【图文】《地球的内部》课件_百度文库
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《地球的内部》课件
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篇一 : 地球的内部结构：地球的内部结构-地球内部结构的顺序，地球的内部结构-1910年，前南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇契意外地发现，地震波在传到地下50公里处有折射现象发生。他认为，这个发生折射的地带，就是地壳和地壳下面不同物质的分界面。1914年，德国地震学家古登堡发现，在地下2900公里深处，存在着另一个不同物质的分界面。后来，人们为了纪念他们，就将两个面分别命名为“莫霍面”和“古登堡面”并根据这两个面把地球分为地壳、地幔和地核三个圈层。地球内部结构_地球的内部结构 -地球内部结构的顺序由内到外：地核-地幔-地壳。由外向内：地壳-地幔-地核。地球内部结构_地球的内部结构 -地球介绍地球是太阳系从内到外的第三颗行星，也是太阳系中直径、质量和密度最大的类地行星。它也经常被称作世界。英语的地球Earth一词来自于古英语及日耳曼语。地球已有44～46亿岁，有一颗天然卫星月球围绕着地球以30天的周期旋转，而地球以近24小时的周期自转并且以一年的周期绕太阳公转。地球内部结构_地球的内部结构 -地球的组成3个同心球层：地核、地幔和地壳地球内部结构_地球的内部结构 -地球内部结构地球内部结构是指地球内部的分层结构。根据地震波在地下不同深度传播速度的变化，一般将地球内部分为3个同心球层：地核、地幔和地壳。中心层是地核；中间是地幔；外层是地壳。地壳与地幔之间由莫霍面界开，地幔与地核之间由古登堡面界开。地震一般发生在地壳之中。地壳内部在不停地变化，由此而产生力的作用，使地壳岩层变形、断裂、错动，于是便发生地震。超级地震指的是指震波极其强烈的大地震。但其发生占总地震7%~21%,破坏程度是原子弹的数倍，所以超级地震影响十分广泛，也是十分具破坏力。地震地震是地球内部介质局部发生急剧的破裂，产生的震波，从而在一定范围内引起地面振动的现象。地震(earthquake)就是地球表层的快速振动，在古代又叫为地动。它就象刮风、下雨、闪电、一样，是地球上经常发生的1种自然现象。大地振动是地震最直观、最普遍的表现。在海底或滨海地区发生的强烈地震，能引起巨大的波浪，称为海啸。地震是极其频繁的，全球每年发生地震约500万次。今天探测器可以遨游太阳系外层空间，但对人类脚下的地球内部却鞭长莫及。目前世界上最深的钻孔也不过12公里，连地壳都没有穿透。科学家只能通过研究地震波、地磁波和火山爆发来提示地球内部的秘密。地壳地壳是地球的表面层，也是人类生存和从事各种生产活动的场所。地壳实际上是由多组断裂的，很多大小不等的块体组成的，它的外部呈现出高低起伏的形态，因而地壳的厚度并不均匀：大陆下的地壳平均厚度约35公里，我国青藏高原的地壳厚度达65公里以上；海洋下的地壳厚度仅约5～10公里；整个地壳的平均厚度约17公里，这与地球平均半径6371公里相比，仅是薄薄的一层。地壳上层为花岗岩层（岩浆岩），主要由硅－铝氧化物构成；下层为玄武岩层（岩浆岩），主要由硅－镁氧化物构成。理论上认为过地壳内的温度和压力随深度增加，每深入100米温度升高1℃。近年的钻探结果表明，在深达3公里以上时，每深入100米温度升高2.5℃，到11公里深处温度已达200℃。目前所知地壳岩石的年纪绝大多数小于20多亿年，即使是最古老的石头丹麦格陵兰的岩石也只有39亿年；而天文学家考证地球大约已有46亿年的历史，这说明地球壳层的岩石并非地球的原始壳层，是以后由地球内部的物质通过火山活动和造山活动构成的。地壳是地球表面以下、莫霍面以上的固体外壳，地震波在其中传播速度比较均匀。地球厚度变化有规律，其规律是：地球大范围固体表面的海拔越高，地壳越厚；海拔越低，地壳越薄。 地壳由90多种元素组成，它们多以化合物的形态存在。氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁八种元素的质量占地壳总质量的98.04%。其中氧几乎占1/2，硅占1/4。硅酸盐类矿物在地壳中分布最广。地幔地壳下面是地球的中间层，叫做“地幔”，厚度约2865公里，主要由致密的造岩物质构成，这是地球内部体积最大、质量最大的一层。 地幔又可分成上地幔和下地幔两层。一般认为上地幔顶部存在1个软流层，推测是由于放射元素大量集中，蜕变放热，将岩石熔融后造成的，可能是岩浆的发源地。软流层以上的地幔部分和和地壳共同组成了岩石圈。下地幔温度、压力和密度均增大，物质呈可塑性固态。地幔上层物质具有固态特征，主要由铁、镁的硅酸盐类矿物组成，由上而下，铁、镁的含量逐渐增加。地核地幔下面是地核，地核的平均厚度约3400公里。地核还可分为外地核、过渡层和内地核三层，外地核厚度约2080公里，物质大致成液态，可流动；过渡层的厚度约140公里；内地核是1个半径为1250公里的球心，物质大概是固态的，主要由铁、镍等金属元素构成。地核的温度和压力都很高，估计温度在5000℃以上，压力达1.32亿千帕以上，密度为每立方厘米13克美国一些科学家用实验方法推算出地幔与核交界处的温度为3500℃以上，外核与内核交界处温度为6300℃，核心温度约6600℃。横波不能在外核中传播，表明了外核的物质在高温和高压环境下呈液态或熔融状态。它们相对于地壳的“流动”，可能是地球磁场产生的主要原因。一般认为地球内核呈固态。（软流层一般认为可能是岩浆的主要发源地之一）篇二 : 地球内部结构地球内部结构1910年，前南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇契意外地发现，地震波在传到地下50公里处有折射现象发生。他认为，这个发生折射的地带，就是地壳和地壳下面不同物质的分界面。1914年，德国地震学家古登堡发现，在地下2900公里深处，存在着另一个不同物质的分界面。后来，人们为了纪念他们，就将两个面分别命名为“莫霍面”和“古登堡面”并根据这两个面把地球分为地壳、地幔和地核三个圈层。从表面往下，依次是地壳，地幔，地核 。地壳与地幔的界面是莫霍面，约在地下17Km深处，地幔与地核的界面是古登堡面，约在地下2900Km深处。其中，上地幔的顶部和地壳构成岩石圈，岩石圈下面是软流层，软流层是岩浆的发源地。注，软流层也属于上地幔。地核也分外核和内核，这里图不好画只能这样讲和地核三个圈层。月球内核颇似地球结构 诡秘内部或潜藏秘密(图)月球内核是：最核心部分是一个固态富铁内核，其直径约241.4公里(150英里)，其外部是一个直径约330公里(205英里)的液态铁核外层结构包裹着。　　科学网()讯人们将现代最先进技术能与40年前太空勘测结果完美地结合测算，意想不到的获得一项新的重大太空发现。1971年，“阿波罗号”航天器宇航员对月球表面月震传感器的勘测结果显示，月球与地球一样，拥有类似的液态内核结构。　　据国外媒体报道，借助当今美国最先进的太空科学技术，美国宇航局的科学家应用现代地震学技术对40年前月震传感器勘测数据进行了再分析，这项最新研究揭示了月球的神秘内部结构，最核心部分是一个固态富铁内核，其直径约241.4公里(150英里)，其外部是一个直径约330公里(205英里)的液态铁核外层结构包裹着。　　这项最新研究揭示了月球“发电机”的进化过程——月球强磁场的形成与维持，揭开月球内核的详细状况有助于月球结构精确模式的形成。月球内核中包含着硫磺等少量轻元素，科学家基于此发现进行一项最新地球地震学研究显示，地球内核外层也存在着硫磺和氧等轻元素。目前，这项最新研究发表在近期出版的《科学》杂志上。阿波罗被动地震实验拥有4个地震仪，一直至1977年底持续对月震活跃性进行记录。　　1969年至1972年，阿波罗被动地震实验拥有4个地震仪，一直至1977年底持续对月震活跃性进行记录。美国宇航局马歇尔太空飞行中心的雷内-韦伯博士是该研究负责人，他说：“我们将成熟的地球地震学技术应用于40年前的月球勘测数据，首次获得了月球内核的第一勘测资料。”　　该研究小组还使用数组处理分析月球震动图，技术分析鉴定和辨别月震和其它地震活跃性的信号源。他们辨别发现震波何时以及在何地穿过月球内核元素或者被月球内核元素折射，从而分析月球内核成份和不同深度地核层状态。　　虽然目前先进的人造卫星观测图像对于研究月球历史和地形学具有重要意义，但迄今的人造卫星观测结果仅是自阿波罗时代之后对月球的猜测和臆想。之前科学家基于月球内部特征的间接评估曾推测出月球内核的存在，但对内核半径、状态和成份方面仍存在许多不一致性。阿波罗号宇航员在月球上安置月震传感器。　　过去的月震研究主要局限于月球层级内核结构重叠信号反复反弹导致的“噪音”冲刷，目前韦伯和研究同事使用一种震动图分层技术(seismogramstacking)，亦被称为数字信号分割法，研究期间分层技术提高了信号-噪音比率，并使研究人员能更精确地跟踪震动路径，以及穿过月球内核的每个震动信号的特征。　　韦伯博士说：“我们希望继续研究阿波罗号月震数据，能在未来更精确地评估月球内核特性，以便尽可能清楚地描绘月球勘测信号，来协助未来月球任务的数据判读。美国宇航局(nasa[])未来太空任务将收集更多详细数据资料，2011年，美国宇航局计划发射“发现号”航天飞机等级的“重力恢复国际实验室(GRAIL)”，该任务将解答关于月球长期令人困扰的问题，并提供科学家更好地了解月球表面至地核之间的地质结构，从而揭开月球表面以下的神秘面纱，并对了解火星热量的历史变化有很大的帮助。名称范围深度主要特征地壳地表~莫霍界面平均17千米（1）固态，由各种岩石组成（2）各地厚度不一（3）可分为硅铝层和硅镁层地幔莫霍界面~古登堡界面17~2900千米（1）固态，硅酸盐类物质，自上而下铁、镁的含量逐渐增加（2）上部有一软流层（3）软流层以上的地幔部分是岩石圈的组成部分地核古登堡界面~地心千米（1）外核呈液态或熔融状态，内核为固态（2）物质成分以铁和镍为主（3）温度、压力、密度均很大篇三 : 地球内部结构及研究方法介绍_boris摘 要： 本文按照各层在全球系统中的重要性，对地球各圈层的研究资料，按地壳、岩石圈、上地幔低速层、Lehmann不连续面、上地幔过渡区（Bullen区域C）、下地幔、Anderson区域D''、内外核依次进行简要叙述，并穿插了俯冲带和地幔对流的相关内容。最后，对与地球深部研究相关的方法进行介绍，包括静态超高压技术、深反射地震、大陆科学钻探、全球地震层析成像。关键词：地球圈层结构；地幔对流；进展；研究方法； 现今地球深部物质的研究尤其是地幔和地核的研究，主要立足深部地球物理探测和高温超高压实验。地震学不仅能够提供地球的构造信息，而且还能提供地球的成分、晶体结构及矿物学和物理状态的信息。较富集矿物的速度和Vp/Vs比率的差异，使地震波速度方法可以有效判别矿物。地震波速变化与压力、矿物成分、温度及是否局部熔融等因素有关。大的波速间断面与局部熔融或相变有关。而高温高压实验，模拟在地球深部温度和压力下，物质的特征参数和演化，为深部遥测提供解释依据，最终回归到地球本体认识本身。一、地球圈层机构 根据地震波速可以确定地球的基本圈层结构，每一层均有次一级单位，其中下地幔是最大的次一级单位，而地壳是最小的主单位，也是与我们生活关系最密切的。作为稍微专业点的认识，不能满足于一般的“三明治”地球圈层模型，更要看到各层内部和各层之间的关系。 下面依次对在地球系统中关键的圈层一一介绍，这些层构并不严格按深度依次连续，有重叠和间断。图1.地球内部结构1、地壳1.1地壳厚度与波速、电性结构 地壳质量占地球的0.4%，类型有大陆地壳、海洋地壳和过渡地壳，平均厚度为陆壳（30~50km）、洋壳（5~8km）、过渡壳（15~30km）。值得注意的是海洋中大洋断裂带及其附近的地壳薄到只有3km，而海底高原和无震海岭处超过30km，这些物质源于海洋扩散中心或热点产生的大量物质。与月球及火星的外壳比较并与地幔的潜在地壳厚度比较，地球地壳似乎异常的薄，由此推断地壳物质在比较浅的深度就转变为致密的石榴石富集物，或者说具有与地壳物性性质相同的物质最大理论深度约50~60km。 在一些大陆边缘发现的蛇绿岩断面表明海洋地壳和上地幔的抬升或仰冲分层，这些断面处的岩石构成所具有的实验速度与海洋地壳和上地幔中实际观测到的速度响应很好。 地壳各层波速结构的特点有，波速的不均匀向下有增强的趋势，可能反映下地壳及壳幔边界由于温度压力增高而地质作用相对比较剧烈。 区域地壳结构研究时位场和折射地震资料较易取得，大地电磁及深反射资料较少。大地电磁反演可得到岩石圈地电结构，在综合地球物理解释中有时也能提供重要的约束。但由于影响电阻率的因素太多，其与物质成分的关系不如与温度及孔隙含水量关系密切，所以应用较少。1.2造山带和沉积盆地地壳 在大陆构造单元中，中新生代造山带和沉积盆地是2个地壳研究的重要对象，前者是在挤压作用下的地壳缩短和增厚，后者是在拉伸环境中产生的地壳减薄。 根据年轻造山带地壳的波速结构对比研究，可得其部分特征：1、造山带的地壳厚度甚至比一般地盾区厚5~10km，在青藏高原地区更是厚达70km以上，形成巨厚的山根。2、造山带的上地壳底部常见波速在5.6~6.0km/s的低速层，可与大地电磁测量的低阻带进行对比研究。3、在造山带中康拉德面可能不存在，或者只与厚度不大的上述低速层对应。4、地壳大幅增厚的区域，下地壳可能存在低速层。这有可能是沿碰撞破碎带侵入的部分熔融岩浆层。5、未发生拆沉作用的年轻造山带地壳底部带有波速偏高的亚层，有人用壳幔过渡带进行解释。另外，一部分早期造山带的地壳不地盾区还薄，而没有像喜马拉雅及阿尔卑斯等年轻造山带所具有的山根，这与拆沉作用有关。 拆沉作用即山根或增厚的岩石圈拆离并沉入软流圈的现象。这种拆离与造山带两侧挤压力产生的向下的分量及软流圈内部在岩石圈根部产生的局部湍流有关。 而现代沉积盆地的共同特点是有几公里厚的低速沉积岩，并且根据下部波速结构的不同，可分为拉张裂谷盆地及非拉［)张型盆地。板内地震带与拉张盆地的低波速和高热流有关。1.3地壳的密度结构 根据地震波速，可以比较容易得到地壳垂向的密度分布和差异，但其横向分辨率不高。利用重力资料研究地壳的密度结构，弥补了这方面的不足。重力资料是二维数据，如果没有地震约束，它的垂向分辨率很差，不能反演出地壳密度的精细结构。 前几年，杨文采与侯遵泽利用二维小波变换与多尺度分析技术，对中国布迦重力异常进行了多尺度分解，取得了反映中国大陆上地壳密度分布的重力小波细节。负的小波细节异常，基本上与中新生代趁机盆地对应，反映了我国油气资源的潜在产地。2、岩石圈2.1岩石圈综述 岩石圈指地壳和浅地幔最成的，软流圈上部的刚性层。厚度为25km（洋盆）~150km（地盾）。典型的大陆岩石圈指古老地盾及克拉通地区的岩石圈，它是长期稳定的块体。 岩石圈的定义是基于流变学的，即从刚性岩石圈过渡到粘滞性软流圈的边界。关于其底部边界，有若干说法。地震岩石圈底界指的是P波从8.1~7.8km/s，S波从4.7~4.4km/s的边界，即上地幔高速带的底界或软流圈的顶界。热岩石圈底界用热边界层（TBL）定义这个边界。当热量传递和经过热边界层时形成很陡的温度梯度。热岩石圈厚度与地震岩石圈有一定差异，假设岩石圈是均匀的，大陆热岩石圈厚度可达200km以上。 岩石圈应视为地幔物质分异产生的残渣。Anderson曾提出在下部岩石圈Vp和Vs分别为8.6km/s、4.8km/s，这是经过修正后的最低限速。该速度需要在相当浅的地方有大量的石榴石存在，若与P波速度符合，至少需要26%含量的石榴石。因此，下部岩石圈相对与底部地幔尤其是海洋地区可能重力不稳定。2.2俯冲带的研究 岩石圈为板块的主体，板块的飘移即岩石圈的飘移。与板块构造有关的岩石圈研究重点之一，便为俯冲带的研究。详细的地球物理资料发现，俯冲板块具有高阻、高波速和高地震品质Q值特征。 通过一条横穿东太平洋俯冲带的地球物理剖面，可以发现太平洋板块从温哥华岛向北美大陆下方俯冲，俯冲的大洋岩石圈Vp=8.1~8.3km/s，ρ=Ω&m，在此板块顶有个Vp=6.35km/s和ρ为几十欧的亚层，俯冲板块下方的软流圈Vp=7.7km/s，ρ=100~300Ω&m。这种结构模式反映了100km深度范围内俯冲板块主体是相对冷且干的，但伴随着俯冲作用和脱水，在其顶面（大陆岩石圈底部）发生熔融。 从另一条横跨汤加海沟的反演P波品质因数剖面，可见高Q值的俯冲板块一直延伸至670km间断面附近。Fukao等人（1992）对西太平洋俯冲带的最新P波层析成像发现，反映俯冲板块的高速体插入到670km界面之后，沿此界面平伸加厚。来自深源地震（震源深度超过500km）方面的数据也支持了上述高速体反映板块俯冲及其沿670km界面积聚的假说。他们还认为不位于现代俯冲带下方的高速体也是古老俯冲带在670km间断面附近积聚的结果。Anderson也曾推断，位于核幔边界的D''层，也是古岩石圈在地球吸积过程中俯冲至核幔边界的沉积物。也有人根据地震层析图提出现在仍存在冷板块继续向下俯冲并穿过下地幔的过程，但这一过程难以用板块拖曳力来解释。3、地幔 这里对地幔的叙述从上地幔中的低速带（古登堡低速带）开始，向下依次为Lehmann不连续面(约220km深处)、上地幔过渡区（Bullen区域C）、Anderson区域D''。最后介绍地幔对流。 地幔中存在许多不连续面或速度、温度异常梯度面，这些间断面被认为同地幔矿物的在一定深度压力下相变的结果，这些相变体系有石英的相变、FeO-MgO体系的相变、FeO-SiO2体系的相变、MgO-SiO2体系的相变、橄榄石和辉石的相变—钙钛矿相（白武明等，2005）。3.1上地幔低速带 上地幔负速度梯度区域（低速层）由古登堡在1959年提出，它的发现巩固了软流圈的概念。关于速度为何降低，Anderson提出如果温度足够高，那么压力效应就能忽略，并且速度随深度而减小，但仅用高温梯度不能对其充分解释。所以部分熔融和断层卸载两者导致了速度的大幅衰减。 低速带是1个高热梯度区，是传导传热与对流传热的边界层。地盾之下低速层非常薄，大约150km~200km，东太平洋海隆下低速层延深至400km且该处Lehmann不连续面消失。研究低速带或低于低速带的速度详细分布很困难，另外关于低速带的底界状况还存在争议。3.2Lehmann不连续面 在低速层底部，靠近220km处，有1个高速度梯度层即Lehmann不连续面（与Lehmann发现的内外核界限区分），此处波速大约增加3.5%~4.5%的量级。该不连续面的存在已在全球许多地方得到证实，最近的地球模型中Vp/VS比率反转也靠近220km。这是成分、相位、温度梯度的综合反映。Anderson认为这一边界影响地震活动性并可能影响密度或阻碍板块插入，在大陆碰撞带，低于这个深度的和消减岩石圈年龄大于50Ma的区域，几乎没发生几次地震。但如前述，现在的证据更倾向于岩石圈板块可以俯冲至上地幔底部。 总之Lehmann不连续面相当神秘，利用表面震源观测是困难的，并且它在一些地区还不存在。与其他地震不连续面不同的是来自Lehmann不连续面折射波并不首先到达。来自中源地震的反射波是最好的地震资料。3.3上地幔的过渡区域 上地幔的过渡区域（Bullen区域C）一般被定义为400km~650km不连续面之间的地幔，有时也包括低速层以下的地幔。该层上下界面为2个重要的不连续面。其中400km不连续面被认为橄榄石与尖晶石的相变界面，但这一化学解释不完全符合地震波速资料，所以大多学者认为400km深度大约只有一半的橄榄石向尖晶石相转变，其余的在400km~600km范围内陆续相变，这样计算出的波速跃升才与反演结果较为相符。650km相变面通常认为是尖晶石到二次尖晶石的转换，该相变面展布在20km区间。但后来根据地震资料发现，650km不连续面是良反射面，需要它的深度小于4km，并且弹性特性的剧增与橄榄石相变相矛盾，所以尖晶石到二次尖晶石的转换不是合理的解释。 由于在650km以下存在1个高速梯度区，所以下地幔本体直到750km~800km深度才开始，该深度之下直到核幔边界以上300km左右下地幔是比较均匀的。跨越650km间断面，泊松比稍有下降，压力和温度两者都使均匀物质的泊松比增加，因此该下降是化学或矿物学变化的标志。3.4Anderson区域 在核幔边界上部200km范围为Anderson区域D''，一直被视为1个地震波速低梯度带和走时与振幅分散度增加的区域。它与上覆地幔有不同的密度，并可能包含有1个或多个间断面，同时它也是横向不均匀的。该区域可能是1个高热梯度和小规模对流区域，同时可能代表地幔的1个化学上的特殊区域。作为1个化学断面，核幔边界是1个高热梯度区。另外，地核为良导体并且粘滞性低，所以它近似为等温的，横向温度的变化能够保留在地幔中，但它们集中在D''底部，因此D''区域中温度梯度是变化的。Anderson还推断该层是地球吸积时俯冲下来的古岩石层的储藏室。3.5地幔对流 地幔可以传播短周期地震剪切波，以弹性体响应潮汐应力，但是对于长期持续荷载它表现为粘性流体的性质。对流部分地由板块运动所驱动，部分地由化学成分的分异所驱动。 地幔对流这一概念自一提出便带有很强的假设成分，直到现在这一概念仍带有很强的假设因素。地幔对流即使存在，也是极其缓慢的过程，它以地质年代为尺度，迄今为止人类仍无法进行对地幔对流运动的直接观测。所以，证明地幔对流的存在，描述它的运动状态，研究它与岩石圈、地核、板块运动的关系及相互作用成为固体地球研究的前沿。这些问题的解答将会对完善板块运动及地球本体认识有极大的意义。 虽然不能对地幔对流进行直接观测，但关于地幔的存在，还是有多方佐证的。谢鸿森（1997）曾总结过4个方面的证据：1、板块运动本身要求地球内部有大规模的运动作为动力来源。2、冰盖及巨湖区地壳卸载后的地壳回升需要1个流动地幔的支持。3、全球地震层析成像反映的的地幔内部物质的横向不均匀与由板块构造理论所推演的地幔内部结构和物质状态比较吻合。4、地表发现的幔源岩石应该是由流动的地幔带至浅部的。 目前关于地幔对流的研究主要集中在地幔对流模型的构建和模拟，并在流体力学、板块运动、地球化学等方面进行对比、拟合和修正。研究表明，地幔中可能存在的对流模型有5种，分别是全地幔大尺度地幔对流、上地幔小尺度、层状对流、D''层中极小规模对流和热柱形态对流。图[2]表示了地幔对流的1种想象图（傅容珊，1993）。 但由于证据资料的不足，各种对流模型都面临着种种质疑，真实的对流及其形态需要长期的观测，建立的模型所面临的约束条件极其苛刻，况且许多约束条件本身都不清楚。考虑到地球作为1个开放的、非线性的系统，在研究地幔对流时不能只强调对流或者说循环闭合的对流，更要考虑湍流或者是具有分形结构的多尺度复杂模型。4、地核 早期，有人根据地球的质量、惯性矩、平均密度等推导出1个致密的大地核；1912年Gutenberg第一次确定地核深度为2900km；1926年才确定了地核的流动性；后来Lehmann利用“地核影区”的地震资料推断出存在1个波速较高的内核。 Butler和Anderson（1978）用各种状态方程去拟合外核的地震波资料，计算结果是纯铁镍地核具有太高的密度和太低的体积声速，以致于与地震资料不一致，需要比较轻的掺杂元素来使密度降低。同时这种掺杂元素也应该使熔点降低，因为纯铁的熔点可能比外核的温度高。根据挥发性、溶解度、弹性特征及球粒陨石成分的参考，似乎硅氧硫都起到使铁密度降低和波速升高的作用。至于地核详细成分的确定，要参考高温高压实验的结果。 地球内核以高Vp、高密度和高Q值为特征；外核以剪切模量G=0、Q=0和高密度为特征，因此可以以很低的衰减传播P波。二、研究方法介绍 主要介绍对于地球内部结构研究比较重要的几种方法，包括静态超高压实验、深反射地震、大陆科学钻探、全球层析成像，它们从不同的方面给出了关于地球深部的新认识。1、静态超高压实验技术 静态超高压技术应用于地球科学主要是进行地幔、地核的多种模拟实验。科学家利用静态超高压装置先后完成了地幔及地核矿物的合成和高压相变实验研究，建立了地幔矿物相变模式；进行了高压下矿物、熔体、岩石的物质结构和物性就位测量；高压熔体结构、高压下岩石熔融结晶实验研究等。其中以美国卡内基地球物理实验室的金刚石压腔实验技术和日本的大腔体实验技术最为先进。这两项技术各有分工，又相互补充。 金刚石压腔技术实现的最高压力已超过地球中心的压力（350GPa），而达到木星幔的压力（550GPa）（美国卡内基地球物理实验室），其压腔体积为10-6—10-7mm3。它的主要研究对象是矿物和单质，能在相当于地幔、地核甚至于巨行星幔的压力下对矿物和单质的结构、相变及多种物性进行研究。因为具有高透明度的金刚石测量窗口，它能实现晶体X射线衍射、光谱测量等高压光学测量。金刚石压腔技术是目前实现静态压力最高，测量方法最全，并广泛用于地球深部物质研究的高压装置。 大腔体实验技术能达到的最高压力较低（一般在30GPa以下），但其容积比金刚石压腔大，达到1—105mm3，所以其研究对象既可以是矿物，又可以是岩石、熔体及含流体的矿物、岩石或其混合物。它不仅可以进行各种性质的测量，还能合成大量的纯净矿物样品，并作为金刚石压腔的实验样品。另外，通过在试样中加入水和其他试剂，并调节各种物理化学条件，能造成与上地幔类似的多种环境条件，以进行上地幔物质机构、物性及迁移演化的研究。 2004年，中国北京同步辐射高温高压实验平台已能达到133GPa的准静水压。2、深反射地震 深反射地震主要用于寻找深部的反射体，研究地壳及浅地幔结构。其结果是地质学家研究地壳内部结构是首选的约束条件。 深反射地震方法的原理与沉积盆地油气地震勘探相似。但是深反射地震信号能量弱、接受距离长、静校正幅度大、叠加效果不明显、数据信噪比低，所以资料采集和处理难度更大，另外深反射地震处理要求高度保持原始地震相位和振幅信息，以确定地下不同深度的反射状态。 世界上许多国家都开展了深反射地震计划，如美国的COCORP，英国的BIRPS等，并确定了一些大地构造单元的反射模式。显生宙造山带一般由板块碰撞和俯冲形成，所以是深反射地震调查的重点。我国中部造山带东端的大别—苏鲁超高压变质带被认为是扬子板块与苏鲁地体碰撞的结果，通过这里的深反射地震剖面，在下地壳中发现了多个楔形反射体和1个复式反射体。 青藏高原和喜马拉雅山是世界公认的研究大陆动力学及板块相互作用的重点地区。在这一地区我国以赵文津院士为首席科学家开展了“国际喜马拉雅和青藏高原深剖面及综合研究(INDEPTH)”，项目的科学目标是通过完成一条横穿喜马拉雅和青藏高原的深反射地震等综合地质地球物理剖面调查和多学科综合研究，探讨陆--陆碰撞造山带、雅鲁藏布江缝合带及青藏高原的深部结构构造及其形成与隆升机制。该项目已进行了3个阶段12年的研究，目前已进入第四阶段，关于该项目所取得的进展详见文献[5]。3、大陆科学钻探
大陆科学钻探被称为地球科学的大科学设施和望远镜，1995年国际上成立了大陆科学钻探计划（ICDP），并把此作为大陆岩石圈计划的重点。 大陆科学钻探的科学目标主要有：岩石圈动力学与变形，通过钻探直接观测以获得对岩石圈机制的新认识；会聚板块边界和碰撞带，通过实际观测确定实际物理化学条件的变化及其他参数，通过连续采样确定地壳结构；获得地壳中的流体的物理化学状态及分布；获得高分辨率的沉积物以获得关于地球历史、气候变化和环境变迁的知识等。 大陆科学钻探包含深部地质地球物理遥测、钻探测井和长期实验观测3个部分，目前全球有20口4000米以上的科学深钻，超过8km的超深钻有两口，分别为前苏联的科拉深钻（12262m）和德国的KTB（9100m），但两者均未达到计划深度。关于两者的详细情况见文献[]。我国大陆科学钻探开始于2001年8月，并于2005年3月达到5158米，完成计划深度。我国大陆科学钻探选址位于大别—苏鲁超高压变质带，该地区是研究大陆会聚边缘和壳幔作用的世界级区域，也是中国4个大陆科钻世界级场址之一。同时我国都还在青海湖开展了“中国环境科学钻探计划”。4、全球地震层析成象 层析成象从本质上讲是根据对函数的某种积分资料，一般是沿一系列射线路经的积分资料来反推函数分布的1种数据处理方法。地震层析成像用全球各台站天然地震记录中的各个震相的走时为数据，用射线追踪计算震源和台站之间的理论走时，调整和修改地球的波速模型使实际走时与计算走时之均方差取得极小。1984年Anderson和Dziewonski根据大量地震波资料通过基函数展开的成象方法得到了地球内部三维结构的图像，在地学界引起极大的反响。 地震层析成像包括P波、S波和面波成像，P波成像最真实精确。全球层析成像主要研究岩石圈深部、全地幔的三维结构，根据层析图人们确定了陆根的存在及其深度，研究了俯冲板块的特征，如Fukao根据P波层析成像图，给出了俯冲带延伸至上地幔底部的证据；全球地震层析图部分的否定了地幔热柱源自地幔深处的说法。地震层析成像最重要的任务是给出地幔对流存在的直接证据及其对流状态，但目前地震层析成像的分辨率还不够高，上地幔像元尺度约100km，下地幔200~400km，还不能达到所需要的程度。三、结语 通过对地球圈层结构研究历史及现状的了解和总结，我获得了更多的关于地球深部方面的知识，对地球内部层构形成了1个整体并清晰的认识，同时也了解到现今固体地球方面研究的前沿和重点。 地球内部各圈层的结构、深部物质与能量的交换、圈层耦合、深层过程,以及地球动力学模型的建立乃是当代地球物理学发展的前沿和生长点,是21世纪上、中叶地球物理学发展的主体走向（陈运泰，2001）。地球内部作为1个黑箱结构，使得对它的每1个结论都经历了反复的质疑和论证，1个完善的解释或模型必须满足地震波速、化学组分、热状态和相变、固体和流体力学多方面的约束。因此固体地球的研究很大程度上依赖与其他领域的进展，即使想对某1个细节进行完善的解释，都需要巨量的地学和物理知识，尤其是地球化学的知识，因为无论何种资料，最终都要落到地球本体的物质这一层面。 关于地球还有许多在我们认识范围之外，吾辈任重而道远！参考文献[1]Anderson D L.Theory of theEarth地球的理论[M].Blackwell:Blackwell ScientificPublications,1989.[2]谢鸿森.地球深部物质科学导论[M].科学出版社，1997.[3]杨文采.后板块地球内部物理学导论[M].地质出版社,1999.[4]徐国明.反演理论及应用[M].地震出版社,2003.[5]赵文津,赵逊,史大年,刘葵,江万,吴珍汉,熊家育,郑玉坤.INDEPTH计划十二年的主要科学成果[J].[6]陈运泰,滕吉文,张中杰.地球物理学的回顾与展望[J].地球科学进展,卷第5期：634--642[7]白武明，谢鸿森等.地球的层圈结构、力学性质和地幔矿物的高压相变[J].物理。2005 Vol.34 No.2：P.115-122该文并非原创，转载自百度贴吧/f?kz=
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