2 地球内部构造

6）关于莫霍面
一个明显的速度间断面，人们对它的性质的认识 随着地球内部结构研究的不断深入越来越完善。 起初，莫霍面被认为是处处连续、横向均一的， 但是现在很多地球物理探测结果显示莫霍面是横 向不均一的，间断的，甚至有些地区是不明显的 (如海岭)。在构造活动的—些造山带地区，莫霍 面的形态不是—个单纯的速度间断面，而具有多 层结构。
地球模型：
为了避免地球模型过多而不统一，给以地 球模型为基础的地学领域的研究工作带来 不必要的混乱和麻烦，1921年国际地球物 理联合会提出了一个初步的地球参考模型 (Preliminary Reference Earth Model)， 简称PREM模型。
将地球内部划分了三种级别的圈层结构：
Crust Mantle Inner core Outer core
1）大陆的稳定地区地壳
地壳厚约35-45km，一般分为两层。 上层中的P波速度由5.8-6.4km/s随深度递加到下层
的6.5—7.6km/s，但递加的情况各处不同。
康拉德(V．Conrad)间断面：在有些地区，上下层 中存在着一个速度间断面，叫做康拉德(V．Conrad) 间断面。但也有地区的速度随深度的增加是连续 的。
地球的起源
“开天辟地一星云，十球演变要分清。 星云旋转成盘状，沉向赤道密度增。 局部扰动成星子，撞击聚集成行星。 轨道同向共面圆，行星位置解释清。”
地球年龄
“曲径通幽何处求？几多哲人愁白头。 幸有铀铅作丹青，石迹天涯耿千秋。 四十六亿付流水，太元古中新可求。 帷幄之中知天下，功推放射钟铅铀。 ”
3）海洋地壳
上世纪50年代在世界各大洋的地震勘探表明
洋底地壳一般分为三层：
第一层是未凝结的沉积层，厚度变化很大，约0~2km。P波速度为 2km/s。
第二层是孔隙度很大的玄武岩碎屑，厚约0.5~2km，P波速度约 4.6km/s。
第三层是海洋地壳的主要层次，厚度和P波速度都比较均匀，各为4.7 km/s和6．7 km/s。一般认为这层直接覆盖在地幔之上，但也有人认 为中间还有一夹层，厚约3km，P波速度为7.4km/s。
地球内部圈层的形成，一般认为是由于地球内部加 热、原始物质分异和分层作用共同产生的结果。
2.地壳的特征
地壳的厚度在全球各处是不均匀的。 大陆之下，地壳平均厚度约为33km，但变
化很大。世界屋脊—青藏高原下面的地壳 厚度约为70km左右，而华北地区有些地方 还不到30km。 海洋下面的地壳厚度只有5-8km。
海岭处没有末凝结沉积的第一层．玄武岩质的第 二层出露海底并且较厚，而第三层则较薄且逐渐 过渡到地幔。此处地幔的速度特别低，M—面也不 明显。
海岭处具有高热流、低密度和低速度、玄武岩喷 发以及结构的不均匀性等特点，是地幔对流上升 的地带，此处发生着岩石的部分熔融和分异，形 成新的玄武岩地壳并由海岭向外扩张。
大陆裂谷作用
使大陆分开逐步发展为海底扩张作用
热点—热柱说
解释远离板块边界的火山成因
地幔柱
地幔柱可认为是地幔圈层中相对热和低密 度而具备一些浮力，使它们有上升的趋 势。1963年Tuzo Willson 在解释岛链形成 时首先提出了这一名词。1971年Morgon提 出热柱驱动理论解释弹药玄武岩火山链成 因。1984年全球地震体波层析成像揭示出 许多地幔波速异常，地幔柱学说开始流 行，并开始与新板块构造学说发生冲突。
大陆上按形态和成因最具典型意义的地形单元为 呈线状延展的山脉、裂谷系；呈面状展布的平 原、高原和丘陵等。
海底重要的地形单元为洋脊、海沟、大洋盆地、 岛屿和海山等。
大陆边缘
大陆和海洋之间的过渡带为大陆边缘,常包含有大 陆架(continental shelf)、大陆坡(continental slope)和大陆基（ continental rise）
莫霍面有一定的厚度，是一个速度梯度层。有些 地区莫霍面可能是由一组高速和低速的薄层所组 成，即莫霍面由薄层束或薄层组构成。
6）关于莫霍面
关于莫霍面的成因，有两种不同认识：
一派认为地壳底部的岩石是辉长岩性质的，而地幔顶部则 是榴辉岩性质的。莫霍面上下的岩石化学成份基本相同， 只是结晶相不同，所以莫霍面是一个相变分界面。
米的深海底为主体平面。两者相差约5Km左 右。这个高差远远超过海、陆内部的一般相对 高差。这一宏观的特征表明大陆和海洋的深部 地质情况有区别。 大陆与海洋之间的过渡地带—大陆边缘
陆地和海底都有许多线状的特殊地形和面状的地 形，如大陆和洋底的山脉，海底的深沟等，以及 它们之间相对较平坦的地带。
2.我国东部大陆架宽达500Km左右，是世界上较 宽的大陆架之一。
3.太平洋沿岸因有海沟，大陆架很窄，有的地方 只有4~8Km。
大陆边缘--大陆坡
大陆架坡折线以下为一较陡的斜坡，其平均坡度 为4.3o，最大可达20o，宽度平均为28Km，坡脚 的深度为1400~3200m左右。大陆坡是海底地形 最复杂的地段，常常有许多通向大洋方向的深峡 谷．这些峡谷深可达数百米，两壁很陡可达45o以 上，是真正的海底峡谷，在形态上与大陆山区的 峡谷相似。
3个一级圈层：即地壳、地幔和地核，这也 是地球内部最主要的物性及化学组分的分 界单元。
2个一级界面：地壳和地幔之间的分界面称 作莫霍面，平均深度33km；地幔和地核之 间的分界面称作古登堡面，深度为891km。 这两个界面上下的物质，无论在化学组 成、物质状态和物理性质上，都有很大的 区别。
D"'
根据更细致的分异特性，可以进一步将地球内部划 分为7个二级圈层，从地表向地球深部依次为A(地 壳)；B，C，D(地幔)；以及E，F和G层(地核)。
进一步划分可将大陆区壳幔分为2+5层（ A1-2 、 B1-3、D1-2)，其中地壳分为上、下地壳，即A1和 A2；地幔的B层中则包含3个次级分层：B1， B2(为一地震波低速层，故推断为熔融状态，也称 软流圈)和B3；D层中包含着两个次级分层，它们 依次被称为D’和D”层。
一、地球起源、年龄与演化 二、地球的表面形态 三、地球的内部结构 四、地球的物质组成 五、固体地球各圈层间的关系
“阿波罗”17号1972年拍摄的地球照片
NASA公布最详尽地球照片—“蓝色大理石”
由安装在“特 拉”卫星上的 “中分辨率成 像光谱仪”获 取的图片进行 合成
一、地球起源、年龄与演化
三、地球的内部结构
板块构造学说以 来地学的发展
地球的内部结构
“地球层次细细分，功推J. B.惊鬼神。 薄壳三十莫霍面，两千九百水声闻。 剥壳揭幔露真相，五千公里铁坠心。”
1.地球内部的圈层划分
根据地震波在地球内部传播规律的研究得 出波速分布特征，将其与实验岩石学的高 温高压测试资料相结合，发现地球内部相 应深度处存在不同的波速与密度界面。这 些结果成了推算地球内部的密度分布状 况，这是分析地球内部物理结构和物质分 布特征的最基本的依据。
大陆边缘--大陆基
大陆坡脚坡度逐渐变缓，过渡为大洋盆地。这一 过渡地带称为大陆基(continental rise)。
大陆边缘类型—海陆交互作用带
大西洋型大陆边缘
以扩张的大西洋为代表，由大陆→大陆架→大陆坡→大 陆基→大样盆地组成，特点是没有海沟。
太平洋型大陆边缘
以南美洲西岸为典型，有海沟，并在大陆上有与之并行 的山脉。由大陆→大陆边缘山脉→大陆架和大陆坡→海沟
第一章 地球内部构造
地球物理学与地球内部构造
地球物理学的目 标之一就是利用 地面观测和试验 的各种地球物理 场来推断地球内 部深不可见的构 造情况
地球物理场
“地球内部构造”的涵义
几何关系
地球内部各单元之间几何关系的结构 如分层、裂隙、断裂等
物质组成
内部物质组成的岩石、矿物或化学成分等
深海沟和岛弧地区的地壳是不均衡的。在海沟向 海的—边，M—面急剧向下弯曲，地壳积累着很大 的应变能，时常发生大的地震。
5）海陆过渡型地壳
大陆型和大洋型地壳之间，还存在一类过 渡型地壳—它们是岛弧和大陆边缘区的总 称，一般厚度15~30km，局部最大厚度可达 到80km。
过渡型地壳在地壳总体中所占份额很小， 但在地球演化史及矿产资源、地质灾害等 研究方面有重要意义。
大陆边缘--大陆架
围绕大陆分布的浅水台地，是大陆在水下自然延 伸的部分，表面平坦，平均坡度为0o07’，靠近大 陆的部分坡度稍大，平均达0o12.4’。大陆架外缘 有一坡度明显变陡的坡折线，坡折线的平均深度 为133m，大陆架平均宽50~70Km。
1.大西洋的大陆架较宽一般为100~200Km。北欧 沿海、北冰洋的大陆架最宽，达500Km以上。
地球收缩说
16世纪意大利学者布鲁诺提出、19世纪法国博蒙用此学说解释地球 表面的褶皱等构造
地球膨胀说
17世纪英国学者培根提出、19世纪学者用此学说解释大西洋两岸的 相似性
板块构造学说的建立
在魏格纳（ 1912年）的大陆漂移说与海底扩张学说基础上形成的
地球上的地形--板块运动的结果
板块运动对地球的影响是深刻的，它改变 了整个地球的地形，让一些地方高耸入 云，让另一些地方深不见底。
板块运动还导致了地球物质的循环。 如水、二氧化碳、壳幔岩石等
大陆漂移—海底扩张—板块构造
“大地如筏荡无根，碰撞漂移去瓜分。 海底扩张岩浆涌，二亿春秋又更新。 欧亚美非南极洲，太平印度板块分。 大地构造三部曲，魏氏犹生歌复吟。”
洋中脊的海底扩张作用
海沟下的俯冲作用
Βιβλιοθήκη Baidu 陆--陆碰撞作用
俯冲作用最终导致大洋盆地的消失
地球演化
“说天道地破万书，孰冷孰热几时休。 弹指桑麻寻常事，裂谷汪洋更风流。”
2 地二球、的地球内的部表结面构形态
地球表面最 大的地形构 划是海、陆 的划分： 大陆 大陆边缘 海洋
海洋约占地球表面的70%，陆地面积占30%； 大陆和海底从宏观上看，都具有平面的特点，
分别代表了两个高低不同的平台。 大陆平台大致高800m左右，海底则以深四千多
→大洋盆地组成，大陆架很窄。
日本海型大陆边缘
与太平洋类似，由岛弧代替了大陆边缘山脉，岛弧与 大陆之间还有一片海域，称为弧后盆地, 由大陆→弧后盆 地→岛弧 (包括其旁侧很窄的大陆架和大陆坡) →海沟→ 大洋盆地组成。弧后盆地可以是深海或浅海，或过渡类型 的海(边缘海)。
地球上为什么存在海陆地形的差异？
地幔是指莫霍面至2891km深度处古登堡面 之间的地球部分。
地幔的物质密度介于地壳、地核之间，但 由于地幔的体积约占地球总体积的82％， 地幔的总质量在三者中是最大的，约占地 球总质量的67％。
地幔可以分为上地幔(B)、过渡层(C)和下 地幔(D)三个部分。
无论有无夹层，地壳与地幔之间的莫霍间断面仍有约不超过1km的 厚度。人工地震探测可测出它的细微结构。
关于第三层的组成，现在多数人认为是一种铁镁质的岩石，与玄武岩 很相近。
洋壳的年龄：古老的太平洋（2亿年更新一次）、新生的大西洋和印 度洋（1-2亿年）
4）海岭和深海沟地区的地壳
结构很复杂的
由地壳下部过渡到地幔一般是很快的，P波速度由 每秒7km多在几公里深度之内就增加到8~8.2km/s。
2）大陆造山带地区的地壳
地壳构造复杂，地壳厚度较大并且还时常出现速 度为7.2~7.8km/s的深部岩层。
在有些地区，莫霍面并不明显，表明速度是连续 变化的。在南美安第斯山地区，地壳厚度约为 65km．在阿尔卑斯地区，厚度约为55km，在青藏 高原，地壳厚度可达70km左右。这些地区的上层 地壳一般是酸性的。速度为6.0-6.5km/s，厚约 20~30km，在这层下部，有时还存在一个低速层, 再以下，速度连续由6.5增加到8.2km/s。
另一派认为莫霍面是岩性分界面，它把中等的铁镁岩石地 壳与上地幔的超铁镁岩石(橄榄岩)分隔开。目前，多数人 倾向于第二种认识，即认为莫霍面是一个岩性的化学分界 面。
现在，有人还提出莫霍面是一个动态的概念：在造山运动 后，因为地壳均衡等因素的影响，早期形成的莫霍面还有 可能逸走乃至消失。
3.地幔的特征