基本介紹
- 中文名：地球模型
- 外文名：Earth model
- 含義：描述地球內部結構和性質的模型
- 設計者：傑弗雷斯
- 作用：固體潮研究
簡介,作用,建立依據,發展完善,現代地球模型,
簡介
地球模型描述地球內部結構和性質、特徵的一種模型。現常用的參量地球模型（簡稱PEM）提出 於1975年，其參量作為通化半徑 R（即地球半徑6371km） 的函式， 給出了從地表至地心的密度、壓力、 重力、不可壓縮係數及剛性等數據。 此外，還有為研究地球形變而提出 的彈性地球模型、剛體地球模型、竹內均地球模型、莫洛琴斯基地球模型及標準地球等。在幾何結構上有徑向不均勻性和橫向不均勻性；在物理屬性上與地球總質量、轉動性量、地震波記錄資料以及地熱、固體潮、岩石的高溫高壓實驗資料相符合，也符合大地測量、地質學和地球化學等觀測資料。隨著科學技術的發展，地球模型將更接近於實際情況。
作用
地震學和地震預報研究中，地球模型參數往往是一些反演和理論計算的基礎。在校驗地震前兆觀測與固體潮研究中，可根據地球模型參數並考慮地球液核動力效應等，計算出地麵點的洛夫數，將它們與實際觀測資料分析得 到的洛夫數相比較。如果某一種模 型計算的結果與實際觀測的結果最為接近，則認為該模型較符合地球內部的真實結構。按照較完善的地球模型，可從洛夫數的時空變化進 一步研究地殼和上地幔的構造和運動。
建立依據
根據地震波的速度，地球可以分成地殼、上下地幔和內外地核。在殼慢邊界，縱波速度從6—7km/s跳到8km/s，這是一個速度間斷面。其埋深大約30一60km，是1909年南斯拉夫學者莫霍諾維奇研究Pn震相時提出來的，故稱莫氏面；以下速度繼續增加，在2900km處突然從13km/s下降到8km/s左右，這個界面是1913年由古登堡首先發現的，故稱古登堡面；地核中的速度又慢慢開始回升，大約在5000公里左右出現整個地球的第三個間斷面，這就是1936年羅曼(Lohmann)發現的內外核界面。從本世紀初開始，許多學者提出了不少地球模型，但它們都大同小異，對地球結構的認識正逐步深入，這種深入主要體現在研究橫向變化，各向異性和非彈性等三個方面。地球模型正日趨完善。
發展完善
布倫的分層模型
布倫根據傑弗雷斯（1939年）提出的速度分布，將地球劃分為A，B，C、D、E、F、G七層。後來又根據新的資料把D分為D'和D"。如表2—3所示。由地球的速度值還可計算的其他物性資料，如密度，壓力，體變模量，切變模量。
安德森—哈特模型
上述布倫模型，1963年以後就無重大變化。在1976年安德森和哈特提出了一個新的地球分層模型，他利用了體波、面波和自由振盪的資料。
安德森—哈特模型的分層特徵：這裡地殼仍稱A層，莫氏面以下至375km叫B層。在B層內從莫氏面至低速層的頂面稱為蓋層（海洋蓋層為40km，下面是180km的低速層，大陸蓋層厚達150—200km，下面是很薄的低速層，有時甚至缺失），在低速層下面， 即從250—375km的介質較為均勻；再往下375—600km稱為C層，B層和C層合稱為上地幔，700kin以下至2885km稱為D層（下地幔），2900—4900km為E層， 即外核。外核至核心速度變化顯著。
初步參考地球模型
簡稱PREM，這是1980年5月國際地球標準模型委員會推薦由多依旺斯基（Adam M.Doi won—ski）和安德森（D.L.Andorson）教授提出來的初步參考地球模型，作為當前國際上臨時的地球參考模型，供參考對比和使用。這個模型在1981年第21屆國際大地測量與地球物理聯合會上正式通過。
現代地球模型
在1981年的國際地震與地球內部物理學協會會議上通過的“初步參考地球模型是一個占有資料最豐富、使用算法最先進、給出的數據表格最完善、至今仍廣為採用的現代地球模型。
PREM是一個波速只隨深度變化的“平均地球”模型。該模型一開始起算時，就承認地球內部的下述主要區域：①海洋層；②上地殼和下地殼；③低速帶上部的區域(LID)；④低速帶(LVZ)；⑤在低速帶和400km深度間斷面之間的區域；⑥跨越400km和670km間斷面的過渡帶；⑦下地幔；⑧外核；⑨核心。
PREM模型主要使用了三類資料：①天文一大地測量資料；②自由振盪和長周期面波資料，選用了900個高精度本徵振盪周期觀測值；③體波資料，選用了200萬個P波到時數據和25萬個S波到時數據。
