地球物理学七大基本问题.docVIP

一、固体地球的模型及其基本物理参数 （一）、固体地球模型 根据地球内部波速和密度的分异，首先可将其划分出三个一级圈层，即我们熟悉的地壳、地幔和地核，这也是地球内部最主要的物性及化学组分的分界单元。其中，地壳和地幔之间的分界面称作莫霍面，平均深度33km；地幔和地核之间的分界面称作古登堡面，深度2891km。这两个界面上下的物质，无论在化学组成、物质状态和物理性质上，都有重大的区别。根据在这些方面更细致的分异特征，可以再从整体上将地球内部划分为七个二级圈层，从地表向地球深部依次为A（地壳）；B，C，D（地幔）；以及E，F和G层（地核）。进一步地，大陆地壳还可再分为上、下地壳两层，即Ａ１和Ａ２；在地幔的B层中则包括三个三级分层：B1、B2（为一地震波低速层，故推断为熔融状态．故也称软流圈）和B3；D层中包含着两个三级分层，它们依次被称作D′和D″层。地球内部圈层的形成，一般认为是由于地球内部加热、原始物质分异和分层作用共同产生的结果。在最初的时候，地球上的原始物质熔离出重金属铁和镍，后者下沉形成地核。当它们熔离出去以后，残留的物质——以橄榄石＋辉石为主形成地幔岩，组成现代的地幔。地幔是地球体积和质量最大的一个圈层，具有相当复杂的成分（详见第四章３.1节）。除了地幔上部有一层软流圈是熔融态外，其余部分主要是固态的。地幔物质的分异作用今天仍然在继续进行：对压力和温度变化的分析结果表明，在B层内还在发生玄武岩的熔离作用，这个熔离带成为软流圈（即B2层）的主要组成部分。此外，当较轻的玄武岩熔出并上升到地壳中后，上地幔B层的物质组成中失去了部分二氧化硅，这一部分的地幔岩从成分上相当于组成上地幔的超基性岩石。上地幔的玄武岩与超基性岩的分界，具有物质性质密度和弹性波速度显著变化的特征，而且对应于波速界面莫霍面。此外，分异作用不仅涉及到古登堡面，而且也涉及到其下伏的C层。 地壳也是地球分异作用的结果。玄武岩是由软流圈中的地幔岩分熔出来的，然后呈巨大的熔融状岩流上升到地壳中，成为地壳的重要组成部分。在接近地壳底部时，这类岩体便成为地球表面各种地质活动的发源地。“固定”在地壳底部的熔融状岩流称作玄武岩的底侵作用，它使地壳下部物质加热和熔化，形成地壳中主要的长英质岩浆源。 根据陨石学研究，推断地核所具有的铁镍成分，应该近似于一种铁陨石古橄铁镍陨石。对金属进行的冲击压缩实验结果则表明，外地核（E层）处于液态或极为接近于液态，而且除了铁镍成分外，还含有氧化铁；在这种情况下，铁镍熔浆的成分不超过84—92％。在深度为4900—5150km范围内的过渡带（F层），推断主要是由二硫化铁也即古橄铁镍陨石特有的化合物所组成的。有关内核（G层）的资料最少，但从各种地球物理分析的结果来看，它显然是由铁镍合金组成、并且是固态的。 地球内部：根据地震波可以将其划分为：地壳，地幔和地核 地球物理学家根据地震波在地球内部不同深度下传播特征的变化情况，结合实验岩石学的测试资料，发现了不同的波速与密度界面。以此为基础推算了地球内部的密度分布状况进而分析了地球内部的物理结构和物质分布的基本特征。圈 层 深 度 （km） Vp(km/s) V?s (km/s) 密 度 (g/cm3) 特 征 其 它 名 称 代号 地 壳 上地壳 A A1 陆 洋 壳 壳 15；0-2 5.8 3.2 2.65 固态，陆壳区横向变化大，许多地区夹有中间低速层。 固态 岩 石 圈 构 造 圈 下地壳 A2 6.8 3.9 2.90 地 幔 上地幔 盖 层 B B1 33；12 60～200 220 400 670 8.1 4.5 3.37 固态? 低速层 B2 8.0 4.4 3.36 塑性为主 软 流圈 均匀层 B3 8.7 4.7 3.48 固态，波速较均匀 中 间 圈 过渡层 C 9.1 10.3 4.9 5.6 3.72 3.99 固态，波速梯度大 下地幔 D D′ 2891 11.7 6.5 4.73 固态，下部波速梯度大 D″ 13.7 7.3 5.55 地 核 外核 E 4771 8.0 10.0 0 0 9.90 11.87 液态 内 圈 过渡层 F 5150 10.2 0 12.06 液态，波速梯度小 内核 G 6371 11.0 11.3 3.5 3.7 12.77 13.09 固态 地球内部主要物理性质和圈层划分表此外，在板块中还可以分出若干次一级的小板块，如把美洲大板块分为南、北美洲两个板块，菲律宾、阿拉伯半岛、土耳其等也可作为独立的小板块。板块之间的边界是大洋中脊或海岭、深海沟、转换断层和地缝合线。 全球岩石圈六大板块 美国航天的卫星图整理出来的最近100万年的