本书研究岩石圈密度结构重力解释方法，特别是壳幔（莫霍面）密度界面重力测定法。提出了地球动力学现象与地幔对流有关重力的解释方法，即对海底扩张的签名和重力场中的子地壳应力。这些功能模型利用的球形谐波分析和合成的引力场和岩石圈密度结构的方法。这些方法的实际应用进行数值研究地球的球面地壳密度模型计算，主要地壳密度结构的重演，大洋岩石圈的综合引力模型编制，解决发现莫霍面深度的重力反问题，和子的地壳应力场的测定。

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Contents
“地球物理基础丛书”序
Preface
Summary
Chapter 1 Introduction 1
Chapter 2 Coordinate Systems and Transformations 3
Chapter 3 Earth’s Gravity Field 6
Chapter 4 Earth’s Density Model 8
4.1 2-D Density Model 8
4.2 3-D Density Model 11
4.3 Concluding Remarks 15
Chapter 5 Examples of Density Models 16
5.1 Seawater Density Model 16
5.1.1 Data Acquisition and TEOS-10 18
5.1.2 Seawater Density Distribution 19
5.1.3 Accuracy Analysis 22
5.1.4 Concluding Remarks 25
5.2 Marine Sediment Density Model 26
5.2.1 Marine Sediment Data 28
5.2.2 Methodology 29
5.2.3 Numerical Analysis and Results 31
5.2.4 Model Uncertainties 32
5.2.5 Concluding Remarks 34
5.3 Ocean-Sediment and Sediment-Bedrock Density Interface 36
5.3.1 Methodology 37
5.3.2 Input Data 38
5.3.3 Results 38
5.3.4 Concluding Remarks 40
Chapter 6 Earth’s Crustal Density Model 42
6.1 Methodology and Datasets 43
6.2 ESCM180 Spectrum 45
6.3 ESCM180 Spectral Characteristics 48
6.4 Average Density of Crustal Structures 52
6.5 Concluding Remarks 53
Chapter 7 Gravimetric Forward Modeling 55
7.1 Gravitational Field of 3-D Mass Density Layer 56
7.2 Gravitational Field of Radially-Varying Mass Density Layer 60
7.3 Gravitational Field of Laterally-Varying Mass Density Layer 60
7.4 Gravitational Field of Uniform Mass Density Layer 61
7.5 Concluding Remarks 61
Chapter 8 Gravitational Field of Crustal Structures 63
8.1 Methodology 63
8.2 Results 64
8.3 Correlation Analysis 68
8.4 Spectral Analysis 71
8.5 Concluding Remarks 75
Chapter 9 Gravitational Model of Oceanic Lithosphere 76
9.1 Methodology 76
9.2 Data Acquisition 77
9.3 Synthetic Gravitational Model 80
9.4 Validation of Results 83
9.5 Concluding Remarks 83
Chapter 10 Gravimetric Moho Recovery 85
10.1 Global Moho Recovery 87
10.1.1 Spectral Functional Model 87
10.1.2 Compensation Attraction 91
10.2 Moho Solution for Variable Moho Density Contrast 92
10.2.1 Functional Model 92
10.2.2 Compensation Attraction 93
10.3 Regional Moho Recovery 93
10.3.1 Discrete Functional Model 93
10.3.2 Discretization 95
10.4 Concluding Remarks 97
Chapter 11 Global Gravimetric Moho Model 98
11.1 Consolidated Crust-Stripped Gravity Disturbances 99
11.2 Moho Density Contrast 100
11.3 Mantle Gravity Disturbances 102
11.4 Moho Solutions 105
11.5 Validation of Results 107
11.6 Spectral Analysis 108
11.7 Correlation Analysis 111
11.8 Concluding Remarks 112
Chapter 12 Sub-Crustal Stress Field 115
12.1 Horizontal Sub-Crustal Stress 117
12.2 Vening Meinesz-Moritz Isostatic Model 118
12.3 Combined Model 119
12.4 Convergence Analysis 120
12.5 Concluding Remarks 122
Chapter 13 Terrestrial Sub-Crustal Stress Field 124
13.1 Global Sub-Crustal Stress Study 124
13.2 Regional Sub-Crustal Stress Studies 126
13.2.1 Stress Field Along Oceanic Subductions Zones 126
13.2.2 Stress Field at Hotspots 127
13.2.3 Stress Field Along Tectonic Plate Boundaries 128
13.2.4 Stress Field Along Continent-to-Continent Collision Zones 130
13.3 Concluding Remarks 132
Chapter 14 Martian Sub-Crustal Stress Field 134
14.1 Martian Topography 134
14.2 Martian Free-Air Gravity Field 136
14.3 Martian Bouguer Gravity Field 137
14.4 Martian Crustal Thickness 139
14.5 Martian Sub-Crustal Stress 141
14.5.1 Global Stress Field 141
14.5.2 Signature of Impact Craters 142
14.5.3 Signature of Hemispheric Dichotomy 142
14.5.4 Signature of Ice Load 142
14.5.5 Spectral Analysis of Stress Field 142
14.5.6 Long-Wavelength Stress Field 144
14.5.7 Tharsis Stress Field 145
14.6 Concluding Remarks 146
References 149

地球物理学是地球科学领域最古老、最重要而又最充满活力的分支之一。自两千多年前亚里士多德开始，就已经出现了地球物理学的萌芽。在《物理学》中，亚里士多德阐述了很多与地球及其周围空间相关的自然现象，诸如风、雨、雷、电、火山、地震等自然现象。这些现象与地球系统密切关联，其解释又涉及物理学本身。地球系统包括固态内核、液态外核、熔融地幔、黏弹地壳、固态冰川和液态海洋、地球液态固态体（简称地球本体）周围的大气层、电离层、月球以及所有绕地卫星；此外，地球系统与太阳、太阳系内的所有行星、卫星及星际物质密切关联，因而，广义地，也可将后者纳入地球系统之中。地球物理学，就其本意而言，是研究地球系统内各种物性参数、各种物理场、各种物质变化运移、各圈层相互作用及环境变化以及地球系统中发生的各种自然现象的物理学。或者简单而不太严密地说，地球物理学，是利用物理学原理、方法、实验手段研究地球系统本身及其内发生的各种自然现象的学说。随着科学技术的进步，地球物理学也在不断拓展其研究范围，现在已包含非常广泛的分支学科，如太阳系起源，行星学、地球形状学、地球自转学、地球重力学、地电学、地磁学、地热学、地球年代学、地壳形变学、地球动力学、地震学、地球内部物理学等。
　　由于地球物理学是研究地球的物理学，因此，随着物理学新进展或新发现的出现，其理论体系或方法论必将影响、渗透到地球物理学。从亚里士多德的宇宙地心说和自由落体重者下落较快说到哥白尼的宇宙日心说和伽利略的自由落体等速说，从开普勒三大定律到牛顿万有引力定律，从法拉第电磁感应定律到麦克斯韦电磁场统一方程，从伽利略的温度计到开尔文的热力学系统，从牛顿的经典力学体系和绝对时空观到爱因斯坦的相对论理论和相对论时空观，从微观世界的连续性理论到不连续量子理论，从古老的简单机械计算到现代的大型计算机，无一不在影响和逐步推动着地球物理学的发展进程。比如，没有牛顿的万有引力定律，就没有对天体运行规律的完美描述；没有爱因斯坦的广义相对论，就难以解释行星的近日点进动效应；没有热力学定律，地热学就难以发展。当今地球物理学，仅凭理论推演、不付诸实践检验而构建模型的时代已几乎一去不复返了。构建地球物理模型，解释各种自然现象，理论预测与实际观测比对，修改模型，进一步比对，不断循环往复，这是地球物理学的发展逻辑；不断拓展地球系统研究对象，包括利用物理学新理论新方法、新实验结果研究地球系统物性参数及各种自然现象，并向其他领域交叉渗透，这是当今地球物理学的发展趋势。