第三章地球內(nèi)部圈層

及地球物理性質(zhì)第一節(jié)地球內(nèi)部圈層第二節(jié)地球物理性質(zhì)地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第1頁(yè)劃分依據(jù)：地震波

大量資料充分證實(shí)，地球不是一個(gè)均質(zhì)體，它含有顯著圈層結(jié)構(gòu)，而且各圈層之間物理、化學(xué)性質(zhì)和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)差異較大。地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第2頁(yè)第一節(jié)地球內(nèi)部圈層一、地球內(nèi)部圈層劃分依據(jù)—地震波地震波：是地震所激發(fā)出彈性波在地球中傳輸結(jié)果，包含縱波（P）、橫波（S）和面波（L），其中前二者最有意義。（1）縱波／原波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與地震波傳輸方向一致波。

特點(diǎn)是：能在固、液和氣態(tài)中傳輸，比橫波速度快，是橫波1.73倍。

地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第3頁(yè)一、地球內(nèi)部圈層及其劃分依據(jù)—地震波（2）橫波／次波（S）：是指質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與地震波傳輸方向垂直波。特點(diǎn)：只能在固態(tài)中傳輸。

當(dāng)碰到不一樣介質(zhì)突變界面時(shí)，地震波射線就會(huì)發(fā)生反射和折射，而且其傳輸速度也會(huì)發(fā)生改變，這界面稱為波速不連續(xù)界面。地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第4頁(yè)一、地球內(nèi)部圈層及其劃分依據(jù)—地震波

（3）面波(L)：最終抵達(dá)地震波，沿地球表面?zhèn)鬏?，像波浪起伏式傳?是破壞性最強(qiáng)地震波。

地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第5頁(yè)二地球內(nèi)部圈層劃分1地球內(nèi)部主要波速不連續(xù)界面大量研究發(fā)覺(jué)，地震波速隨深度而遞增，并在地球內(nèi)部出現(xiàn)了2個(gè)顯著一級(jí)波速不連續(xù)界面：（1）莫霍洛維奇不連續(xù)面（莫霍面）19由南斯拉夫?qū)W者莫霍洛維奇發(fā)覺(jué)，其深度在大陸之下平均33km處，在大洋之下平均為7km。特點(diǎn)：在該界面附近，縱波速度由7km／s突然增加到8.1km／s，橫波從4.2km／s突然增至4.4km／s。該面之上部分為地殼。地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第6頁(yè)二地球內(nèi)部圈層劃分1地球內(nèi)部主要波速不連續(xù)界面（2）古登堡不連續(xù)面（古登堡面）是19由美國(guó)古登堡首次發(fā)覺(jué)，這個(gè)面位于地下2885km深處。特點(diǎn)：在該面上下，縱波速度由13.64km／s突然降低為7.98km／s，而橫波由7.23km向下突然消失。到了5155km處又重新出現(xiàn)。

通常把古登堡面以上至莫霍面之間部分稱為地幔，古登堡面以下至地心部分稱為地核。地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第7頁(yè)二地球內(nèi)部圈層劃分

另外，在地下60～250km深度帶內(nèi)，地震波速降低5～10％，但其上下無(wú)顯著改變，我們把這一地震波低速帶所組成圈層稱為軟流圈，軟流圈之上部分由巖石組成，統(tǒng)稱為巖石圈。地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第8頁(yè)地殼地幔外地核(液)內(nèi)地核(固)地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第9頁(yè)二地球內(nèi)部圈層劃分

2地球內(nèi)部圈層特征（1）地殼

地殼是莫霍面以上地球表層。其特征有：a.厚度：5～70km之間。其中大陸地域厚度較大，平均為33km；大洋地域厚度較小，平均約7km。總體平均厚度約16km。b.體積：占地球總體積1.55％，而質(zhì)量?jī)H占地球0.8％。c.密度：普通為2.6～2.9g/cm3。d.成份及狀態(tài)：由固態(tài)巖石所組成，包含沉積巖、巖漿巖和變質(zhì)巖三大巖類。地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第10頁(yè)2地球內(nèi)部圈層特征（2）地幔(圈):

是指莫霍面之下至古登堡面部分。特征：a.厚度：約2650～2850km，占地球體積82.3％；b.密度：3.5～5.1g／cm3;c.物質(zhì)組成：由固態(tài)物質(zhì)組成，主要為鐵鎂硅酸鹽礦物，頂部60～250km為軟流圈；d.結(jié)構(gòu)：以650km深度為界分為上地幔和下地幔次級(jí)圈層。

地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第11頁(yè)2地球內(nèi)部圈層特征（3）地核：是古登堡面至地心部分。特征有：a.體積：占地球16.2％，而質(zhì)量占31.3％；b.密度：為9.98～12.5g／cm3；c.結(jié)構(gòu)：可分為三層，外核（2885－4170km），液態(tài)，橫波不能經(jīng)過(guò)，縱波大幅衰減，平均密度10.4g／cm3；過(guò)渡層（4170－5155km）呈過(guò)渡狀態(tài)；內(nèi)核（5155km－地心）為固態(tài)，平均密度12.9g／cm3；d.物質(zhì)成份：以鐵鎳為主（鐵和鎳合金）。

地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第12頁(yè)圈層名稱不連續(xù)面深度（km）物質(zhì)組成及特征地殼地幔上地幔下地幔地核外核內(nèi)核莫霍面古登堡面平均172900溫度、壓力和密度很大，可能是地磁產(chǎn)生主要原因。上地幔上部存在一個(gè)軟流層,這里可能為巖漿主要源地由巖石組成固體外殼。厚度不均,大洋部分薄,大陸部分厚地球內(nèi)部圈層深度及特征比較表6370地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第13頁(yè)第二節(jié)地球物理性質(zhì)

包含：密度與壓力、重力、磁性、地?zé)嵋约皬椝苄?/p>

一

密度與壓力（自學(xué)）(一)密度（自學(xué)）

依據(jù)萬(wàn)有引力計(jì)算地球質(zhì)量為5.974×1021噸，有了這個(gè)數(shù)據(jù)我們能夠得出下面參數(shù):

1平均密度：5.516g／cm3

2地殼表層密度：2.7～2.8g／cm3

3殼幔界面／莫霍面（地內(nèi)33km處）：3.32g／cm3

4核幔界面／古登堡面（2885km處）：自5.56陡增至9.98g/cm3

5地心（6371km）處：12.51g／cm3地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第14頁(yè)一

密度與壓力（自學(xué)）

（一）密度

（二）壓力（自學(xué)）

地球內(nèi)部壓力是指不一樣深度處單位面積上壓力，實(shí)質(zhì)上是壓強(qiáng)，地內(nèi)壓力隨深度而增大：地下10km處：壓力1kpa莫霍面（33km處）：1200Mpa古登堡面（2885km處）：13.52萬(wàn)兆帕地心壓力：36.17萬(wàn)兆帕（1大氣壓＝101.3kpa）地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第15頁(yè)第二節(jié)地球物理性質(zhì)

二重力與重力異常（一）重力和重力場(chǎng)

1重力（gravity）：是指地球質(zhì)量對(duì)物體產(chǎn)生引力和該物體伴隨地球自轉(zhuǎn)而引發(fā)慣性離心力協(xié)力。

2重力場(chǎng)：地球內(nèi)部及其附近存在受重力作用空間。

(二)重力異常

1正常重力值：地表上某一緯度上相當(dāng)于平均海平面高度（理論）重力值。

go=9.780318（1+0.0053024sin2φ-0.0000058sin2(2φ)）(φ為緯度)地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第16頁(yè)(二)重力異常

2重力異常：往往在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)重力值多數(shù)與正常重力值不符，且有一定偏差，這種現(xiàn)象稱為重力異常。

其原因有二：①測(cè)點(diǎn)不一定位于平均海平面上；②測(cè)點(diǎn)與平均海平面之間有剩下物質(zhì)（如測(cè)點(diǎn)在高山上）。

3重力校正：將重力值校正到相當(dāng)于平均海平面高度上重力值過(guò)程（校正后值與正常值偏離部分稱“重力異常值”）。重力校正又稱為布格校正，可分為高程校正和中間層校正。

凡是校正后重力值大于正常重力值稱正異常，反之為負(fù)異常。大陸部分物質(zhì)密度小，多為（正／負(fù)異常？）；大洋部分物質(zhì)密度大，大洋部分為（正／負(fù)異常？）。

地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第17頁(yè)第二節(jié)地球物理性質(zhì)

三

地球磁性(一)

地磁場(chǎng)和地磁要素

1地磁場(chǎng)：地球周圍存在受磁力作用空間。地磁場(chǎng)近似于一個(gè)放置于地心磁棒所產(chǎn)生磁偶極子磁場(chǎng)，它南極位于地理北極附近，北極位于地理南極附近，但并不重合，有150夾角，并圍繞地理極附近進(jìn)行遲緩遷移。地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第18頁(yè)（二）地磁場(chǎng)組成

地磁場(chǎng)由基本磁場(chǎng)、改變磁場(chǎng)和磁異常三個(gè)部分組成

1基本磁場(chǎng)：占地磁場(chǎng)99％以上，是組成地磁場(chǎng)主體穩(wěn)定磁場(chǎng)，其強(qiáng)度隨遠(yuǎn)離地表而減弱，這一特點(diǎn)說(shuō)明了基本磁場(chǎng)起源于地球內(nèi)部／外部？。

2改變磁場(chǎng)：是指起源于地球外部并疊加在基本磁場(chǎng)上各種短期改變磁場(chǎng)，主要是由太陽(yáng)輻射、帶電粒子流、黑子活動(dòng)等原因所引發(fā)。有日改變、年改變、長(zhǎng)久性改變和突然性改變以及磁暴等。

3磁異常：是地球淺層含有磁性礦物和巖石所引發(fā)局部磁場(chǎng)疊加在基本磁場(chǎng)之上部分。所以，利用磁異?？蛇M(jìn)行找礦勘探和了解地下地質(zhì)情況，如金屬礦可引發(fā)正／負(fù)異常？，由天然氣則引發(fā)正／負(fù)異常？

。

古地磁（paleomagnetism）：是地質(zhì)歷史時(shí)期地磁場(chǎng)。地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第19頁(yè)第二節(jié)地球物理性質(zhì)

四地?zé)幔ㄗ詫W(xué)）（一）地溫場(chǎng)及地球溫度1地溫場(chǎng)（地?zé)釄?chǎng)）：是指地球內(nèi)部各層中溫度分布狀態(tài)，是地球內(nèi)部空間各點(diǎn)在某一瞬間溫度總和。

2地殼淺層溫度分層：由表至內(nèi)大致可分為三層（1）變溫層（外熱層）：距地表平均厚度為15m，主要受太陽(yáng)輻射熱影響，其溫度有晝夜改變、季節(jié)改變和年周期改變等。（2）常溫層：普通在變溫層下界面處，其溫度常年保持不變，等于或略高于當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁?，這一深度帶稱為常溫層。（3）增溫層：在常溫層以下，溫度逐步增高，通常把常溫層之下部分稱為增溫層。

地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第20頁(yè)第二節(jié)地球物理性質(zhì)四地?zé)幔╣eotherm）

（一）地溫場(chǎng)及地球溫度

3地溫梯度（地?zé)嵩鰷芈剩旱厍蛏疃让肯蛳录由?00m所增加溫度。地殼表層為3°C/100m依據(jù)當(dāng)前最新資料推算，在莫霍面處（地下33km）溫度大約為400～1000°，在巖石圈底部大約為1100°，在古登堡面（核幔界面）附近大約為3700°，地心處為4300～4500°。地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第21頁(yè)第二節(jié)地球物理性質(zhì)

四地?zé)幔╣eotherm）

（一）地溫場(chǎng)及地球溫度（二）地?zé)崃骷暗責(zé)岙惓＃ㄗ詫W(xué)）1地?zé)崃鳎ù蟮責(zé)崃髅芏龋菏侵竼挝粫r(shí)間單位面積內(nèi)經(jīng)過(guò)地球表面所散失熱流量。

地表不一樣地域地?zé)崃髦挡灰粯樱胀ㄔ诮Y(jié)構(gòu)活動(dòng)地域（如年輕山脈、大洋中脊、火山等）偏高，而在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定地域則偏低。

2地?zé)岙惓＃旱乇頍崃髦祷虻販靥荻蕊@著高于平均值或背景值現(xiàn)象稱為地?zé)岙惓?，這么地域?yàn)榈責(zé)岙惓^(qū)。

地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第22頁(yè)第二節(jié)地球物理性質(zhì)

五

地球彈塑性

（一）彈性

地震波能在地球內(nèi)部傳輸，表明地球具彈性。另外，準(zhǔn)確儀器測(cè)量表明，固體地球表面在日、月引力作用下也有周期性交替漲落現(xiàn)象，其幅度為7－15cm，這種現(xiàn)象稱為固體潮。

地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第23頁(yè)五

地球彈塑性（二）塑性

巖石能彎曲表明地球具塑性。另外，地球自轉(zhuǎn)慣性離心力能使地球赤道半徑加大而成為橢球體也表明地球含有塑性。

地球具彈塑性是地內(nèi)物質(zhì)能發(fā)生變形、運(yùn)動(dòng)和移位主要原因。

地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)第24頁(yè)小結(jié)講述了4個(gè)方面內(nèi)容1大氣圈2水圈3生物圈4內(nèi)部圈層

重點(diǎn)掌握1地震波不連續(xù)面

2

地球內(nèi)部圈層及特征3