主講：xxx地球科學(xué)學(xué)院大地構(gòu)造學(xué)第二講：地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及地球物理場(chǎng)一、地球內(nèi)部圈層的劃分根據(jù)成分和力學(xué)性質(zhì)可將地球內(nèi)部劃分為不同的同心圈層。分層主要是依據(jù)地震波在地球內(nèi)部傳播速度的變化。波速或速度梯度有明顯變化的深度稱為不連續(xù)面或分界面。1、地球內(nèi)部的成分分層有兩個(gè)—級(jí)成分不連續(xù)面，即莫霍面和古登堡面，它們將地球分為三大部分，即地殼、地幔和地核[三維圖片]。地殼(A)是指地球最外的一圈，即在地面以下至莫霍面以上的地球表層。地殼是不均一的。大陸地殼和大洋地殼有明顯的區(qū)別[配以陸殼和洋殼的剖面圖及說明它們之間差異的構(gòu)造變形特征圖，地貌圖，年齡曲線圖]。地幔（B,C,D）地?？煞秩龑樱荷系蒯?B)、過渡帶(C)和下地幔(D)。地核(E、F、G)包括外核、過渡層、內(nèi)核三部分。地球分層三維圖片(據(jù)E.J.Tarbuck,1987)地幔外核內(nèi)核地殼

陸殼和洋殼差異圖⑵地球內(nèi)部的力學(xué)分層地球內(nèi)部圈層力學(xué)和流變學(xué)的劃分通常與成分界面不相當(dāng)[圖片]。根據(jù)強(qiáng)度及變形反應(yīng)方式可分成巖石圈、軟流圈、中間圈和地核[圖片]。

●巖石圈地球的剛性外殼，包括地殼和上地幔的上部，厚度20-150km，大陸地區(qū)110-150，大洋盆地70-80km，洋脊裂谷20-50km?！褴浟魅r石圈以下的弱流變區(qū)，下界一般認(rèn)為不超過400km，頂部約有100km的地震低速帶。具強(qiáng)度小，粘度低，塑性較高的特點(diǎn)，有局部熔融，易于蠕動(dòng)變形。巖石圈板塊因軟流圈的存在而能運(yùn)動(dòng)?！裰虚g圈地幔的其余部分，厚度大于2200km，強(qiáng)度大，不易變形?！竦睾伺c成分分界相當(dāng)，對(duì)其力學(xué)性質(zhì)知之甚少。二、地?zé)崤c熱流地球內(nèi)部產(chǎn)生的熱量源源不斷地通過地表，劇烈和顯著的表現(xiàn)方式有火山、熱泉等[熱泉照片，火山照片、洋脊黑煙囪照片]，衡量地?zé)岬膬蓚€(gè)參數(shù)分別是地?zé)崽荻群蜔崃髦?。地?zé)崾呛饬繕?gòu)造活動(dòng)性的重要參數(shù)軟流圈和低速帶是板塊構(gòu)造理論的基礎(chǔ)。而低速帶形成被認(rèn)為是上地慢物質(zhì)的部分熔融(小于3％)造成的。這主要取決于地球內(nèi)部地?zé)崽荻群蜔崃鞣植?。從地?zé)嵩鰷厍€可以看出，在軟流圈附近，地球內(nèi)部地?zé)崽荻惹€和地幔物質(zhì)熔融溫度曲線靠得最近，地幔發(fā)生部分熔融，造成一低速帶。熱流量在全球有空間變化。其分布與特定的大地構(gòu)造背景有強(qiáng)烈的—致性。通常隨著構(gòu)造活動(dòng)性增強(qiáng)，褶皺造山年代變新，熱流量增大。熱泉照片（美國OldFaithful熱泉，據(jù)E.J.Tarbuck）地下水通過地?zé)峒訙貒姵龅乇矶蔀闊崛??；鹕阶饔檬堑責(zé)嶙铒@著的表現(xiàn)方式洋底黑煙囪，是沿大洋中脊廣為分布的火山噴發(fā)方式。(據(jù)E.J.Tarbuck,1987)1、地?zé)崽荻韧ǔ０衙肯蛳录由?00所升高的溫度稱為地溫梯度（地?zé)嵩鰷厍€）。2、熱流熱流是每秒通過地表單位面積的熱量。其數(shù)值為巖石熱導(dǎo)率和地溫梯度的乘積。熱流值現(xiàn)在用國際單位制（毫瓦/米2）表示。以前的熱流值用HFU表示（微卡/厘米2·秒，1HFU=41.87毫瓦/米2）。三、重力異常重力是地球萬有引力與自轉(zhuǎn)離心力的合力[圖片]。以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)計(jì)算出的重力值為正常重力值。地面實(shí)側(cè)重力植(經(jīng)校正后)與理論重力值之差為重力異常。重力異常分自由空氣異常和布格異常。地球重力示意圖地殼不同構(gòu)造單元，布格異常特征不同。大陸地區(qū)一般為負(fù)，大洋區(qū)為正。地盾和地臺(tái)為區(qū)域性低負(fù)異常。就整體來看，布格異常值常隨地殼厚度變薄而增大[從大陸到大洋剖面布格異常變化曲線圖片]。在我國從青藏高原到東部海域，布格異常變化由-500多毫伽增至十30一十40毫伽。它與地殼厚度向東變薄是—致的。重力異常梯度帶常常是地殼厚度陡變帶，也是深斷裂、造山褶皺帶和新構(gòu)造活動(dòng)帶[中國布格異常圖與中國地殼厚度圖]。

三、重力異常中國曾布格鐘異常要圖1、自掙由空洪氣異給常實(shí)測(cè)湊重力地值經(jīng)膊高度慎校正匪，消繭除測(cè)柿點(diǎn)與心大地遇水準(zhǔn)確面之羨間的然影響撤后與搜理論用重力假值之抖差叫愧做自寇由空血?dú)猱惣沙校正兩過程逼示意持圖]。自耕由空朝氣異疫常一瀉般不如能反斬映地慶下不裝同層伙次、波不同掉密度殼物質(zhì)篇的分坊布情民況。Δg自由上空氣咸異常=g地面-g理論猴值2、布欺格異票常重力芽值經(jīng)轟過高翻度校嶼正后怎，再刺消除湊掉測(cè)共點(diǎn)與淺大地種水準(zhǔn)倆面之缺間的眾物質(zhì)鬼質(zhì)量神影響(布格讓校正)和測(cè)盆點(diǎn)附計(jì)近地正形起偶伏的掀影響(地形險(xiǎn)校正)后所涌得到虧的異士常值期（再絞與理把論值駛之差吐值）臭就是猛布格挎異常跑。因訂此，皮布格暈異常概反映通了大壤地水伍準(zhǔn)面途之下急物質(zhì)芒密度柜的不并均勻爬。若描地下樣高密蘆度物腥質(zhì)厚檔，布僅格異游常為精正，叫反之晌，地喚下低瞧密度士物質(zhì)膨厚，枝則為霸負(fù)。Δg布格拳異常=g地面-g理論拴值-gM-g地形四、惑古地沃磁1、地予磁場(chǎng)地球蹦周圍償空間電存在呢著磁射場(chǎng)，刻稱為裂地磁瓜場(chǎng)（ge祖om差ag尼ne援ti自c沙fi弦el常d）[地球散磁場(chǎng)兔圖片]。通牙過理減論和速實(shí)驗(yàn)雙證明輸，地從磁場(chǎng)斜近似襖于磁鞋偶極兄場(chǎng)。矩磁南徹、磁階北極晚與地湖理兩享極的攻位置歌相近棗，但樸并不罰重合跳。地磁是場(chǎng)磁單緯度丟（φ）和醫(yī)磁傾白角（I）存叫在以判下關(guān)孟系：tgφ=（tg村I）/2這樣?jì)尭鶕?jù)蝴磁傾叔角可冷算出昨磁緯行度[磁傾頂角與沫磁緯去度的脅關(guān)系約圖，掀磁傾顛角與巴磁緯捎度關(guān)棗系的假模型好圖]2、古孕地磁●剩設(shè)余磁藝性：巖江石在踩形成懷過程捉中因坡地磁眾場(chǎng)的偷影響鍬而獲鞠得磁宰性，雖并順衡當(dāng)時(shí)帥磁力王線方錄向磁診化，牢巖石乓的磁軌化即盤使經(jīng)樹過長(zhǎng)單時(shí)間逗的環(huán)迫境變輔化也怨不會(huì)秧消失舊，這肆種與艦現(xiàn)代換磁場(chǎng)膚無關(guān)設(shè)的巖放石磁仔性稱乓剩余鞏磁性刊?；鸪身晭r和及沉積并巖都屯能記雞錄古惑地磁壇場(chǎng)（農(nóng)磁帶施錄音紋機(jī)）丟，產(chǎn)援生剩癥余磁介性?；鸪珊鎺r在健冷凝虹過程僻中，牛當(dāng)它層冷卻靠經(jīng)過擱居里割溫度替時(shí)，治就會(huì)攏在當(dāng)辱時(shí)的黎地磁派場(chǎng)中按被磁濾化而狠帶上漆磁性嫌，這立種磁狀性叫穩(wěn)做熱暖剩余冊(cè)磁性滅。某它些沉購積巖畢在沉拜積和猛固結(jié)阻過程放中，給由于逼一些故磁性眼礦物蜘顆粒謹(jǐn)受當(dāng)永時(shí)地光磁場(chǎng)紗的作境用呈透定向皇排列噴，也總會(huì)取柄得剩怖余磁盞性。根據(jù)略巖石個(gè)標(biāo)本貪的?？舜欧椒讼?，房誠可以扁得出競(jìng)當(dāng)時(shí)刊的古足磁經(jīng)副線（錢與地梅理經(jīng)潛線近隨于一抵致）病方向遭和當(dāng)請(qǐng)時(shí)磁摘場(chǎng)的搶極性動(dòng)；根蛛據(jù)巖猛石標(biāo)澡本的隸磁傾乏角，物則可俯算出漁標(biāo)本票產(chǎn)地誘在當(dāng)炮時(shí)的稍古地虎磁緯沾度（佩與地鄙理緯看度近類于一佳致）譽(yù)。從乘而又抹可以錘得出棉那個(gè)并時(shí)代潔的古養(yǎng)地磁勺極的宇位置卸。●居鳳里溫障度：物余質(zhì)在搖超過舌某一劫溫度邪時(shí)就嘆不再澡具有齒磁性組，這批一溫籠度就母是該鉤物質(zhì)滴的居啊里溫展度。既各物匠質(zhì)的肉居里春溫度暴并不竟一致絹，多昨在40評(píng)0～70燦0℃左右隙。巖漿階冷卻特固結(jié)碧成巖足時(shí)，略記錄草當(dāng)時(shí)須的地跪磁場(chǎng)3、地滅磁場(chǎng)陡倒轉(zhuǎn)閉與磁途性地啟層剖軟面通過寬對(duì)同渴一時(shí)淚期各些個(gè)地守點(diǎn)古歪地磁頁測(cè)量還結(jié)果裙分析礎(chǔ)計(jì)算身，便劍可求機(jī)得該查時(shí)期危古地尖磁極爽的位徑置和當(dāng)當(dāng)時(shí)姑的古授地磁全場(chǎng)特旱征。悅結(jié)果互發(fā)現(xiàn)梅，在毅地球濤地質(zhì)舌年代頸中，粘特別挖是中隨生代背以來怪，地笨磁場(chǎng)握方向系（極討性）舅曾發(fā)留生了蛛過多駱次倒歐轉(zhuǎn)（邁即反后向的污磁場(chǎng)盒方向震和正圈向的沫磁場(chǎng)望方向酒剛好湯相差18榮0°左右元）。冰在不帳同的擴(kuò)地質(zhì)板時(shí)期事，地戰(zhàn)磁場(chǎng)宵倒轉(zhuǎn)蒙的時(shí)旁間間殺隔差亞別很鄭大，防可從革三萬藏年到給三千如萬年句，但的年近濃數(shù)百凈萬年齊以來李，地牙磁場(chǎng)肅倒轉(zhuǎn)跑的時(shí)盾間間膠隔平吐均為2-叢3×佩105a。Co男x牽,A（19柏64）編賞出45器0萬年艙以來規(guī)的地靠磁極從性時(shí)囑間表駁。He娘ir欄tz資le蕩r,梅J.田R.等編曾制了危近八傾千萬第年以特來的罰地磁撒反向拋年表[圖片]。4、磁顧極移襖曲線本世享紀(jì)五痰十年聞代，罪英國鑄地球你物理擁學(xué)家類朗科母恩（S.聾K.固Ru乏nc林or喘n）詳傻細(xì)研栗究了友歐洲辣古地虹磁極抵位置景的變丑化。押把不宣同地?zé)o區(qū)巖葵石剩最余磁勢(shì)性得潑出的垂各個(gè)葛地質(zhì)告時(shí)代捎的磁舒極位閥置都蛋標(biāo)在管地圖疫上，弦發(fā)現(xiàn)帆地質(zhì)散時(shí)代撿越古霜老，座古地講磁極適的位掙置偏針離現(xiàn)泊代磁閣極的叨位置斗就越宰遠(yuǎn)。士把各濫時(shí)代遲的古脫地磁紫極連落起來者即可旬得出圾古地仁磁的強(qiáng)遷移據(jù)軌跡遭（古地經(jīng)磁的包遷移類軌跡喜圖的瀉例子）。廳不同瞇大陸問測(cè)出秀了不皮同的呆極移翻軌跡避，表菊明這缸些大扛陸之?dāng)亻g必?fù)]定發(fā)貧生過捐相對(duì)擦位移蜜。根暢據(jù)眾府多的自古地齊磁資槍料研黑究，而地磁懶極位班置在臂地質(zhì)診歷史青時(shí)期幟是基固本不禮變的掉，這載樣古芒地磁蓄極的棒遷移石只能傘是大街陸漂政移的矛結(jié)果焰，所忘謂古完地磁丈極遷拾移軌阿跡是咐相對(duì)婆于移成動(dòng)著洋的大嘩陸而棋言，要而不基是磁漠極真氏正在條遷移誦。古地磨磁研笑究為干海底例擴(kuò)張珠、移疾置地架體等部重要宏的概開念的囑提出啞提供偶了確慨定性崇的證吼據(jù)。五、弊全球臨地震史活動(dòng)曲性及溫地震袍帶震中肅的分府布表騾明了維地震掘有規(guī)街律的隱分布膜，全撲球95％以脈上的檔地震趴