一、地 圈層結(jié)一方面，由于人類的環(huán)境、等全球變化問(wèn)題僅單純 圖圖1-1地球系統(tǒng)過(guò)程：特征空間尺度和特征時(shí)間尺 統(tǒng) 統(tǒng)

地球自由振蕩的觀測(cè)和研究確定的。研究地球結(jié)構(gòu) 可用于構(gòu) 學(xué)研究 波波源有天然波源 火山）和人工波源

信號(hào)、火花放電、沖擊等波是一種機(jī)械運(yùn)動(dòng) ，產(chǎn)生于地球介質(zhì)的彈性體波可在地 體波又可分為P波和S波兩類，它們通過(guò)地球 方式不P波又叫縱波、壓縮波或初至波，是由地 物質(zhì)的壓縮 S波又叫橫波、剪切波、畸變波或次波、續(xù)至波，質(zhì)點(diǎn)位移 波的速度決定于介質(zhì)的彈性與密度之比。在地球內(nèi)更快，所以，波的速度一般是隨深度而增加。一個(gè)激發(fā)的波可以整個(gè)地球。 面體縱 根據(jù)地面接收到的體波走時(shí)，可以求得射線的傳播路徑和深度，以及各深度處介質(zhì)的波的速度結(jié)構(gòu)就可反映地球介質(zhì)結(jié)構(gòu)（圖1- 波地球，類似于CT技術(shù)中的X射線。當(dāng)?shù)卣鸩ㄍㄟ^(guò)某一速度異常區(qū)時(shí)，波的走時(shí)就會(huì)增加或減少。利用大量交叉射線，通過(guò)一定的反演，就可得到地球的三 地殼和上地幔結(jié)構(gòu)常用人工測(cè)深方法進(jìn)行探測(cè)測(cè)深，就是用源和非源作震源產(chǎn)生波進(jìn)行的測(cè)深。人工源由于震中、震源深度和發(fā)震時(shí)刻都可預(yù)先確定，分辨率較高，常用于探測(cè)一個(gè)區(qū)域或一條剖面的地殼-上地幔精細(xì)結(jié)地球物質(zhì)物理性質(zhì)和化學(xué)組與波速度有關(guān)。依據(jù)地球波的速度結(jié)構(gòu)還可求得密度和彈性參數(shù)等隨深度的根據(jù)人造地球軌道參數(shù)的變化，可以求得與地球密度反演地球的密度分布以及與其有關(guān)的地球結(jié)構(gòu)。1909年洛維奇（Mohorovicic）根據(jù)近震初始波的走時(shí)，算出56km深處存在一間斷面，其上物質(zhì)的波速為5.6km／s，其下為7.8km／s。后來(lái)稱這一間斷面為面或M界面，它1914年古登堡根據(jù)波走時(shí)，測(cè)定出在2900km深度處存萊曼（Lehmann，1936）根據(jù)通過(guò)地核的縱波走時(shí)，首先提出在地核還存在一個(gè)間斷面，由此又將地核分成了內(nèi)核和外核。后來(lái)，古登堡（Gutenberg1959）（Jeffreys，1962）相繼證實(shí)了萊曼的假設(shè)，并得出內(nèi)核的半為5100km。進(jìn)一步觀測(cè)研究表明，外核不能S波，而內(nèi)核可以S波，并根據(jù)地球潮汐和地球自由振蕩所得地球剛性， 表1- 布倫的地 分 深度范圍 P波和S波速度的特A地復(fù)B上地梯度正C梯度較下地梯度正梯度近于E外P波梯度正F過(guò)渡不G內(nèi)梯度很 地 2 巖石圈：上地幔＋地地殼不均一：洋殼和陸洋殼和陸殼的差異＝ 2、 地殼厚度大，一般30～50km，平均40km，最厚達(dá)70km 隨著測(cè)深技術(shù)在儀器、方法和理論上的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)地殼的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，說(shuō)它們之中的哪一個(gè)更為重要，哪一個(gè)是康氏面。因此，無(wú)論是從波速度還現(xiàn)代研究結(jié)果表明，大部分陸殼具有悠久而復(fù)雜的歷史，并且經(jīng)歷過(guò)多期碰 地殼厚度較薄，僅5～15km，平均7km，最薄處不足5km層。可分為三層：①第一層：未固結(jié)沉積層，厚0-1km，平均0.3km；②第二層：枕狀玄武巖組成，厚0.7-2.0km，平均1.7km；③第三層：由輝長(zhǎng)巖和少量 kmVp觀測(cè)值Vp校正后值／km89kmVp觀測(cè)值Vp校正后值／km89．3±1．6．7±0．6．9±0．31．1±2．中 伸展大陸島弧517．6±8．6．9±0．7．2±0．40．0±5．前弧區(qū)147．8±2．7．0±0．7．l±0．25．9±3．活動(dòng)裂谷89．6±3．6．8±0．7．0±0．27．6±5．308．6±5．7．0±0．7．2±0．25．6±6．古生代造山帶2913．4±5．6．8±0．7．0±0．34．8±5．歐洲古生代造山帶109．4±5．6．8±0．6．9±0．29．9±2．歐洲以外古生代造山帶1915．5±3．6．8±0．7．0±0．37．4±3．中、擠壓造山1021．0±126．7±0．6．9±0．52．4±13地盾／地臺(tái)2914．8±8．7007．1±0．43．4±5．太古宙地盾1013．1±7．6．9±0．7．0±0．43．0±6．元古宙地盾1915．7±8．7．0±0．7．2±0．43．6±4． 了全球地學(xué)斷面（GlobalGeoscienceTransects，簡(jiǎn)稱 巖石圈具有明顯的層狀結(jié)構(gòu)，按波速度變化及可能的物質(zhì)太古界的深變質(zhì)巖層及酸性花崗巖等組成。沉積蓋層速度小于5.30～6.20km／s。上地殼底部普遍存在一低速層，速度為5.70km／s。低速層頂部深度為15～25km，厚度為3～6km部熔融。但以北地區(qū)未發(fā)現(xiàn)殼內(nèi)第二低速層。（2）B—2地學(xué)大斷B—2地學(xué)大斷面是高加索北部從北里海隆起向克拉達(dá)爾延伸的映了前學(xué)者對(duì)地殼結(jié)構(gòu)問(wèn)題的基本看法。 2.2）。在這三條近垂直的帶上，反射波、折射波和轉(zhuǎn)換波都沒(méi)有反應(yīng)。這些帶不一定是斷層，而是將下地殼分割成塊體的。下地殼 2.2 圖1-12大陸地殼的蛇紋巖化—超基性巖模 地殼的分層結(jié)構(gòu)，主要是由波速度隨深度增加而發(fā)生的變化 標(biāo)志，可得出如圖1-13所示的地殼巖石學(xué)分 面是均質(zhì)的鎂鐵質(zhì)巖層（上面）側(cè)向變化，對(duì)洋殼（不算水體），為5～8km；對(duì)陸殼為5 面以上 通過(guò)廣泛的高分辨率反射和折射剖面測(cè)量以及對(duì)蛇綠巖、捕虜體和大陸面過(guò)渡帶露頭的詳細(xì)研究，已對(duì)面的傳統(tǒng)工作模型提出了異議。近期研究成果表明，面可以雜性，又顯示出性質(zhì)和深度上的強(qiáng)烈側(cè)向變化性。而且，在一些地區(qū)，面發(fā)生突然斷錯(cuò)，而在另一些地區(qū)，面受構(gòu)多數(shù)傾向于：大洋面是一個(gè)復(fù)雜的、互層的、0～3km厚的結(jié)晶質(zhì)堆積巖過(guò)渡帶，頂部主要是鎂鐵質(zhì)成分，底部主要是超鎂鐵質(zhì)成分，覆在上地幔殘留的橄欖巖之上。過(guò)渡帶內(nèi)有許多長(zhǎng)／厚比很大的巖石透鏡體。大洋面是由于上升的地幔橄欖巖釋壓熔融，隨后又在巖漿產(chǎn)生了玄武巖質(zhì)液體而在洋中脊形成的。除熱點(diǎn)區(qū)外，大洋面的深度一律保持在洋底以下5～8km。在斷裂帶附近，大洋面變淺；在大洋熱點(diǎn)區(qū)，面異常厚。 大陸面的情況比大洋面復(fù)雜得多，究竟由哪些巖石組成還不能肯定。大陸面盡管是全球性的，但在厚度和深度上表現(xiàn)出極大的復(fù)雜性和側(cè)向可變性。最古老的陸殼，即未晚期構(gòu)造和巖漿事件的前寒武紀(jì)地盾和地臺(tái)，下面的面比顯生宙地殼（不包括年輕造山帶）下面的面深得多（40—50km）。在年輕的造山帶，地殼增厚并具有重要的面地形起伏。有人認(rèn)為，造山帶的地殼增厚和面地形有劇烈起伏是瞬時(shí)現(xiàn)象。依據(jù)一些巖石和地球物理資料，有人推測(cè)面是由火成作用產(chǎn)生的；在拉伸作用區(qū)，由于巖漿底侵作用，有年輕的高度活動(dòng)的面存在。 3地地球物理場(chǎng)的分布，例如重力場(chǎng)、波速度分布部上地幔（，1993）。3.1 例如，在穩(wěn)定的地盾區(qū)，波的速度較快，而在構(gòu)造幔波速度分布的非均勻性在很大程度上反映模擬深度的構(gòu) 波在固體上地幔中的速度和分布基本取決于三個(gè)基連續(xù)的，它們對(duì)波速度非均勻性的影響相對(duì)較小。相反的觀點(diǎn)則認(rèn)為是非均質(zhì)的，這種非均質(zhì)性的一種不連續(xù)界面，例如觀測(cè)到的200km和400km的波速度不是非均勻的。觀測(cè)到的波速度分布特征與上地幔深部構(gòu)造 板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)認(rèn)為，巖石圈是在軟流圈上作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因軟流圈的頂、底部不是一個(gè)平整的面，而是逐漸過(guò)渡的層帶。一般在大約60km深處，地幔開(kāi)始由脆性向塑性過(guò)渡，在大于250km深處，物質(zhì)又變?yōu)檩^堅(jiān)硬的狀巖石處于熔融或塑性狀態(tài)。很小應(yīng)力作用就能引起物質(zhì)流動(dòng)洋殼下的軟流圈比陸殼下的軟流圈厚。洋殼下面的軟流圈底分布很，并且，在低速帶的底部是漸變還是突變，仍然不清元素含量低，87Sr/86Sr含量等）軟流圈或?qū)α鞯蒯?，并且將此，業(yè)已假定最大規(guī)模的巖漿類型、洋中脊玄武巖必定于軟 板塊。板塊是板塊構(gòu)造過(guò)程中凝合著移動(dòng)的部分地殼和上地么彈性巖石圈可能與巖石圈（LID）等同。如果地殼下方的巖石圈（LID）。這是上覆于上地幔低速帶（LVZ）的地震高速區(qū)。LID也常常稱為巖石圈。在化學(xué)上均勻的地幔中，上地幔波速度—深度剖面，提供了來(lái)自上地幔的直接信息，完善了對(duì)上地幔精細(xì)構(gòu)造綜合已知的波速度模型，可以基本確定上地幔波速度結(jié)構(gòu)的基本特征是存在著一系列由于波特性取決于介質(zhì)特性，觀測(cè)到的上地幔波速度結(jié)構(gòu)，實(shí)質(zhì)上是上地幔物質(zhì)組成0～250km的，他，在和歐洲下面，靠近215～220km附近發(fā)現(xiàn)不 上與上地幔流制（位錯(cuò)蠕變向擴(kuò)散蠕變）的轉(zhuǎn)變有關(guān)?？偟闹鲗?dǎo)性看法是將這一波速度界面解釋為上地幔深部一個(gè)復(fù)雜 這一速度界面是區(qū)域性的，界面厚度約5km左右單元觀測(cè)到P波有一個(gè)3％的速度跳在著兩個(gè)礦物相變序列，一個(gè)是β—尖晶石向γ—尖晶石的轉(zhuǎn)變，另一個(gè)是富鈣鋁硬玉相礦物向富鋁石榴子石相礦物的轉(zhuǎn)意到，在相當(dāng)于550km的溫度壓力條件下，石榴子石有可能產(chǎn)生（斜方—立方）二階晶體結(jié)構(gòu)相變，這類二階礦物相變完全0km這是一個(gè)全球性的波速度不連續(xù)界面，界面深度大約有100km界面上部的波速界面主要起因于尖晶石相礦物向鈣鈦礦相礦物的相變，其下的速度梯度帶可能反映了化學(xué)組分的變化（化學(xué)組分梯度盡管目前對(duì)界面以上的主要礦物相的含量存在著一些，但是，3.3震波速度不連續(xù)界面代表上地幔的化學(xué) 度區(qū)。因此，“下地幔本身是從大約750或800km深度直到推斷下地幔的成分已采用下述一些方法（根 波速度資料，由波速—密度關(guān)系求得下地幔物質(zhì)用沖擊波實(shí)驗(yàn)法得到各種碳酸巖和氧化物在高壓下的密度， 依據(jù)下地幔是均勻而絕熱的假設(shè)， 波資料外推至零利用各種候選低壓巖相（例如鈣鈦礦或鎂方鐵礦）在所有這些方法中，都存在著溫度和成分之間的折衷協(xié)調(diào)問(wèn)題。各種各樣的說(shuō)明，下地幔的溫度很可能在1400℃絕上或高于該線。下地幔上部150km內(nèi)，波速度顯示出高梯度。這可能是由于石榴子石固溶體向“鈣鈦礦”（MgSiO3）和γ—尖晶石 位于核—幔邊界之上的下地幔D″層，是地球橫向變化 此外，由于該層強(qiáng)烈地散射波，因此，有人稱它為地幔從地球化學(xué)角度看，D″層可能代表一個(gè)化學(xué)上的特殊區(qū)域，是一化學(xué)界面。如果果真如此，D″層的間斷面在徑向上條件該會(huì)更加有利于榴輝巖的深部俯沖消減。因此，D″層可能是古代消減巖石圈的貯藏室。無(wú)論如何，D″層要比平均地4、核—幔邊界和地地核存在的第一個(gè)波是在1906年由Oldham得出的。核—幔邊界并不是一個(gè)光滑的界面。Hideetal．（1968）根CMB之下的地核，無(wú)論在物質(zhì)組成、力學(xué)性質(zhì)還是電學(xué)性質(zhì)上，都與其上的地幔有巨大不同，因而，CMB