历史人文之大地构造课件第二讲：大地构造C基本概念.ppt

主讲：童亨茂 地球科学学院 * 第二讲：地球的内部结构及地球物理场 一、地球内部圈层的划分 根据成分和力学性质可将地球内部划分为不同的同心圈层。分层主要是依据地震波在地球内部传播速度的变化。波速或速度梯度有明显变化的深度称为不连续面或分界面。 1、地球内部的成分分层 有两个—级成分不连续面，即莫霍面和古登堡面，它们将地球分为三大部分，即地壳、地幔和地核[三维图片]。 地壳(A)是指地球最外的一圈，即在地面以下至莫霍面以上的地球表层。地壳是不均一的。大陆地壳和大洋地壳有明显的区别[配以陆壳和洋壳的剖面图及说明它们之间差异的构造变形特征图，地貌图，年龄曲线图]。 地幔（B,C,D）地幔可分三层：上地幔(B)、过渡带(C)和下地幔(D)。 地核(E、F、G) 包括外核、过渡层、内核三部分。 地球分层三维图片 (据E.J.Tarbuck,1987) 地幔 外核 内核 地壳 陆壳和洋壳差异图 ⑵地球内部的力学分层 地球内部圈层力学和流变学的划分通常与成分界面不相当[图片]。根据强度及变形反应方式可分成岩石圈、软流圈、中间圈和地核[图片]。 ●岩石圈 地球的刚性外壳，包括地壳和上地幔的上部，厚度20-150km，大陆地区110-150，大洋盆地70-80km，洋脊裂谷20-50km。 ●软流圈 岩石圈以下的弱流变区，下界一般认为不超过400km，顶部约有100km的地震低速带。具强度小，粘度低，塑性较高的特点，有局部熔融，易于蠕动变形。岩石圈板块因软流圈的存在而能运动。 ●中间圈 地幔的其余部分，厚度大于2200km，强度大，不易变形。 ●地核 与成分分界相当，对其力学性质知之甚少。 二、地热与热流 地球内部产生的热量源源不断地通过地表，剧烈和显著的表现方式有火山、热泉等[热泉照片，火山照片、洋脊黑烟囱照片]，衡量地热的两个参数分别是地热梯度和热流值。地热是衡量构造活动性的重要参数 软流圈和低速带是板块构造理论的基础。而低速带形成被认为是上地慢物质的部分熔融(小于3％)造成的。这主要取决于地球内部地热梯度和热流分布。从地热增温曲线可以看出，在软流圈附近，地球内部地热梯度曲线和地幔物质熔融温度曲线靠得最近，地幔发生部分熔融，造成一低速带。 热流量在全球有空间变化。其分布与特定的大地构造背景有强烈的—致性。通常随着构造活动性增强，褶皱造山年代变新，热流量增大。 热泉照片（美国Old Faithful 热泉，据E. J. Tarbuck） 地下水通过地热加温喷出地表而成为热泉。 火山作用是地热最显著的表现方式 洋底黑烟囱，是沿大洋中脊广为分布的火山喷发方式。 (据E.J.Tarbuck,1987) 1、地热梯度 通常把每向下加深100所升高的温度称为地温梯度（地热增温曲线）。 2、热流 热流是每秒通过地表单位面积的热量。其数值为岩石热导率和地温梯度的乘积。热流值现在用国际单位制（毫瓦/米2）表示。以前的热流值用HFU表示（微卡/厘米2·秒，1HFU=41.87毫瓦/米2）。 三、重力异常 重力是地球万有引力与自转离心力的合力[图片]。以大地水准面为基准计算出的重力值为正常重力值。地面实侧重力植(经校正后)与理论重力值之差为重力异常。重力异常分自由空气异常和布格异常。 地球重力示意图 地壳不同构造单元，布格异常特征不同。大陆地区一般为负，大洋区为正。地盾和地台为区域性低负异常。就整体来看，布格异常值常随地壳厚度变薄而增大[从大陆到大洋剖面布格异常变化曲线图片]。 在我国从青藏高原到东部海域，布格异常变化由-500多毫伽增至十30一十40毫伽。它与地壳厚度向东变薄是—致的。重力异常梯度带常常是地壳厚度陡变带，也是深断裂、造山褶皱带和新构造活动带[中国布格异常图与中国地壳厚度图]。 三、重力异常 中国布格异常图 1、自由空气异常 实测重力值经高度校正，消除测点与大地水准面之间的影响后与理论重力值之差叫做自由空气异常[校正过程示意图]。自由空气异常一般不能反映地下不同层次、不同密度物质的分布情况。 Δg自由空气异常=g地面-g理论值 2、布格异常 重力值经过高度校正后，再消除掉测点与大地水准面之间的物质质量影响(布格校正)和测点附近地形起伏的影响(地形校正)后所得到的异常值（再与理论值之差值）就是布格异常。因此，布格异常反映了大地水准面之下物质密度的不均匀。若地下高密度物质厚，布格异常为正，反之，地下低密度物质厚，则为负。 Δg布格异常=g地面-g理论值