地球内部结构

地球内部结构,第1张

地球内部结构是指地球内部的分层结构。根据地震波在地下不同深度传播速度的变化,一般将地球内部分为三个同心球层:地核地幔地壳

地壳与地幔之间由莫霍面界开,地幔与地核之间由古登堡面界开。地震一般发生在地壳之中。地壳内部在不停地变化,由此而产生力的作用,使地壳岩层变形、断裂、错动,于是便发生地震。超级地震指的是指震波极其强烈的大地震。但其发生占总地震7%~21%,破坏程度是原子弹的数倍,所以超级地震影响十分广泛,也是十分具破坏力。

地球是一个非均质体,内部具有分层结构,各层物质的成分、密度、温度各不相同。

科学家们根据地震波在地球内部传播速度的变化情况,发现地球内部存在着几个显著的波速不连续界面,从而将地球内部分为几个不同物质组成、不同物理性质的同心圈层,并且综合地球科学、天文学及天文地质学研究成果,结合岩石的高温高压实验、陨石及宇宙化学的研究成果,推断出地球各圈层的密度、压力、温度及化学成分等特征。

(1)地壳:由风化的土层和岩石组成。上部为硅铝层(花岗质岩),下部为硅镁层(玄武质岩)。大洋底部经常缺失硅铝层,地壳平均厚度为33千米。

(2)地幔:上地幔主要由橄榄岩、超基性岩组成,下地幔由富含铁镁的硅酸盐矿物组成。

(3)软流层:又叫软流圈,位于上地幔上部岩石圈之下,深度在50~250千米之间,是一个基本上呈全球性分布的地内圈层。软流层顶底界面不十分确定,与岩石圈之间无明显界面,具有逐渐过渡的特点。软流层物质为高温熔融状态,柔软而富有可塑性。

(4)地核:由铁、镍元素组成。上部(外地核)是地球内惟一的液态圈层,内核是固态的。

(5)莫霍界面(南斯拉夫面):地幔与地壳的分界面。

(6)古登堡面:地核和地幔之间的分界面(距地表2800余千米)。

大气圈、水圈、生物圈是包裹在地球外面的外3圈。它们自成系统,又互相渗透、互相影响,伴随着地球的成长而成熟。同时,又推动了地球的演化。

关于地球层圈构造的形成有2种不同的说法。

(1)地球层圈构造是地球自太阳星云盘内吸收聚积化学元素的分馏与顺序凝聚的结果,也就是说,组成原始地球的尘埃是按它们的密度和熔点的高低依次聚集的。熔点高、密度大的铁镍尘埃首先聚积,形成地球中心的地核;其次,铁镁硅酸盐尘粒的聚积,包围在地核之外层,即成为地幔;最后,熔点低、密度小的硅酸盐尘粒聚积,又包围在地幔之外层,成为地壳。

(2)地球形成以后,其初始物质发生部分熔融分异作用造成层圈构造。占地球体积84%的地幔部分熔融以后导致分异,终于形成地核与地壳。

到20世纪80年代,几位美国学者对大陆的形成提出新见解,认为是陨石撞击的结果。又有人认为,42亿年前,地球上肯定还没有大气。由于陨石的撞击十分的活跃,而地球当时又缺少大气层的保护,所以其撞击力量是非常大的。结果把薄薄的地壳撞破,导致到处火山爆发,于是大量的熔岩涌出,遍布地表,原始的地壳被掩埋了,以致原始地壳的痕迹如今十分难觅。

根据月球上月壳斜长岩的年龄为43亿~44亿年,此时月球的月核、月幔、月壳3个层圈构造也已形成。由此推论,地球上的地核、地幔、地壳3个层圈构造也应该在此时形成。

地球是一个大球体,其结构为一同心状圈层构造,由地心至地表依次分为地核、地幔、地壳。概括地说,地球是由岩石构成的,内部是溶化的岩浆,表面则是坚硬的岩石。地球表面,陆地占不到1/3,而水占2/3以上。

虽然人类目前仅能对地壳表层进行探索,还难以了解地球内部的情况。但科学家们通过对地震的研究,使得我们对地球内部的情况还是有一定程度的了解。

从地表算起,地壳约厚40千米,分为两层。上边的一层,也就是陆地,由花岗岩构成。花岗岩层的下面,有薄薄的一层坚硬的岩石,称作“玄武岩”。地壳的主要成分则是石英(二氧化硅)及硅酸盐类,如长石。

地核是地球的核心部分,位于地球的最内部。半径约为3470千米,温度非常高,约有4000℃~6000℃。地核又分为外地核和内地核两部分,外地核的物质为液态,内地核则是固态结构。地核的主要成分是以铁、镍为主的重金属,所以又称铁镍核。

在地核和岩石地壳之间厚约3200千米的壳体称作“地幔”,主要由致密的造岩物质构成,这是地球内部体积最大、质量最大的一层。地幔又可分成上地幔和下地幔两层。上部地幔主要成分是橄榄石及辉石(铁镁矽酸盐岩石),也有钙和铝;下部地幔的主要成分则是矽、镁、氧,再加上一些铁、钙及铝等。

整体估算,地球化学组成的重量百分比为:铁346%,氧295%,硅152%,镁127%,镍24%,硫19%,钛005%等。

以上这些了解都是来自于地震震测资料,虽然上部地幔的物质有时会因火山喷出熔岩而被带到地表来,但是我们仍无法到达地幔,目前的海底钻探行动连地壳都尚未挖穿。

我们每天都居住在地球上面,尽情的享受着地球母亲无偿提供给我们的一切地表资源。但是地球内部到底是怎样的?我们所居住的地下究竟是什么样子的呢?人们不可能象神话故事中的神仙一样能够上天入地,这个问题自然也就成了一个难题。而世界上的钻井最深也不过万米左右,对于有着6300多公里半径的地球而言,就显得微不足道了。

其实在地球的内部,是分有很多层的,象同心球一样具有同心球,而且每一层次组成的物质和物理性质都不一样。我们无法观测到地球的内部,地球的内部构造也只能通过各种理论推测而来。人们通过地球内部地震波的传播情况,间接的推断证明地球内部是由地壳、地幔、地核三个部分组成的。

地球的最外层结构便是地壳,地壳是由岩石所坐车的一层坚固外壳,是地球最外层的固体圈层,也是岩石圈的重要组成部分。地壳平均厚度约大约为17千米左右。因为大陆地壳厚度较大,厚度大约在35——45千米左右;平原盆地相对比较薄弱;大洋地壳则十分薄弱,厚度只有几千米而已;而世界最高峰喜马拉雅山脉的地壳厚度可以达到70~80千米。地壳又分为上地壳和下地壳,上地壳主要作用是承受应力以及地震易发生的层位,所以地壳较硬;而下地壳便相对较软了。

在地壳和地核的中间还有一个夹层,就是我们所说的地幔。厚度大约有2800多千米。地幔是由致密和造岩物质构成的,也是地球内部体积和质量都最大的一层。地幔和地壳一样也分为上地幔和下地幔两个层。在上地幔的顶部,有一个可以让地震波减慢的层面。通常人们把上地幔顶部和地壳合称为岩石圈,又称软流层,且很可能是岩溶的发源地;而下地幔的温度、压力以及密度都有所增大,物质呈可塑性固态,厚度大约有2900公里。

地核则是组成地球的核心部分,从下地幔的底部一直到地球中心部位。由铁和镍元素组合而成,密度高达每立方厘米12克左右;且温度极高,约有4000~6000℃;半径约为3470千米。地核同样分为外地核和内地核两个部分。现在的科学家认为外地核的物质为液态,内地核则呈固态结构。

地核的主要成分是铁

(或铁镍质),不过也可能有一些较轻的物质存在,地心的温度约有7,500K,比太阳表面温度还来得高;下部地函的主要成分可能是矽、镁、氧,再加上一些铁、钙及铝;上部地幔主要成分则是橄榄石及辉石

(铁镁矽酸盐岩石),也有钙和铝。

以上这些瞭解都是来自於地震震测资料,虽然上部地幔的物质有时会因著火山喷出熔岩而被带到地表来,但是我们仍无法到达固体地球的主要部分,目前的海底钻探行动连地壳都尚未挖穿。

地壳的成分则主要是石英

(二氧化硅)

及硅酸盐类如长石。

整体估算,地球化学组成的重量百分比为:

铁346%

,氧295%

,矽152%

,镁127%

,镍24%

,硫19%

,005%

1、地壳

地壳是地球的表面层,也是(地球上绝大多数有机生命)人类生存和从事各种生产活动的场所。地壳实际上是由多组断裂的,很多大小不等的块体组成的,它的外部呈现出高低起伏的形态,因而地壳的厚度并不均匀:大陆下的地壳平均厚度约35公里,我国青藏高原的地壳厚度达65公里以上;海洋下的地壳厚度仅约5~10公里;整个地壳的平均厚度约17公里,这与地球平均半径6371公里相比,仅是薄薄的一层。

地壳上层为花岗岩层(岩浆岩),主要由硅-铝氧化物构成;下层为玄武岩层(岩浆岩),主要由硅-镁氧化物构成。理论上认为过地壳内的温度和压力随深度增加,每深入100米温度升高1℃。近年的钻探结果表明,在深达3公里以上时,每深入100米温度升高25℃,到11公里深处温度已达200℃。

目前所知地壳岩石的年龄绝大多数小于20多亿年,即使是最古老的石头丹麦格陵兰的岩石也只有39亿年;而天文学家考证地球大约已有46亿年的历史,这说明地球壳层的岩石并非地球的原始壳层,是以后由地球内部的物质通过火山活动和造山活动构成的。

地壳是地球表面以下、莫霍面以上的固体外壳,地震波在其中传播速度比较均匀。地球厚度变化有规律,其规律是:地球大范围固体表面的海拔越高,地壳越厚;海拔越低,地壳越薄。 地壳由90多种元素组成,它们多以化合物的形态存在。氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁8种元素的质量占地壳总质量的9804%。其中氧几乎占1/2,硅占1/4。硅酸盐类矿物在地壳中分布最广。

2、地幔

地壳下面是地球的中间层,叫做“地幔”,厚度约2865公里,主要由致密的造岩物质构成,这是地球内部体积最大、质量最大的一层。 地幔又可分成上地幔和下地幔两层。一般认为上地幔顶部存在一个软流层,推测是由于放射元素大量集中,蜕变放热,将岩石熔融后造成的,可能是岩浆的发源地。软流层以上的地幔部分和地壳共同组成了岩石圈。下地幔温度、压力和密度均增大,物质呈可塑性固态。

地幔上层物质具有固态特征,主要由铁、镁的硅酸盐类矿物组成,由上而下,铁、镁的含量逐渐增加。

3、地核

地幔下面是地核,地核的平均厚度约3400公里。地核还可分为外地核、过渡层和内地核三层,外地核厚度约2080公里,物质大致成液态,可流动;过渡层的厚度约140公里;内地核是一个半径为1250公里的球心,物质大概是固态的,主要由铁、镍等金属元素构成。地核的温度和压力都很高,估计温度在5000℃以上,压力达132亿千帕以上,密度为每立方厘米13克。

美国一些科学家用实验方法推算出地幔与核交界处的温度为3500℃以上,外核与内核交界处温度为6300℃,核心温度约6600℃。

横波不能在外核中传播,表明了外核的物质在高温和高压环境下呈液态或熔融状态。它们相对于地壳的“流动”,可能是地球磁场产生的主要原因。一般认为地球内核呈固态。(软流层一般认为可能是岩浆的主要发源地之一)

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