所以，什么是地球物理?

我心永恒760

在我身边除了本专业同学以外的绝大多数人都分不清 地质学 和 地理学 的区别的时候，要来解释地球物理是什么，确实是有一点难度。不过，我们可以简单的把它拆解成两个简单的词：地球 和 物理。
所以，什么是地球物理呢？用我的话来说，就是用物理学的方法来研究地球。我们通常所讲的固体地球物理学，包含地震、重力、地磁、古地磁、地电、地热等学科。在地球物理学中，我们常常能看到的术语是诸如密度，弹性模量，电阻，磁性之类，而非地质学家更善用的组分，矿物，粒度等等。地质学家所利用的这些岩石特性，通常都需要有岩石样本才能进行分析。目前人类钻探所能达到的最大深度，不过也只有十多公里，大概只有地球半径的1/500。科学钻探虽然能够为我们提供非常直接的深层岩石样品以供分析，但是不仅非常耗资巨大（2000年启动的中国大陆科学钻探工程的经费达到了1.5亿），并且只能直接获得钻孔及其周围岩石的相关信息。相较而言，尽管通过地球物理的方法获得的信息没有钻探来的精确，但它的独特性，很大程度上就在于，它可以”深入“地研究地球，为地质学研究提供了第三个维度——深度。
举几个小例子。
譬如，地震波可以直接穿透整个地球，带来关于地心最深处的反馈信息：


通过地震波，人类已经能够比较细致地分出地球的圈层结构，并且知道每一层结构的大致物态和物质组成。最近，宋晓东教授的团队还提出了地球内核里还存在一个”内内核“，进一步的推进了我们对地球的了解深度（原文链接）。
又譬如地磁学的应用。最早的地磁场的研究者是英国物理学家 William Gilbert。作为伊丽莎白一世的御医，他藉由大航海时代的浪潮，通过研究地球磁场，旨在改进当时的海上导航水平。William Gilbert认识到地球本身也是一个大磁体，并且进一步研究了地磁对罗盘的影响。同时，我们知道铁具有磁性，铁矿石和一些其他的岩石的产生的磁场足以使罗盘失效。虽然这会给导航带来很大的误差，但是反过来，我们就可以基于地球本身的磁场，利用局部地区的磁异常，来探明地下埋藏的铁矿的存在。进一步的，如果我们使用更高精度的仪器，磁异常法就可以被用来研究那些磁性弱于铁矿的岩石，从而也就扩大了磁测法的探测能力范围。
再譬如，当我们看到地表暴露的如下图中两侧对称暴露于地表的倾斜地层的时候，对于地下可能结构的推断可以是(a)对称向斜，或是存在(b)断层，(c)侵入体，或(d)盐丘。采用重力异常（不同岩体的密度差异）、人工地震（地震波在界面上的反射信号、不同介质中地震波速的差异）等方法，我们也可以很容易地通过所获得的信号来分辨这些埋藏构造。



由此可见，尽管人类只能在地球最表层进行观测，然而地下岩石或者结构的物理性质，会经由各种不同的物理场，在地表反映出来，而地质学家所能做的，只是推测 （此处非黑 _(:з」∠)_ ）。
结合上面的例子，我们可以看到，地球物理学的研究通常来说有三个方面：

• 理论地球物理：所谓的“pure geophyscis”，需要强大的物理（以及数学）理论基础的支撑。例如研究地磁场的形成机制问题，地震射线理论等。
  
• 辅助地质学研究：在这个方面，可以说，地球物理的各种方法都被用来服务于地质学的研究目标。地球物理的观测结果首先要转化成介质相应的物理性质，然后再由这些物理性质推断出岩石的具体类型和结构。例如勘查矿产资源，定位地下埋藏结构等都是地球物理的地质学应用。
  
• 研究地球本身：例如，模拟地球内部结构，描述产生地震的动力学过程，描述地球本身的形状（我才不是一个球呢 _(:з」∠)_ ）等。
  

当然，不容忽视的是，地球物理作为一种研究手段，本身也具有一个很大的局限性。绝大多数的地球物理方法都只能得到现今的信息（同位素定年和古地磁除外），就比如，我们无法记录过去发生的地震事件。

当我告诉朋友这篇文章的主题的时候，被戏谑道，“学术界只有泰斗敢下这种定义。” 我当然没有”下定义“的本事，但是我希望，至少可以在此，分享一下我对这门有趣又有用的学科的理解。
以上。谢谢！

fsxjjv

我以前理解的地球物理=重磁电震，这下涨姿势了。顺带一问，用数值模型研究地表地貌的（比如一个河流三角洲）演化也算geophysics么？还是算geography？

哗中

此处应该 @李哲宇CATPart

城外606

你之前理解的没错啊...三角洲演化是现代沉积学的研究范畴，数值模拟只是一个手段

阳子1989

哈哈哈并没有针对你(*^ω^*)