1、1地球科學與資源系地球科學與資源系大地構造學大地構造學主主講：邸英龍講：邸英龍2第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質34第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質5第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質6第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質7第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質8地震波由于地球介質的彈性而傳播，地震波到達之處地震波由于地球介質的彈性而傳播，地震波到達之處介質產生形變。地震波可分為體波和面波兩大類，體介質產生形變。地震波可分為體波和面波兩大類，體波能在地球內部的三維空間

2、內傳播，可分為波能在地球內部的三維空間內傳播，可分為P波和波和S波波兩類。兩類。P波又叫縱波、壓縮波或初至波，由地球內部波又叫縱波、壓縮波或初至波，由地球內部物質的壓縮產生，質點位移與傳播方向一致；物質的壓縮產生，質點位移與傳播方向一致；S波又波又叫橫波、剪切波、畸變波或次波、續至波，質點位移叫橫波、剪切波、畸變波或次波、續至波，質點位移方向與傳播方向垂直。方向與傳播方向垂直。P波既能在固體中傳播，也能波既能在固體中傳播，也能在液體中傳播，在液體中傳播，S波僅能在固體中傳播。地震波的傳波僅能在固體中傳播。地震波的傳播速度取決于介質的彈性與密度之比，在地球內部，播速度取決于介質的彈性與密度之比，

3、在地球內部，巖石的彈性和密度都隨深度的增加而增加，但彈性的巖石的彈性和密度都隨深度的增加而增加，但彈性的增加比密度的增加更快，所以地震波的速度一般是隨增加比密度的增加更快，所以地震波的速度一般是隨深度的增加而增加。深度的增加而增加。有關地震波有關地震波9莫霍洛維奇莫霍洛維奇(Andrija Mohorovicic)101909年，莫霍洛維奇年，莫霍洛維奇(Andrija Mohorovicic)在研究歐洲巴爾干地區的地震記錄時發現，在研究歐洲巴爾干地區的地震記錄時發現，在地下幾十在地下幾十 km深處深處P波速度從地殼特有的波速度從地殼特有的6.2-7.6 km/s的范圍突然增大到上地幔所特的范

4、圍突然增大到上地幔所特有的有的8.0-8.2 km/s，S波速度從波速度從3.8 km/s激增激增到到4.4-4.6 km/s。后來觀測證實這一間斷面。后來觀測證實這一間斷面不僅在歐洲，而且在全球都普遍存在，所不僅在歐洲，而且在全球都普遍存在，所以把這一間斷面稱為莫霍洛維奇間斷面或以把這一間斷面稱為莫霍洛維奇間斷面或莫霍面或莫霍面或M界面。界面。第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質11現代莫霍面的深度變化現代莫霍面的深度變化121914年，古登堡年，古登堡(Gutenberg)發現，從莫霍發現，從莫霍面往下，地震波速繼續增大，至面往下，地震波速繼續增大，至2885 km

5、深深處處P波速度增至波速度增至13.64 km/s，S波速度增至波速度增至7.11 km/s；自；自2885 km以下，以下，P波速度驟然波速度驟然下降為下降為7.9 km/s、S波突然消失，表明波突然消失，表明2885 km以上為固相，以下為液相。人們把這一以上為固相，以下為液相。人們把這一截然的、明顯的分界面稱為古登堡面或截然的、明顯的分界面稱為古登堡面或G面。莫霍面之上的圈層被稱為地殼，古登面。莫霍面之上的圈層被稱為地殼，古登堡面之下的部分被稱為地核，兩者之間的堡面之下的部分被稱為地核，兩者之間的部分被稱為地幔。部分被稱為地幔。第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質

6、131936年，萊曼年，萊曼(Lehmann)根據通過地核的地震縱根據通過地核的地震縱波走時提出，在地核內部存在一個間斷面，并將波走時提出，在地核內部存在一個間斷面，并將地核分為內核和外核，內核的半徑在地核分為內核和外核，內核的半徑在12001250 km間，內外核邊界的深度約為間，內外核邊界的深度約為5100 km。進一步。進一步觀測研究表明外核不能傳播觀測研究表明外核不能傳播S波，為液態；而內波，為液態；而內核可以傳播核可以傳播S波，為固態。波，為固態。布倫根據地球內部地震波的速度分布，將固體布倫根據地球內部地震波的速度分布，將固體地球分為地球分為7層：地殼為層：地殼為A層，地幔為層，地幔

7、為B、C、D三三層，外核為層，外核為E層，內、外核的過渡區為層，內、外核的過渡區為F層，內層，內核為核為G層；后來他又根據新的資料，把層；后來他又根據新的資料，把D層分為層分為D和和D”層。層。第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質14地地 層層深度范圍深度范圍/kmVP和和VS特征特征K.E.Bullen,1975F.Press et al.,1982A地殼地殼033033復雜復雜B上地幔上地幔3341033410梯度正常梯度正常C4101000410660梯度較大梯度較大D下地幔下地幔100027006602885梯度正常梯度正常D270029002885梯度近于零梯

8、度近于零E外核外核2900498028854640VP梯度正常，梯度正常，VS為零為零F過渡區過渡區4980512046405155不詳不詳G內核內核5120637051556371梯度很小梯度很小1516地幔古登堡面莫霍面上地幔軟流圈巖石圈大陸地殼大洋地殼上地幔外核內核巖石圈地幔17第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質18地殼也稱地殼也稱A層：層：體積和質量均占地球體總體積和體積和質量均占地球體總體積和總質量的總質量的0.5%，上部硅鋁層或花崗巖質層主要，上部硅鋁層或花崗巖質層主要由沉積巖、花崗巖類和變質巖組成，其厚薄不等，由沉積巖、花崗巖類和變質巖組成，其厚薄不等，

9、在山區有時達在山區有時達40km，平原區一般為，平原區一般為10km，淺海，淺海區顯著變薄，大洋洋底缺失，地震波在此層的傳區顯著變薄，大洋洋底缺失，地震波在此層的傳播速度與花崗巖中傳播速度近似；下部硅鎂層或播速度與花崗巖中傳播速度近似；下部硅鎂層或玄武巖質層主要由相當于基性巖類的變質巖組成，玄武巖質層主要由相當于基性巖類的變質巖組成，呈連續分布，但厚薄不等，在大陸區厚達呈連續分布，但厚薄不等，在大陸區厚達30km，在深海盆內厚僅在深海盆內厚僅58km，地震波在此層的傳播，地震波在此層的傳播速度與基性巖類中傳播速度近似。速度與基性巖類中傳播速度近似。第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層

10、結構與深部物質19大洋型地殼：大洋型地殼：簡稱洋殼，一般分布在水深超過簡稱洋殼，一般分布在水深超過3000 km的洋盆下面，主要由玄武巖類的洋盆下面，主要由玄武巖類(Vp=6.4-6.9km/s)組成，厚度較小，一般組成，厚度較小，一般5-10km，平均厚，平均厚度度7km，太平洋地區最薄，僅，太平洋地區最薄，僅4-7km；地震探測；地震探測和深海鉆探成果表明，洋殼由上部枕狀熔巖、變和深海鉆探成果表明，洋殼由上部枕狀熔巖、變質枕狀熔巖和巖墻群，以及下部輝長巖和蛇紋巖質枕狀熔巖和巖墻群，以及下部輝長巖和蛇紋巖化的超鐵鎂質巖組成，遠洋沉積直接覆蓋在枕狀化的超鐵鎂質巖組成，遠洋沉積直接覆蓋在枕狀熔巖

11、之上；全球洋殼年齡沒有老于早侏羅世的，熔巖之上；全球洋殼年齡沒有老于早侏羅世的，因此它是最近兩億年以來通過海底擴張產生的。因此它是最近兩億年以來通過海底擴張產生的。第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質20大陸型地殼：大陸型地殼：簡稱陸殼，分布在大陸和被簡稱陸殼，分布在大陸和被海水覆蓋的大陸架和大陸坡下面，花崗巖海水覆蓋的大陸架和大陸坡下面，花崗巖類類(Vp=6.2km/s)和成分相當于玄武巖的變和成分相當于玄武巖的變質巖質巖( Vp=7.0km/s、Vs=3.8km/s)組成，厚組成，厚度較大，一般度較大，一般30-50km，平均，平均40km，中國，中國青藏高原厚達青

12、藏高原厚達60-80km，西部地區，西部地區50-70km、東南沿海地區為東南沿海地區為20余余km，陸殼的組成和結，陸殼的組成和結構比洋殼復雜得多，并保存了地球演化歷構比洋殼復雜得多，并保存了地球演化歷史史90%以上的記錄。以上的記錄。第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質21現在大陸地殼的平均化學成分現在大陸地殼的平均化學成分(即克拉克值即克拉克值)差異極大，差異極大，它是由它是由45.2的的O、27.2的的Si、8的的Al、5.8的的Fe、5.06的的Ca、2.77的的Mg、2.32的的Na、1.68的的K、0.68的的Ti、0.14的的H、0.10的的Mn、0.1

13、0的的P以以及及0.95的其他一百多種元素所組成。的其他一百多種元素所組成。O和和Si和和Al組成以架狀、鏈狀結構為主的鋁硅酸鹽陸組成以架狀、鏈狀結構為主的鋁硅酸鹽陸殼主體，殼主體，Fe、Mg含量明顯較低，分別形成密度顯著含量明顯較低，分別形成密度顯著較低的花崗質和鐵鎂質巖石，原巖較低的花崗質和鐵鎂質巖石，原巖為為TTG(Tonalite-Trondhjemite-Granodiorite，英云閃長巖英云閃長巖-奧長花崗巖奧長花崗巖-花花崗閃長巖崗閃長巖)巖巖類和麻粒巖為類和麻粒巖為主，它們構成了古大陸主，它們構成了古大陸和現代大陸下地殼的主要巖石。和現代大陸下地殼的主要巖石。第第2章章 地球

14、的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質22地殼的巖石學垂直分層可概略地分為：地殼的巖石學垂直分層可概略地分為：在在未變質的表殼巖石下面的上地殼由綠片巖未變質的表殼巖石下面的上地殼由綠片巖相巖石組成；相巖石組成；中地殼主要為經過富鋁的、中地殼主要為經過富鋁的、伴隨局部混合巖化及花崗巖化的角閃巖相伴隨局部混合巖化及花崗巖化的角閃巖相巖石；巖石；下地殼為含有長英質片麻巖和多種下地殼為含有長英質片麻巖和多種侵入體的麻粒巖相巖石。侵入體的麻粒巖相巖石。地殼物質結構的地殼物質結構的基本特點是，隨深度增加石英含量減少、基本特點是，隨深度增加石英含量減少、長石含量增多，按照一般地溫梯度長石含量增多，按照

15、一般地溫梯度(30/km)推算，上述分層界面的大致深度推算，上述分層界面的大致深度為為5 km、15 km、25 km左右。左右。第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質23 Q-石英；石英；Ab-鈉長石；鈉長石；Pl-長石；長石；Bi-云母；云母；Ms-白云母；白云母；Ch-綠泥石；綠泥石；Ep-綠泥石；綠泥石；Sps-錳錳鋁榴石鋁榴石；Act-陽起石；陽起石；Alm-鐵鋁榴石；鐵鋁榴石；Sep-蛇紋石；蛇紋石；Hb-普通角閃石；普通角閃石；Di-透輝透輝石；石；Px-輝石；輝石；Fo-鎂橄欖石鎂橄欖石24低速高導層：指地殼中地震波速低、電導率高的部分，其深度低速高導層：

16、指地殼中地震波速低、電導率高的部分，其深度與過去的所謂康氏面相當。低速高導層在分布上表現為一個不與過去的所謂康氏面相當。低速高導層在分布上表現為一個不連續的界面，不像莫霍面那樣到處都存在。在地表斷裂構造活連續的界面，不像莫霍面那樣到處都存在。在地表斷裂構造活動性較強的地區和地震活動性較強的地帶常發育低速高導層。動性較強的地區和地震活動性較強的地帶常發育低速高導層。650100等溫面與低速高導層等溫面與低速高導層(深度在深度在20 km左右左右)的位置正的位置正好相當。好相當。650100等溫面是巖石強度大、發生彈性或脆性等溫面是巖石強度大、發生彈性或脆性變形的高速材料與巖石強度小、發生韌性變形

17、的低速材料之間變形的高速材料與巖石強度小、發生韌性變形的低速材料之間的界面，此界面與巖石失去磁性的居里面很接近。此界面附近的界面，此界面與巖石失去磁性的居里面很接近。此界面附近或其上部是淺源地震的震源區，此界面之下的圈層主要發育韌或其上部是淺源地震的震源區，此界面之下的圈層主要發育韌形變形和顯著的流變，構造變形的強度顯著變弱，很少發生地形變形和顯著的流變，構造變形的強度顯著變弱，很少發生地震。這個震。這個650100的溫度界線，相當于地幔巖石徹底熔融的溫度界線，相當于地幔巖石徹底熔融溫度的一半左右，是蛇紋巖保持脆性狀態的最高溫度，也是一溫度的一半左右，是蛇紋巖保持脆性狀態的最高溫度，也是一系列

18、礦物發生相變的溫度邊界。系列礦物發生相變的溫度邊界。第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質25在在500-700的溫度區間，發生的溫度區間，發生了了-石英與石英與-石英、斜頑輝石與頑石英、斜頑輝石與頑火輝石的相變，也發生了各種脫水火輝石的相變，也發生了各種脫水作用以及部分熔融。而在中國大陸作用以及部分熔融。而在中國大陸內部，內部，650100等溫面與低速高等溫面與低速高導層導層(深度在深度在20km左右左右)的位置也正的位置也正好相當好相當,而且低速高導層被認為是中而且低速高導層被認為是中國大陸淺源地震的主要分布帶。國大陸淺源地震的主要分布帶。第第2章章 地球的圈層結構與

19、深部物質地球的圈層結構與深部物質26中國東部中國東部 與全球一致與全球一致 ，巖石圈底面溫度，巖石圈底面溫度1280C, 華北、東北華南的深度為華北、東北華南的深度為70-80km 深部有地熱異常深部有地熱異常大洋型巖石圈大洋型巖石圈 正常的大陸巖石圈正常的大陸巖石圈 陸殼洋幔型陸殼洋幔型巖石圈巖石圈侏羅紀以來東部形成洋陸過渡型侏羅紀以來東部形成洋陸過渡型（陸殼洋幔型）（陸殼洋幔型）巖石圈巖石圈陸殼增厚的陸殼增厚的大陸巖石圈大陸巖石圈 東部巖石圈平均地溫梯度東部巖石圈平均地溫梯度17-18C 西部僅西部僅10-12C27莫霍面可以是一個厚達數十米的過渡帶，既呈現出明莫霍面可以是一個厚達數十米的

20、過渡帶，既呈現出明顯的構造和巖石的復雜性，又顯示出性質和深度上的顯的構造和巖石的復雜性，又顯示出性質和深度上的強烈側向變化性。而且在一些地區莫霍面發生突然斷強烈側向變化性。而且在一些地區莫霍面發生突然斷錯，而在另一些地區莫霍面受構造和巖漿擾動的影響錯，而在另一些地區莫霍面受構造和巖漿擾動的影響而發生改造。而發生改造。大洋莫霍面是一個復雜的、互層的、大洋莫霍面是一個復雜的、互層的、03 km厚的結晶質堆積巖過渡帶，過渡帶覆在上地厚的結晶質堆積巖過渡帶，過渡帶覆在上地幔殘留的橄欖巖之上，頂部主要是鎂鐵質成分、底部幔殘留的橄欖巖之上，頂部主要是鎂鐵質成分、底部主要是超鎂鐵質成分。大洋莫霍面是由于上升

21、的地幔主要是超鎂鐵質成分。大洋莫霍面是由于上升的地幔橄欖巖釋壓熔融，產生了玄武巖質巖漿。橄欖巖釋壓熔融，產生了玄武巖質巖漿。大陸莫霍面大陸莫霍面的情況比大洋莫霍面復雜得多，最古老陸殼的情況比大洋莫霍面復雜得多，最古老陸殼(即未遭即未遭受晚期破壞前寒武紀克拉通受晚期破壞前寒武紀克拉通)之下的莫霍面比顯生宙之下的莫霍面比顯生宙地殼地殼(不包括年輕造山帶不包括年輕造山帶)之下的莫霍面深得多。之下的莫霍面深得多。第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質28上地幔上地幔: B層層(33-410 km)和和C層層(410-660 km)，物質成分除硅、氧外，鐵、，物質成分除硅、氧外，鐵

22、、鎂顯著增加，鋁退居次位，由類似橄鎂顯著增加，鋁退居次位，由類似橄欖巖的超基性巖組成，平均密度欖巖的超基性巖組成，平均密度3.8 g/cm3，壓力約，壓力約1.2-1.35GPa，溫度為，溫度為400-3000，物質狀態屬固態結晶質，物質狀態屬固態結晶質，具較大的塑性，地震波的具較大的塑性，地震波的Vp8.lkm/s、Vs4.7km/s。第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質29據高溫高壓實驗資料推斷，據高溫高壓實驗資料推斷，B層以橄層以橄欖石結構的鐵鎂硅酸鹽為主，硅氧四欖石結構的鐵鎂硅酸鹽為主，硅氧四面體以孤島狀分布在金屬離子間，也面體以孤島狀分布在金屬離子間，也稱島狀

23、硅酸鹽。稱島狀硅酸鹽。C層以鐵鎂硅酸鹽變成尖晶石結構為層以鐵鎂硅酸鹽變成尖晶石結構為特征，特征，660 km以下地幔的礦物以鈣鈦以下地幔的礦物以鈣鈦礦結構鐵鎂硅酸鹽為特征。礦結構鐵鎂硅酸鹽為特征。第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質30410 km深度的地震波速度不連續界面，深度的地震波速度不連續界面，是一個全球性的速度界面，界面厚度約是一個全球性的速度界面，界面厚度約10 km，分布穩定，是上地幔內最重要的，分布穩定，是上地幔內最重要的物質組成不連續界面；物質組成不連續界面；660 km深度上的地震波速度不連續界面，深度上的地震波速度不連續界面，是是個全球性的地震波速

24、度不連續面，個全球性的地震波速度不連續面，界面厚度約界面厚度約l0 km、深度大約有、深度大約有l00 km的的變化，它既是一個礦物相界面，也是一變化，它既是一個礦物相界面，也是一個化學組分的不連續界面。個化學組分的不連續界面。第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質31軟流圈或低速層：軟流圈或低速層：上地幔上部深度約上地幔上部深度約60250 km范圍內，地震波速顯著降低，存在一不連范圍內，地震波速顯著降低，存在一不連續低速帶，續低速帶，Vp從深從深60km處的處的8.2km/s下降到下降到深深150 km處的處的7.7 km/s，在深，在深250km處又上升處又上升為為

25、8.2 km/s，Vs從相應的從相應的4.6km/s降至降至4.0km/s。在上地幔上部深度在上地幔上部深度60-400km范圍內，熱量約范圍內，熱量約(1.l-1.5)1031 J，高于物質在該深度的熔點，高于物質在該深度的熔點，使該層以固體為主并在局部呈熔融或軟化狀使該層以固體為主并在局部呈熔融或軟化狀態，一般認為它可能是基性或超基性巖漿的態，一般認為它可能是基性或超基性巖漿的發源地。發源地。第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質32軟流圈和巖石圈的相對位置大洋地殼大陸地殼巖石圈莫洛霍維奇不連續面 低速帶（部分熔融）上地幔軟流圈33軟流圈的特征：軟流圈的特征：深度一般

26、為深度一般為60250 km，各地厚薄不，各地厚薄不一，如在南帕米爾和喀喇昆侖一帶，軟流圈底板深度可一，如在南帕米爾和喀喇昆侖一帶，軟流圈底板深度可達達300 km；軟流圈的頂、底部不是一個平整的面，而；軟流圈的頂、底部不是一個平整的面，而是逐漸過渡的層帶，一般在大約是逐漸過渡的層帶，一般在大約60 km深處地幔開始由脆深處地幔開始由脆性向塑性過渡，在大于性向塑性過渡，在大于250 km深處物質又變為較堅硬的深處物質又變為較堅硬的狀態；巖石處于熔融或塑性狀態，很小的應力作用就狀態；巖石處于熔融或塑性狀態，很小的應力作用就能引起物質的流動，而軟流圈物質的流動或對流，就會能引起物質的流動，而軟流圈

27、物質的流動或對流，就會帶動巖石圈的運動；洋殼下的軟流圈比陸殼下的軟流帶動巖石圈的運動；洋殼下的軟流圈比陸殼下的軟流圈厚，底板深度為圈厚，底板深度為400 km、厚度約、厚度約350 km；陸殼下面的；陸殼下面的軟流圈頂板深度為軟流圈頂板深度為100 km、底板為、底板為200250 km、厚度約、厚度約100150 km；軟流圈物質的密度比周圍地幔的密度小，；軟流圈物質的密度比周圍地幔的密度小，因此，軟流圈輕物質可能在巖石圈薄弱處上涌，引起巖因此，軟流圈輕物質可能在巖石圈薄弱處上涌，引起巖石圈的各種巖漿活動和構造運動。石圈的各種巖漿活動和構造運動。第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層

28、結構與深部物質34下地幔下地幔D層層(670-2885km)：曾稱為硫氧化曾稱為硫氧化物層，物質成分主要為硅酸鹽，此外還有物層，物質成分主要為硅酸鹽，此外還有金屬氧化物和硫化物，特別是鐵、鎳顯著金屬氧化物和硫化物，特別是鐵、鎳顯著增加，主要為鎂方鐵礦增加，主要為鎂方鐵礦(Mg，Fe)O，具石，具石鹽結構，硅酸鹽（鹽結構，硅酸鹽（Mg，Fe)SiO3具鈦鐵礦結具鈦鐵礦結構，它們是下地幔主要的礦物相。平均密構，它們是下地幔主要的礦物相。平均密度度5.7 g/cm3，壓力約，壓力約135 GPa，溫度為，溫度為1850-4400，物質狀態屬固態，化學作用，物質狀態屬固態，化學作用向深部逐漸減弱，以致

29、很難進行，放射性向深部逐漸減弱，以致很難進行，放射性物質含量很低。物質含量很低。第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質35核幔過渡帶：核幔過渡帶：地幔底部靠近地核的地幔底部靠近地核的200 km或或300 km的層，即的層，即D”層，在化學成分上不同于地幔其余部分，層，在化學成分上不同于地幔其余部分，可能代表地核中分解的物質，或通過地幔沉積而不能可能代表地核中分解的物質，或通過地幔沉積而不能沉入地核的較致密物質。該層質量占地球總質量的沉入地核的較致密物質。該層質量占地球總質量的3%，并具橫向不均勻性。長期以來一直將，并具橫向不均勻性。長期以來一直將D”層看作層看作是一般的

30、地震波速度低梯度和走時與振幅分散度增加是一般的地震波速度低梯度和走時與振幅分散度增加的區域。的區域。D”層層Vs的變化可達的變化可達5、Vp的變化為的變化為2.5，而且頂部速度隨深度增大、下部速度隨深度，而且頂部速度隨深度增大、下部速度隨深度減小，因此減小，因此D”層是地震波速度的間斷面，由于熱流是層是地震波速度的間斷面，由于熱流是從金屬核從金屬核(高熱傳導區高熱傳導區)進入下地幔進入下地幔(低熱傳導區低熱傳導區)，所，所以以D”層也是地幔的熱邊界層。層也是地幔的熱邊界層。第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質36373839外核外核E層層(2885-4640km)和和F

31、層層(4640-5155km) ：因橫：因橫波不穿過外核和縱波吸收得很少等，認為外核波不穿過外核和縱波吸收得很少等，認為外核(E層層)為鐵、硅和鎳組成的熔融體，接近液體，其密度為為鐵、硅和鎳組成的熔融體，接近液體，其密度為1012 g/cm3；外外核表面核表面(深深4640km)至內核表層至內核表層(深深5155km)之間的圈層稱為過渡層之間的圈層稱為過渡層(即即F層層)。外核的物質。外核的物質組成為液態的鐵、鎳和少量的硅、硫等，組成為液態的鐵、鎳和少量的硅、硫等，Vp=8.1-8.9km/s、Vs=0.00km/s，密度為，密度為5.7-12.0g/cm3，壓力，壓力為為143-298 GP

32、a，溫度為，溫度為3700-5500。地核的性質很。地核的性質很接近于純鐵，但是在外核狀態下，外核的密度比純鐵接近于純鐵，但是在外核狀態下，外核的密度比純鐵約小約小10，溫度也比純鐵的熔點低，因此，要求在外，溫度也比純鐵的熔點低，因此，要求在外核中摻雜有輕元素。這些摻雜元素應該使壓縮波速度核中摻雜有輕元素。這些摻雜元素應該使壓縮波速度增加和熔點降低，它們可能是增加和熔點降低，它們可能是Fe-S-O或或Fe-S-Si。第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質40內核內核G層層(5155-6371km) ：內地核呈固內地核呈固態，橫波能傳播，物質組成為鐵鎳合態，橫波能傳播，物質

33、組成為鐵鎳合金，金，Vp=11.2-11.3 km/s、Vs=3.6-3.7 km/s，密度為，密度為12.7-13.0g/cm3，壓力為，壓力為332-370 GPa，溫度為，溫度為4720-6000。內。內地核的半徑為地核的半徑為1216 km，質量約占地球，質量約占地球總質量的總質量的1.7。在內核和外核的邊界。在內核和外核的邊界上，密度和速度的突變足夠大，界面上，密度和速度的突變足夠大，界面明顯。明顯。第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質41地球在地球在46億年的歷史中，發生億年的歷史中，發生了一系列不同時間尺度韻律性變了一系列不同時間尺度韻律性變化，可劃分出長

34、韻律、中韻律、化，可劃分出長韻律、中韻律、短韻律和微韻律四個層次。短韻律和微韻律四個層次。地球構造活動的韻律性地球構造活動的韻律性421-2Ga的韻律：的韻律：由地表巖層記錄恢復的地由地表巖層記錄恢復的地球演化史顯示，地球自形成之后大約每球演化史顯示，地球自形成之后大約每1Ga左右經歷一次明顯的突變：第一個突變左右經歷一次明顯的突變：第一個突變標志的年限是標志的年限是3.6Ga。老于。老于3.6Ga的巖石以的巖石以基性一超基性巖漿巖為主，無酸性巖，表基性一超基性巖漿巖為主，無酸性巖，表殼巖也很少發現；而在殼巖也很少發現；而在3.6Ga之后，地球上之后，地球上出現了海洋化學巖和斜長巖類的第一個峰出現了海洋化學巖和斜長巖類的第一個峰值，有了疊層石及富鈉的最古老的值，有了疊層石及富鈉的最古老的“花崗花崗巖巖”等。等。第第2章章 地球的圈層結構與深部物質地球的圈層結構與深部物質431-2Ga的韻律：的韻律：第二個突變標志的年限是第二個突變標志的年限是2.6Ga。老于。老于2.6Ga的巖石以綠巖建造和碧玉鐵質的巖石以綠巖建造和碧玉鐵質巖建造的交互層占優勢，而在此時限之后，這類巖建造的交互層占優勢，而在此時限之后，這類建造