地震概论第四章63页PPT

作者：赵克常
第四章 地球内部的结构
地震概论
穿过大洋和大陆的地震波的不同波形
（上）加利福尼亚伯克利的一个长周期地震仪记录的地震图，可看到阿拉斯加地震 沿大洋路径传播的勒夫波脉动(G脉动)(时间分段信号点为1分钟间距)； （下）西伯利亚地震到瑞典乌普萨拉地震台穿过大陆路径传播的勒夫波列，由于频 频散被拉开成长久的波列(时间从左到右；0.9毫米相当1秒)
作者：赵克常
第四章 地球内部的结构
地震概论
解释沿大洋和大陆路径传播的勒夫和瑞利波特征的频散曲线
（上绿）各种周期的大洋勒夫波几乎以同样速度传播，它们同时到达，产生突出的 G脉动；相反的，大陆勒夫波的速度随周期逐渐变化，使之频散； （下蓝）沿大洋途径传播的瑞利波扩散成的波列可以以15秒为周期持续许多分钟， 而沿大陆途径传播同等距离的瑞利波记录则不出现这种长而单调的波列。
作者：赵克常
第四章 地球内部的结构
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二、地壳的探究
1. 一个误区
过去人们普遍认为地球内部是液体,地壳是表面 凝固着一层硬壳。而现在很多人形象地把地球比作一 个鸡蛋，当然地壳就比作蛋壳，所以，地壳总给人一 个内软外坚的印象，这样理解显然错误，因为现代地 震学观测表明地球内部大多数深度的介质一般比钢还 硬，地壳下面并不软。
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第四章 地球内部的结构
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1909年：莫霍面的发现(Mohorovicic）
Hale Waihona Puke Baidu
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第四章 地球内部的结构
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1909年：莫霍面的发现(Mohorovicic）
作者：赵克常
第四章 地球内部的结构
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地壳的厚度在全球各处是不同的。大陆地区，地壳平均厚 度为35公里，但横向很不均匀，如我国青藏高原下面的地壳厚 度达60～80公里，而华北地区有些地方，还不到30公里。海洋 地壳的厚度只有5～8公里。
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第一节 地球内部结构的发现 一、探索的历史
• 在古代，地心被神化地描绘成地狱之火。
• 古希腊时，毕达哥拉斯和亚里士多德都提出过球形大地的观点，埃拉托 色尼则第一个用几何方法给出了地球赤道的长度。
• 1522年9月6日，麦哲伦完成了第一次环球航行，地球是圆的这个概念才 宣告确立。
• 1666年，牛顿发现了万有引力定律，标志着对地球认识的新阶段的开始。 牛顿和惠更斯同时得出地球是一个两极扁平赤道隆起的椭圆的理论，牛 顿的重力原理也提供了测定地球密度的一种途径。把整个地球内部的平 均性质与已知岩石的密度比较，可以得到对地球组成情况的初步近似估 计。
作者：赵克常
第四章 地球内部的结构
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第四章 地球内部的结构
地震概论
在20世纪地震仪广泛使用确认了层状 结构并发现了意想不到的构造。例如19世 纪地球物理学家推断地核为液体，但20世 纪发现在液体的核中还存在一个固态内核。
没有一种地质研究技术能与记录地震 波探测地球相比。我们怎么应用地震波去 透视地球内部?
为了寻找答案，首先要研究地震图。
然而地壳一词已沿用许多年，地学界也不打算再 改。但请大家记住，它仅仅是指地球的最外固体层， 并不是刚度较强的硬壳的含义。
作者：赵克常
第四章 地球内部的结构
地震概论 2.地壳底部的发现
克罗地亚的扎格瑞布地震观测台的莫霍洛维奇 （Mohorovicic）分析1909年10月8日克罗地亚地震 的地震仪记录的P波和S波时，注意到有些波似乎比 设想的沿地球表面传播的波到达得晚一些。为了解释 这个延迟，他假定朝下走的P波和S波沿着深约54千 米一个界面被折射上来。以后的研究表明，这个被称 为莫霍洛维奇不连续面(或简称莫霍面或M界面)的界 面是全球现象，虽然它的平均深度一般比54千米小而 且并不总是一个急剧过渡。这个界面把地壳和其下的 地幔分开。
然是地球科学研究的热点问题。
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3. 大洋和大陆地壳的区别
• 地震观测表明，大洋和大陆下面的地壳的厚度不同。当地震仪 能记录绕地球漫长路径传播的地震波时，通过洋底和通过大陆 的地震波波型明显不一样，从而清楚地展示出地质构造的差别。 这些波型也提供了一种得力的方法，能从远处观测和分析地震 波沿途主要地质构造的情况。
• 如果知道深部地球介质的性质，我们就能从理论上预测相应观 测到的面波的波形。在实际工作中往往是倒过来的，我们先观 测到某种波形，然后试图从波形推断出沿漫长传播路线所经过 的岩石性质的平均状态。
• 面波通过地球表面的路径通常既穿过大洋，又穿过大陆。但在 特殊情形下，有些地震台能记录到仅通过大陆地壳或海洋地壳 的纯路径面波。
经过进一步精心推敲，地球物理学家们作出了简单曲 线，估计从地表到地心巨增的压力对密度的影响。1897年 维歇特通过理论计算发现，地球内部可能由围绕着一个铁 核的硅酸盐地幔组成。
作者：赵克常
第四章 地球内部的结构
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1902年在柏林发表的一张地球内部略图 这个地球的 早期模型具有固体地壳、弹性地幔和固态核
在大陆的稳定地区，地壳厚度约为35～45公里，一般分为 两层。上层的P波速度由5.8～6.4 km/s随深度增加到下层的 6.5～7.6 km/s。但增加的情况存在很大的地区差异。有些地区， 上下层中间存在一个速度间断面，叫康拉德（Conrad）面，或 C界面。但在另一些地区，观测不到来自C界面的震相。由地壳 下部到地幔，波速增加一般是很快的，P波速度由7 km/s在几公 里的深度内很快增加到8.0～8.2 km/s。M-界面的细结构现在仍
• 1798年，英国的卡文迪什勋爵确定地球的平均密度为5.45，比普通岩石 的密度大一倍。差异如此之大，表明在地球内部决没有空洞，那里的物 质必定是非常致密的。
作者：赵克常
第四章 地球内部的结构
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另外一个有关地球内部状态的重要线索是由日月引力 造成的海洋潮汐提供的。如果地球内部差不多都是液体的 话，地球的岩石表面将像大洋潮汐一样涨落，其结果是在 海岸边会看不到潮的涨落。1887年一个优秀的地球物理学 家乔治·达尔文从主要海港的潮的高度得出结论：“认为 地球内部是流体的假说不可取”。他推理地球深部的总体 刚度虽然不像钢那样大，但仍是相当可观的。