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原创 大地构造学基础理论提要(连载二)

  • yuanzi16
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  • 2018-06-24 08:33:46

1章 地球的层圈结构

一、地球层圈的划分

地球由地核、地幔和地壳组成。

1、地壳

地壳(EarthCrustCrust)是指莫霍面以上由固体岩石组成的地球最外部圈层。地壳平均厚度为18千米。其中,大洋地壳(洋壳)平均厚度为7千米,而且厚度均匀;大陆地壳(陆壳)厚度为2080千米左右,平均厚度为33千米。

、地壳的基本特征

、厚度

平均33千米,陆壳最厚达80千米(青藏),洋壳平均厚度7千米。

、组成

陆壳由三大岩类(沉积岩、岩浆岩和变质岩)组成;洋壳主要由玄武岩组成。地壳物质密度为2.62.9,其矿物成分主要由硅酸盐矿物组成。

、构造

陆壳构造复杂(存在褶皱和断裂);洋壳构造简单(无褶皱、有断裂)。

、年龄

陆壳年龄老,最老4445亿年;洋壳年龄新,最老2亿年。

传统认为,陆壳中部较普遍存在一个次一级界面(称为康拉德面,深1015千米),据此将地壳分为上、下地壳。上地壳平均厚度15千米,为硅铝层(Si-Al层)或花岗质壳;下地壳平均厚度18千米,为硅镁层(Si-Mg层)或玄武质壳。

、洋壳

目前,根据大洋钻探资料,洋壳一般分三层:

沉积层:地震纵波波速Vp≈2.2km/s

玄武岩层:地震纵波波速Vp≈5.2km/s

辉绿岩、辉长岩组成的席状岩墙杂岩:地震纵波波速Vp≈6.7km/s

洋壳平均厚度为7千米;在洋中脊、洋岛,洋壳厚度相对较大,为1520千米。

2、两种意义上的莫霍面

、岩石学莫霍面

辉长岩与橄榄岩之间的界面,或者是角闪岩、中性高压变粒岩与橄榄岩、榴辉岩之间的界面。

但是,存在化学不连续面与相转换面之争。

、地震莫霍面(壳-幔之间的地震波速不连续面)

正常地壳P波波速≤7km/s;地壳之下P波波速为8.0±0.2km/s;其间的过渡带(地震莫霍面)P波波速为6.87.8km/s

岩石学莫霍面与地震波速莫霍面两者可能不一致。

3、地幔

地幔(EarthMantleMantle)是指莫霍面之下,古登堡面之上的圈层,厚约2870千米。

根据地幔上部和下部物质成分、温度和压力的差异性,以及670千米深处地震波速的间断面,以此面为界将地幔分为:上地幔和下地幔。

4、地核

古登堡面以下至地心的地球核部称为地核(EarthCoreCore),为一个半径为3480千米的球体。

5、岩石圈

地壳与上地幔的顶部(盖层)由固态岩石组成的圈层,称为岩石圈(Lithosphere)。

岩石圈平均厚度约为80千米。大洋岩石圈厚度为3090千米;大陆岩石圈厚度为60150千米。

、大洋岩石圈的成分结构

大洋岩石圈的成分结构自上而下为:

①、远洋深水沉积;

②、基性枕状熔岩,为大洋拉斑玄武;

③、辉绿岩墙或岩床,底部为席状岩墙群;

④、铁镁质深成杂岩,辉长岩、角闪岩;

⑤、橄榄岩(大洋岩石圈地幔)。

、岩石圈的化学结构

大陆地壳:复杂的成分结构。

地幔岩石圈:是橄榄石、辉石和石榴石的某种组合。

壳-幔的化学过程:主要通过以下几个方面研究:玄武质岩石的信息;花岗质岩石的信息;捕虏体与捕虏晶的研究:岩石探针;流体包裹体的研究。

、关于岩石圈结构的新认识

、岩石圈的纵向和横向不均一性

A、岩石圈存在垂向的分层性

构造证据:不同规模、不同层次的层间滑动断裂,如变质岩区普遍存在的顺层韧性剪切带(一定层次)、固态流变构造、大型伸展剥离断层和逆冲推覆构造。

B、岩石圈存在横向的不均一性

不规则的多边形结构(陆块构造);多级次的强变形带围绕弱变形域而构成的网结状构造。

、岩石圈纵向和横向不均一性的发现其意义

A、大陆构造是极为复杂的,其成因机制也是复杂的——提出了大陆动力学的研究方向。

B、对经典板块构造理论提出了质疑。

6、软流圈

软流圈(Asthenosphere),是指岩石圈以下、位于上地幔上部的圈层,在地下60250公里之间。地震波波速在这里明显下降,软流圈一个地震波低速带。据推测,软流圈温度约为1300℃左右,压力达3万个大气压,已接近岩石的熔点。因此,形成了超铁镁物质的塑性体,在压力长期作用下,以半粘性状态缓慢流动,故称软流圈。板块构造理论地幔对流运动,就是在软流圈中进行的。岩石圈板块就是在软流圈之上漂移的。

在软流圈,地震波波速下降0.20.3km/s。其中,横波(S波)波速由4.64.7km/s下降到4.34.4km/s;纵波(P波)波速由8.08.2下降到7.77.8km/s

在大陆区软流圈位于100220千米深处,厚度约为100150千米;在大洋区软流圈位于50400千米深处,厚度约为350千米。

软流圈的低速、低阻和低Q值(Q为品质因素),其原因倾向于认为,是由于角闪石、斜长石和透辉石等低熔点矿物的存在,在软流圈的高温高压条件下导致局部熔融而造成的。

地震波在实际介质中传播时。介质对地震波的能量具有不同程度的吸收作用。介质对地震波的吸收,可以用介质的品质因素Q来描述。品质因素Q的定义:在一个周期(或一个波长距离)内,振动损耗能量△E与总能量E之比的倒数。Q值越大,能量损耗越小,介质越接近于完全弹性。Q值与地震波衰减程度成反比。岩石圈Q值为10002000,而软流圈Q值仅为100200


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