中学地理教学实用手册--地质
地壳 地壳是地球表层的固体硬壳,指地面以下,莫霍面以上的部分。它由各种各样的硅酸盐类岩石所组成,上部主要由沉积岩、花岗岩类岩石组成,下部主要由玄武岩或辉长岩组成,地壳表面凹凸不平,和大气圈、水圈、生物圈直接接触。
地壳的厚度各地差异很大,大约变化于5—70公里之间。大陆地壳主要由花岗岩和玄武岩组成,平均厚度为33公里,大洋地壳主要由玄武岩组成,平均厚度为7.3公里,整个地壳平均厚度为17公里。
地壳表面岩石的平均密度是2.65克/立方厘米,往下逐渐增大。到地壳底部密度增至2.9克/立方厘米,温度增高到1000℃左右,压力可增加到一万多个大气压力。
地壳总质量为5×109吨,约占整个地球质量的0.4%。地壳的体积为地球总体积的1%。但地壳是形成各种复杂地质现象的场所,又是矿产资源的蕴藏地带。
840岩石圈 岩石圈包括地壳和软流层以上的地幔顶部,由花岗质岩石、玄武质岩石和超基性岩组成,厚约60—120公里。
841莫霍面和古登堡面 地球内部的构造及其物质状态,无法直接观察。主要借助于地震波在地球内部的传播情况作为划分地球内部圈层构造的依据。
地震波在地球内部传播速度发生急剧变化的地方,在地震学上称为不连续面。
莫霍面是地壳和地幔的分界面。1909年,奥地利地震学家莫霍洛维奇发现,当地震波通过地下33公里处时,纵波速度由 7.6公里/秒急增到 8.1公里/秒,横波由4.2公里/秒增至4.6公里/秒有一个明显的不连续面,后经各地观测证实,这个不连续面在全球普遍存在,故把这一不连续面称莫霍洛维奇面,简称莫霍面,或称莫氏面。
古登堡面是地幔和地核的分界面。自莫霍面向下,地震波持续增大,在地下2900公里处纵波速度由13.64公里/秒,突然降为8.1公里/秒,而横波由7.3公里/秒至此完全消失。这个不连续面是在1914年由美籍德国地震学家古登堡最早发现的,故称古登堡不连续面,简称古登堡面。
842硅铝层 地壳的上层,自地面到康腊面(即莫霍面以上的一个次一级不连续面)之间,主要由沉积岩和花岗质岩石组成,其岩石化学成分以氧(O)、硅(Si)、铝(Al)为主,钠(Na)、钾(K)、也较多。沉积岩指分布于地壳表层的未固结或已固结的各种沉积岩。而花岗质岩石是指平均化学组成和花岗岩、闪长岩-类岩石成分相似的岩石。地震波在此层中的传播速度与在花岗岩中的传速速度近似,故称花岗质层。该层的厚度在山区可达40公里,在平原区常为10余公里,在海洋地区则显著变薄,在太平洋中部此层缺失。硅铝层是不连续圈层。
843硅镁层 地壳的下层。康腊面以下到莫霍面以上的那一层,叫硅镁层,主要由玄武岩和辉长岩类组成,其岩石化学成分仍以氧(O)、硅(Si)、铝(Al)为主,但比硅铝层含量相对减少,而镁(Mg)、铁(Fe)、钙(Ca)成分相应增多。岩石的平均化学组成和玄武岩相似,又称玄武质层。在大陆平原地区可厚达30公里,但在缺失花岗质层的深海盆内,玄武质层仅厚5—8公里。其上直接为海洋沉积层和海水所覆盖。硅镁层是一连续圈层。
844大洋型地壳 是地壳的一种类型,主要分布在海洋盆地之下。大洋型地壳大部分是单层结构,即在玄武质层之上只有很薄的或者根本没有花岗质层。大洋型地亮相当于硅镁层。厚度较小,平均厚度仅7.3公里。在大西洋和印度洋部分厚度可达10—15公里,而在太平洋最小厚度只有5公里。
845大陆型地壳 是地壳的一种类型,主要分布在大陆及浅海大陆架区。多为双层结构,即在玄武质层之上有很厚的沉积岩层和花岗质岩层,相当于硅镁层及其上的硅铝层两层。厚度较大,平均厚度为33公里,越往高山地区厚度越大,我国西藏高原及天山地区可厚达70—80公里。
846 地幔 指莫霍面以下到古登堡面以上的圈层。深度从地下33—2900公里。其体积占地球总体积的83%,质量为地球总质量的 68.1%。物质密度从 3.32克/立方厘米递增到5.66克/立方厘米。压力随深度增加,地幔下部压力增至140万个大气压。温度也随深度缓慢增加,上部约为1200—1500℃,下部约为1500—2000℃。
关于地幔的物质成分和状态至今还不十分清楚,但根据地震波在地幔中传播速度缓慢而均匀,说明地幔物质较地壳具有很大的均匀性。
地幔一般分两层,从莫霍面到 1000公里的深度叫上地幔,从1000公里到2900公里的深度叫下地幔。上地幔的物质成分除硅、氧外,铁、镁显著增加,类似于橄榄岩的超基性岩类岩石,又称橄榄岩层。在上地幔上部,深约50—250公里范围内,由于放射性元素蜕变生热,产生高温异常,温度高于物质的熔点,形成具有可塑性的或呈熔融状态的软流层,这被认为是岩浆的发源地。地震波在这里明显下降,形成了低速带。地表常见的玄武岩,就来自上地幔,上地幔的物质运动,直接影响到地壳运动。因此对上地幔的研究越来越受到世界各国的重视。下地幔的物质组成除了硅酸盐物质在强大压力下形成的一种致密物质外,金属硫化物和金属氧化物铬、铁、镍等成分显著增加。其化学作用随深度增加而减弱,称退化学作用带。
根据地震波传播的情况认为,地幔物质的硬度比钢还大,应属非晶质固态。
847软流圈 指地壳岩石圈以下的圈层在地表以下70—100公里至地下1000公里之间,位于地幔上部。地震波的波速在这里明显下降;又称低速带。据推测,这里温度约1300℃左右,压力有3万个大气压,已接近岩石的熔点,因此形成了超铁镁物质的塑性体,在压力的长期作用下,以半粘性状态缓慢流动,故称软流圈。板块构造理论的地幔对流运动,就是在软流圈中进行的。岩石圈板块就是在软流圈之上漂移的。
848地核 位于古登堡面(2900公里)以下直到地心部分称地核。地核的边界是一个极为明显的不连续面,纵波从13.6公里/秒下降到8.1公里/秒,横波突然消失。表明组成地核物质的化学成分和物理性质等有了很大的变化。
地核可以分为外地核(2900—4640公里),过渡层 4640—5155公里)和内地核(5155—6371公里)。
据推测,地核物质非常致密,密度为 9.7—13克/厘米3以上;地核总质量为1.88×1021吨,占整个地球质量的31.5%;压力可达300—360万个大气压;一般认为温度为2000—3000℃,或更高。
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