2014年地概演示08地球的圈層

1、2022-3-15621第八章第八章 地球的內(nèi)部圈層地球的內(nèi)部圈層一、一、 不安穩(wěn)的大地不安穩(wěn)的大地?zé)顭钫痣姡粚幉涣?。百川沸騰，山冢萃崩。高岸為谷，深谷為陵。2022-3-15622北川縣城北川縣城2022-3-15623北川中學(xué)北川中學(xué)2022-3-156242022-3-15625候風(fēng)地動(dòng)儀候風(fēng)地動(dòng)儀2022-3-156262022-3-15627震源震源震中震中2022-3-15628Earthquakes allow us to study Earths interior2022-3-15629二、地球內(nèi)部的透視目前對地球內(nèi)部的了解主要借助于地震波研究的成果（世界最深鉆孔約12km、

2、隕石、重力、地磁、地電、地?zé)?、巖漿、高溫高壓實(shí)驗(yàn)、計(jì)算所模擬）。 地球是一個(gè)具有彈塑性的實(shí)體。彈性：受力的物體一旦撤去力的作用能夠恢復(fù)至變形前的原始狀態(tài)。塑性：受力的物體一旦撤去力的作用不能恢復(fù)至變形前的原始狀態(tài)地震波：由地震所激發(fā)出的彈性波。2022-3-15621018491849年英國科學(xué)家斯托克斯年英國科學(xué)家斯托克斯(G.H.Stokes)(G.H.Stokes)證證實(shí)地震時(shí)產(chǎn)生出兩種彈性波：實(shí)地震時(shí)產(chǎn)生出兩種彈性波：一種是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向一致的一種是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向一致的縱波縱波（又稱又稱P P波）波）；一種是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向相垂直的一種是質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與傳播方向相垂

3、直的橫橫波波（又稱（又稱S S波）波）。因因P P波與波與S S波都是在物體內(nèi)部傳播的，都叫波都是在物體內(nèi)部傳播的，都叫體波體波。還有一種地震波只在地球表面?zhèn)鞑?，稱為還有一種地震波只在地球表面?zhèn)鞑ィQ為表面表面波波。2022-3-156211縱波與橫波縱波與橫波2022-3-1562122022-3-1562132022-3-156214透視地球內(nèi)部靠的是透視地球內(nèi)部靠的是P P波與波與S S波波： S S波：波：只能在固態(tài)物質(zhì)中傳播。只能在固態(tài)物質(zhì)中傳播。Vs=Vs=（ / / ）1/21/2 Vs Vs橫波速度；橫波速度； 介質(zhì)密度；介質(zhì)密度； 介質(zhì)的體變模量（物體在圍壓作用下能縮小程度）

4、；介質(zhì)的體變模量（物體在圍壓作用下能縮小程度）； 切變模量（物體在定向力作用下能改變的程度），切變模量（物體在定向力作用下能改變的程度），在液態(tài)下，在液態(tài)下， =0=0 P P波：波：在氣、液或固態(tài)物質(zhì)中都可以傳播。在氣、液或固態(tài)物質(zhì)中都可以傳播。傳播時(shí)只引起物質(zhì)疏密的變化，傳播時(shí)只引起物質(zhì)疏密的變化，不要求物質(zhì)具不要求物質(zhì)具有固定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，有固定的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，Vp=Vp=（ +4+4 /3/3）/ / 1/2 1/2 VpVp縱波速度縱波速度2022-3-156215 通常震源所發(fā)出的通常震源所發(fā)出的P P波與波與S S波在波在均質(zhì)體均質(zhì)體內(nèi)內(nèi)應(yīng)該沿著直線傳播，傳播速度應(yīng)該基本應(yīng)該沿著直線傳

5、播，傳播速度應(yīng)該基本穩(wěn)定。穩(wěn)定。 當(dāng)?shù)卣鸩◤囊环N介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，當(dāng)?shù)卣鸩◤囊环N介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)折射或反射的現(xiàn)象。會(huì)出現(xiàn)折射或反射的現(xiàn)象。 地震波的傳播是沿著彎曲的路徑時(shí)，則地震波的傳播是沿著彎曲的路徑時(shí)，則表示沿途介質(zhì)的性質(zhì)是逐漸的改變。表示沿途介質(zhì)的性質(zhì)是逐漸的改變。 實(shí)際上，地震波在地球內(nèi)部的傳播，實(shí)際上，地震波在地球內(nèi)部的傳播，既是沿著曲線的路徑，又有突變的現(xiàn)象。既是沿著曲線的路徑，又有突變的現(xiàn)象。2022-3-1562162022-3-1562172022-3-156218三、內(nèi)部圈層的劃分三、內(nèi)部圈層的劃分 地震波在地球內(nèi)部傳播存有地震波在地球內(nèi)部傳播存有7 7個(gè)顯

6、著的地震波個(gè)顯著的地震波速不連續(xù)界面。最主要的不連續(xù)界面有速不連續(xù)界面。最主要的不連續(xù)界面有2 2個(gè)：個(gè)： 莫霍洛維奇面莫霍洛維奇面（簡稱莫霍面）：（簡稱莫霍面）：最先由克羅地亞學(xué)最先由克羅地亞學(xué)者者莫霍洛維奇莫霍洛維奇(A. Mohoroviche, 1857-1936) (A. Mohoroviche, 1857-1936) 于于19091909年發(fā)現(xiàn)：年發(fā)現(xiàn)：在莫霍面上下，在莫霍面上下，VpVp從從7.0 km/s 8.1 km/s7.0 km/s 8.1 km/s左右；左右；VsVs從從4.2 km/s 4.4km/s4.2 km/s 4.4km/s左右左右莫霍面出現(xiàn)的深度，全球平均為

7、莫霍面出現(xiàn)的深度，全球平均為33km, 33km, 大洋之下大洋之下平均僅為平均僅為7km7km。 莫霍面之上部分稱為地殼，莫霍面之下到古莫霍面之上部分稱為地殼，莫霍面之下到古登堡面之間稱為地幔登堡面之間稱為地幔2022-3-1562192022-3-156220 古登堡面：古登堡面：19141914年由美籍德裔學(xué)年由美籍德裔學(xué)者者古登堡古登堡（B. Gutenberg, B. Gutenberg, 1889-19601889-1960）發(fā)現(xiàn)。）發(fā)現(xiàn)。VpVp由由 13.6 km/s13.6 km/s突然降低為突然降低為7.98 km/s7.98 km/s；VsVs從從7.23 km/s7.2

8、3 km/s到到突然消失。突然消失。界面深度為界面深度為2885km2885km。界面之下界面之下到地心，稱為地核到地心，稱為地核2022-3-156221上地幔內(nèi)部（即層內(nèi)）：上地幔內(nèi)部（即層內(nèi)）：存在一個(gè)地震存在一個(gè)地震波的低速層。波的低速層。地震波速比上部減少地震波速比上部減少- -左右；左右；地震波速呈漸變過渡，無明顯突變面地震波速呈漸變過渡，無明顯突變面；深度一般為深度一般為6060250km250km之間。之間。表明此處巖石強(qiáng)度較低，局部為熔融。表明此處巖石強(qiáng)度較低，局部為熔融。低速層后來就被命名為低速層后來就被命名為軟流圈軟流圈(LVZ)(LVZ)。軟流圈以上、巖石強(qiáng)度較大的部分

9、（包軟流圈以上、巖石強(qiáng)度較大的部分（包括地殼和上地幔頂部）稱為括地殼和上地幔頂部）稱為巖石圈巖石圈。2022-3-156222莫霍面莫霍面古登堡面古登堡面低速層（軟流圈）低速層（軟流圈）2022-3-1562232022-3-1562242022-3-156225四、內(nèi)部圈層的主要特性內(nèi)部圈層的主要特性一）地球內(nèi)部的主要物理性質(zhì)一）地球內(nèi)部的主要物理性質(zhì)密密 度度:(:(F=mgF=mg、G=fm/rG=fm/r2 2M=mgrM=mgr2 2/f/f) )地球的平均密度為地球的平均密度為5.517g/cm5.517g/cm3 3；地表巖石平均密度僅為地表巖石平均密度僅為2.7-2.8 g/c

10、m2.7-2.8 g/cm3 3；地球內(nèi)部物質(zhì)的密度一定大于地球平均密度地球內(nèi)部物質(zhì)的密度一定大于地球平均密度據(jù)計(jì)算固體地球密度為：據(jù)計(jì)算固體地球密度為：地表巖石一般密度為地表巖石一般密度為2.62.62.7g/cm2.7g/cm；地殼下部為地殼下部為2.9 g/cm2.9 g/cm；莫霍面以下密度突然變大到莫霍面以下密度突然變大到3.32g/cm3.32g/cm；地幔密度由地幔密度由3.32 g/cm3.32 g/cm逐漸增大到逐漸增大到5.56g/cm5.56g/cm；古登堡面之下，密度劇增至古登堡面之下，密度劇增至9.98 g/cm9.98 g/cm；地心則可達(dá)地心則可達(dá)12.51g/c

11、m12.51g/cm。2022-3-156226 壓力：壓力：指在不同深度處單位面積上的靜巖壓力指在不同深度處單位面積上的靜巖壓力（其實(shí)應(yīng)該叫壓強(qiáng)）。大?。ㄆ鋵?shí)應(yīng)該叫壓強(qiáng)）。大小P P，其中，其中為深度為深度、 為為上覆物質(zhì)平均密度、上覆物質(zhì)平均密度、為為平均平均重力加速度。重力加速度。地球內(nèi)部壓力隨深度加大而增高地球內(nèi)部壓力隨深度加大而增高深度每增加深度每增加km，壓力增加，壓力增加27.5 Mpa（1 MPa1兆帕斯卡兆帕斯卡10N / m）深部隨著巖石密度的加大，靜巖壓力增加深部隨著巖石密度的加大，靜巖壓力增加得更快些。得更快些。莫霍面附近約莫霍面附近約1200 Mpa；古登堡面附近古登

12、堡面附近約約135,200 Mpa；地心處可達(dá)；地心處可達(dá)361,700 MPa，相當(dāng)于相當(dāng)于360萬個(gè)大氣壓力。萬個(gè)大氣壓力。2022-3-156227溫度：溫度：地球的溫度總體上是從地球的溫度總體上是從地表向地內(nèi)逐漸增高。地表向地內(nèi)逐漸增高。地表附近，溫度有晝夜、季節(jié)、地表附近，溫度有晝夜、季節(jié)、多年周等變化。多年周等變化。這一表層可叫這一表層可叫外熱外熱層層（或（或變溫層變溫層）。深度一般在十幾）。深度一般在十幾米，最多不超過幾十米；米，最多不超過幾十米；在外熱層下界面附近，地溫常年在外熱層下界面附近，地溫常年保持不變，等于或略高于當(dāng)?shù)啬昶奖３植蛔儯扔诨蚵愿哂诋?dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?，該處稱為均

13、氣溫，該處稱為常溫層常溫層；2022-3-156228常溫層以下溫度逐漸升高。一般把在常溫層以下溫度逐漸升高。一般把在常溫層常溫層以下，每向下加深以下，每向下加深100100所升高的溫度所升高的溫度稱為稱為地地?zé)嵩鰷芈驶虻販靥荻龋粺嵩鰷芈驶虻販靥荻?；不同地區(qū)，地溫梯度都不相同，地球表層的不同地區(qū)，地溫梯度都不相同，地球表層的平均地溫梯度為平均地溫梯度為海底的地溫梯度一般為海底的地溫梯度一般為- -，大陸為，大陸為0.9-0.9-。若用地表附近的地溫梯度來推算若用地表附近的地溫梯度來推算, , 地殼底部地殼底部溫度為溫度為900,900,核幔邊界將達(dá)核幔邊界將達(dá)86,000, 86,000, 地

14、心高地心高達(dá)達(dá)192,100192,100。地球內(nèi)部應(yīng)為熔融或化為氣體狀態(tài)（有人以地球內(nèi)部應(yīng)為熔融或化為氣體狀態(tài)（有人以為地球是為地球是“空心空心”的），但與橫波傳播的事實(shí)的），但與橫波傳播的事實(shí)不符不符2022-3-1562292022-3-1562302022-3-156231 根據(jù)高溫、高壓實(shí)驗(yàn)成果與地震波傳播特點(diǎn)，目前，地球內(nèi)部溫度比較公認(rèn)的推算結(jié)果為：莫霍面附近地溫約為400-900；巖石圈底面約在1100左右；地幔內(nèi)的溫度大致為1000-3500；地核的溫度在4000-5000之間。 不同學(xué)者用不同方法所獲實(shí)驗(yàn)結(jié)果略有不同學(xué)者用不同方法所獲實(shí)驗(yàn)結(jié)果略有出入，差值在幾百度到上千度之間

15、出入，差值在幾百度到上千度之間2022-3-1562322022-3-156233地?zé)崃髅芏龋旱責(zé)崃髅芏龋簡挝粫r(shí)間內(nèi)通過地表單位單位時(shí)間內(nèi)通過地表單位面積的熱量面積的熱量。目前全球?qū)崪y的平均地?zé)崃髦禐槟壳叭驅(qū)崪y的平均地?zé)崃髦禐?.471.4741.686mW/m41.686mW/m2 2；大陸地表熱流的平均值大陸地表熱流的平均值(1.46(1.4641.686mW/m41.686mW/m2 2) )海底的平均值海底的平均值(1.47(1.4741.686mW/m41.686mW/m2 2) )基本相等?；鞠嗟取５乇淼牟煌貐^(qū)地?zé)崃髦挡⒉幌嗤旱乇淼牟煌貐^(qū)地?zé)崃髦挡⒉幌嗤阂话阍谝恍?gòu)造活

16、動(dòng)地區(qū)一般在一些構(gòu)造活動(dòng)地區(qū)( (如年青山脈、大洋中如年青山脈、大洋中脊、火山、島弧等脊、火山、島弧等) )熱流值偏高；熱流值偏高；在一些構(gòu)造穩(wěn)定的地區(qū)熱流值偏低。在一些構(gòu)造穩(wěn)定的地區(qū)熱流值偏低。地表熱流值或地溫梯度明顯高于平均值或背景地表熱流值或地溫梯度明顯高于平均值或背景值的地區(qū)稱為值的地區(qū)稱為地?zé)岙惓^(qū)地?zé)岙惓^(qū)。2022-3-156234彈塑性彈塑性：地球具有彈性彈性，表現(xiàn)在地球內(nèi)部能傳播地震波，因?yàn)榈卣鸩ㄊ菑椥圆?。地表的固體巖石在日、月引力的作用下也有交替的漲落現(xiàn)象，其幅度為78cm,這種現(xiàn)象稱為固體潮固體地球具有彈性，地球也具有塑性塑性2022-3-156235二）地球內(nèi)部的物理狀

17、態(tài)和化學(xué)組成二）地球內(nèi)部的物理狀態(tài)和化學(xué)組成推斷地球內(nèi)部各圈層物質(zhì)組成的主要依據(jù)：推斷地球內(nèi)部各圈層物質(zhì)組成的主要依據(jù)：根據(jù)各根據(jù)各圈層密度圈層密度和和地震波速度地震波速度與地表巖與地表巖石或礦物的有關(guān)性質(zhì)對比進(jìn)行推測；石或礦物的有關(guān)性質(zhì)對比進(jìn)行推測；根據(jù)各圈層的壓力、溫度，通過高溫高根據(jù)各圈層的壓力、溫度，通過高溫高壓模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行推測；壓模擬實(shí)驗(yàn)進(jìn)行推測；根據(jù)來自地下深部的物質(zhì)進(jìn)行推斷。火根據(jù)來自地下深部的物質(zhì)進(jìn)行推斷?；鹕絿姲l(fā)和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有時(shí)能把地下深部山噴發(fā)和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)有時(shí)能把地下深部( (如如上地幔上地幔) )的物質(zhì)帶到地表；的物質(zhì)帶到地表；與隕石研究的結(jié)果進(jìn)行對比；與隕石研究的結(jié)果進(jìn)行對

18、比；2022-3-156236隕石隕石: :是來自太陽系空間的天體碎片是來自太陽系空間的天體碎片. .目前隕石按成分可分三類目前隕石按成分可分三類:石隕石石隕石:主要有橄欖石、輝石等礦物組主要有橄欖石、輝石等礦物組成成 成分相當(dāng)于地表見到的超基性巖，密成分相當(dāng)于地表見到的超基性巖，密度度33.5g/cm3或更大；或更大；鐵隕石鐵隕石:由金屬狀態(tài)的鐵、鎳組成的天由金屬狀態(tài)的鐵、鎳組成的天然合金，密度然合金，密度88.5g/cm3或更大；或更大；鐵石隕石鐵石隕石:介于上述隕石的兩者之間介于上述隕石的兩者之間.2022-3-156237 是莫霍面以上的地球表層，其厚度變化在5-70 km之間。平均約

19、為33km，約占地球半徑的1/400，占地球總體積的1.55，占地球總質(zhì)量的0.8。 地殼物質(zhì)的密度一般為2.6-2.9g/cm3。地殼為固態(tài)巖石所組成，包括沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖三大巖類。 巖石主要由各類富鋁的硅酸鹽礦物所組成。它們具有架狀、鏈狀或?qū)訝畹缺容^松散的硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)。地殼2022-3-156238A A、架狀結(jié)構(gòu)，、架狀結(jié)構(gòu)，硅氧四面體排列成空架狀，為各類長硅氧四面體排列成空架狀，為各類長 石的晶體結(jié)構(gòu)；石的晶體結(jié)構(gòu)；B B、鏈狀結(jié)構(gòu)，、鏈狀結(jié)構(gòu)，硅氧四面體排列成鏈狀，為角閃石與硅氧四面體排列成鏈狀，為角閃石與 輝石的晶體結(jié)構(gòu)；輝石的晶體結(jié)構(gòu)；C C、層狀結(jié)構(gòu)，、層狀結(jié)構(gòu)，硅氧四

20、面體排列成層狀，為云母與粘硅氧四面體排列成層狀，為云母與粘 土礦物的晶體結(jié)構(gòu)；土礦物的晶體結(jié)構(gòu)；D D、島狀結(jié)構(gòu)，、島狀結(jié)構(gòu)，硅氧四面體排列成孤立的島狀，它直硅氧四面體排列成孤立的島狀，它直 接與周圍的鐵、鎂等離子相連結(jié)，為接與周圍的鐵、鎂等離子相連結(jié)，為 橄欖石等的晶體結(jié)構(gòu)；橄欖石等的晶體結(jié)構(gòu)；E E、尖晶石結(jié)構(gòu)，、尖晶石結(jié)構(gòu)，硅氧組成四面體與八面體混合的結(jié)硅氧組成四面體與八面體混合的結(jié) 構(gòu)，為尖晶石所常見的晶體結(jié)構(gòu)；構(gòu)，為尖晶石所常見的晶體結(jié)構(gòu)；F F、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，、鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，硅氧組成八面體與立方體混合的緊硅氧組成八面體與立方體混合的緊 密結(jié)構(gòu)，為鈣鈦礦所常見的晶體結(jié)構(gòu)密結(jié)構(gòu)，為鈣鈦礦所

21、常見的晶體結(jié)構(gòu)2022-3-156239硅酸鹽的架狀結(jié)構(gòu)（長石結(jié)構(gòu)）2022-3-156240硅酸鹽的鏈狀結(jié)構(gòu)（角閃石結(jié)構(gòu)）2022-3-156241層狀結(jié)構(gòu)（白云母結(jié)構(gòu)）2022-3-156242島狀結(jié)構(gòu)（橄欖石結(jié)構(gòu)）2022-3-156243尖晶石結(jié)構(gòu)2022-3-156244鈣鈦礦結(jié)構(gòu)鈣鈦礦結(jié)構(gòu)2022-3-156245 地地 幔幔 是位于莫霍面以下、古登堡面以上的地球中是位于莫霍面以下、古登堡面以上的地球中間一個(gè)圈層間一個(gè)圈層厚度約厚度約2850km2850km，占地球體積的，占地球體積的82.382.3，質(zhì)，質(zhì)量的量的67.867.8, ,是地球的主體部分；是地球的主體部分；地震波中

22、的橫波可以穿過整個(gè)地幔，應(yīng)該地震波中的橫波可以穿過整個(gè)地幔，應(yīng)該是由固態(tài)的巖石所組成；是由固態(tài)的巖石所組成；球粒隕石的密度（球粒隕石的密度（g/cmg/cm）、化學(xué)）、化學(xué)成分與地幔相近，主要是由與球粒隕石成分成分與地幔相近，主要是由與球粒隕石成分相當(dāng)?shù)拈蠙鞄r類（相當(dāng)?shù)拈蠙鞄r類（Mg,FeMg,Fe）2 2SiOSiO4 4組成。組成。含少量金屬硫化物或氧化物的流體；含少量金屬硫化物或氧化物的流體；2022-3-156246地幔內(nèi)存在兩個(gè)物相變化的界線地幔內(nèi)存在兩個(gè)物相變化的界線 在在400km400km深處的晶體結(jié)構(gòu)，由上部的深處的晶體結(jié)構(gòu)，由上部的橄欖石結(jié)構(gòu)（孤立的島狀四面體結(jié)橄欖石結(jié)構(gòu)（

23、孤立的島狀四面體結(jié)構(gòu)）轉(zhuǎn)變?yōu)橄虏枯^緊密的尖晶石結(jié)構(gòu)）轉(zhuǎn)變?yōu)橄虏枯^緊密的尖晶石結(jié)構(gòu)（四面體和八面體混合型結(jié)構(gòu)）構(gòu)（四面體和八面體混合型結(jié)構(gòu)） 在在670 km670 km深處，由尖晶石結(jié)構(gòu)向下深處，由尖晶石結(jié)構(gòu)向下轉(zhuǎn)變?yōu)楦o密的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)（八面轉(zhuǎn)變?yōu)楦o密的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)（八面體和立方體混合型結(jié)構(gòu)。密度由體和立方體混合型結(jié)構(gòu)。密度由3.99g/cm3.99g/cm3 3躍升躍升4.39g/cm4.39g/cm3 32022-3-156247地幔分為三個(gè)次級圈層地幔分為三個(gè)次級圈層上地幔上地幔（層，33400 km深）是由具橄欖石結(jié)構(gòu)的鎂鐵硅酸鹽為主所組成地幔過渡層地幔過渡層（層，400670 km深

24、）由具有尖晶石結(jié)構(gòu)為主所組成的鎂鐵硅酸鹽下地幔下地幔（層，6702885 km深）則由具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鎂鐵硅酸鹽為主所組成2022-3-156248地地 核核 地球內(nèi)部古登堡面至地心的部分 其體積約為地球的16.2，質(zhì)量約占地球的31.3，地核的密度達(dá)9.9812.5g/cm3 其成分以鐵鎳合金為主，現(xiàn)在一般認(rèn)為地核可能還含有1015的氫、硫化物，或硅酸鹽2022-3-156249地核可分為三層： Inge Lehman（1936）發(fā)現(xiàn)過渡層：）發(fā)現(xiàn)過渡層：外核(E層，深度28854170 km)，根據(jù)橫波不能通過，縱波發(fā)生大幅度衰減的事實(shí)推測其為液態(tài)過渡層(F層，41705155 km)，過

25、渡層則為液體固體的過渡狀態(tài)內(nèi)核(G層，5155 km至地心)，橫波又重新出現(xiàn)，說明其又變?yōu)楣虘B(tài)，密度由12.17g/cm3變?yōu)?2.75g/cm32022-3-156250Fe2022-3-156251 地殼地殼莫霍面（莫霍面（33km33km）速度突增速度突增 上地幔上地幔 物相界面一（物相界面一（400km400km）橄橄尖結(jié)構(gòu)尖結(jié)構(gòu) 過渡層過渡層物相界面二（物相界面二（670km670km）尖尖- -鈣鈦結(jié)構(gòu)鈣鈦結(jié)構(gòu) 下地幔下地幔古登堡面（古登堡面（2885km2885km）速度突減速度突減 外核外核（4170km4170km） 過渡層過渡層（5155km5155km） 內(nèi)核內(nèi)核2022

26、-3-156252五、內(nèi)部圈層的運(yùn)動(dòng)五、內(nèi)部圈層的運(yùn)動(dòng) 本世紀(jì)初本世紀(jì)初, ,古氣象學(xué)家魏格納（古氣象學(xué)家魏格納（A. L. Wegner, 1880 A. L. Wegner, 1880 - 1930- 1930） 最早提出大陸漂移假說（最早提出大陸漂移假說（ 以達(dá)到每年幾以達(dá)到每年幾米的速度）；米的速度）； 5050年代大規(guī)模的海底調(diào)查，海底擴(kuò)張學(xué)說的建立。年代大規(guī)模的海底調(diào)查，海底擴(kuò)張學(xué)說的建立。以以海底古地磁海底古地磁、深海底鉆探資料深海底鉆探資料為依據(jù)，全球海底為依據(jù)，全球海底正以每年幾厘米到十幾厘米的速度在擴(kuò)張的認(rèn)識(shí)；正以每年幾厘米到十幾厘米的速度在擴(kuò)張的認(rèn)識(shí)； 全球定位系統(tǒng)全球定

27、位系統(tǒng)與與激光測量激光測量等方法發(fā)現(xiàn)不同的大陸地等方法發(fā)現(xiàn)不同的大陸地塊正以每年幾厘米到幾毫米的速度發(fā)生著水平運(yùn)動(dòng)，塊正以每年幾厘米到幾毫米的速度發(fā)生著水平運(yùn)動(dòng)，其高度發(fā)生每年幾毫米到幾十微米的變化；其高度發(fā)生每年幾毫米到幾十微米的變化；巖石圈在運(yùn)動(dòng)的事實(shí)是確鑿無疑的巖石圈在運(yùn)動(dòng)的事實(shí)是確鑿無疑的2022-3-156253對平移斷層的觀測對平移斷層的觀測2022-3-156254各圈層間的界面（包括相變界面）都是各圈層間的界面（包括相變界面）都是一個(gè)過渡帶，具有上、下部物質(zhì)混雜的一個(gè)過渡帶，具有上、下部物質(zhì)混雜的特征（即發(fā)生了耦合作用）。特征（即發(fā)生了耦合作用）。整個(gè)地幔的溫度在整個(gè)地幔的溫度

28、在1000100035003500之間，之間，地溫梯度僅為地溫梯度僅為0.0880.088100100，相當(dāng)于，相當(dāng)于地殼內(nèi)平均地溫梯度的地殼內(nèi)平均地溫梯度的3333。較低的。較低的增溫幅度在硅酸鹽巖石內(nèi)的熱傳導(dǎo)是很增溫幅度在硅酸鹽巖石內(nèi)的熱傳導(dǎo)是很微弱的。微弱的。2022-3-156255研究認(rèn)為：研究認(rèn)為：地幔內(nèi)存在由深部到淺部的地幔內(nèi)存在由深部到淺部的熱對流熱對流，即，即可能由少量（約百分之幾）氫、氮、碳、可能由少量（約百分之幾）氫、氮、碳、氧化物或硫化物以流體的形式在晶體間氧化物或硫化物以流體的形式在晶體間隙、礦物顆粒間或巖石縫隙中流動(dòng)，以隙、礦物顆粒間或巖石縫隙中流動(dòng)，以保持地幔從下

29、到上溫度變化較小保持地幔從下到上溫度變化較小地幔內(nèi)部不是均質(zhì)的，某些部分積聚的地幔內(nèi)部不是均質(zhì)的，某些部分積聚的熱量較多，可能成為熱流向上運(yùn)移的部熱量較多，可能成為熱流向上運(yùn)移的部位，位，稱為地幔羽（或地幔柱）；稱為地幔羽（或地幔柱）；較冷的較冷的地幔熱流體向下運(yùn)動(dòng)，這樣就形成地幔地幔熱流體向下運(yùn)動(dòng)，這樣就形成地幔內(nèi)的熱對流內(nèi)的熱對流2022-3-156256Cold down-goingmaterialHot upwellingmaterial2022-3-1562572022-3-156259上地幔的對流可能與巖石圈（板塊）上地幔的對流可能與巖石圈（板塊）的運(yùn)動(dòng)關(guān)系密切；的運(yùn)動(dòng)關(guān)系密切；下地幔的對流與液