积层中产生气体的渗漏通道。侵入毛细管压力由拉普拉斯方程给出[12]：
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其中：γ为界面张力，取值 N/m[13],rf和rc分别代表小孔隙和大孔隙的有效孔隙半径。
第二类毛细管封闭作用存在于气－液二相共存的沉积孔隙中，气液二相均可流动[14-15]。由于整个沉积体是由沉积颗粒构成的孔隙介质，孔隙水优先占据并被吸附在孔隙的喉道位置，具有小孔径的孔喉部位产生的毛细管力抑制了孔隙腔中气体的流动。此类毛细管封闭条件是孔隙内2种流体共存，且二者均可流动。在渗漏活动初期这种情况出现在气流柱顶部和气柱周围的气－水混合的部位，沉积层中毛细管封闭线的位置随气柱的发育而变迁，这种毛细管封闭作用约束了气流柱的形状和发育，并使气流柱有一个相对平坦的顶部；同时也会形成一个相对稳定的通道直径，这意味着渗漏气柱顶部的气－水界面相对平坦，在理想均质介质中渗漏气体以“活塞”式向上推进。但是当渗漏气柱遇到渗透率在横向上不均匀或不连续（如断层）的沉积介质时会出现分支或扭曲的气体通道。
海洋环境扩散型水合物稳定带与下伏游离气之间属于第一类毛细管力的封闭，在水合物稳定带底部水合物含量最高[3,16]，水合物的形成降低了孔隙介质的有效孔隙度和渗透率，使水合物层的孔隙度低于下伏游离气层的孔隙度，水合物层的有效孔隙半径小于游离气层的有效孔隙半径。亲水性的水合物沉积层内除水合物外的其余孔隙空间被水占据，而下伏沉积体的孔隙空间完全被气体充填，水合物层与游离气层之间就存在一个上覆孔隙水与下伏游离气的界面。因此在水合物层与游离气层界面（大孔隙与小孔隙之间）上产生毛细管力，其方向指向孔隙半径较大的含气层，阻止下伏气体进入上覆含水层（水合物层），抑制气体向上运移。但是当下伏游离气层中的气体压力超过上覆水合物封闭层的毛细管力时，超压气体将刺入水合物封闭层，使水合物层的毛细管封闭作用完全失效或仅剩很小的封闭作用，气体泄漏开始。超压的气体渗漏进入水合物稳定带后，随着气柱的增长气体逐渐侵占原有孔隙水所占的孔隙空间，驱使孔隙水向上排出，并最终泄漏进入海底。水合物稳定带内气柱的增长过程受第二类毛细管封闭作用的控制，使气流柱以“活塞”式增长，而没有出现气流弯曲和分支，这与地球物理资料显示的近于垂直的流体渗漏通道（气囱）特征一致[8-9,17-19]。
图1给出了海洋水合物层下伏游离气渗漏过程。游离气在水合物层底界之下聚集，气层厚度和气体超压逐渐增加（A），当气体压力超过水合物封闭层的毛细管力时，高压气体会在封闭薄弱点或气层最顶端刺穿封闭，使水合物毛细管封闭失效（B）。气流柱在高压作用下向上推进，并驱使上覆沉积孔隙水向外排出。气流柱高度（hg）逐渐增长，而水流柱高度（hw）相应缩短（B到C过程）。如果气压驱动力保持相对恒定，由于岩层对水的黏滞力（或水流阻抗）远大于其对气的黏滞力（或气流阻抗），随水流柱高度hw减小，流体渗漏速度将越来越快，在单位长度水流柱上的压降（等于岩层对水流的黏滞力）随流体速度的增长而增加。在气流接近海底时流体速度明显增强，浅层水流阻抗（即水流对地层的作用力）超过相应沉积体的静岩压力，浅层含水沉积将被流沙化，当流沙化的沉积物被海底底流搬运后，便在海底形成“新鲜的”麻坑，此时麻坑下形成单一的气体运移通道（D）。由于气体黏度远小于水的黏度（约为1/60），气体排放异常迅速，游离气藏中气体会很快排干，流体渗漏通道中的气流逐渐退化（E），孔隙流体压力回归静水压力，孔隙水重新占据水合物封闭层和流体渗漏通道的孔隙空间，在气量通量减小体系温度降低的过程中伴随者水合物的生成（此文中不做详细论述），并因此减小了流体流动速度，少量气体仍可滞留在流体渗漏通道内，在地震记录上显示为气烟囱，水合物层底部的毛细管封闭作用恢复，水合物层之下游离气的聚集过程再次启动（F）。
图1 水合物下伏游离气渗漏概念模型示意图[11]
Z为海底以下深度，h为水合物稳定带厚度（或水合物封闭层深度）。黑色带表示毛细管封闭层，浅灰色表示气体所占据孔隙沉积层。A.气体被封闭在水合物层之下；B.气体刺穿封闭层开始泄漏C.气柱高度增加，推动水流向外排出，水流柱高度相应缩短，流体运移速度不断增加；D.含水流沉积中孔隙压力超过静岩压力，在海底出现麻坑，形成单一的气流通道；E.游离气藏中的天然气被逐渐排空，孔隙超压消失，流体通道中的气流柱逐渐退化；F.气流柱完全消失，在海底留下气烟囱，并有水合物生成，水合物封闭作用恢复，并开始新的气体聚集
2 游离气渗漏过程的数学模型
气体渗漏过程中（图1）气柱和水柱都是在游离气超压的驱动下流动，流体运移的总驱动力等于气体超压（ρw－ρg)gd。气流柱不断增大，并且以同一速度推动渗漏通道内的上覆孔隙水向上流动。假定水合物稳定带为一种均质孔隙介质，渗漏通道内流体（水和气）的渗漏速率相同，孔隙介质内流体渗漏模型可用达西定律描述为
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其中：Δp为流体运移总推动力，是施加在气流柱和水流柱上的压降之和（Δpg＋Δpw），或者是气流阻抗与水流阻抗之和，等于气层底部的超压（ρw－ρg)gd；ρ为流体密度；d为游离气层的厚度；μ为流体黏度；V为流体速度；k为沉积体的渗透率；krg和krw分别为沉积体孔隙气和水的相对渗透率；hg和hw分别为气流柱和水流柱的高度。
假定气流柱中气的饱和度和水流柱中水的饱和度均为1，气和水的相对渗透率为1。由方程（1），流体（气体和水）的运移速度表示为
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在方程（2）中，若 可知流体运移速度随气流柱高度（hg=h-hw）的增长而增加。对方程（2）进行积分得到气柱增长方程：
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利用方程（3）既可以计算渗漏气流柱增长到某一高度所需要的时间，也可以计算某一时间点水合物稳定带内气流柱的高度。
由方程（1）和方程（2）可知，孔隙介质中单位长度流体柱所受阻抗随气流柱高度的增加（或水流柱高度的减小）而增加，也就是说沉积物格架所受流体的反作用力（流体阻抗）逐渐增加，当流体阻抗超过相应沉积体的静岩压力时，相应沉积层将被流体化而成为流沙[20]，渗漏流体速度须满足 。流沙沉积被海流移除后在海底形成麻坑，被流沙化沉积体的底界确定了麻坑深度。用 替换方程（2）中流体速度V，麻坑深度hpm替换水流柱高度hw，即可得到麻坑深度方程：
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方程（4）中，若μw≌60μg、krw≌krg≌1（假定水流柱中水的饱和度和气流柱中气的饱和度近似为1），方程（4）可简化为
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在一定的温压条件下流体密度和黏度为常数[12]。因此，方程（5）中麻坑深度可近似为水合物下伏的游离气层厚度（d）和水合物封闭层深度（h）的函数，与沉积体的渗透率无关。模型计算中所有参数取国际标准单位。
3 模型应用及讨论
美国卡罗莱纳外海的布莱克海台区是典型的水合物发育区，既有完美的BSR显示，又有游离气的渗漏活动及在海底形成的麻坑[6,21-22]。大洋钻探计划（ocean drilling program)1 64航次对布莱克海台进行了钻探取心研究，其中997站位钻至海底之下750 m，穿过了BSR（海底之下450 m），其中180～462 m 层段含水合物，水合物平均饱和度为6％，位于水合物稳定带底部（462 m）的水合物体积分数最高为24%[4]。996站位于布莱克底辟链的最南端，处于997站位西北98 km，最大钻孔深度为63 m，刚好位于麻坑之中，地震剖面显示该区BSR深度为440 m，深部底辟作用使上覆地层变形、形成小型断层，成为有利的流体渗漏通道，在海底发育有深4 m、直径50 m的麻坑，并且正在发生气体渗漏（图2），钻探获得的水合物体积分数高，最高达沉积孔隙的99%[6,21-23]。
驱动流体运移的气体超压取决于游离气层的厚度。如果下伏游离气层厚度达100 m（图1），其总的流体驱动力（等于气体超压）可达到 MPa；如果游离气层厚度为22 m，流体超压驱动力为 MPa（图3最左端A点）。渗漏开始时水流柱高度分数（等于hw/h）为1，总水流阻抗等于气体总超压，整个气流柱高度增加而降低。但是由于水流速度增加，施加在单位长度水流柱上的驱动力和相应的黏滞力增加，水流阻抗逐渐趋近海底相应深度沉积层静岩压力，且在水流柱高度分别小于40 m（对于游离气层厚度为100 m）和4 m（对于游离气层厚度为22 m）时水流阻抗超过沉积介质的质量（图3D点）。该位置以上的沉积物被流沙化[20]，转变成颗粒悬浮的液状混合体，这种流沙化沉积被海流搬运后在海底形成麻坑。利用方程（3）可以计算游离气从水合物稳定带底部渗漏到达海底所需的时间。假定渗漏率为10-12m2时， 100 m厚的游离气层泄漏到海底的时间大约为5 a。
图2 布莱克海台地震反射强度剖面揭示的BSR、底辟构造、海底麻坑及与ODP977站位揭示的BSR深度比较
a.地震反射强度显示布莱克海台水合物发育、气体聚集以及底辟构造顶端的流体渗漏[22];b.为ODP997站位BSR揭示的水合物封闭层深度[21]
图3 渗漏通道中的流体阻抗和含水沉积层的静岩压力曲线交点指示麻坑深度
水合物稳定带中气流柱高度增加（顶部坐标向右），水流柱高度减小（底部坐标向右），水流阻抗和静岩压力随之减小，水流阻抗大于静岩压力时发生流沙破坏，曲线交点位置指示麻坑深度（D点）。布莱克海台100 m的游离气层发生渗漏时在海底可形成40 m深的麻坑，而22 m厚的气层泄漏时可形成4 m深的海底麻坑（最右边灰色阴影）
方程（2）中流体渗漏速率与渗透率成正比，但方程（4）中麻坑深度不依赖于沉积体渗透率，只是水与气体相对渗透率比的函数，而相对渗透率决定于孔隙流体的饱和度[12]，因此沉积体渗透率控制流体渗漏速率，但不控制麻坑形成。实际上，渗透率越大，气体渗漏越快，麻坑形成越快；气体超压在水流柱和气流柱之间的分配不依赖于渗透率，而是决定于气体的超压幅度，以及流体黏度和气流柱高度（或水流柱高度）。
利用方程（5）可以简单计算海底麻坑深度，同时在已知水合物底界（封闭层）深度和麻坑深度，也可以通过方程（5）计算游离气层的厚度。图4显示麻坑深度与游离气层厚度和封闭层深度的关系。在给定封闭层深度，麻坑深度随游离气层厚度的增加而增大，相反较深的沉积层厚度削弱了渗漏流体对麻坑的挖掘作用，水合物封闭层越浅，形成一定深度的麻坑所需的游离气层厚度越小。
图4 水合物封闭层深度和麻坑深度与游离气层厚度的关系
麻坑深度主要决定于游离气层厚度和水合物封闭层埋深，与游离气层厚度呈正比，与水合物层埋深呈反比。如果水合物封闭层深700m，形成4m深的麻坑需要27m的游离气层，如果水合物封闭深度为440 m，则需要22 m的游离气层，如果水合物封闭层深100m，仅需要1l m厚的游离气层
地球物理显示布莱克海台ODP996站位周围的BSR深度为440 m，而在ODP996站位正下方游离气藏气体沿底辟构造上升至大约220 m（图2）处，在沿小断层渗漏至海底，由方程（5）可知麻坑深度与渗透率无关，取决于游离气藏的埋深和游离气层的厚度。对于海底4 m深的麻坑，计算表明在水合物层之下至少需要有22 m厚的游离气层。苏正和陈多福[4]计算了布莱克海台997站位的水合物和游离气体积分数分布，在水合物稳定带底界之下26 m处的气体饱和度为28％，底界之下74 m处气体饱和度为％，其中水合物体积分数分布与同一区域的ODP995站位是相近的[24]。28％的气体饱和度大于气体流动所需20％的饱和度，而底界之下74 m处％的气体饱和度不能流动，也不能传递孔隙气体压力。如果20％的饱和度指示可传递气层的底界，则气层的有效压力传递厚度约为30 m，这与笔者22 m厚的游离气层模型计算结果相近（图5）。实际上，该钻位水合物平均体积分数约为6%[4]，可封闭气层厚度为24 m（三角点所示），接近模型估计的22 m。此外，在水合物稳定带底部的水合物饱和度达24%[4]，其毛细管作用可封闭约33 m的游离气层（菱形点所示），与Flemings等[25]估计的极限破坏厚度29 m相似（虚线所示位置），接近但略小于30 m的参考厚度。然而，在996站位游离气发生泄漏后， 997站位扩散型水合物的体积分数仍在持续增加[26]，水合物层的封闭能力也相应增强，游离气层厚度不断增长，因此，997站位游离气厚度（30 m）大于996站位游离气发生泄漏时的22 m气层厚度是合理的。
图5 布莱克海台的水合物饱和度和所能封闭的游离气层厚度
气层厚度随水合物饱和度增加而增高，水平虚线与气层厚度曲线的交点（29 m）为Flemings等预测的997站位气层的临界水力压裂厚度[25]，圆形点标示约30 m的实际气层厚度，三角形点显示平均饱和度6％的水合物能封闭24m的气层，而饱和度24％的水合物可封闭33 m的游离气层（菱形点）
4 结语
本文构建了水合物层下伏游离气渗漏动力学过程的数学模型，游离气被水合物层的毛细管作用所圈闭，下伏游离气的超压随游离气层的增长而增加；当气体超压超过作用于水合物与游离气层界面的毛细管阻力时，游离气渗漏进入上覆水合物稳定带，并以“活塞式”驱动上覆孔隙水向外排出，渗漏速度随水流柱高度的减小而增加；当水流阻抗超过相应层段的静岩压力时沉积体变为流沙，流沙沉积被海流带走便在海底留下麻坑。模型显示麻坑深度为游离气层厚度和水合物封闭层埋深的函数，而与沉积介质的渗透率无关。游离气渗漏形成的海底麻坑对水合物下伏游离气层的厚度具有指示作用，在已知水合物封闭层深度和海底麻坑深度条件下，模型可以计算水合物层下伏游离气藏发生渗漏时的气层厚度，在布莱克海台海底发育有4 m深的麻坑，它的形成需要至少22 m厚的游离气层。
致谢：挪威国家石油公司Martin Hovland教授提供了全球麻坑基础资料和最新信息，表示感谢。
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朱生旺1，2曲寿利1魏修成1刘春园3
（1.中国石化石油勘探开发研究院，北京100038；2.中国地质大学（北京），北京100083；3.中国石油大学（北京），北京102249）
摘要 研究复杂介质中地震波传播规律及地震响应特征需要在细小网格剖分下进行弹性波方程数值模拟计算，而小网格下的数值模拟计算将带来巨大的计算量问题，采用变网格计算是减少计算量的有效途径。本文给出一种变网格差分计算的实现方法，在局部复杂介质区域采用细网格计算，其余区域采用粗网格计算，在两种网格的过渡区通过改变差分算子和波场插值实现波传播的过渡衔接。该实现方法的特点是：①在所有计算节点均采用交错网格计算方式；②估算空间一阶导数时，保持差分计算节点的对称性；③可选择任意阶计算精度。该方法的计算结果表明，粗细网格的过渡不会对地震波传播模拟带来影响，从而达到了既减少计算量又保证计算精度的目的。
关键词 弹性波方程 数值模拟 变网格差分 频散
Elastic Modeling on A Staggered Grid with Varying Spacing
ZHU Sheng-wang1，2，QU Shou-li1，WEI Xiu-cheng1，LIU Chun-yuan3
（ ＆ Production Research lnstitute，SlNOPEC，Beijing100083； University of Geoscience，Beijing100083； University of Petroleum，Beijing102249）
Abstract It is necessary to use small grid in elastic wave equation modeling for researching the law of seismic wave propagation and feature of seismic response in complex is an effective scheme to calculate on a staggered grid with varying spacing which can reduce the enormous calculation amount caused by using the small grid calculation article proposes the finite difference method in which small grid is used for local complex medium，and big grid is used for transition region between two kinds of grid，transient conjugation of wave propagation is implemented by changing the difference operator and applying wave field trait of this way includes：（1）Keeping staggered-grid calculation mode in all operation node；（2）Maintaining The symmetry of operation node in estimating spatial first derivate；（3）Any precision order available in finite difference result of the way indicates that the simulation of seismic wave propagation will not be affected by using two kinds of grid，and as a result，not only the calculation amount decreases，but also the high calculation accuracy remains.
Key words elastic wave equation modeling staggered-grid dispersion
在复杂油气藏的勘探开发中，地震数值模拟（正演）发挥着越来越重要的作用。利用地震方法进行储层预测，首先要研究储层的地震响应特征，找出与储层最为相关的地震属性，进而优选储层预测的技术方法，地震数值模拟是研究储层地震响应特征不可缺少的手段。
对复杂储层或地质体进行地震数值模拟需在足够小的空间网格上进行计算，以保证地质模型的局部变化细节能够准确地反映到数值模拟结果中来，即确保数值模拟结果能够较为精确地反映介质的小尺度非均质性引起的波场变化。在正演计算中，为保证计算收敛，空间和时间方向的采样率必须满足收敛条件，由弹性波方程有限差分正演的收敛条件［1，2］知，减小空间计算网格尺度的同时，时间方向的递推计算步长也必须大体上做相应比例的减小，即空间计算网格点数增加 n倍，意味着计算量将增加 n2倍。因此，若对整个模型采用细小网格计算所面临的问题是计算量太大，即使是二维模型的正演计算，譬如使用1m×1m 或更小尺度的计算网格，当采用能够反映实际地震反射深度的地质模型时，模拟多次覆盖采集，其计算量亦十分惊人。实际中的数值模拟一般是针对某一特定的地质目标（或储层），且地质目标仅占据整个模型很小的一部分，对计算网格仅要求在该地质目标处细化，于是，采用变网格计算，即在目标地质体区域采用较小的计算网格，而在该区域以外采用较大的计算网格就可以大大地减少计算网格节点的数量，从而可在很大程度上降低计算量。
为减少计算量，提高数值模拟的计算效率，Jastram C和Tessmer E提出了单方向上变网格计算方法［3］，文献［2］亦强调采用变网格计算技术，但没有给出具体实现方法。采用变网格进行差分计算的关键是解决好网格尺度变化处的波场过渡衔接问题，保证在过渡区不会因网格尺度变化产生明显的计算噪声。本文基于二维弹性波方程数值模拟的交错网格差分算法，通过引入不等间距节点情况下一阶导数的高阶精度差分计算式，结合波场的高阶精度插值和粗细网格过渡区的计算节点选取技巧，给出弹性波方程变网格正演计算的实现方法，应用结果表明，该方法能够得到满意的计算精度，在过渡区不会产生明显的因网格尺度变化带来的附加计算噪声。
1 利用对称任意间距节点估算一阶导数的高阶精度差分近似式
在沿时间方向的递推计算过程中，提高波场函数空间一阶导数的估计精度是弹性波方程数值模拟研究的关键内容之一。对于固定差分网格，通过应用等距节点高阶精度的差分算子可实现空间导数的高精度估算［1，2］。对于局部采用细网格的非固定差分网格情况，在粗、细网格区域内部可分别应用上述等距节点的高阶精度的差分算子，而在粗、细网格过渡区，本文采用下面导出的具有任意节点间距的差分算子估算一阶导数值。
设在x方向上以点x0为中心对称分布2N个网格节点，其x坐标分别为x0-qNΔx/2，…，x0-q1Δx/2，x0+q1Δx/2，…，x0+qNΔx/2，如图1 所示，这里Δx为节点间的最小间距。由2N个节点处的函数值f（x0-qNΔx/2），…，f（x0-q1Δx/2），f（x0+q1Δx/2），…，f（x0+qNΔx/2）可给出函数f（x）在点x0处的一阶导数估值。由泰勒展开有：
图1 估算一阶导数的对称计算节点示意图
油气成藏理论与勘探开发技术
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两式相减，得
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略去（1）式中误差项O（（qiΔx/2）2N+1），将精确的f（i）（x0）换成f（i）（x0）的估计 （x0），并写成矩阵形式，则有
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记
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设A-1为A 的逆，即 AA-1=I，则（A-1）TAT=I，即（A-1）T为 AT的逆，从而有 AT（A-1）T=I，右乘向量e1得
AT（A-1）Te1=e1 （3）
（3）由方程（2）知
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记向量（A-1）Te1=（c1，c2，…，cN）T，代入式（4）则有
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且由式（3）及（A-1）Te1=（c1，c2，…，cN）T知cn（n=1，2，…，N）满足方程
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式（5）即为用对称任意间距节点计算一阶导数的计算式，cn（n=1，2，…N）通过求解方程（6）得到。若取qn=2n-1（n=1，2，…，N），则cn（n=1，2，…，N）即为等距节点情况的一阶导数具有2N阶精度差分近似的差分系数。
将f（x）做傅氏变换变换到波数域，即f（x） F（k），对f（x）一阶导数进行傅氏变换则有f（1）（x） .i2πkF（k），即f（x）可看作是对f（x）进行的空间线性滤（1）波结果，其滤波响应为i2πk。用f（x）离散点的值估算∂f/∂x得 （x），亦看作是对f（x）进行的空间线性滤波结果，记其滤波响应为 （k），由式（5）知 （k）= cnsin（πkqnΔx）。记
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显然，用 （x）作为f（1）（x）的估计，其精度可由 （k）逼近i2πk的程度，即e（k）来反映。
2 一阶导数的变网格有限差分估算
采用变网格计算，以x方向的一阶导数估算为例来说明两种网格过渡处的处理方法。设细网格节点间距为Δx，粗网格节点间距为mΔx，即粗网格节点间距是细网格节点间距的m倍。为表述方便，不妨取m=3，采用10阶精度，即N=5，如图2所示。图中 表示粗网格节点； 表示粗网格中的加密节点，其与粗网格节点一起组成细网格节点；“+”为求导点位置。①～⑥为粗细网格过渡区的6个一阶导数计算点，计算该6个点处的一阶导数所用的网格节点分别在图2中标示，其中①及其左边大网格区的各计算点按粗网格计算；⑥及其右边的细网格区各计算点按细网格计算；②～⑤4个点需按式（5）计算。
图2 两种网格过渡区计算示意图
一般取2N阶差分计算精度时，在粗、细网格分界的细网格一侧共有N-1个计算点需要采用如式（5）给出的对称不等间距节点差分算子进行一阶导数估算，每一个点的差分算子不同，加上粗网格和细网格内部计算点的差分算子，这样共有N+1个不同的差分算子。N+1个不同的差分算子可事先算好存于内存数组中供每次计算调用。
图3 10阶精度（N=5）不同计算点差分算子对应的滤波响应
①～⑥分别为图2中对应计算点的差分算子的滤波响应；⑦为理想的滤波响应
图3 给出的是图2中的①～⑥求导计算点的估算一阶导数差分算子的滤波响应。对于计算点⑥，由于参加计算的节点为细网格中的相邻2N个网格节点，显然其差分算子的滤波响应与理想的滤波响应最接近，精度最高；对于计算点①，参加计算的节点为粗网格中的相邻2N个网格节点，其差分算子的滤波响应仅在低波数与理想的滤波响应接近，精度最低；而对于计算点②～⑤，精度介于计算点①与⑥之间，且随着参加计算的近距离点增加，其精度越来越高。
在粗细网格过渡区一阶导数的估计精度不一致可能会引起反射，附加计算噪声，现对此做出分析。
用有限差分方法估算空间一阶导数的精度由差分频散决定，有限差分算子的滤波响应只能在低波数段逼近一阶导数算子的滤波响应，在高波数段将出现严重的频散。设kα为具有可接受差分频散水平的最高波数，即在k≤kα的低波数区， （k）与i2πk足够逼近，频散很小，对最终正演结果的影响可忽略不计。记kα=αkN，这里kN=1/（2Δx），0＜α＜1，α值由差分算子决定，如：对均匀网格时的10 阶精度的差分算子，可认为α约为。又设模拟地震波场的最大波数为kmax，它由子波最高频率fmax与最低速度vmin决定，即kmax=fmax/vmin。为了使有限差分数值模拟计算结果不受差分频散的显著影响，必须选取Δx满足α/（2Δx）=kα＞kmax=fmax/vmin，即
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式（7）是保证数值模拟计算精度的空间离散步长Δx应满足的条件，只要满足条件（7），则在波数范围［0，kmax］内差分频散误差可忽略。
采用变网格计算，粗网格尺度也应该满足式（7），即
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否则波场在粗网格区传播就会产生强的频散噪声。式（8）成立，则条件（7）必然满足，由前面对两种网格过渡区的差分算子精度的分析结论知，此时过渡区的差分算子均满足精度要求，即kα＞kmax。既然所有差分算子都能够满足不产生明显的差分频散噪声的要求，差分算子变化也将不会引起明显的计算误差。
因此，对于两种网格过渡区波场传播的衔接问题，上述分析的结论是只要粗网格计算满足精度要求，即不产生明显的差分频散，则按本文的计算方法，在两种网格的过渡区不会出现明显的反射噪声，波场传播的模拟精度基本不受计算网格变化的影响。
3 弹性波方程变网格有限差分正演模拟的实现
实现方法
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以二维弹性波方程数值模拟计算来说明变网格有限差分法的实现。利用二维弹性波方程进行有限差分正演计算，在交错网格中的递推算式为
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上式中， 和 分别表示 （x，z，t） 和 ∂z（x，z，t） 的有限差分估计，余类推。在式（10）中，ρ，c11，c13，c33及c55都是空变的，为书写简洁，略去了其空间下标。计算中对边界的处理是，在顶边界采用自由边界条件，在其他数值边界则采用PML吸收边界条件［4，6］。
图4 粗、细两种网格中计算节点的布排
在一定的网格尺度下，交错网格计算具有精度高的优点。当采用变网格，即在模型局部用细网格剖分进行计算时，关键是要合理布置计算节点，以保证在所有计算节点均能采用交错网格计算方式。图4 以粗细网格尺度比等于3 为例，给出本文采用的计算节点布排方式，不难看出，要保持交错网格的计算方式，x和z方向粗细网格尺度比 mx和 mz都必须为奇数。
对波场递推计算中空间一阶导数的有限差分估算，根据节点所处位置，分为 3种情况分别处理（为简化图示，不妨设差分算子长度N=2，即4阶精度）：
（1）对细网格区域之外（图4实线框之外）的计算节点采用粗网格进行计算；
（2）对细网格区域内部（图4虚线框内）的计算节点采用细网格进行计算；
（3）对细网格边界区域（图4虚线框与实线框之间）的计算节点按图2描述的方法进行计算，但在计算前对参与计算的某些点（图4 中空心点所在的位置）的波场值需要通过内插得到，本文采用拉格朗日插值方法，内插阶数与差分算子的阶数相同。
算例
首先，用一个均匀介质模型检验网格变化是否对模拟波场传播产生明显的影响。
如图 5 所示，模型大小为 1000m×1000m，vP=3000m/s，vS=1800m/s，ρ=，vz震源位于模型正中位置，采用两种网格划分进行正演计算。第一种网格划分如图5（a）所示，在225～275m深度段（图中阴影部分）用1m×1m的细网格，其余部分用5m×5m的粗网格，采用该变网格进行正演计算，图5（b）和（c）分别是160ms时刻的x分量和z分量波场切片；第二种网格划分如图5（d）所示，在725～775m深度段（图中阴影部分）用1m×1m的细网格，其余部分用5m×5m的粗网格，采用该变网格进行正演计算，图5（e）和（f）分别是160ms时刻的x分量和z分量波场切片。比较两组计算结果可以看到，图（b）与（e），（c）与（f）几乎没有差别，即局部采用细网格对波场传播没有带来明显的影响。为了看得更清楚，将沿过震源的垂直线上（图5（d）中虚线所示）的波传播情况显示于图6，从向上、向下两个方向传播的波的一致性可知，波通过细网格区域时没有产生反射噪声。
图5 变网格计算与波场切片
其次，通过一个含不同尺度圆形洞的介质模型正演结果观察变网格差分计算的效果。
如图7所示，模型大小为1500m×600m，vP=5000m/s，vS=3000m/s，ρ=，在模型中部500m深度上分布3个半径分别为5m，10m，20m的3个圆形洞，洞间相距200m，洞内vP=1800m/s，ρ=。模拟野外地震观测，炮间距10m，道间距5m，排列长度为1500m，中间激发，激发震源处于模型中部地表，激发子波主频为40Hz，采用变网格计算，粗网格尺度为5m×5m，细网格（图7上的白色虚线框内）尺度为1m×1m，共得150个炮记录，抽出零偏移距剖面，其结果如图8所示。图9（a）是激发点位于模型中部的一炮记录；图9（b）是与图9（a）相对应的对整个模型用1m×1m细网格计算的炮记录。将这两个炮记录进行对比可看到二者差别甚微，证实采用变网格计算基本没有降低计算精度。但采用变网格计算却极大地减少了计算量，就该模型来说，如果对整个模型采用1m×1m的网格进行计算，其计算量约为采用上述变网格计算的计算量的15倍。不难看出，如果对更大尺度的模型进行正演计算，采用变网格计算对减少计算量就显得更有必要。
图6 变网格对波场传播影响测试
图7 含圆洞的介质模型
4 结论
在对复杂介质进行数值模拟计算时，采用变网格计算是解决计算精度与计算量之间矛盾的有效途径。理论分析和数值模拟结果表明，本文给出的适应变网格计算的弹性波方程正演模拟实现方法保持了交错网格高阶差分的精度高特点，在粗细网格过渡区不产生人为反射噪声，是一种在保证计算精度前提下减少计算量的有效实用方法。
图8 圆洞模型的零偏移距剖面
图9 变网格与固定小网格计算的炮记录对比
参考文献
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地球是太阳系八大行星之一，从诞生之日起，已历46亿年。按离太阳由近及远的次序是第三颗，位于水星和金星之后；在八大行星中大小排行是第五。在英语里，地球是唯一一个不是从希腊及罗马神话中得到的名字。英语的地球Earth一词来自于古英语及日耳曼语。这里当然有许多其他语言的命名。在罗马神话中，地球女神叫Tellus——肥沃的土地（希腊语：Gaia，大地母亲）。由化学组成成分及地震震测特性来看，地球本体可以分成一些层圈，以下就标示出它们的名称与范围（深度，单位为公里）： 0～40地壳40～2890地幔2890～5150外地核5150～6378内地核 固态的地壳厚度变化颇大，海洋地区的地壳较薄，平均约7公里厚；而大陆地壳就厚得多，平均约40公里厚； 地幔也是固态，不过在它上部有一层极小部分熔融的区域，称为软流圈 ，其上的地幔最顶部及整个地壳则称为岩石圈 ；至于外地核是液态而内地核是固态。 这些不同的层圈都是以不连续面为界，最有名的就是在地壳与地函之间的莫氏不连续面 （Mohorovicic discontinuity）。地幔占有地球的主要质量，地核反而位居其次，至于我们生存的空间则只是整个地球极小的一部分而已 （质量，单位为10的24次方千克： 大气层 = ，海洋 = ，地壳 = ，地幔 = ，外地核= ，内地核 = ，）地核的主要成分是铁 （或铁镍质），不过也可能有一些较轻的物质存在，地心的温度约有7,500K，比太阳表面温度还高；下部地幔的主要成分可能是矽、镁、氧，再加上一些铁、钙及铝；上部地幔主要成分则是橄榄石及辉石 （铁镁矽酸盐岩石），也有钙和铝。 以上这些了解都是来自于地震震测资料，虽然上部地幔的物质有时会因著火山喷出熔岩而被带到地表来，但是我们仍无法到达固体地球的主要部分，目前的海底钻探行动连地壳都尚未挖穿。 地壳的成分则主要是石英 （二氧化硅）及硅酸盐类如长石。 整体估算，地球化学组成的重量百分比为： 铁 ，氧 ，硅 ，镁 ，镍 ，硫 ， 钛 。地球是平均密度最大的主要星体。 其它类地行星也都具有和地球类似的结构与组成，但其中也有一些差异： 月球核所占比例最小； 水星核的比例最大；而火星及月球的函相对较厚；月球和水星没有化学组成明显不同的函与壳之分；地球可能是唯一可再分成内外核的。不过请留意，我们对行星内部的认识主要是来自于理论推导，就算是对地球的也是如此。 有别于其它类地行星 ，地球的最外层 （包含地壳及上部地幔的顶端）被切分为数块，「飘浮」于其下的炽热地幔之上，这就是著名的板块构造运动学说 。 这个学说主要描述两种运动：拉张与隐没，前者发生在二个板块互相远离，其下的岩浆涌出而生成新地壳之处；后者则发生在二个板块互相碰撞，其中一方潜入另一方之下，终至消灭于地函中之处。 此外，也有一些板块边界是横向错开式的相对运动或两个大陆板块硬碰硬地撞在一起。 地球的大部分表面很年轻 ，只有5亿年左右，以天文的角度来看确实很短。但也有很少的地方露出了当年地球地壳形成时的基底——花岗岩，如中国辽宁省葫芦岛市绥中县就有裸露，由于形成花岗岩时的冷却时间长，所以花岗岩内的结晶体都非常发育，边长在1-2厘米，故把其命名为绥中花岗岩。由于侵蚀作用及构造地质运动不断地破坏又重建大部分的地表，因而地表早期的地质记录不容易找到，例如撞击坑 ，所以早期地球历史大部分都已不见踪迹。 地球约有45至46亿年老，然而目前已知最老的岩石只有大约40亿年前（地球有相当长的一段时期是一个由熔化的岩浆形成的火球），而且老于30亿年的岩石非常罕见。 最老的生物化石不早于39亿年前，有关生命起源的关键时期则亳无记录。 地球表面积71%为水所覆盖，地球是太阳系唯一在表面可以拥有液态水的行星 （土卫六的表面有液态乙烷或甲烷，而藏于木卫二的表面之下则可能有液态水，不过地球表面有液态水仍是独一无二的）。 液态水是我们已知的生命型式所不可或缺的要素；而缘于水具有的大比热性质，海洋的热容积成为保持地球温度恒定的一大功臣；液态水还是陆地上侵蚀与风化作用的主要营力，这是太阳系中唯一有此作用 的地方 （也许火星早期也曾有过这些作用，但现在已无）。 地球大气组成中，77%是氮气而21%是氧气，再来就是微量的氩、二氧化碳及水气。 地球初形成时的大气很可能大部分都是二氧化碳，不过它们大多已被碳酸盐类岩石给结合，其余的则是溶入海洋及被绿色植物耗尽；如今板块构造运动及生物作用是大气中二氧化碳消长的持续主控者。 大气中存在的水气及微量二氧化碳所造成的温室效应是维持地表温度极重要的作用，温室效应使地表温度提高了大约35℃，否则地表的平均温度将是酷寒的-21℃！ 若没有水气及二氧化碳，海水会冻结，而我们已知的生命型式将无从开展。 此外，水气更是地球水循环及天气变化中不可或缺的要角。 自由氧的存在也是地球化学组成的一大特征，因为氧是活性很强的气体，照理说应该很容易就和大气中其它元素相化合，地球上的氧气完全是由生物作用产生及维持，若没有生命就不会有自由氧。 地球拥有适度的磁场，推测磁场是起因于液态外地核中的电流。 由于太阳风与地球磁场及外层大气的交互作用， 极光于焉产生；而上述因素的不均衡造成磁极会在地表移动，目前磁北极位于加拿大北境。由于太阳风与地球磁场及外层大气的交互作用， 极光于焉产生； 地球磁场及其与太阳风的交互作用也造成了范艾伦辐射带 （Van Allen radiation belts），它是环绕著地球的成对环状带，外型就像是甜甜圈，由气体离子 （电浆） 组成，其外圈由海拔19,000公里延伸到41,000公里；内圈则介于海拔13,000至7,600公里之间。
第一节 地球科学的研究对象和研究内容人类生活在地球上，衣食住行等一切活动都离不开地球。如人们要靠山 川大地获取生活资料以维持生命，要从地球中开采矿物资源制造生产和生活 工具，要了解地球上的自然地理和气候条件以便发展生产，要与地球上发生 的各种自然灾害作斗争。因而，人类在长期的实践中逐步加深了对地球的认 识，并且逐渐形成了一门以地球为研究对象的科学——地球科学（geoscience）。 地球科学简称地学，是数学、物理学、化学、天文学、地学、生物学六大基础自然科学之一。地球科学以地球为研究对象，包括环绕地球周围的气 体（大气圈）、地球表面的水体（水圈）、地球表面形态和固体地球本身。 至于地球表面的生物体（生物圈），由于其研究内容广、分支学科较多、且 研究方法具有特殊性，因而已独立成一门专门的基础自然科学——生物学。 但生物的起源与演化、生物体与生存的地球环境之间的关系也属于地球科学 的研究范畴。地球科学是一门理论性和应用性都很强的科学。它不仅承担着揭示自然界奥秘与规律的科学使命，同时也为生活在地球上的人类如何利用、适应和 改造自然提供科学的方法论。随着生产和科学技术的发展，地球科学的研究 内容和领域也不断地深入和扩展，逐渐形成了日臻完善的由多学科组成的综 合性学科体系。地球科学目前主要包括地质学、地球物理学、地理学、气象 学、水文学、海洋学、土壤学、环境地学等学科。其中，地质学（geology） 由于其研究领域广博、分支学科较多，并且以研究地球的本质特征为目的， 因而成为地球科学的主要组成部分，以至于人们有时把地质学和地球科学作 为同义语使用，其实两者的含义是有差别的，它们具有包容关系。随着科学 的发展，地球科学还会不断地诞生新的学科和出现一些边缘学科。地理学（geography）主要研究地球表面的各种地形、地理环境及其结构、分布和演变规律，并涉及到自然和社会两个领域之间的相互关系。地理学一 般可分为自然地理学和人文地理学两大组成部分。自然地理学是研究自然地 形、地理环境的结构及发生、发展规律的学科，主要包括普通自然地理学、 区域自然地理学、地志学等。人文地理学是研究人和社会与自然地形、地理 之间的相互关系的学科，主要包括政治地理学、社会地理学、人口与聚落地 理学、经济地理学、历史地理学等。气象学（meteorology）以地球周围的大气圈为研究对象，主要研究大气 的各种物理性质、物理现象及其变化规律。其研究内容也很广泛，包括许多 分支学科和应用学科。主要的分支学科有大气物理学、天气学、气候学、高 空气象学、动力气象学等，主要的应用学科有卫星气象学、无线电气象学、 航空气象学、海洋气象学、农业气象学、林业气象学等。其目的在于揭示大 气中的各种物理现象和物理过程的发生、发展本质，从而掌握并应用它为人 类生活和国家经济建设服务。水文学（hydrology）和海洋学（oceanography）以地球表面分布的水体 为研究对象。水文学主要研究地球上江河、湖沼、冰川、地下水以及海洋等 各种水体的数量、质量、运动变化与分布规律，以及它们与地理环境、生态系统和人类社会之间的相互影响与相互联系。海洋学是以海洋作为一个独立 体进行研究的，它实际上是从地球科学的其它几个分支学科中独立出来的， 这是由于海洋在现代地球科学、人类生存环境和未来社会发展中的地位越来 越重要的缘故。海洋学是研究海洋中发生的各种现象和规律及其相互关系的 各门学科的总称，根据研究内容不同可分为海洋物理学、海洋水文学、海洋 化学、海洋生物学、海洋气象学和海洋地质学等。土壤学（soil science）以地球表面发育的土壤层为研究对象。主要研 究土壤的物质组成、结构、类型、分布和形成发展过程。根据具体研究内容 和应用领域的不同，土壤学也有一些分支学科，如土壤生物学、土壤地理学、 土壤气候学、土壤物理学、土壤化学、土壤地质学等。地球物理学（geophysics）是应用物理学的方法研究地球的一门学科， 是近代发展起来的地球科学与物理学相结合的一门重要边缘学科。广义的地 球物理学的研究对象包括固体地球及其表部的水体和周围的大气圈。但由于 水体和大气圈的研究都已建立起相应的独立学科，所以一般所称的地球物理 学是狭义的，其主要研究对象是固体地球，因而也可称之为固体地球物理学。 地球物理学重点研究固体地球的各种物理性质、物理现象及其发生与发展过 程、地球的内部构造与组成、地球的起源与演化等。其主要分支学科有地震 学、地磁学、重力学、地热学、地电学、大地测量学、大地构造物理学和应 用地球物理学等。其中，应用地球物理学主要是研究地球物理勘探方法及其 在地球资源的勘探与开发、地球环境的监测与保护等方面的应用。地质学（geology）研究的主体对象也是固体地球，当前主要是研究固体地球的表层——地壳或岩石圈。地壳或岩石圈的厚度一般为几十到二百公里 左右，与地球的半径（6371km）相比只是一个很薄的表壳。这一薄壳之所以 成为地质学当前研究的主要对象，一方面是出于实际需要，因为这一层与人 类的生活、生产及生存都直接相关；另一方面是受现时人类能力的限制。人 们可以直接观测和研究地球表层，但现阶段人类尚无能力对地下深处进行直 接研究。钻井取样是目前人们获取地球较深部物质进行直接研究的唯一途 径，但由于受当前技术水平的限制，钻井所能达到的深度是有限的。目前世 界上最深的钻井（）位于俄罗斯西北部的科拉半岛，这一深度尚不足 该区大陆地壳厚度的二分之一。可以相信，随着科学技术的发展，地质学研 究的对象将不断向地球的深部（如地幔、地核）扩展。地质学的研究内容主要包括固体地球（重点是地壳或岩石圈）的物质组成、内部构造和形成演化历史。按其研究内容和任务的不同，地质学的主要 分支学科可简举如下：（1）研究地球的物质组成方面的学科，如结晶学、矿物学、岩石学等；（2）研究地球的内部构造方面的学科，如构造地质学、构造物理学、区 域构造学、地球动力学等；（3）研究地球的形成演化方面的学科，如古生物学、地层学、地史学、 古地理学、地貌及第四纪地质学等；（4）研究地质学的应用方面的学科，可分为两个方面：其一是研究地下 资源方面的分科，如矿床学、石油地质学、煤田地质学、水文地质学等；其 二是研究地质与人类生活环境及灾害防护方面的分科，如工程地质学、环境 地质学、地震地质学等。此外，人们为了更好地研究上述地质学的各个方面，不断地吸收和借鉴其它一些学科的先进理论、方法和技术，用以促进和深化地质学的各项研究， 于是逐渐形成了一系列的边缘学科，如数学地质、地球化学、同位素地质学、 天文地质学、海洋地质学、遥感地质学及实验地质学等，这些边缘学科在现 代地质学各领域的研究中发挥着极其重要的作用。近几十年来，由于世界各国工业、农业、军事、航天、交通等产业的飞 速发展，其结果给地球的自然环境带来了巨大的影响。这种影响有些是直接 的（如污染问题）、有些是间接的（如气候变化），它已经严重地影响到地 球的自然生态和人类的生存与发展，因而受到科学工作者和全人类的广泛关 注。这一问题与地球科学和环境科学关系密切，于是在地球科学中逐渐形成 了一门与环境科学相结合的边缘学科，即环境地学。环境地学主要研究地球 自然环境的组成、结构、形成、演变以及环境的破坏、污染、防止、保护、 改良与评价等。根据地球科学中各学科所研究的侧重点不同，又可分为环境 地质学、环境地理学、环境气象学、环境水文学、环境海洋学、环境土壤学 等。朋友！ 这些比较详细缺点就是多点 呵呵不知道你用不用
答： 变质作用与固结成岩作用都与温度和压力有关（沉积物被埋藏，上覆沉积物有压力，地下有温度），这是它们的相似之处。相似不是相同，能区分。 温度、压力 变质作用的 温度高 （一般大于150 ）， 压力大 ；固结成岩作用的 温度低 （低于150 ）， 压力小 。 深度 变质作用主要发生在 地表以下一定深度 （风化带、胶结带以下，浊沸石、叶蜡石、硬柱石、蓝闪石等矿物的出现是标志）；而隶属于沉积作用的固结成岩作用（压实、脱水、胶结等）主要发生在 固体地球的表层 （风化带、胶结带）。 因素 引起变质作用的温度、压力等因素主要是来自 地球内部 ；引起沉积作用（含固结成岩作用）的大气、水、生物等因素（表现为温度、压力等）来自 地球外部 。（这一条是顺便说的，不说也不影响大局。） 【参考文献】 柳成志，等.地球科学概论[M].北京：石油工业出版社，2010：122. 胡绍祥.普通地质学[M].徐州：中国矿业大学出版社 ，2014：78. 变质作用与固结成岩作用如何区分？
几个典型的地球物理学原理论文
在现实的学习、工作中，大家总少不了接触论文吧，论文是描述学术研究成果进行学术交流的一种工具。那么，怎么去写论文呢？以下是我整理的几个典型的地球物理学原理论文，希望能够帮助到大家。
题目：
浅谈几个典型的地球物理学原理
摘要：
地球物理学是以从固体内核至大气圈边界的整个地球为研究对象的地矿类学科，所涉及的基本原理涵盖物理学、地球化学、地质学等多个学科的综合内容，对学生的逻辑思维能力和数值计算能力要求很高。本文重点对解决地球物理学问题所必需的几个基本原理进行了总结性的论述。
关键词：
典型；地球物理；原理
从地球物理学的组成来看，主要分两种，其一是研究大尺度和一般原理的，叫理论地球物理学；其二是勘查石油、金属、非金属矿或解决其它地质问题的，叫应用地球物理学。显然，理论地球物理学是实际应用的前提，而有关地球物理学的基本原理则是理论内容最基础的部分。
一、地球形状与重力分布的重力学基本原理
地球是太阳系中的一颗行星，它有自转和公转运动。通俗说地球形状是两极稍扁，赤道略鼓的椭球体。对地球形状的研究是大地测量学和固体地球物理学的一个共同课题，其目的是运用几何方法、重力方法和空间技术，确定地球的形状、大小、地面点的位置和重力场的精细结构，地球的形状主要是由地球的引力和自转产生的离心力决定的，且地球非常接近于一个旋转椭球，其长半轴为6378136米，扁率为1∶。严格而言，地球形状应该是指地球表面的几何形状，但是地球自然表面极其复杂，所以从科学上，人们都把平均海水面及其延伸到大陆内部所构成的大地水准面作为地球形状的研究对象，因为大地水准面同地球表面形状十分接近，又具有明显的物理意义。但是大地水准面还不是一个简单的数字曲面，无法在这样的面上直接进行测量和数据处理。而从力学角度看，如果地球是一个旋转的均质流体，那么其平衡形状应该是一个旋转椭球体。于是人们进一步设想用一个合适的旋转椭球面来逼近大地水准面。要确定这一椭球，只需知道其形状参数（长半轴a，扁率α）和物理参数（地心引力常数GM和旋转角速度ω）即可。同大地水准面最为接近的椭球面称为平均地球椭球面。如果能确定大地水准面与该椭球面之间的偏差，亦即大地水准面与椭球面之间的差距（大地水准面差距N）和倾斜（垂线偏差θ），则大地水准面的形状可完全确定。
地球的重力源于牛顿的万有引力定律，即宇宙空间任意两质点，彼此相互吸引，其引力大小与他们的质量成积成正比，与他们之间的距离平方成反比。地面点重力近似值980Gal，赤道重力值978Gal，两极重力值983Gal。由于地球的极曲率及周日运动的原因，重力有从赤道向两极增大的'趋势。地球上重力的大小与方向只与被吸引点的位置有关，理论上应该是常数，但重力是随时间变化而变化，即相同的点在不同的时刻所观测到的重力不相同。
二、地震及弹性波在地球内部的传播规律
地震波是地下传播的震动，必然与岩石的弹性有关，一般都假定岩石是一种完全弹性体。科技小论文在地震波计算中，地球介质可以做为各向同性的完全弹性体来对待。而在地震波理论中，通常把地球介质当作均匀、各向同性和完全弹性介质来处理，只是一种简化的假定。实践证明，这种假定可以使分析大大简单，并且在多数情况下可以得到与观测结果颇为符合的结果。研究地震波在地球内部传播的问题，主要有动力学和运动学两种方法。动力学方法是直接求解波动方程，研究平面波在平界面上的反射、折射，均匀半空间及平行分层空间中的地震面波，以及球对称模型的地球的自由振荡。该方法相对繁琐，本书不做介绍。我们介绍的是第二种方法：运动学方法，就是将波动方程的求解简化成波传播的射线理论，用地震射线这一概念，研究地震波在地球内部传播的运动学特征。
地震波在地球内部的传播研究，主要是基于以下几个基本原理，其一是惠更斯原理，即在均匀弹性介质中，点振源产生球面波向周围传播，当距离r趋向无穷大时，球面波前的半径很大，曲率很小，此时球面波蜕变成了平面波；其二是费马原理，即地震波沿射线的旅行时间（传播）与沿其它任何路径的旅行时间相比为最小，换言之，波总是沿所使用旅行时间最少的路径传播，又叫费马最小原理和射线原理。
总结来讲，惠更斯是从波前面的角度来描述波在介质空间中传播的规律，而费马原理则从波射线的角度来描述波的传播规律。
三、地球磁现象和地球电性质
地球磁现象是指地球周围空间分布的磁场。地球磁场近似于一个位于地球中心的磁偶极子的磁场。它的磁南极（S）大致指向地理北极附近，磁北极（N）大致指向地理南极附近。其磁力线分布特点是赤道附近磁场的方向是水平的，两极附近则与地表垂直，地球表面的磁场受到各种因素的影响而随时间发生变化，地磁的南北极与地理上的南北极相反。地磁场包括基本磁场和变化磁场两个部分。基本磁场是地磁场的主要部分，起源于地球内部，比较稳定，属于静磁场部分。变化磁场包括地磁场的各种短期变化，主要起源于地球内部，相对比较微弱。地球变化磁场可分为平静变化和干扰变化两大类型。地磁场强度大约是—高斯。
根据大气电现象的探测，从静电角度来看，地球和大气近似形成一个漏电的球状电容器。由大气电测量表明：接近地球表面的电场是垂直指向地球表面，在晴天情况下，其数值约为E=100V/m，而地球表面上的电荷密度—×10—10C/m2，由此可计算得知，地球表面上携带总负电荷量为×105C，大气的电流密度约为—3×10—12A/m2。总电流约为1350安培，大气中消耗的总电功率P=亿瓦。整个地球由于自转使正负电荷分开，正电荷分布在地核，负电荷分布在地表，进而在外层产生一个环形电流，电流方向自东向西（电流方向与负电荷运动方向相反），由此产生了由南向北的地磁。
四、结语
了解地球物理学的基本理论和基本原理，有助于学生自我知识框架的建立，同时对地球物理学的整体内容有非常好的梳理作用，笔者也建议广大在校学生能够从最基础的内容开始研究，以便于后期在深造上具备一定的优势。
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关于公布安徽省第五届中学地理优秀教学论文评选结果的通知各市教育局教研室（教科所）：各市中学地理教学专业委员会：根据省教科所《关于举办安徽省第五届中学地理教学论文评选活动的通知》(教科研函〔2007〕3号)文件要求，省专家评审委员会对各地推荐的地理教学论文进行了认真评审，共评出获奖论文一等奖 16篇，二等奖 36篇，三等奖71篇。现将评选结果予以公布(见附件)，请及时通知有关单位及论文作者。附件：安徽省第五届中学地理优秀教学论文获奖名单 二○○七年十月十九日安徽省教育厅教科所 2007年10月19日印发打印：吴儒敏 校对：吴儒敏 共印30份附件：安徽省第五届中学地理优秀教学论文获奖名单一等奖篇 目 单 位 作者《浅谈地理新课程背景下学生能力的培养》 淮北市教研室 王忠东《做理论与实践的桥梁》 芜湖市教育科学研究室 钱宏瑾《铜陵市高中地理新课程改革调研报告》 铜陵市教研室 章小明铜陵市第一中学 杨国兵《地理校本课程开发的理论与实践》 安庆市教研室 何陆祎《论地理研究性学习的评价》 阜阳市教研室 陈鹏飞《地方环境教育课程构建的案例分析》 蚌埠市教科所 吴岱峰《透过一次地理评优课谈新课程课堂教学》 滁州市教研室 郭仕荣《高中地理新课程教学应加强对学生的关注》 颖上县教研室 何长剑《关于高中地理选修课程校本化的几点探讨》 马鞍山市第六中学 林章和《使用新教材的几点体会》 淮南市第三中学 朱元坤《地理空间能力培养的教学策略》 合肥工业大学附中 洪成旗《浅谈新课程下我对地理教学的认识与实践》 黄山市枧忠中学 汪德利《探索课程标下的高中地理课堂教学设计》 贵池二中杨淑萍《浅谈地理课堂教学中的探究》 宿州市第二中学 苗红青《地理探究学习要重视学生的思维品质》 怀远一中 孙尚楼《谈地理教学中学上情商的培养》 六安皋城中学 余 蕊二等奖《梳理经历 整合资源 回归生活——地理教学中课程资源的开发》马鞍山市第二中学 周跃红《谈新课标下的“太阳高度”教学设计》 阜阳市第三中学 马 静《巧用身体语言，提高地理课堂教学艺术》 合肥市第五中学 沈龙海《谈新课程背景下地理学思想和方法的贯彻》 亳州第一中学彭长玉《新课堂教学下教学策略的初探》 芜湖市城南实验中学周慧本《谈新课程理念下如何实施地理课堂教学》 淮南实验中学廖惠荣《浅谈新课程背景下学生地理探究能力的培养》 亳州第五中学 王玉龙《地理主体性课堂教学的探究》 淮南市第二十中学 陈 中《用新课程理念引领学生快乐地学习地理知识》 固镇一中李方平《构建科学与人文和谐统一的地理教育》 巢湖市第八中 柳宗柱《如何调动学困生参与地理课堂教学活动》 蚌埠二十六中 宋长军 《新课程背景下的地理自主学习》 郎溪中学 胡燕平《浅谈高中地理新课程教学的一些误区》 来安中学 董桂山刘 俊《获取和解读地理信息的基本途径和培养策略》 和县二中 夏立军《高考地理复习的“虚”与“实” 》 合肥市第十七中学 黄永红《新课标理念下高中地理课堂教学探微》 歙县中学钟彩琴《浅谈“问题研究”的作用与教学》 五河一中 刘继英《班级授课制条件下地理分层教学策略初探》 枞阳县浮山中学陈相林《如何从地理图像中分析和提取有效信息》 黄山市黄山区一中崔仲文《加强地理基本概念教学的探讨》 亳州市谯城区大寺完全中学 汪明洁《浅谈Google Earth 在中学地理教学中的运用》 滁州市实验中学 曹 明《“任务分解、自主交流”地理课堂模式的构建与实验》阜阳第十中学 马兴海《改变课堂教学方式 适应高中地理新课程》 安徽省石台中学 姚 萍《新课标下浅谈地理与各学科的经纬结网》 东至县大渡口中学 江美丽《“读图法”在地理教学中的应用》 宿州市埇桥区梅庵中学刘玉才《多元智能评价与地理教学》 马鞍山市第一中学 程 刚《农村高中地理新课程课堂教学常见问题及对策》 六安市双河中学 刘全稳《新课程地理课堂主体教学模式的设计与落实》 铜陵市第九中学钱义国《以烈山区为例谈农村高中地理活动课的开展》 淮北七中 吴才华《开展地理实践活动 积极开发地理课程资源》 安徽广德中学 江春芳《选修7课标、教材研读及开课条件分析》 铜陵市第五中学 陈俊群《高中地理课题研究开设的一些设想》 宿松县程集中学 石雅斌《如何培养学生的自主学习、合作探究能力》 淮北市石台镇中学蔡金燕《新课程地理教学中的“敢问”与“会问”》 芜湖县第一中学 王邦忠《浅谈新理念指导下的中学地理教学》 宿州市第八中学张建国《浅谈在地理新课程教学中的“课堂提问”》 淮北市西园中学荣海侠三等奖《高中地理新教材案例教学初探》 来安中学 卢玉斌《地理课堂教学中常见的几种偏离现象 》 阜阳第三中学 吴 强《解读高中地理课程标准的开放性特点》 和县第一中学 陈晓明《浅谈地理新课程教学反思》 蚌埠包集中学赵东宇《新课程理念下的地理创新学习》 芜湖市田家炳实验中学章 波《浅析高中地理教学中创造性思维的培养》 合肥市五十一中 陈 丽《关于人教版高中地理新教材的几点看法》 阜阳一中 巫祖安《地理课堂互动型教学策略的构建》 马鞍山市第二中学 卢大亮《地理教学中的误区及思考》 宿州埇桥区汴河办事处北十里中学 武 波《新课标下课程资源开发初探》 青阳县木镇中学 方 静《在地理教学中进行环境道德教育的实践》 黄山市屯溪一中 潘胜庭《在地理教学中利用远程资源学生合作学习的探究》 歙县新安学凌文英《地理教学中应加强对学生安全意识的培养》 祁门一中胡义松《新课程地理课堂教学的思考》 歙县中学吕文英《地理教学中学生想像力的培养》 歙县二中汪明锋《如何看待地理教学中的多媒体技术和网络的作用》 凤台一中李 全《浅谈以学生为主体的地理研究性学习教学》 淮南望锋岗中学廖和喜《兴趣教学模式在高中自然地理教学中的应用初探》 淮南一中朱庆龙《合作学习模式在课堂教学中的运用》 淮南市第五中学孙 峰《合适参照物选择与“地球运动”教学难点的突破》 亳州三中 刘永志《新课程改革下对中学地理教学的几点思考》 利辛县第一中学谢 尧《高一地理新课改教学中的困惑和问题》 涡阳三中 王 娟《谈初中地理教学方式和学习方式的转变》 淮北市西园中学孙 凯《充分运用图像进行地理教学》 五河县安淮中学聂 鑫《中学地理教学的美育的层次》 蚌埠十二中马 燕《立足培养自主学习能力提高学生地理素养》 蚌埠第一中学李云静《让地理教学生活化》 蚌埠市第二十三中学王海燕《新理念下培养地理创新精神与实践能力的探索》铜陵市第十三中学戈广兵《教学中培养学生地理思维能力的体会》 铜陵县第二中学程纳新《在新课程目标下整合地理课程资源》 铜陵市第十六中学孙大信《高中地理个性化教学初探》 铜陵县第二中学程胜来《思维导图在高中地理教学中的运用》 太湖县徐桥高中 李永清《将实验教学引进地理课堂》 宿松县程集中学周文招《生活是地理教学中重要的课程资源》 安庆三中张 军《档案袋评价在高中地理教学实践中的应用》 安徽省太湖中学黄郑尧《如何开展问题研究和活动》 桐城中学段焕荣《高中地理新课程教学方法探讨》 桐城市天城中学汪 宏《中学地理多媒体教学初探》 滁州市滁州中学 季风勇《探究性学习在教学中的应用》 滁州市滁州中学 孙 成《作图法在地理教学中应用研究》 全椒中学 李 君《新课程实施的理解与体会——丰富地理课堂教学》滁州市第五中学 六振梅《浅谈新课标下地理教学手段的继承与创新》 肥东县梁园中学 周义兵《发挥地理学科优势 培养学生空间智能》 舒城县南港中学 沈龙明《多元评价促进学生地理学习探讨》 芜湖市第二十六中 吴安宁《地理新教材中“案例”教学探讨》 五河二中刘丛兰《在地理社会实践中实现教师与学生的共同发展》 怀远县龙亢中学 朱 英《地理课程资源的开发和利用》 芜湖市二十七中学俞 敏《浅谈地理课堂教学中实现学生有效参与的教学策略》 芜湖八中邱玉启《新课程理念下的地理课堂教学探索》 安师大附属外国语学校裘伟东《如何选编以社会热点为背景的地理案例》 蚌埠第四中学刘运良《中学生地理课堂兴趣培养》 六安市三十铺中学 李显静《中学地理信息化教学设计之我见》 马鞍山市第六中学 张 蕙《为地理教学注入新活力——初中地理活动初探》 马鞍山市星光学校 古 莉《现代信息技术与地理课程整合的认识与实践》 萧县中学常书云《让新课改沐浴和谐之风》 灵璧县师范学校苏 洪《光照图教学中几个问题的探讨》 安徽省砀山中学陈国华《初中地理课堂教学发展学生个性浅议》 宿州市埇桥区支河中心校李永春《关注学生发展优化地理教学》 安徽省青阳中学张 俊《谈地理新教材“活动”的使用》 石台县崇实中学汪利军《初中地理课堂教学的几点心得》 贵池区杏花村中学程丽萍《浅谈探究学习在地理新课标教学中的应用》 界首市光武中心学校 李 涛《借杜朗口“春风”促地理课鲜活》 阜阳四中 徐玉玲《论中学地理教学中的环境教育问题》 颖上县第四中学 田华利《巧妙点拨开启自主学习之门》 界首一中 王 键《评价共同体在学生地理学习评价中的应用》 淮南市第二十四中学 李 涛《构建师生互动合作共同成长的绿色课堂》南陵县何湾镇中心初中廖必根《信息技术与初中地理整合初探》 宁国市梅林初中 朱铁军《新课程地理课堂教学策略浅析》 六安市徐集中学 张碧松《夯实基础突出主干提高能力应对高考》 东至二中侯 俊《地理课堂教学中学生创新能力的培养》 界首市田营镇中心学校 闫 斌《“问题教学法”——把课堂还给学生》宁国市胡乐初级中学 张 文自己百度吧~
地理教学论文参考文献
现如今，大家或多或少都会接触过论文吧，借助论文可以达到探讨问题进行学术研究的`目的。那要怎么写好论文呢？下面是我精心整理的地理教学论文参考文献，希望能够帮助到大家。
参考文献
[1]王建,张茂恒,白世彪.圈层相互作用与自然地理学[J].地理教育,2008(4):4-7
[2]张猛刚, 雷祥义.地球表层系统浅论[J].西北地质,2005,38(2):99-101
[3]马宗晋,杜品仁,卢苗安.地球的多圈层相互作用[J].地学前缘,2001,8(1):3-8
[4]狄丽颖,冯银珍,张爱国.地球系统科学研究进展[J].河南理工大学学报,2007,26(3):267-280
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[7]谢家泽.关于地球表层系统观的几个题目[J].地球科学进展,1995,10(5):432-435
[8]叶笃正,季劲钧,严中伟,等.简论人类圈(Anthroposphere)在地球系统中的作用[J].大气科学,2009,33(3):409-415
[9]孟凡刚,孙彦顺.地球的圈层结构[J].地理教育,2009 (4):11-11 [10]卡哈尔·尼牙孜,黄建华,布玛丽娅木·阿布拉.浅议地球系统科学与可持续发展[J].西部探矿工程,2010 (5):85-87
[11]陈志明, D. A.季莫菲耶夫,V. V.勃朗古里耶夫,等.试论地貌圈概念、属性及其与其它地表圈层关系[J].地球科学进展,
关于内容：1、一般概括性内容：课题标题、答辩人、课题执行时间、课题指导教师、课题的归属、致谢等。2、课题研究内容：研究目的、方案设计（流程图）、运行过程、研究结果、创新性、应用价值、有关课题延续的新看法等。3、PPT要图文并茂，突出重点，让答辩老师明白哪些是自己独立完成的，页数不要太多，30页左右足够，不要出现太多文字，老师对文字和公式都不怎么感兴趣；4、凡是贴在PPT上的图和公式，要能够自圆其说，没有把握的坚决不要往上面贴。5、每页下面记得标页码，这样比较方便评委老师提问的时候review关于模板：1、可以去像素网选择一套合适的论文答辩ppt模板，不要用太华丽的企业商务模板，学术ppt最好低调简洁一些；2、推荐底色白底（黑字、红字和蓝字）、蓝底（白字或黄字）、黑底（白字和黄字），这三种配色方式可保证幻灯质量。我个人觉得学术ppt还是白底好；3、动手能力强的大牛可以自己做附和课题主题的模板，其实很简单，就是把喜欢的图在“幻灯片母版”模式下插入就行了。关于文字：1、首先就是：不要太多！！！图优于表，表优于文字，答辩的时候照着ppt念的人最逊了；2、字体大小最好选ppt默认的，标题用44号或40号，正文用32号，一般不要小于20号。标题推荐黑体，正文推荐宋体，如果一定要用少见字体，记得答辩的时候一起copy到答辩电脑上，不然会显示不出来；3、正文内的文字排列，一般一行字数在20～25个左右，不要超过6～7行。更不要超过10行。行与行之间、段与段之间要有一定的间距，标题之间的距离（段间距）要大于行间距；关于图片：1、图片在ppt里的位置最好统一，整个ppt里的版式安排不要超过3种。图片最好统一格式，一方面很精制，另一方面也显示出做学问的严谨态度。图片的外周，有时候加上阴影或外框，会有意想不到的效果；2、关于格式，tif格式主要用于印刷，它的高质量在ppt上体现不出来，照片选用jpg就可以了，示意图我推荐bmp格式，直接在windows画笔里按照需要的大小画，不要缩放，出来的都是矢量效果，比较pro，相关的箭头元素可以直接从word里copy过来；3、流程图，用viso画就可以了，这个地球人都知道；4、ppt里出现图片的动画方式最好简洁到2种以下，还是那句话，低调朴素为主；5、动手能力允许的话，学习一下photoshop里的基本操作，一些照片类的图片，在ps里做一下曲线和对比度的基本调整，质量会好很多。windos画笔+ps，基本可以搞定一切学术图片。关于提问环节：评委老师一般提问主要从以下几个方面：1.他本人的研究方向及其擅长的领域；2.可能来自课题的问题：是确实切合本研究涉及到的学术问题（包括选题意义、重要观点及概念、课题新意、课题细节、课题薄弱环节、建议可行性以及对自己所做工作的提问）；3.来自论文的问题：论文书写的规范性，数据来源，对论文提到的重要参考文献以及有争议的某些观察标准等；4.来自幻灯的问题：某些图片或图表，要求进一步解释；5.不大容易估计到的问题：和课题完全不相干的问题。似乎相干，但是答辩者根本未做过，也不是课题涉及的问题。答辩者没有做的，但是评委想到了的东西，答辩者进一步打算怎么做。提问环节很容易因为紧张被老师误导，如果老师指出你xx地方做错了，先冷静想一下，别立马就附和说啊我错了啊我没有考虑到。一般来说答辩老师提的问题，很少有你做课题这几年之中都没考虑到的。想好了再回答，不要顶撞老师，实在不会的问题，千万不要“蒙”，态度一定要谦虚，哪怕直接说“自己没有考虑到这点，请老师指正”。
答辩ppt要包含的内容如下：
一、首页的内容要求具体如下：
1、论文题目一定要有，不能遗漏或者写错字、漏字等问题。
2、学校系院、论文指导老师、答辩人姓名也要一一填写呈现，此外答辩时间根据需要决定是否写上，若写上答辩时间一定要精准。
3、首页布局上一定要记得插入学校的logo。
二、中页是整个答辩PPT的核心，其主要内容从目录页开始呈现，主要如下：
1、选题背景：撰写自己论文写作背景，语言简洁明了，条理清晰。
2、选题原因；建议可以分为两个方面进行分点阐述：
个人方面：个人专业相关和兴趣喜好。
社会方面：主要从理论研究方面对社会痛点进行阐述，2-3句话即可。
3、选题意义：论文的选题意义可从以下两个方面进行阐述：
理论意义：本文从XX角度出发，研究XX，是对XX理论的补白和细化。
实际意义：通过针对XX的研究，能够解决掉当下XX方面的难题，且为后续的进一步研究和发展奠定了更为丰富的理论基础，进而能够为未来的发展提供更加具有价值的可参考研究。
论文答辩PPT需要注意
PPT的顺序应该跟论文保持一致。首先论文答辩，论文答辩，是对论文进行答辩。你在答辩之前会打印几本毕业论文，尤其是本科生，你在上面讲，老师在下面翻着你的毕业论文，相同的逻辑顺序，有利于加深老师们的印象。
每一页PPT要设置页数，方便老师记录，针对你PPT的内容，评委老师，可以具体到某一页某个问题，进行提问，PPT最好是4:3的形式，这样大多数投影仪可以最大化显示你的幻灯片。而且做PPT，两侧上下一定要留一点点的白，既好看，又能保证投影仪歪了等问题不影响你内容的完整体现。
1、首先，PPT封面应该有：毕设题目、答辩人、指导教师以及答辩日期；2、其次，需要有一个目录页来清楚的阐述本次答辩的主要内容有道哪些；3、接下来，就到了答辩的主要内容了：第一块应该介绍课题的研究背景与意义；第二块是对于研究内容的理论基础做一个介绍，这版一部分简略清晰即可；第三点也是最重要的一点是自己的研究内容，这一部分最好可以让不太了解相关方面的老师们也能听出个大概，知道到底都做出了哪些工作，研究成果有哪些，研究成果究竟怎么样；4、最后，是对工作的一个总结和展望。5、结束要感谢一下答各位老师的指导与支持。注意事项：毕业论文答辩时间一般为10-30分钟，把自己的论文在10-30分钟内讲出来，是对综合能力、表达能力的挑战。这种能力在毕业生的一生中非常重要（求职、面试、申请项目、总结等等）。需要注意的问题：1：毕业论文答辩幻灯片的内容和基调，背景适合用深色调的，例如深蓝色，字体用白色或黄色的黑体字，显得很庄重。值得强调的是，无论用哪种颜色，一定要使用字体和背景显成明显反差。2：要点要用一个流畅的逻辑打动评审老师。3：字体大：在昏暗房间里小字体会看不清，最终结果是没人听你的介绍。4：不要用PP它自带的模版：自带模版那些评委们都见过，且与论文内容无关，要自己做，简单没关系，纯色没关系，但是要自己做！五：时间不要太长：20分钟的汇报，30页内容足够，主要是你讲，PPT是辅助性的。(学术堂提供更多论文知识)
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幻灯片模板即已定义的幻灯片格式。PowerPoint和Word、Excel等应用软件一样，都是Microsoft公司推出的Office系列产品之一，主要用于设计制作广告宣传、产品演示的电子版幻灯片，制作的演示文稿可以通过计算机屏幕或者投影机播放；利用PowerPoint，不但可以创建演示文稿，还可以在互联网上召开面对面会议、远程会议或在Web上给观众展示演示文稿。随着办公自动化的普及，PowerPoint的应用越来越广。