波速成果

1. 張本仁的研究成果

1、區域基岩勘查地球化學的探索（1981—1986）
20世紀60年代，張本仁就開始了成礦作用地球化學與勘查地球化學相結合的研究，以期提高礦床地球化學研究的實際意義，並為勘查地球化學的發展提供理論基礎。80年代初，他根據上述思路和以往的經驗形成了將成礦地質背景、條件和因素轉化為地球化學背景、條件和因素，並查明地球化學參數和異常的地質意義；再將控礦地球化學背景、條件和因素轉化為異常評價的指標和參數的「兩個轉化」的構想，試圖突破當時勘查地球化學的單一找礦目標和就異常特徵評價異常的局限，以及開拓地球化學測量數據用於解決基礎地質和成礦問題的途徑。
「六五」期間，張本仁和他的科研集體，按此預期目標，以學校與地質隊合作的形式，採取區域基岩地球化學測量同礦田和礦帶地球化學研究相結合的技術路線，先後通過豫西盧氏靈寶、陝西柞水山陽等6個省市的7個成礦區帶研究，取得了突破性的成果，實現了將成礦環境條件諸因素引入異常評價系統、擴大找礦信息的目標；在他所指導的青海賽什塘日龍溝礦帶專題研究中，預測出後來經鑽探證實了的錫礦盲礦。同時，地球化學研究深化了礦帶地質構造及成礦規律的認識，在應用基岩測量數據揭示區域地球化學背景，進行構造單元分界、沉積環境、控礦因素、岩漿岩演化序列、地層對比及火山機構研究等方面均取得了明顯進展。這使中國在區域基岩勘查地球化學理論與解決區域地質和成礦問題的深度和廣度上，處於國際該領域的前列。這一有特色的研究思路和方法，通過他對地質、冶金、有色系統組織的技術員與工程師三十多次各類短訓班的地球化學系統講課，使近千人素質有所提高，從而對於中國區域地質調查、成礦帶研究和基岩勘查地球化學研究的發展起到了重要推動作用。
2、區域地球化學理論與實踐的開拓（1987—1991）
20世紀80年代中後期，針對國際范圍內尚缺少能適應現代地學和地球化學發展水平的區域地球化學理論方法體系，以致阻礙了已積累起來的大量區域地球化學資料和數據的有效綜合，並且不利於區域地球化學研究成果與全球研究的接軌，張本仁和他的科研集體又開展了區域地球化學的探索。在板塊構造學說和全球岩石圈新認識的基礎上，他提出了區域地球化學研究以區域岩石圈為系統、以各類地質體的地球化學記錄為基礎、以歷史地球化學理論和觀點為指導、以地球物質和元素在層圈間的交換和再循環為主線，在區域岩石圈組成和狀態的約束下開展區域構造及成岩成礦作用探討的理論框架，以及相應的一套研究岩石圈深部組成、區域構造和區域成礦規律的方法和途徑。
在此有特色的理論構想與配套方法指導下，結合他所承擔和主持的地質礦產部「七五」重點攻關項目——「秦巴地區重大基礎地質問題及主要礦產成礦規律研究」地球化學二級課題，通過5年的集體努力，於1991年完成了「秦巴岩石圈、構造及成礦規律地球化學研究」報告及成果性專著，開創了在同一區域將岩石圈地球化學研究與區域構造、岩石、成礦地球化學研究有機結合，以解決固體地球科學某些基礎理論問題和礦產地質問題的先例。其突出成果有：首次提出秦嶺及鄰區地殼各結構層與上地幔化學組成和元素豐度，並探討了岩石圈熱結構；系統研究了區域花崗岩類、火山岩、沉積岩的地球化學特徵、成因和形成構造環境，並聯系區域岩石圈組成和熱狀態闡明了秦嶺花崗岩類及其成礦的特殊性；通過岩石圈化學不均一性的約束、構造環境的多岩類和多岩套的綜合判別，以及碎屑岩物源區和沉積水體特徵的地球化學鑒別等綜合論證的途徑，系統探討了秦嶺構造發展歷史，包括俯沖造山、碰撞造山、古洋封閉時限等；在區域岩石圈系統特徵的約束下，以類比選冶過程的成礦觀點為指導，結合區域構造與各類岩石形成過程中元素集中和分散的分析，闡明了秦嶺可能的優勢和劣勢礦產、區域成礦分帶的控制因素及主要礦產形成的規律和模式；在岩石圈的層次上，對秦巴地區進行了地球化學省、區、場的劃分，並編制了區域地球化學分區圖。塗光熾、王鴻禎、李廷棟三院士為首的評審委員會認為：這項研究「在理論體系和方法的特色、完整性上，在研究內容、對象和時空范圍的系統和綜合性上，在運用其成果闡明秦嶺地質構造演化、岩石圈演化、成礦規律的水平和深度上，是國內外沒有先例的，達到了國際領先水平」。
3、瞄向大陸動力學的造山帶地球化學研究（1992—1996）
在承擔國家自然科學基金「八五」「秦嶺造山帶岩石圈結構、演化及成礦背景」重大項目課題研究中，張本仁和他的研究集體及時地將造山帶地球化學研究引導入探索大陸動力學的方向。通過區域殼幔演化和殼幔相互作用及其深部過程研究，約束造山帶岩石圈的結構及構造的分區和演化，探討和揭示造山帶發展的運動過程與動力學因素。為此著重採用了多同位素系統和多微量元素聯合示蹤技術，揭示幔源和殼源岩漿源區及地殼深部和地幔的化學特徵與過程；同時開展了岩石圈三維化學結構研究，進行了秦嶺岩石高溫高壓下（傳播）地震縱波波速的系統實驗測定。經5年實踐，於1996年底完成了秦嶺重大項目地球化學課題的研究報告。經過進一步加工提煉，於2001年出版了該項目多學科研究成果專著——《秦嶺造山帶及大陸動力學》(撰寫地球化學部分)，並且現在地球化學課題成果專著——《秦嶺造山帶地球化學》，也在出版過程之中。
研究取得的主要創新成果有：開拓了伊川—宜昌的地球化學斷面研究，通過岩石地震波速的實驗測定值與地震測深剖面觀察值的擬合等途徑，建立了秦嶺及鄰區地殼的結構岩石模型，進而揭示了區域岩石圈的化學和熱結構，並對殼、幔中的高導低速帶做出了新解釋。在4個構造單元內，開展了地殼增生歷史、早期地幔性質和演化、Pb同位素填圖及微量元素對玄武岩地幔源區化學特徵的示蹤等研究。據此綜合論證了：華北和揚子早期應為獨立發展的陸塊，南秦嶺屬於揚子板塊，而北秦嶺早期應是在揚子板塊洋殼洋島基礎上發展形成的微陸塊。開展了深部過程的地球化學綜合研究，為秦嶺元古宙曾發生鎂鐵質岩漿底侵、商丹古會聚帶曾發生洋殼俯沖和殼幔再循環、印支期陸陸碰撞晚期揚子被動大陸邊緣（南秦嶺）陸殼基底曾俯沖墊置於北秦嶺地殼下部、爾後秦嶺又發生過岩石圈下部的拆沉等提供了較充實的證據。論證和提出：松樹溝和勉略蛇綠岩具有洋殼殘片性質，所代表的洋盆均屬於揚子板塊岩石圈內部裂開類型，它們的地幔源區屬於特提斯構造域的地幔類型。由地幔柱源區岩漿活動的論證，初步探討了秦嶺復合造山帶發展的動力學特徵，後者表現為揚子的裂解和華北的增生。⑥編制了反映區域地殼化學和熱結構、構造地球化學分區及殼幔演化的秦嶺造山帶（四維）地球化學圖（1∶100萬）。這項研究大大深化了秦嶺造山帶岩石圈結構、演化及造山過程的認識，揭示了淺部構造與深部過程的聯系，架設了溝通地表地質研究與地球物理測深的橋梁，展現出地球化學在多學科研究中的獨特作用和優勢，提供了改善、充實地學斷面地球化學研究及開展造山帶系統綜合地球化學研究的經驗，使秦嶺造山帶地球化學研究跨入國際的先進行列，部分成果處於領先地位。所編制的秦嶺造山帶地球化學圖，與秦嶺造山帶大地構造圖和秦嶺地球物理斷面圖一起在第30屆國際地質大會上展出時，引起國際同行的興趣與好評。
1997年至今，張本仁和他的科研集體正在進行大別造山帶殼幔結構、演化及深部過程的地球化學研究。這個課題是國家自然科學基金「九五」重大項目——「超高壓變質作用與碰撞造山動力學」研究的組成部分。

2. 勘察波速成果圖和柱狀圖有什麼區別

鑽孔是為了採取岩心也是獲取地層的資料 為計算礦物儲量,水文條件,開采設計等必要。

3. 德國超深鑽計劃（KTB）

德國大陸超深鑽計劃（KTB）經過10年選址和准備，於1987年9月開始打先導孔。在利用先導孔做三維反射地震及VSP之後開始主孔鑽探與測井，1994年鑽到9100m因鑽探事故沒有打到預期的深度（13km左右）。KTB吸取了科拉等超深鑽的教訓，擬定了如圖9.1所示的施工方案，取得了豐富的經驗和成果，也包含了一些失敗的教訓。

圖9.2原蘇聯國土科學深鑽、超深鑽計劃（1965）

其中SG-3為科拉；位於烏拉爾的SG-4和北高加索的SG-7等尚未達到預定深度

圖9.3科拉深鑽SG-3的二張鑽前預測剖面、實際剖面以及預測與實際柱狀圖對比（右）

KTB孔址選在德國南部的海西造山帶上，圖9.5的魏登鎮北20km處，其地震剖面和物性柱狀圖示如圖9.6。從圖中可見，超深鑽的一個地質目標是打到薩克森圖林根地塊（ST）下方的高速和高電阻率的岩楔（EB），它被推斷為碰撞造山時從深部推上來的岩塊，在圖9.7上EB（Erbendorf Body）表示為P波和S波的強反射帶。遺憾的是，由於鑽孔未打到預定深度，這一目標沒有實現。另外，KTB的另一個目標為了解淺層的埃弗構造帶（ZEV）是否外來岩塊；由於在4000m深處取得了岩層葉理陡傾的真實數據，否定了ZEV為外來岩塊的認識。

在選址階段，KTB在該區進行了詳細的深反射地震調查，其測網示如圖9.5,DEKORP長剖面示如圖9.6（上），二維測網的6條線（8501～8506）示如圖9.5，過8502和8503的剖面段示如圖9.6（左下），8502部分示如圖9.7（上）。在打完先導孔之後，又進行了三維地震和S波反射地震測量。在圖9.7上對比了P波和S波反射，可見在P波2.7s及相應深度S波4.5s處有強P波反射，而沒有明顯的S波反射，這個強P波反射被解釋為高孔隙流體過壓層，後為主孔的鑽進所證實。同時，在VSP（垂直地震剖面）調查中，首次分離出分裂的快橫波（q S₁）和慢橫波（q S₂）,VSP地震記錄見圖9.7下.qP為直達縱波。這些成果極大地豐富了橫波勘探和地震各向異性的理論和應用，使應用地震學前進了一大步。與此同時，KTB測試還發現，地球的磁場隨深度的增加要比偶極子模型快很多（圖9.8）.這一結果說明，粘滯剩磁在地殼深部起更重要的作用。我們知道，總磁化強度為感應磁化與剩餘磁化強度之和，而剩磁有穩定和粘滯性兩種類型。穩定剩磁的方向為冷卻成岩時古地磁場方向，而粘滯剩磁為現代地磁場方向，它加在感應磁化上。地磁場的感應磁化磁場符合偶極場的方程，如圖9.8中的斜線所示。KTB實際測量結果在2km以下比偶極場大很多，這是粘滯剩磁在起作用。KTB的這一發現對我們認識地殼鐵磁及反磁性物質分布和磁測資料解釋都產生重大影響。例如，有人據此認為，在地殼深部居里點溫度以上的環境中，岩石仍可具有磁性。另外，KTB已證實了鑽孔揭露的許多高傾角岩性界面沒有對應的反射信號。除了在地球物理方面的重大成果外，KTB在地質和鑽探等方面也取得了豐碩成果。例如，發現了3400km處含大量鹵水的開裂帶，在4000m處取得了7.9×10⁴L的結晶水樣，含鹽度60g/L，並含有大量氣體，並查明了該區地殼流體來源、成分和運動規律。KTB還成功地發展了地球化學測井等技術，可大大降低取心率。目前，KTB已建成長期觀測實驗室，並成為歐洲的一個旅遊點。

圖9.4科拉SG-3深鑽流體－地化作用參數圖

從左到右，鑽探岩心柱，變質相，變質流體活動方向，岩石中水及金屬元素含量

圖9.5莫爾達努比（MN）地塊和薩克森圖林根（ST）地質圖

粗線為DEKORP剖面，細線為KTB剖面。A：中歐出露的華力西期基底和Kossmat確定的構造帶；RH—萊茵海西地塊；ST—薩克森圖林根地塊；MN—莫爾達努比地塊。小方框內為超深鑽研究區。B：主要構造單元地震反射剖面，1—變質推覆體；2—下部推覆體；MM—明斯貝爾地塊；ZEV—埃爾本多夫弗恩施特勞斯構造帶；ZTT—特拉陶斯帶；3—ST;4—MN

圖9.6KTB反射地震和物性柱狀圖

DEKORP區域剖面（上），過KTB8502的反射剖面（左下），波速與電阻率（右下）。剖面位置及符號見圖9.5。EB為Erbendorf體，其反射見下圖

4. 聲波檢測的應用

(1)在地質災害勘察中的應用

聲波測試技術在地質災害勘察中的應用主要可以分為以下兩個方面:一是工程場地及災害地質體的勘察，包括:第一，斷層、破碎帶、滑坡體滑床等勘查;第二，探測地下岩溶、古洞、空洞、埋設物、礦區采空區等的空間位置及規模;第三，查明地下構造、滲漏帶、水流通道和方位，圈定破碎帶位置和范圍;第四，建築物地基、鐵路、公路路基等不良地質體檢測，水電站、核電站及大型橋梁橋墩選址勘查。二是對地質災害防治工程施工過程中的監測及檢測，包括:第一，岩體灌漿補強施工質量檢測;第二，混凝土灌注樁完整性檢測;第三，地面混凝土構築物強度檢測與評價;第四，地面混凝土構築物缺陷(裂縫、空洞、不密實區等)檢測;第五，邊坡、洞室岩體爆破後松動范圍檢測;第六，噴錨支護法噴射混凝土厚度檢測。

在關塘口滑坡勘察中的應用。關塘口滑坡位於重慶市萬州區，滑坡區第四系地層廣泛分布，有人工填土、滑坡堆積、坡積、崩積。上部岩性為第四系人工填土(以粉質粘土為主，夾砂、泥岩碎塊石);崩滑堆積(為太白岩老崩滑體，分布整個滑坡區，為粉質粘土為主，夾砂、泥岩碎塊石及砂岩孤石)。下部岩性為侏羅系中統上沙溪廟組，主要由紫紅色泥岩和灰色砂岩組成，岩體完整，分布穩定。測試採用全波列單孔聲波測井，使用的儀器是SSJ－4D全波列聲波測井儀。工作主要是在設計勘察范圍的上、中、下部的控制性勘探孔內進行的，覆蓋了整個工區范圍的各條剖面線。通過對各鑽孔的聲波測井曲線分析、對比、歸納，表5.5列出了根據所測聲波曲線、鑽孔資料，綜合該區域地質情況得出的關塘口滑坡各地層岩性縱波波速結果。

表5.5關塘口滑坡主要地層岩性波速值

(2)在測井中的應用

圖5.34是聲波測試成果圖與鑽孔柱狀圖(ZK3鑽孔)的對比圖。該圖包括鑽孔柱狀圖、時差曲線、波速曲線、地質波速分層四部分。

圖5.34聲波測井成果圖與鑽孔柱狀圖的對比圖

時差曲線是經原始數據計算處理的時差數據曲線。波速曲線是聲波測井原始數據經過專業計算機軟體處理後的重要成果，是判斷、劃分岩層和滑帶的主要依據。波速曲線圖較直觀地反映了所測鑽孔的波速變化情況，即地層、岩性變化情況。同時結合時差曲線和波速曲線給出了最終劃分岩層的成果。孔聲速變化特徵表明波速大致可分為兩部分，上部波速普遍較低(平均速度為1850m/s)，曲線變化幅度較大，曲線形態呈鋸齒狀，反映為鬆散粘土夾碎塊石地層。下部波速普遍較高(平均為3100m/s)且變化幅度不大，曲線較平直，判斷為完整的砂岩層。20.5～24m鑽孔資料表明完整岩體內部存在裂隙破碎帶。

由於場地條件復雜，地層破碎較嚴重，塌孔較多，大部分鑽孔上部有套管護壁無法取得記錄，故上部覆蓋層中的滑帶無法確定。依據聲波測試成果推斷解釋的滑帶，為上部覆蓋層與下伏基岩的岩性分界部位。圖中ZK3號鑽孔的滑帶位置在18.5m處。可以明顯地看出此井段的聲波速度、幅度及頻率都發生了變化。可以看出聲波測井記錄與鑽探所描述的情況相吻合，測試效果較好。

5. 大地面波測深

(一)大地面波測深方法簡介

地球表面的任何地方都在不停的顫動著,由於這種顫動,使地表位移很小,俗稱微動。此類微動主要是以彈性波的形式傳播,其主要成分為面波(瑞雷波和拉夫波)。大地面波測深法就是利用天然地表微動中傳播的面波,反演地下地質構造的一種新的地球物理勘探方法。

面波(SurfaceWave)主要指瑞利波(Rayleigh Wave),是沿地面表層傳播的一種彈性波。面波在傳播過程中攜帶著大量的地下地質情況的信息,在傳播過程中,其主要能量集中在半個波長(λ_R/2)范圍內,這半個波長即層的厚度。其頻散曲線(V_R-f或V_R-H(αV_R/f))的變化規律主要與地層的厚度和波速有關。因此利用頻散曲線通過反演可得到各地層的厚度和波速值,自上而下累加各層厚度,可得到目的層的埋深。波速值的大小,反映了地層的岩性和物理力學性質,這樣就實現了地質勘查的目的。

一般用下式定義面波的勘探深度H

沉積盆地型地熱田勘查開發與利用

式中:H為勘探深度(m);V_R為面波傳播速度(m/s);f為面波的頻率(Hz);α為波長深度轉換系數(無量綱)。

由上式可以看出,面波的頻率越低,勘探深度越大,反之則越小。使面波的頻率由高向低變化,分別測出每個頻率的V_Ri值,就實現了由淺部向深度的勘探。

(二)天津地區波速特徵

由於地下熱水的形成往往與近期的地殼活動有密切關系,特別是高溫地帶的微地震活動比較活躍。所以,通過微地震的觀測與研究對圈定地熱異常范圍具有一定的意義。綜合天津地區及其他地區的測深成果,統計得出天津地區主要地層波速變化范圍及平均值,見表3-5。

表3-5 天津地區地層波速(Vr)統計表

從上述統計結果分析,隨著地層時代由新到老,波速變化不同。一般情況下,埋深增大,岩石密度加大,波速值也增高。第四系波速值一般小於1300m/s,明顯小於其他地層的波速,為低速層。其他地層之間如石炭系—二疊系與寒武系—奧陶系、寒武系—奧陶系與青白口系、青白口系與薊縣系間的波速差異也十分明顯,形成主要的波速界面,其中石炭系—二疊系與青白口系為低速層,寒武系—奧陶系與薊縣系為高速層,薊縣系波速值最高,一般大於2700m/s。可見,利用大地面波測深方法能較容易地將新近系、古近系、薊縣系與其他地層區別開來。

6. 理正單孔剪切波速測試成果表怎麼出

現在有知道的么，我也碰到這個問題了

7. 聲速與溫度

聲音的傳播速度一般來說只跟介質有關,相同的介質在不同的條件下傳播速度會有一些不同,但這都是科學研究的成果,也不必細究,下面有具體說聲音與氣溫的關系.

聲音是發聲體以聲波的形式所進行的能量傳播。一般來說，聲音傳播的距離大或是速度慢，能量消耗就大，倘若聲波的能量全部消耗在傳播途中或是聲波改變方向，人的耳朵就聽不到聲音了。而聲音傳播的速度與彈性介質的種類和狀況關系極大，通常說的聲速每秒340米，其傳播介質是15℃的標准空氣。事實上，我們身邊的空氣是不可能「標准」的，它的狀況與各種氣象要素的組合（也就是天氣的狀況）密不可分。

研究表明，聲音的傳播速度與溫度是成正比的，在近地層中，當氣溫隨高度增加而降低時，聲音的傳播速度隨高度增加而減小，聲音的射線就會向上彎曲（俗稱「聲音起飛了」）；反之，當氣溫隨高度增加而升高，聲音的傳播速度就會隨高度增加而增加，聲波射線呈向下彎曲狀，給人的聽覺就是「聲音在下沉」。

在陰雨天氣的白天，空氣溫度相對較低，越靠近地面，空氣溫度越高，聲音的射線向空中彎曲，因而地面上的人就不容易聽到遠處的聲音。在天氣晴朗時的傍晚，太陽落山以後，地面熱量開始向空中輻射，使得在一定范圍內，空氣溫度隨著高度增高而上升，聲音射線向下方彎曲，聲能多半沿地面傳播，能量損失小，人耳便容易聽到聲音，我國民間總結出的「火車叫得響，天氣準是好」，便和這一規律不謀而合。基層氣象工作者還把夏日傍晚的雷聲大小，作為天氣預報的輔助指標。

夏秋季節的中午，下墊面受熱升溫，裸地最高溫度可達60℃以上，水泥、柏油路面的溫度更高，相比之下，空氣溫度就顯得較低（氣溫一般是不會超過40℃的）。所以在夏季的中午，四周環境顯得非常靜謐，是午休的好時機。而到了消暑納涼的夜晚，地面早已冷卻，空氣溫度降幅較小，聲波向下彎射，所以四周聲音聽得較清晰，尤其在下墊面多為泥土的鄉村，傳聲效果更為明朗

8. 赫茲的故事

赫茲的故事

德國物理學家H·赫茲(1857～1894年)，雖然只活了短短37年，卻作出了兩大發現：一是在實驗上證實了麥克斯韋預言的電磁波；二是發現了光電效應。

19世紀70年代，當赫茲開始科學活動時，人們對電磁現象的認識，還處於莫衷一是的狀態。麥克斯韋的電磁理論剛剛提出，由於這個理論用到了比較高深和新穎的數學工具，並且由於牛頓力學的概念已經深入人心，以及宏觀力學現象的直觀性，它並沒有被普遍接受，許多物理學家仍然局限在機械論的框框內，企圖依照力學理論的框架來建立電磁理論。麥克斯韋理論的關鍵是位移電流和電磁波。理論上預言了電磁波的存在，又提出光是電磁波的一種。電磁波應該有很寬的頻率范圍，光波的頻率范圍只佔其中的一小段。要證明麥克斯韋理論的正確，就必須用實驗證明別的頻率的電磁波的存在，它也以光速傳播，並且也和光波一樣，具有反射、折射、衍射、干涉、偏振等性質。因此，1879年，柏林普魯士科學院懸賞徵求對電磁波的實驗驗證。

赫茲是亥姆霍茲的學生，亥姆霍茲很賞識他，師生間一生都保持著親密的友誼。亥姆霍茲把當時的電磁學領域稱?quot;無路的荒原"，為自己定下了對這個領域進行全面研究的任務，企圖理清這種混亂狀態；事實上，柏林科學院的懸賞徵答題就是亥姆霍茲擬訂的。受其影響，赫茲深入研究了電磁理論。他決心進行科學院懸賞徵答的實驗。不過由於其它工作，這件事一擱就是幾年。

赫茲確證電磁波存在的實驗是在1887～1888年完成的。他所用的電磁波發生器和檢測器。左邊是發生器，由兩個距離很近的小銅球各自通過長30 cm的銅棒與一個大銅球連接而成。兩個大銅球相當於電容器的兩塊極板，它們之間有電容，銅棒有電感。把感應圈的輸出接到兩個小銅球上，對電容充電。到一定電壓時，兩個小銅球之間產生火花短路，發生器就成為一個LC迴路，電容上的電荷通過火花放電，產生頻率很高(因為迴路的電感、電容很小)的振盪。由於電容器的形狀，電場彌漫在整個空間，產生向外傳播的電磁波。右邊是檢測器，由一根銅線彎成圓形(赫茲採用的半徑是35 cm)，兩端焊接兩個銅球而成，二球之間的距離可以調節。它也是一個振盪迴路，兩球間的電容就是迴路的電容，迴路的固有頻率由其電感和電容決定。為了檢測時效果顯著，把檢測器調到與發生器諧振。這樣，當電磁波到達時，檢測器的圓形銅線上感生出電動勢，迴路內產生強迫振盪，由於諧振，檢測器內迴路產生強烈的振盪，這時，火花隙中會出現火花，就可檢驗電磁波的存在。 赫茲還通過把檢測器移到不同的位置，測出電磁波的波長為66 cm，這是光波波長的106倍。根據波長和計算出的振盪頻率，可算出波速等於光速。

後來赫茲還實現了波的反射，驗證了反射定律；並使原始波與反射波疊加產生了駐波，從而確證發生了干涉。赫茲還讓電磁波通過瀝青稜柱發生折射；通過帶孔的屏蔽觀察到衍射；通過平行的導線柵網產生偏振；還用柱面金屬屏使電磁波聚焦。這些實驗結果表明電磁波的性質與光波相同。這樣，赫茲就從實驗上證明了麥克斯韋理論的正確，電磁理論開始被眾多科學家所接受。到19世紀末，麥克斯韋理論在電磁學中已佔統治地位。

赫茲在電磁波實驗中還順便發現了光電效應。1887年，他發現當檢測器振子的兩極受到發射振子的火花光線照射時，檢測器的火花會有所加強。進一步的研究表明這是由於紫外線的照射,紫外線會從負電極上打出帶負電的粒子。他將此事寫成論文發表，但沒有進一步研究。

1894年，赫茲死於牙病引起的血毒症，去世時還不到37歲。為了紀念赫茲，他的名字被用作頻率單位的名稱。

赫茲不但是一個優秀的實驗物理學家，而且有很好的理論素養。他於1884年在電磁理論中引進了矢量勢A，並且於1890年把麥克斯韋方程組從其原來的形式(共8個方程，其中6個矢量方程)改寫為簡化的對稱形式，只包括四個矢量方程，沿用至今。他的體系嚴整明快，加速了麥克斯韋理論的流傳。他還寫了一本《力學原理(用新形式表述)》，在他身後出版，這本書不僅對前人的成果進行了再表述，還包括了他自己的某些新思想。

雖然赫茲青年時代學過工程，做電磁波實驗時又是在工科大學任教授，但他追求的是對自然基本法則的理解，對電磁波的實際應用並不關心。發現電磁波後，他轉而深入研究麥克斯韋理論和力學基本原理。加以他英年早逝，因此赫茲本人並沒有考慮過用電磁波傳遞信息的可能性。但是，缺口已經打開，條件已經成熟，赫茲已經替馬可尼、波波夫等搭好了舞台，無線電的發明乃是歷史的必然。許多人投身於電磁波應用的研究,在赫茲去世後一兩年內就拿出了具體成果，並且一發而不可收，無線電電子學在整個20世紀內高速發展，造就了今天的信息時代。

9. 愛因斯坦的成就都有哪些相對論的主要內容是什麼

愛因斯坦是德裔美國物理學家（擁有瑞士國籍），思想家及哲學家，猶太人，現代物理學的開創者和奠基人，相對論——「質能關系」的提出者，「決定論量子力學詮釋」的捍衛者（振動的粒子）——不擲骰子的上帝。 1999年12月26日，愛因斯坦被美國《時代周刊》評選為「世紀偉人」。

主要成就：提出相對論及質能方程
解釋光電效應
推動量子力學的發展

代表作品：《論動體的電動力學》，《廣義相對論的基礎》

10. 地球物理資料的啟示

8.2.1.1 大地電磁測深資料

中國東部包括秦嶺-大別地區在內，不少地幔的電性結構圖件及成果中報道了存在兩個甚至多個高導層（劉國棟，1986；徐常芳，1996），在東烏珠—丹東，愛輝—四平—德州—隨縣—廣州，平遙—曲阜—連雲港及諸城地區，第一高導層在50～120km之間，第二高導層＞200km（徐常芳，1996）；秦嶺造山帶內部第一高導層深度為80～100km，第二高導層為220km；在湖南平江（揚子塊體內）第一、第二高導層十分接近，深度為180～200km。兩高導薄層之間的電阻率高，或顯示變化較大的特徵。在愛輝—廣州的剖面上，地幔第一高導層的起伏與大地熱流值有較一致的對應關系；和P波低速層也有較好的對應，但並不重合。這些成果顯示，剛性層圈和軟弱層圈之間的界線並不是一個簡單的邊界，而是存在有高導、低導相間互層的過渡地帶。

8.2.1.2 三維地震層析成像

據袁學誠（1996）發表的中國東部某些地區的地震層析剖面顯示，在地幔一定范圍內高速和低速體形成陡接觸並存的配置格局，並非高低速體都呈水平層狀排布。圖8-2中的Q₃（右上方）為橫過秦嶺造山帶的簡化剖面，在莫氏面（圖中的橫線）以下60km之上，為中速區並含少量低速區，60km以下，情況復雜，有「蘑菇雲」狀的低速體、高速塊體和過渡區，它們不呈水平層狀。

徐佩芬

徐佩芬：中國科學院地質與地球物理研究所博士後出站報告，2001年。所做的橫過大別地區的地震層析資料（參見文後彩圖8-3）同樣也顯示了與圖8-2相似的格局。圖8-3黃石-蚌埠段相當於橫穿大別山的部分。限於地震層析資料的精度，粗略估計，出現低速物質的最小深度約為50～60km，在低速層為主（約50～150km）的上部（50～100km）仍保存有若干高速塊體。整個從黃石-蓬萊東的斷面顯示了深部（150～300km）低速體呈直立而在50～150km處大體呈「蘑菇雲」的傘狀部分。在圖8-4信陽-黃驊的斷面中

徐佩芬：中國科學院地質與地球物理研究所博士後出站報告，2001年。，上述情況顯示的更為清晰，薄的低速層出現在50～60km，60～100km的范圍內，高速、低速體並存現象明顯，殘留的高速體十分醒目，100～150km以低速層為主，以下為高、低速體垂直並存。在這兩個橫過和鄰近秦嶺-大別的剖面中高低速體分布如表8-1。

根據上述兩個剖面的資料，以低速體為主的部分分布在100～150km，高、低速體同時垂直並存地帶分布在50（60）～100km以及150～300km的兩個地帶，這兩個帶可分別稱為L/A作用I帶和L/A作用Ⅱ帶。盡管兩個剖面中不同地段（如60～100km處）高、低速體出現的比例有所不同，但還可以進行粗略的對比。本書認為高、低速體垂直並置的地帶可能是岩石圈/軟流圈相互作用的有利地帶。

應用爆破地震測深及天然地震層析呈像成果編制的三維地震模型（朱介壽，曹家敏

朱介壽，曹家敏，2002項目匯報材料。），沿北緯35°剖面線上，總體上高、低速體呈現垂直並置的格局，在東秦嶺范圍內從東經106°到122°之間，自莫霍面處波速從7.8km/s向下遞增，不明顯的低速層出現於70～80km處，至250km附近，其間基本上是高、低速體互層，250km以下波速則穩定增加。三維地震模型與層析成果不完全相同，但高、低速的排布格局比較相似。

圖8-2 中國東部某些地區地震層析剖面示意圖

（據Yuan1966，簡化）

Q₁：鶴峰—濟南；Q₃：武漢—蒙陰；B₁：黃河—青島；B₂：東勝—河間；圖中橫線為殼-幔界線：灰色：低速區；黑色：高速區；無色：中速區

表8-1 黃石-蓬萊及信陽-黃驊兩剖面的P波波速垂向分布

根據與研究區相鄰的中國華北東部、華南及東北地區的地震資料，華北顯示了在100～300km的范圍波速具有橫向不均一性；東北則從莫霍面至225km的范圍內顯示出高速及低速相間或相互穿插的復雜圖像，兩地區分別在300km及225km以下進入穩定增長的高速區。華南地區羅霄山脈以東，在60km處出現軟流圈，以西在150km處出現軟流圈，兩側相差明顯（蔡學林等，2002），在300km以下波速出現穩定增加，東側在60～300km的范圍內呈現高、低速互層相間的特徵。如果上述地球物理的結果是可靠的話，在積累更多的資料後，是否可以將高、低速垂直和/或水平相間的范圍作為岩石圈和軟流圈的相互作用帶（L/A相互作用帶）單獨劃分出來以表徵中國東部深部結構的特徵。

8.2.1.3 低速層和低速體

通常認為地震低速層與軟流圈大體一致，其埋深與區域的構造特徵關系密切。地殼穩定區埋藏深，地殼強烈活動區埋藏淺，中等活動區埋深中等。也就是說大陸內部岩石圈的發展和演化與軟流圈的活動密切相關，並在某種程度上受軟流圈活動的強度和方式的控制。

Spetzier和Anderson 1968年在研究冰-NaCl體系時發現，當溫度上升到共結點時體系出現了部分熔融，同時P波和S波波速都突然下降，在含3.3%液體的情況下，P波和S波分別比未發生熔融的固體下降了9.5%和13.5%。以後在硅酸鹽熔融實驗中也出現了相似的情況。據估計，大洋地區只要有1%的熔體/流體，P波波速可以從8.1km/s下降至7.86km/s，基本滿足出現低速帶的需要。因此地震波速在地幔內部下降主要是由於出現了流體或發生了部分熔融，使得地幔物質發生軟化。溫度的升高也可以導致地震波速的下降，如果地溫梯度＞7℃/km時，就可以造成地震波波速的下降。這樣，圖8-3中的低速部分應該是含有熔體或流體溫度高於1280℃地幔物質。本書建議，將大體成層狀的低速物質稱為低速層（軟流圈），成垂直分布或不規則狀的稱低速體（軟流體）。

8.2.1.4 L/A相互作用帶（簡稱L/A帶）是L與A的過渡帶

依據地球物理的證據，本節提出的L/A相互作用帶與Mckenzie等（1988）描述的TBL有相似之處，該層在力學性質和熱學性質方面有過渡的特徵，既有熱傳導又有熱對流；既有脆性變形又有塑性變形；既有較高的黏滯性又有較低的黏滯性。這個帶位於真正的岩石圈之下，但頂界與底界的深度有變化，可能與不同地區的構造性質有關。