1、地球內(nèi)部構(gòu)造地球內(nèi)部構(gòu)造地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)涵義：表示地球內(nèi)部各單元之間幾何關(guān)系的結(jié)構(gòu)，如分層、裂隙、斷裂等；表示內(nèi)部物質(zhì)組成的巖石、礦物或化學(xué)成分等。地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)涵義：本節(jié)內(nèi)容地球表面形態(tài)地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)地球內(nèi)部物質(zhì)組成固體地球各圈層之間的關(guān)系本節(jié)內(nèi)容地球表面形態(tài)1 地球的表面形態(tài) 1 地球的表面形態(tài) 1 地球的表面形態(tài) 1 地球的表面形態(tài) 表面宏觀特征地球表面最大的地形構(gòu)劃是海、陸的劃分。面積：海洋約70%，陸地約30%。都具有平面的特點(diǎn)，分別代表著兩個(gè)高低不同平臺(tái)：大陸平臺(tái)800m，海底-4000m。兩者相差5000m。這個(gè)高差遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)海、陸內(nèi)部的一般相對(duì)高差。這一宏觀的特征表明大

2、陸和海洋的深部地質(zhì)一定有著重要的區(qū)別。表面宏觀特征地球表面最大的地形構(gòu)劃是海、陸的劃分。 陸地和海底都有許多線狀的特殊地形，如大陸和洋底的山脈，海底的深溝等。它們之間的地帶，則是相對(duì)較平坦的地塊。大陸上按形態(tài)和成因最具典型意義的地形單元為呈線狀延展的山脈、裂谷系和呈面狀展布的平原、高原和丘陵等。海底同樣具有廣闊的平原，高峻的重要的地形單元為洋脊、海溝、大洋盆地、島嶼和海山等。 陸地和海底都有許多線狀的特殊地形，如大陸和洋底的山脈，海底大陸和海洋之間的過(guò)渡帶為大陸邊緣，常包含有大陸架(continental shelf)、大陸坡(continental slope)和大陸基（ continent

3、al rise）。大陸邊緣大陸和海洋之間的過(guò)渡帶為大陸邊緣，常包含有大陸架(conti大陸架是圍繞大陸分布的淺水臺(tái)地，是大陸在水下自然延伸的部分。表面平坦，平均坡度為0o07，靠近大陸的部分坡度稍大，平均達(dá)0o12.4。大陸架平均寬50 70Km。大西洋的大陸架較寬，一般為100200Km。北歐沿海、北冰洋的大陸架最寬，達(dá)500Km以上。我國(guó)東部大陸架寬達(dá)500km左右，是世界上較寬的大陸架之一。太平洋沿岸因有海溝，大陸架很窄，有的地方只有48Km。大陸架大陸坡 大陸架坡折線以下為一較陡的斜坡，其平均坡度為4.3o，最大可達(dá)20o，寬度平均為28Km，坡腳的深度為14003200m左右。大陸坡

4、是海底地形最復(fù)雜的地段，常常有許多通向大洋方向的深峽谷這些峽谷深可達(dá)數(shù)百米，兩壁很陡可達(dá)45o以上。是真正的海底峽谷，在形態(tài)上與大陸山區(qū)的峽谷類似。大陸基 大陸坡腳坡度逐漸變緩，過(guò)渡為大洋盆地。這一過(guò)渡地帶稱為大陸基(continental rise)。 大陸坡地球內(nèi)部構(gòu)造大西洋型大陸邊緣（被動(dòng)大陸邊緣）太平洋型大陸邊緣（主動(dòng)大陸邊緣）日本海型大陸邊緣大陸邊緣分類大西洋型大陸邊緣（被動(dòng)大陸邊緣）大陸邊緣分類1、被動(dòng)大陸邊緣 大西洋型大陸邊緣（被動(dòng)大陸邊緣）: 以擴(kuò)張的大西洋為代表，由大陸大陸架大陸坡大陸基大洋盆地組成，特點(diǎn)是沒(méi)有海溝。1、 大西洋型大陸邊緣（被動(dòng)大陸邊緣）: 以擴(kuò)張2、主動(dòng)大陸

5、邊緣太平洋型大陸邊緣（活動(dòng)大陸邊緣）: 以南美洲西岸為典型，有海 溝，并在大陸上有與之并行的山脈。由大陸大陸邊緣山脈大陸架和大陸坡海溝 大洋盆地組成，大陸架很窄。2、主動(dòng)大陸邊緣太平洋型大陸邊緣（活動(dòng)大陸邊緣）: 以南美地球內(nèi)部構(gòu)造3、日本海型大陸邊緣: 與太平洋類似，由島弧代替了大陸邊緣山脈，島弧與大陸之間還有一片海域，稱為弧后盆地，由大陸弧后盆地島弧 (包括其旁側(cè)很窄的大陸架和大陸坡) 海溝大洋盆地組成。弧后盆地可以是深?；驕\海，或過(guò)渡類型的海(邊緣海)。3、日本海型大陸邊緣: 與太平洋類似，由島弧代替了大陸邊緣山地球內(nèi)部構(gòu)造全球島弧分布全球島弧分布2 地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ?2 地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

6、 ?(1)地球內(nèi)部的圈層劃分根據(jù)地震波在地球內(nèi)部傳播規(guī)律的研究得出波速分布特征，將其與實(shí)驗(yàn)巖石學(xué)的高溫高壓測(cè)試資料相結(jié)合，發(fā)現(xiàn)地球內(nèi)部相應(yīng)深度處存在不同的波速與密度界面。這些結(jié)果成了推算地球內(nèi)部的密度分布狀況，進(jìn)而分析地球內(nèi)部物理結(jié)構(gòu)和物質(zhì)分布特征的最基本的依據(jù)。(1)地球內(nèi)部的圈層劃分1921年國(guó)際地球物理聯(lián)合會(huì)提出了一個(gè)初步的地球參考模型，簡(jiǎn)稱PREM模型，具體將地球內(nèi)部劃分了三種級(jí)別的圈層結(jié)構(gòu)。PREM模型CrustMantle Inner coreOuter core（Preliminary reference earth model）1921年國(guó)際地球物理聯(lián)合會(huì)提出了一個(gè)初步的地球參

7、考模型，簡(jiǎn)地球劃分出3個(gè)一級(jí)圈層，即地殼、地幔和地核，這也是地球內(nèi)部最主要的物性及化學(xué)組分的分界單元。其中，地殼和地幔之間的分界面稱作莫霍面，平均深度33km；地幔和地核之間的分界面稱作古登堡面，深度為2891km。這兩個(gè)界面上下的物質(zhì)，無(wú)論在化學(xué)組成、物質(zhì)狀態(tài)和物理性質(zhì)上，都有很大的區(qū)別。 地球劃分出3個(gè)一級(jí)圈層，即地殼、地幔和地核，這也是地球內(nèi)部最莫霍面：P:7.1到8.1，S：4.2到4.4古登堡面：P：急劇下降,S：消失。莫霍面：P:7.1到8.1，S：4.2到4.4 根據(jù)更細(xì)致的分異特性，可以進(jìn)一步將地球內(nèi)部劃分為7個(gè)二級(jí)圈層，從地表向地球深部依次為A(地殼)；B，C，D(地幔)；以

8、及E，F(xiàn)和G層(地核)。 根據(jù)更細(xì)致的分異特性，可以進(jìn)一步將地球地球內(nèi)部構(gòu)造 地殼的厚度在全球各處是不均勻的。大陸之下，地殼平均厚度約為33km，但變化很大。世界屋脊青藏高原下面的地殼厚度約為70km左右，而華北地區(qū)有些地方還不到30km。海洋下面的地殼厚度只有58km。 地殼的厚度在全球各處是不均勻的。全球地殼厚度圖全球地殼厚度圖 地殼約厚3545km，一般分為兩層。上層中的P波速度由5.86.4km/s隨深度遞加到下層的6.57.6km/s，但遞加的情況各處不同。在有些地區(qū)，上下層中存在著一個(gè)速度間斷面，叫做康拉德(VConrad)間斷面，或叫C間斷面，但在另地區(qū)，速度隨深度的增加是連續(xù)的

9、。由地殼下部過(guò)渡到地幔一般是很快的，P波速度由每秒7km多在幾公里深度之內(nèi)就增加到88.2km/s。 地殼約厚3545km，一般分為兩層莫霍面康納面基底面古登堡面莫霍面康納面基底面古登堡面 莫霍面作為一個(gè)明顯的速度間斷面，人們對(duì)它的性質(zhì)的認(rèn)識(shí)隨著地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)研究的不斷深入越來(lái)越完善。起初，莫霍面被認(rèn)為是處處連續(xù)、橫向均一的，但是現(xiàn)在很多地球物理探測(cè)結(jié)果顯示莫霍面是橫向不均一的，間斷的，甚至有些地區(qū)是不明顯的(如海嶺)。在構(gòu)造活動(dòng)的一些造山帶地區(qū)，莫霍面的形態(tài)不是一個(gè)單純的速度間斷面，而具有多層結(jié)構(gòu)。莫霍面有一定的厚度，是一個(gè)速度梯度層。有些地區(qū)莫霍面可能是由一組高速和低速的薄層所組成，即莫霍面

10、由薄層束或薄層組構(gòu)成。 莫霍面的認(rèn)識(shí) 莫霍面作為一個(gè)明顯的速度間斷面，人們對(duì)它的性質(zhì)的認(rèn)識(shí)地球內(nèi)部構(gòu)造地球內(nèi)部構(gòu)造地球內(nèi)部構(gòu)造莫霍面的成因：一派認(rèn)為地殼底部的巖石是輝長(zhǎng)巖性質(zhì)的，而地幔頂部則是榴輝巖性質(zhì)的。莫霍面上下的巖石化學(xué)成份基本相同，只是結(jié)晶相不同，所以莫霍面是一個(gè)相變分界面。另一派認(rèn)為莫霍面是巖性界面，它把中等的鐵鎂巖石地殼與上地幔的超鐵鎂巖石(橄欖巖)分隔開(kāi)。目前，多數(shù)人傾向于第二種認(rèn)識(shí)，即認(rèn)為莫霍面是一個(gè)巖性的化學(xué)分界面?，F(xiàn)在，有人還提出莫霍面是一個(gè)動(dòng)態(tài)的概念：在造山運(yùn)動(dòng)后，因?yàn)榈貧ぞ獾纫蛩氐挠绊?，早期形成的莫霍面還有可能逸走乃至消失。莫霍面的成因： (三) 地幔 地幔是指莫霍面

11、至2891km深度處古登堡面之間的地球部分。和地殼、地核相比，地幔的物質(zhì)密度介于前兩者之間，但由于地幔的體積約占地球總體積的82，地幔的總質(zhì)量在三者中是最大的，約占地球總質(zhì)量的67。地幔可以分為上地幔(B)、過(guò)渡層(C)和下地幔(D)三個(gè)部分。 (三) 地幔1上地幔(B) 又可分為次一級(jí)的三個(gè)層：即蓋層(B1)、低速層(B2)和均勻?qū)?B3)。蓋層的平均P波速度為8.1km/s，是固態(tài)，它與其上部的地殼一起構(gòu)成巖石圈。 巖石圈地幔底界變化于60220km處，其下有一個(gè)地震P波速度減到平均8.0km/s的低速層(B2)，低速帶的成因很多學(xué)者用部分熔融或斷層卸載來(lái)解釋，認(rèn)為它可能是大部分拉斑玄武巖

12、漿的源區(qū)，對(duì)于上覆巖石圈構(gòu)造活動(dòng)和演化有重要影響。因此，地質(zhì)學(xué)家又把這一層稱為軟流圈。巖石圈和軟流圈是產(chǎn)生地質(zhì)構(gòu)造的主要源地，正因?yàn)槿绱?，人們又把它們合稱為構(gòu)造圈。1上地幔(B) 地球內(nèi)部構(gòu)造220400km深度的上地幔下部為均勻?qū)?B3)，其中地震波(P波)速度回升到8.7km/s，物質(zhì)又變得致密、剛性，溫度也回歸正常增長(zhǎng)范圍。過(guò)渡層(C) 地幔中在400km和670km深處存在兩個(gè)不連續(xù)面，其間稱為地幔過(guò)渡層(C層)。呈固態(tài)，地震波速度變化梯度大。下地幔(D) 地幔中自670km深處的不連續(xù)面至地幔下界面(2891km深處的古登堡面)之間的部分稱為下地幔(D層)。也呈固態(tài)，其下部地震波速度

13、變化梯度大。220400km深度的上地幔下部為均勻?qū)?B3)，其中地震(四) 地核 古登堡面以下至地心的部分叫地核，是地球的內(nèi)圈。地核又可以分為外核(E層)、過(guò)渡層(F層)和內(nèi)核(G層)三個(gè)部分。地核與地幔的分界面，即2891km深處的古登堡面是尖銳的速度間斷面，地震P波速度由地幔底部的13.7km/s突然降到地核頂部的8.06km/s，而S波不見(jiàn)了，密度則由5.55升到9.90g/cm3。外核(E層)處于液態(tài)或極為接近于液態(tài)，過(guò)渡層(F層)也是液態(tài)狀態(tài)，波速變化梯度小，內(nèi)核(C層)則是固態(tài)。(四) 地核3、地球內(nèi)部的物質(zhì)組成 地球經(jīng)過(guò)約46億年的構(gòu)造演化，演變成了具有復(fù)雜內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)的特殊的

14、物理化學(xué)系統(tǒng)。各圈層之間又通過(guò)巖石圈板塊運(yùn)動(dòng)、地幔對(duì)流(convection)和超級(jí)熱幔柱(Superplume)等來(lái)實(shí)現(xiàn)殼幔核之間的物質(zhì)能量交換。 關(guān)于其內(nèi)部物質(zhì)組成的元素豐度，上地殼的成分可以直接觀測(cè)，但是，下地殼、地幔，尤其是下地幔和地核幾乎或根本沒(méi)有直接觀測(cè)的資料，因而判斷其物質(zhì)組成是非常困難的。為解決這一問(wèn)題，許多學(xué)者都是借助于宇宙的豐度和已知的觀測(cè)事實(shí)以及地球物理資料來(lái)構(gòu)筑地球模型，屆時(shí)主要考慮以下四個(gè)方面： 3、地球內(nèi)部的物質(zhì)組成1地球作為宇宙天體的一個(gè)成員，由宇宙物質(zhì)演化而來(lái)，地球的元素豐度應(yīng)與宇宙的元素豐度大致相同，因此可以根據(jù)宇宙豐度構(gòu)成地球基本成分的簡(jiǎn)單模型（隕石類比法等

15、）；2地球基本成分及其分布必須符合深部地震資料所反映的物質(zhì)密度，比重等物理參數(shù)（如地球物理類比法等）；3地球成分分布必須與地球總的質(zhì)量和慣性矩相協(xié)調(diào)；4地球元素分布必須符合地球內(nèi)部溫度、壓力分布的狀況。 1地球作為宇宙天體的一個(gè)成員，由宇宙物質(zhì)演化而來(lái)，地球的元根據(jù)高溫高壓物理實(shí)驗(yàn)，獲得了地球內(nèi)部不同深度處物相組成變化的重要信息。組成地殼的基本單位是巖石。不同的地殼類型具有不同的巖石組成。上地殼：主要由偏酸性的巖漿巖和沉積巖組成，在不同區(qū)域間巖石組成差異大，且?guī)r石類型及巖石變質(zhì)的程度也不相同；下地殼：主要由不同比例的長(zhǎng)英質(zhì)麻粒巖和鎂鐵質(zhì)麻粒巖組成，巖石類型相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但也是不均一的。大洋地殼

16、中最主要的巖石類型為巖漿巖，其中又以基性火山巖(玄武巖)為主，以及少量基性中基性巖墻。大洋地殼的表層，還常覆蓋著不同厚度的、未固結(jié)成巖的碳酸質(zhì)或硅質(zhì)、泥質(zhì)沉積物。根據(jù)高溫高壓物理實(shí)驗(yàn)，獲得了地球內(nèi)部不同深度處物相組成變化地幔的最上部：是由堅(jiān)硬的硅酸鹽巖組成，它們和地殼一起構(gòu)成了地球的巖石圈。依據(jù)地球物理資料和高溫高壓實(shí)驗(yàn)擬合結(jié)果，巖石圈地幔(B1)的鎂硅酸鹽礦物應(yīng)為橄欖石，大洋地殼之下已觀測(cè)到橄欖巖的存在。在上地幔的溫壓條件下，橄欖石、斜方輝石和單斜輝石是穩(wěn)定的，因而，認(rèn)為上地幔頂部可以看成是橄欖石和輝石的集合體。上地幔的低速層(B2)可以用物質(zhì)的部分融化來(lái)解釋，如把低速層下面均勻底層的Vp、

17、Vs等觀測(cè)值換算成常溫壓下的數(shù)值，他們和蓋層(B1)的物質(zhì)沒(méi)有很大區(qū)別，是固相超鐵鎂質(zhì)和鐵鎂質(zhì)巖石，也是大量堿性玄武巖巖漿的形成區(qū)。 地幔的最上部：是由堅(jiān)硬的硅酸鹽巖組成，它們和地殼一起構(gòu)成了地過(guò)渡層(C層)：上界面(400km深)深度的溫度和壓力條件下，斜方晶系的橄欖石變成等軸晶系的尖晶石，密度增加約60。至下界面600km深處，尖晶石分解成更重的氧化物，如方鎂石(MgO)、方鐵礦(FeO)和斯石英(一種比重達(dá)到4.28的高密石英)。下地幔(D層)：中硅酸鹽礦物已轉(zhuǎn)變成氧化物或具鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的硅酸鹽，隨深度增大，在成分上表現(xiàn)為FeO含量的小幅度增高。下地幔的主要成分是MgO和SiO2。其次是C

18、aO和Al2O3。CaO、Al2O3在下地幔中的平均含量雖較低，但它們可能有一些富集區(qū)。過(guò)渡層(C層)：上界面(400km深)深度的溫度和壓力條件下下地幔底部：2000Km范圍(區(qū))內(nèi)物質(zhì)較上覆地幔致密，由于高熱梯度導(dǎo)致其內(nèi)物質(zhì)小規(guī)模頻繁對(duì)流，而且該區(qū)Ca、Al、Ti較上覆部分富集。上、下地幔的化學(xué)組成有變化，地幔內(nèi)存在橫向的化學(xué)不均一性，上地幔的結(jié)構(gòu)和組成并不是簡(jiǎn)單的分層結(jié)構(gòu)能概括的，反映出地幔內(nèi)部也存在較復(fù)雜的物質(zhì)能量轉(zhuǎn)變過(guò)程。下地幔底部：2000Km范圍(區(qū))內(nèi)物質(zhì)較上覆地幔致密，由于地核：最主要的元素是Fe和Ni，所以地核常被稱為鐵鎳核，但純鐵鎳核與地核已知的地球物理資料不一致，它有太高的密度和太低的地震波速，因此地核中可能滲雜了較輕的元素。目前一般推測(cè)外地核(E層)可能由液態(tài)鐵組成，其中鎳含量可能達(dá)10，并有大約515較輕的元素，如硫、硅、氧、鉀、氫等。內(nèi)地核(C層)應(yīng)為