地球是一个近似椭圆的球形体,半径约为6370千米。它分为三个圈层:地壳、地幔、地核(图4.1)。
图4.1 地球剖面图
● 地壳
地壳是固体地球的最外一圈,主要是由富含硅和铝的硅酸盐岩石所组成的硬壳。地壳厚度变化较大:大洋地壳较薄,平均厚6千米,最薄处不到5千米;大陆地壳较厚,平均厚35千米,最厚处可达70千米(我国青藏高原)。整个地壳平均厚33千米。地壳具有双层结构:上层叫硅铝层,主要化学成分为硅、铝,密度为2.7~2.8克/厘米3;下层叫硅镁层,主要化学成分为硅、镁、铁和铝,密度为2.9~3.0克/厘米3。大陆地壳硅铝、硅镁层都有,而大洋地壳缺失硅铝层,只有硅镁层。
● 地幔
地幔厚2900千米。以1000千米深度为界,地幔可分为上、下地幔。上地幔主要由含铁、镁多的硅酸盐物质组成,平均密度为3.5克/厘米3。由于随深度增加温度升高,大约在离地表100~150千米范围内温度高,近于岩石的熔点,地幔物质处于塑性流动状态,称为“软流圈”。地震波通过软流圈时,波速随深度增加而降低,故该圈又称“低速带”。它是岩浆活动的发源地。下地幔成分比较均一,与上地幔相似,但随深度增加,铁的含量增加,平均密度为5.1克/厘米3。
● 地核
地核厚3473千米。据推测地核物质由铁、镍组成,温度和压力非常高,密度大,可达9.98~13克/厘米3。
地球的内部结构为一同心状圈层构造,由地心至地表依次分化为地核(core)、地幔(mantle)、地壳(crust)。地球地核、地幔和地壳的分界面,主要依据地震波传播速度的急剧变化推测确定。内部结构:
当地壳岩石发生断裂错动时,会产生强烈的震动,这就是地震。地震所释放出的能量非常巨大,可相当于10万颗普通的原子弹爆炸。它能使地球像一个巨大的音叉那样发生振动,产生强大的地震波。当人们在地表用仪器观测地震波向地球中心传播时,发现地震波在大陆底下33千米左右深处,在海洋底下10千米左右深处发生了巨大的突变;在地下2900千米左右深处又发生了巨大的突变。
这表明地下有两个明显的界面,界面上下物质的物理性质有很大差异。第一个界面位于33千米深处,是奥地利科学家莫霍洛维奇于1909年发现的,简称为“莫霍面”。另一明显界面位于2885千米深处,是德国科学家古登堡于1914年发现的,简称为“古登堡面”。据此,科学家们认为,地球内部大致可分为三个组成物质和性质不同的同心圈层,最外面的一层称为地壳,最中心部分称为地核,中间一层称为地幔。如果把地球内部结构做个形象的比喻,它就像一个鸡蛋,地核就相当于蛋黄,地幔就相当于蛋白,地壳就相当于蛋壳。