地心资料

概述地球结构可以由化学手段和力学的手段——例如流变学确定。

物理学上，地球可划分为岩石圈、软流层、地幔、外核和内核5层。

化学上，地球被划分为地壳、上地幔、下地幔、外核和内核。

地质学上对地球各层的划分[1]，按照自地表的深度，分别是：深度（千米）层0–60 岩石圈（深度介于5千米至200千米之间）35–2890 地幔2890–5150 外核5150–6360 内核利用地震波获得地球的内部信息。

地球的各层可以由折射和反射的地震波的传播时间间接得知。

横波不能通过地核，在其他的层中速度也不同。

波速在不同层中间的变化遵守折射的斯涅尔定律。

高速地震波引起的反射则和光波在镜面上的反射类似。

[编辑] 地核主条目：地核地球的平均密度为5,515kg/m3。

由于地表物质的平均密度只有约3000 kg/m3，因此我们可以得知, 地球核心区域有密度更大的物质。

关于地核的更多信息则来自于地震学研究。

地震学测量显示，地核由2部分构成：半径为1220千米的固体内核和裹在外面的液体外核，总半径3400千米。

固体内核是由英格·莱曼在1936年发现的，成分主要是铁和镍。

在45亿年前的地球早期，高温熔融的状态使得较重的物质下沉到地球中心，较轻的物质上浮到地壳，这个过程称为行星分化。

地核的成分因此可以推断为80%的铁，以及镍，以及一些轻元素。

其他的重元素，例如铅和铀，不是含量过少，就是同其他的轻元素结合而留在地壳里。

内核甚至被认为是由铁晶体组成。

[2][3]液体的外核包裹在内核周围，成分也是铁和镍，还有少量的轻元素。

最近的研究显示，地核最内部可能富含金、铂和其他亲铁元素。

[4]组成地球的成分和普通球粒状陨石和太阳外部的成分有很大关系[5][6]。

地球的成分同普通球粒陨石相似，而与另一种顽火辉石球粒陨石完全不同。

在1940年初，包括弗朗西斯·伯奇在内的很多科学家在这个研究成果的基础上建立了地球物理学。

两种陨石出现如此巨大的差异的原因是生成顽火辉石球粒陨石的环境必须是极端缺氧的环境。

这使得亲氧的元素部分或全部保留在和地核相同的合金中。

发电机理论认为，外核的对流，以及科氏效应为地球创造了磁场。

内核由于高于居里温度而不能保持一个稳定的磁场，但是可能对外核产生的磁场起到了稳定作用。

最近的研究显示，内核可能比地球的其他部分转得快[7]。

在2005年8月，一些地球物理学家在《科学》上发表了一篇论文，称地球的内核每年比地表多转0.3至0.5度[8][9]。

[编辑] 地幔主条目：地幔地球的内部构造。

1：大陆地壳；2：海洋地壳；3：上地幔；4：下地幔；5：外核；6：内核；A：莫霍面；B：古登堡面；C：莱曼面地幔深度达2890千米，是地球最厚的层。

地幔底部的压强高达1万4千亿帕（140万个大气压）。

地幔由富含铁和镁的硅酸盐岩石组成，和地壳相近。

虽然地壳是固体，但是高温使得硅酸盐拥有足够的延展性，以在很长时间内缓慢流动。

地幔的对流在地面上体现为板块运动。

物质的熔点和粘度随着压强的变化而变化。

由于地幔越向下压强越大，因此地幔上方的部分比下方的部分更容易流动（化学变化也可能起着一定的作用）。

地幔的黏度介于1021－1024Pa·s之间，[10]。

作为比较，水的粘度为约10-3Pa·s，而沥青的黏度为107Pa·s。

[编辑] 地壳主条目：地壳地壳深度介于5千米至70千米之间，是地球最外层的结构。

海盆下比较薄的海洋地壳是由含铁镁的硅酸盐岩石组成的。

比较厚的大陆地壳则是由含钠钾铝的硅酸盐岩石构成。

由于大陆地壳的主要构成元素是硅和铝，因此也称为硅铝层。

同样，海洋地壳被称为硅镁层。

地壳和地幔的区别有两部分。

首先，地壳和地幔间有一个不连续面，导致地震波的速度变化，称为莫霍洛维奇面，简称莫霍面。

造成莫霍面的原因是面上方的岩石包含长石，而下方的岩石不含长石。

第二，铁镁堆积岩和橄榄岩之间有一个化学不连续面。

很多构成地壳的岩石年龄在1亿年左右，但已知最老的岩石年龄为44亿年。

因此可以推断，地球在那时就拥有一个固体地壳。

[11][编辑]地心深处● 在高压下，下地幔中最常见的矿物会经历结构转变，使密度增加。

● 存在这种密度更高的矿物，表明地幔中的活动比我们过去认为的更加活跃，热传递也更有效率。

● 热传递的加快有助于解释大陆为何成长得如此迅速，甚至能够解释地球磁场如何演化才为生命登上陆地铺平了道路。

迄今为止，人类钻得最深的洞也只有12千米深，位于俄罗斯的科拉半岛（Kola Peninsula）。

尽管人类发射的探测器正在飞往距太阳 600亿千米的冥王星，但我们至今不能直接探测地球深处。

从实际效果来看，位于我们脚下 6 380千米的地心，要比太阳系边缘更加“遥远”。

事实上，冥王星在 1930年就被发现了，而在此之后又过了 6年，地震数据才确立了地球内核的存在。

尽管如此，对于我们居住的这颗行星，地球科学家已经获得的认识还是多得惊人。

我们知道，地球的结构大体上像一颗洋葱，由地核、地幔和地壳三个同心层组成。

地幔约占整个地球体积的85%，它的缓慢运动驱动着地壳中的地质剧变。

地幔主要由硅、铁、氧、镁，外加少量其他元素混合而成，4种主要元素的含量在整个地幔中似乎大体均匀。

不过取决于不同的深度，这些元素会组成不同类型的矿物。

因此，地幔本身又可以分成许多同心层，在不同的深度由不同的矿物“唱主角”。

虽然几十年来，我们对地幔内大多数圈层的特征和组成已经相当了解，但直到不久以前，最下面一层仍让我们有一点困惑。

2002年，我们实验室在相当于地幔最底层 300千米内的温度和压力条件下，合成了一种新的高密度矿物——后钙钛矿（postperovskite），终于把这一困惑彻底消除。

自那时起，多项研究都揭示了后钙钛矿对地球的动力学过程所发挥的引人瞩目的影响。

这种矿物明显存在于地幔之中，这一点已被科学家证实。

那就意味着，地幔对流（冷的岩块下沉，热的岩浆带着地球内部的热能上涌）要比我们原来以为的更有活力，这种方式传输热能也更加有效。

如果没有后钙钛矿，大陆的生长速度就会更加缓慢，火山活动也不会如此活跃。

后钙钛矿的形成还可能增强了地球的磁场，有效屏蔽宇宙线并迫使太阳风偏转，从而使地球上的生物迁居陆地生活成为可能。

换句话说，后钙钛矿是理解地球演化过程的一个关键的缺失环节。

地幔之底地幔底部上方300 千米处，地震波在那里传播时会发生波速上的突然变化，原因不详。

地球物理学家通过测量地震波了解地球的结构。

地震发生后，由于地震波可以传遍整颗行星，灵敏的地震仪即使在地球的另一端也能接收到地震波信号。

地震波穿过不同介质间的边界时，会发生折射或反射。

对这些现象所做的全球观测已经证明，地幔拥有5 个同心圈层，在每个层间界面上，地震波速都会发生明显的突然改变。

科学家已经把这些波速跃变归因于岩石结构的变化，而这些变化又归因于随深度的增加而不断升高的压力和温度。

岩石由不同的矿物组成。

每种矿物都是原子按照一定的几何构型排列而成的晶体，因而具有各自独特的成分、物理性质，甚至颜色——想想一块普通的花岗岩桌面上有多少种不同的颗粒吧。

在地幔中，只要深度达到一定程度，巨大的压力和温度就会迫使元素重新排列组合成新的晶体结构。

用物理学家的术语来说，物质发生了相变（phase transition）。

由于无法直接观察地球深部，早期想研究地幔结构的地质学家不得不转而寻找被源自地幔的岩浆携带到地表的地幔岩。

这些地幔岩中常包裹有金刚石。

形成金刚石所需的压力和温度要在地下150 千米以下才会出现，因而可以推测，包裹金刚石的岩石也应来源于相同的深度。

如此一来，这些岩石就提供了地幔最上层的大量信息。

但是，来源深度超过200 千米还能到达地表的地幔岩或地幔矿物非常罕见。

随着科学家学会如何在实验室中制造高压和高温，他们已经能够合成那些被认为存在于地幔更深层中的矿物。

地幔中的圈层以岩石中的主要矿物成分来命名：在上地幔中，从上到下依次是橄榄石（olivine）、变尖晶石（modified spinel）和尖晶石（spinel）。

接着，从660 千米深度往下，地幔的主要成分变成了镁硅酸盐（MgSiO3）的一种高密度变体。

它属于庞大的钙钛矿晶族（perovskites），其中的晶体都由带负电荷的氧离子与两种带正电荷的离子（对这一变体来说，分别是镁离子和硅离子），通过静电吸引结合而成。

钙钛矿晶族的化学成分种类繁多，其中既有超导材料，也有在压电装置、电容器等电子器件中广泛使用的材料。

熔岩湖壮观而惊险的场景，看过该影片的许多观众都梦想能够在世界上最大的熔岩湖岸边走一走。

2010年6月，一个由科学家和勇敢的探险者组成的团队深入到尼拉贡戈火山坑深处，沿着沸腾的熔岩湖边进行考察和探险。

摄影师奥利维尔-格鲁内瓦尔德在距离熔岩湖岸边不到1米的范围内拍摄了大量精彩的特写镜头，这些照片展现了“魔鬼的高炉”神秘、壮观的画面。

地心之旅：冒死探访世界最大熔岩湖发布: 2012-1-21 11:13 | 来源: 新华网 | 查看: 568次 |。