第一章 地壳概述.ppt

1、第一章 地壳概述,第一节 地壳在地球内部结构中的位置 一、利用地震波对地球内部结构的探测 直接观察深度有限，最深矿井3公里，最深钻孔12公里。用地球物理方法如重力、磁力测定、热力学、天体行星比较及室内高温高压试验进行间接观察。 利用地震波在地球内部传波情况了解地球内部构造。 地震波地球内部传播的一种弹性波可分为： 体波：地球体积中传播 面波：地面和地球内部分界面上传播 体波又可分为纵波（P波 ），质点震动和波的传播方向一致； 横波（S波）质点震动和波的传播方向垂直。 地震波在介质内传播有两 大特点，首先不同介质传播速度,不同，与介质的密度和弹性有关。第二固体中纵横波都能通过，液体中横波通不过。

2、纵横波在介质中通过的性能与介质存在状态有关。地震波的传播与光波类似，遭遇波速不同界面会发生折射和反射。 如果地球为均质弹性体,地震波朝所有方向都直线传播且任一方向深度速度都应相同，但实际测量结果地震波沿弯曲途径传播，且不同深度传播速度不同，说明地球并非一个均质体。 地震波传播速度在两处有明显变化，说明在该处上下物质成分或状态有变化。,纵波速度从 6.47.6km/s突变至8.1km/s 发生在平均深度33公里处，在这里是地壳与地幔分界处。1909年由南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇发现 ，故该分界面又称莫霍洛维奇面，简称莫霍面。 第二分界面平均深度2900公里，纵波由13.64公里降至8.1公里，横

3、波消失，该面在1914年由美国地球物理学家古登堡发现是地幔和地核的分界面，以后就命名为古登堡面。 康拉德面：将地壳分为上下两层，深约20公里左右。 雷波蒂面：上地幔与下地幔分界，深约1000公里左右 。 另外内核和外核分界面深约5000公里左右。 二、地球的内部结构 从波速不同纵横波通过的性能差异，说明地震波所通过的介质状态有很大差异，通过震波研究及室内实验有了概略了解。 1、地壳 地球表面是一层外壳厚约570公里不等的固体层，它的表面为常温常压层，在底部增温至4001000度，压力为9000个大气压（每增深100米增加27个大气压）。,地壳表面平均密度2.65克/cm3，底部2.99cm3。

4、地壳总重量2.65克x1019吨，占地球质量0.8%。 2.地幔（又称中间层） 地壳以下至2900公里处，在莫霍面与古登堡面之间占地球体积83.4%，质量的2/3，约4.05X1021吨 。 A.上地幔：从地壳至900公里（曾称榴辉岩层），密度3.5克/cm3、温度20003000度。 一般认为上地幔为固态，但在50250公里范围有一低速层，推测为放射性物质集中蜕变生热后产生高温异常，形成潜柔性塑性层或局部呈熔融状态，形成移动和对流，给上覆岩石圈活动创造了条件，同时也认为是岩浆的发源地。 板块学说的兴起对地幔对流也有假设研究。特别是中、深源地震，震源都发生在上地幔中，火山活动、岩浆活动、地壳运

5、动皆可能与此层有关。,B.下地幔：距地表10002900公里，曾称金属层或硫化物氧化物层，平均密度5.6克/cm3；温度30004400度；压力为140万个大气压，富含铁，与上地幔相比FeO与MgO之比，上地幔为1：10，下地幔1：3.3。 根据以上观点，本部分主要有金属硫化物和氧化物组成，铬、铁、镍成分显著增加。 另一观点称该层物质并非金属层，是硅酸盐物质在强大压力下形成的致密物质，化学作用向深处减弱故又称退化学作用带。 上下地幔地震波传播的共同特点纵横波都能通过，传播速度超过在地壳中的传播速度，认为地幔硬度比钢大应属固态物质，也有认为是固、液、气、等离子四态的复合体。,3、地核 2900地

6、心，以古登堡面与地幔分界，半径3500公里，体积占全球16.6%；质量占1/3；温度50006000度；压力为360万个大气压。根据地震波变化状况可分为外核、过渡层、内核。 外核：29004700公里，密度10.5克/cm3，横波消失不能通过，推测物质状态为液态。 内核：5100公里地心 ，密度1617.9克/cm3，纵横波都能通过，物质状态应为固态。 地核的物理状态和化学成分长期来是有争议的问题，由于横波不能通过认为地核物质接近液体，也有人认为大概是固体。 地核的成分有人认为由铁和镍组成，类似于铁镍陨石成分为“铁镍地核说”。也有人认为地核物质也是硅酸盐，在高温下原子,结构遭破坏，各元素中电子游离出来如原子核融于电子中既具有很大的密度又具良好导电性，成为有金属特性和液体特性的物质，称为压力电离现象，物质状态称超固态。组成地核物质的原子遭到完全破坏，不存在电子交换化学特性，丧失一切化学作用性能为无化学作用带。 近来提出更新看法，以前无能力进行超高压试验，在500万大气压下并不产生硅酸盐金属化，即压力