固体地球物理学概论1-2.ppt

第二章 地球内部结构示意图 第二章 地震资料揭示地球圈层结构 第二章 地震资料揭示地球圈层结构 第二章 地震资料揭示地球圈层结构 第二章 地球圈层特征 (1)壳幔边界 在地壳下面5-60km深度处，P波速度从6-7km/s，跳到8km/s以上，它是地壳与地幔的分界面，这个界面是南斯拉大地震学家莫霍洛维奇(Mohorovicic)在1909年研究阿尔卑斯地区的区域地震P波震相时发现的，因此，这个界面又称为莫霍间断面(通常用Moho或M表示)。 (2)上下地幔的过渡层 从1956年开始澳大利亚地震学家布伦(Bullen)对地幔做了进一步地分层的研究，地幔中在400km和670km深处存在两个不连续面，认为地幔由上地幔、过渡层（速度变化不均匀）和下地幔(速度变化均匀)组成。 一般认为，岩石圈是地表至上地幔顶部，平均厚度约为100km，其下部为厚度不等软流圈（或低速带），而过渡带位于350~670km深度之间，之下为下地幔。 第二章 地球圈层特征 （续一） (3)幔核边界 在地幔内部，速度随深度而增加，在大约2900km处，P波速度突然从13km/s下降到8km/s左右，在地球内部出现第二大间断面。这是美国的地震学家古登堡(Gutenberg)于1914年通过大量天然地震震相分析首先提出的，该界面又称为古登堡界面。 (4)内外核边界 从2900km以下进入地核，P波速度逐渐回升，S波速度因不能通过而恒为零，直到大约5300km深处．S波才出现，P波速度也呈现明显跳跃，成为地球内部的第三大间断面。从而可见，外核物质为液态，内核物质则为固态。这是丹麦地震学家莱曼(Lehmann)女士在1936年首先发现的，并记为L面。 第二章 地球圈层特征 （续二） 上述地球内部分层，为简单的划分，从20世纪初至50年代已大体确定，而且习惯上采用A-G字母广以命名：A(地壳)，B(上地幔)，C(过渡层)，D(下地幔)，E(外核)，F间断面，G(内核)。 最近30年来，对地球结构的认识逐步深入，目前在横向变化、非弹性和各向异性诸方面的研究不断深化，使地球模型逐渐发展和完善。在地球分层模型的发展过程中，曾先后出现佐普列兹盖格模型，杰弗里斯模型，古登堡(Gutenberg)模型，布伦(Bullen)模型，安德森—哈特模型以及初步地球参考模型(PREM)。这些模型彼此有联系，也有一些区别，其中布伦模型和初步地球参考模型，使用较广。 第二章 地球圈层模型参数 第二章 地球内部物质组成 2.4 地球内部物质组成 目前，许多学者都是借助于宇宙的丰度和已知的观测事实，以及地球物理资料来构筑地球物质模型，主要考虑以下四个方面： ①地球作为宇宙天体的一个成员并由宇宙物质演化而来，地球的元素丰度应与宇宙的元素丰度大致相同，因此可以根据宇宙丰度构成地球基本成分的简单模型； ②地球基本成分及其分布必须符合深部地震资料所反映的物质密度、波速等物理参数； ③地球成分分布必须与地球总的质量和惯性矩相协调； ④地球元素分布必须符合地球内部温度、压力分布的状况。 第二章 地壳物质组成 2.4.1 地壳物质组成 硅铝质、镁铁质岩石 根据矿物学研究，长石(钾长石、斜长石)是地壳中最丰富的矿物，其次是石英和含结晶水的矿物。地壳平均密度约为2.7~2.8g/cm3，基于较富集矿物的速度和Vs/Vp比值的差异，故利用地震波的速度便可以有效地进行判别。由于蛇纹石化作用，橄榄石的波速可降低，在下地壳中蛇纹石化的超镁铁岩是一种不稳定因素，有一些地区的Moho界面可能不在玄武岩层的底部，而是在上地幔顶部的蛇纹石化带底部。 海洋和大陆地壳成分有所不同。大陆地壳含石英和长石较丰富，故大陆地壳内部密度一般小于海洋地壳。若Moho界面是岩石学界面，即为硅铝质或镁铁质的陆壳岩石与超铁镁岩的地幔岩石之间的边界。若Moho界面是化学分界面，地壳最大厚度可能出现在玄武榴辉岩的边界处，由此，可以把一个相位间断面(玄武一榴辉岩)转变为化学间断面(玄武一橄榄岩) 。 第二章 地幔物质组成 2.4.2 地幔物质组成 地幔的最上部也由坚硬的硅酸盐岩石组成，它们和地壳一起构成了地球的岩石圈。目前人类还不能取回深度超过13km的任何物质样品。除了幔源岩浆及其所携带的少量地幔岩石（可给地球科学家提供最深达约200km深处的物质）样品外，直接研究地幔(及其以下部分)的愿望并未实现。 岩石圈地慢中的最重要的矿物是镁硅酸盐和铝硅酸盐两大类，局部可能有氧化物或硫化矿物聚集，正常地幔中基本无含水矿物。其中，镁硅酸盐矿物的结构