地球科学概论第三章 地球的内部圈层精要.pptx

第三章 地球的内部圈层 第一节 地球的内部圈层 第二节 地壳 第一节 地球的内部圈层 一、地球内部圈层的划分 二、地球内部的主要物理性质 三、地球内部各圈层的物质组成及物理状态 目前对地球内部的了解主要是借助于地震波研究的成果。地震波主要包括纵波(P波)、 横波(S波)和面波， 其中对地球内部构造研究有意义的是纵波和横波。 质点的振动方向与地震波传播方向一致的波称纵波；质点振动方向与地震波传播方向垂直的波称横波。 一、地球内部圈层的划分 地震波从地震的震源激发向四面八方传播， 到达地表的各个地震台站后被地震仪所记录下来。根据这些记录，人们可以推断地震波的传播路径、速度变化以及介质的特点，了解地球的内部构造。 地震波传播速度: 与介质的密度和弹性性质有关，可用公式表示为： ?vp= vs= ρ为介质密度 K为介质的体变模量(即物体在围限压力下能缩小的程度，K值愈大物体愈难缩小) μ为切变模量(即物体在定向力作用下形状能改变的程度，μ值愈大物体愈难变形)。 所以，地震波速的变化就意味着介质的密度和弹性性质发生了变化。纵波速度高于横波约1.73倍。 在液体中，切变模量μ＝0 ，所以横波不能通过。 地震波的传播如同光波一样，当遇到不同波速介质的突变界面时，地震波射线就会发生反射和折射，这种界面称为波速不连续面。 地震波的传播速度总体上是随深度而递增变化的。但其中出现2个明显的一级波速不连续界面、1个明显的低速带和几个次一级的波速不连续面。 莫霍洛维奇不连续面(简称莫霍面，M面)出现的深度在大陆之下平均为33km，在大洋之下平均为7km。在该界面附近，纵波的速度从7.0km/s左右突然增加到8.1km/s左右；横波的速度从4.2km/s突然增至4.4km/s。 古登堡不连续面(简称古登堡面，G面)位于地下2885 km的深处,从上往下，纵波速度由13.64km/s突然降低为7.98km/s，横波速度由7.23 km/s向下突然消失, 且地震波出现极明显的反射、折射现象。 低速带(或低速层)出现的深度一般介于60～250 km之间，接近地幔的顶部,在低速带内，地震波速度不仅未随深度而增加，反而比上层减小5％～10％左右；并且，局部地段横波消失。该圈层称为软流圈。软流圈以上为岩石圈。 因此，地球的内部构造可以以莫霍面和古登堡面划分为地壳、地幔和地核三个主要圈层。根据次一级界面，还可以把地幔进一步划分为上地幔和下地幔，把地核进一步划分为外地核、过渡层及内地核。在上地幔上部存在着一个软流圈，软流圈以上的上地幔部分与地壳一起构成岩石圈。 地球内部圈层结构及各圈层的主要地球物理数据 二、地球内部的主要物理性质 （一）密度 目前对地球内部各圈层物质密度大小与分布的计算，主要是依靠地球的平均密度、地震波传播速度、地球的转动惯量及万有引力等方面的数据与公式综合求解而得出的。 (1)地球平均密度5.516 g/cm3 （2）地表岩石密度2.7-2.8 g/cm3 （3）密度由地表向下是逐渐增加的。 密度由表层的2.7-2.8 g/cm3向下逐渐增加到地心处的12.51，并且在一些不连续面处有明显的跳跃，其中，在古登堡面从5.56剧增到9.98；在莫霍面从2.9左右突然增至3.32g/cm3。 （二）压力 指地球内部不同深度上单位面积上的压力，实质上是压强。 　压力与上方物质的重量（或质量）成正比；P＝ｈ×ρh×ｇh 单位：帕 Pa\Mpa(MPa读兆帕，1 MPa＝106N/m2) 地内的这种压力又称为静压力或围压：在地内深处某点，来自其周围各个方向的压力相等。 地内的压力总是随深度向下连续而逐渐地增加的。 　　例如，地壳的平均密度约2.75 g/cm3,那么深度每增加1 km，压力将增加约27.5 MPa （二）压力 （三）重力 地球吸引力和离心力的合力就是重力。 离心力相对吸引力来说是非常微弱的，其最大值不超过引力的1/288，因此重力的方向仍大致指向地心。 地球周围受重力影响的空间称重力场。重力场的强度用重力加速度衡量，并简称为重力(单位为伽或毫伽：1Gal=1cm/s2=103mGal) 地球表面各点的重力值因引力与离心力的不同呈现一定的规律性变化。重力值具有随纬度增高而增加的规律，赤道处重力值为978.0318Gal,两极为983.2177Gal,两极比赤道增加5.1859Gal。 地球内部圈层结构及各圈层的主要地球物理数据 重力在地球内部的变化 （四）温度 温度在地球