地球内部结构
2014-01-21 15:15:18   来源:化石网   评论:0 点击:

地球内部结构 Earth& 39;s interior地球 地球是一个非均质体,内部具有分层结构,各层物质的成分、密度、温度各不相同。在天文学中,研究地球内部结构对于了解地球的运动、起源和演化,探讨其他行星的结构,解

地球内部结构 Earth's interior

 

地球

    地球是一个非均质体,内部具有分层结构,各层物质的成分、密度、温度各不相同。在天文学中,研究地球内部结构对于了解地球的运动、起源和演化,探讨其他行星的结构,解决行星以至整个太阳系起源和演化问题,都具有十分重要的意义。

    到目前为止,关于地球内部的知识,主要来自对地震波的研究。地震波在地球内部传播时,分为纵波和横波。地震波的传播速度与地球内部物质的密度和性质密切相关。在不同性质和状态的介质中,地震波传播速度有显著变化。依据地球内部不同部分的地震波传播速度的资料,可以分析地球内部的结构。地球内部存在两个主要的间断面:第一个间断面位于地表下平均约三十多公里处,称莫霍洛维奇间断面(简称莫霍面或M界面);第二个间断面位于地表下约2,900公里处,称谷登堡-维舍特间断面。这两个间断面把地球内部分成三个主要的同心层:地壳、地幔和地核。莫霍面以上是地壳,莫霍面和谷登堡-维舍特间断面之间是地幔,从谷登堡-维舍特间断面到地心是地核。

 

地球内部机构示意图

    澳大利亚的布伦根据地震资料于1967年提出了地球内部结构的A模型,1970年又提出了HB2模型。这些模型对地球的分层结构作了更仔细的研究,目前广泛使用的是A模型。

    地壳又称 A层,它的厚度是不均匀的,大陆地壳平均厚度约30多公里(中国青藏高原的地壳厚度可达65公里多),而海洋地壳仅5~8公里。密度为地球平均密度的1/2。大陆地壳上层的成分约在花岗闪长岩和闪长岩之间,下层岩石可能是麻粒岩和闪岩。海洋地壳是橄榄岩。据目前所知,地壳岩石的年龄绝大多数小于20多亿年。这意味着现在地球壳层的岩石不是地球的原始壳层,是以后由地球内部的物质通过火山活动与造山运动而形成的。

    地幔的物质密度由近地壳处的3.3克/厘米3增至近地核处的5.6/厘米3,地震波传播的速度也随之增大。地幔分为三层。从莫霍面到地表下410公里深处,称为B层,地震波波速几乎随深度直线增大。往下到1,000公里深处是一个过渡带,称为C层,地震波波速不均匀地增大,说明内部物质分布不均匀。B、C两层称为上地幔。再往下到2,900公里处称为D层,即下地幔,波速增大较均匀,而且没有发生过地震。地幔物质的主要成分可能是同橄榄岩相似的超基性岩。

    地核也分为三层。E层是外地核,可能是液体,地震波横波在这里消失。 F层是外地核和内地核之间的过渡层。G层是内地核,可能是固体的,这里又出现地震波横波。地核虽只占地球体积的16.2%,但由于它的密度相当高(地核中心物质密度达到13克/厘米3,压力可能超过370万大气压),根据有些学者计算,它的质量超过地球总质量的31%。地核主要由铁和镍等金属物质构成。

 

地球内部示意图

    地球内部的温度随深度而上升。根据地震波传播情况得知:地幔是固体状态的,100 公里深处的温度已达1,300℃,300公里深处的温度是2,000℃。据最近估计,地核边缘的温度约4,000℃,地心的温度为5,500~6,000℃。由于地球表层是热的不良导体,来自太阳的巨大热量只有极少一部分能穿透到地下极浅处。因此,地球内部的热能可能主要来源于地球本身,即产生于天然放射性元素的衰变。

    地球的重力加速度也随深度而变化。在地球内部,地球自转引起的惯性离心力随深度的增加而减少,这样,地球内部的重力可以简单地看成是地球的引力。一般认为,从地表到地下2,900公里深处,重力大致随深度而增加,在2,900公里处重力达到最高值,约1,000伽。从地表下2,900公里到地心,重力急剧减小,到地心为0。

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