1.2.4 地球的内部圈层结构 一．地球内部圈层划分的依据 1．地震波的特点
地震波是弹性波，分为体波、面波和自由振动等类型。体波有纵波（P Wave）和横波（S Wave）之分。纵波可在固态、液态和气态的介质中传播，横波只能在固态介质中传播。地震波速的大小与介质的密度和弹性有关。 2．地球内部圈层划分的依据
（1）宇宙物质依据 宇宙物质具有内在的统一性，宇宙天体（尤其是太阳系内天体）的物
质成分可作为推断地球内部物质成分的参考依据（例如陨石）；
（2）地质学依据 由于岩浆岩来自地壳和地幔的不同深度，因此，研究岩浆的物质成分和
形成条件可以帮助我们来认识地球深部的物质状态及环境。例如，超基性岩常来自地球内部较深地方，特别是含金刚石的金伯利岩，一般代表了1100-2200℃、5万个大气压的形成环境（对应金刚石的形成条件），相当于该岩浆形成在地下150km的深度。 （3）地球物理依据 通过地震波在地球内部传播的变化来推断地球内部结构和组成物质。
因为地震波中的纵波可以在固态、液态和气态的介质中传播，而横波仅能在固态介质中传播。当地震发生后，通过地球表层不同位置的地震台站来接收不同性质的地震波（主要是纵波和横波）。经过复杂计算后，就可以得出地下不同深度的波速，再分析相关的物质状态（图1.1）。
图1.1 地球内部圈层与地震波传播特征
二．地球内部圈层的特征 （一）地壳
莫霍面 （大陆33km、洋底5-8km）莫霍面是地震波速显著不连续面（南斯拉夫地震学家莫霍诺维奇于1909年发现）。莫霍面以上的由固体岩石组成的地球最外部圈层称为地壳。地壳平均厚度约18km，平均密度2.8g/cm，质量约2.35×10kg。
地壳厚度变化大，大陆区20-80km，平均33km。又分为上地壳和下地壳（以康拉德面为
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界，深约15km）。上地壳（厚约15km）平均密度约2.7g/cm，由沉积岩、变质岩和岩浆岩组成，一般称硅铝层或花岗质岩壳；下地壳（厚约18km）平均密度约2.9g/cm，一般称硅镁层或玄武质岩壳。大洋区平均7km，且较为均匀，普遍堆积有0.5km厚的沉积层，再下便是5-8km的硅镁层（密度2.9g/cm）。 （二）地幔
古登堡面 （2891km）（美国地震学家古登堡于1912年发现）S波终止，P波急剧减低。莫霍面以下至古登堡面的圈层称为地幔。地幔的厚度约2870km，物质密度由顶层的3.31g/cm增至5.55g/cm,平均约4.5g/cm,质量约4.03×10kg。
根据地幔上部与下部物质成分和温度、压力的差异性，和670km深处的地震波速显著间断面分为上、下地幔。 1．上地幔
盖层 深度为20-80km，密度3.37g/cm,物质成分推测为橄榄岩,为固态。
低速层 深度80-220km，（顶面在大陆区较深，大洋区较浅 ，底界的差异不大。密度3.36g/cm,）全球普遍存在、厚度不很均一的波速减低层。横波局部地区不能通过,表明低速层部分物质可能呈熔融态,因而又称软流层（或软流圈）。 均匀层 深度220-400km。波速传播均匀,表明物质成分变化不大。 过渡层 深度400-670km。密度3.73-3.99g/cm.
2. 下地幔 深度670-2891km，厚度2221km,平均密度5.1g/cm。据实验岩石学分析，由呈紧密堆积结构的氧化矿物，如MgO、FeO和SiO2组成。 （三）地核
古登堡面以下至地心的部分称地核。它是一个半径为3480km的球体，平均密度为
10.83g/cm。一般认为物质成分主要为铁。 （四）岩石圈
地壳与上地幔的顶部（软流圈以上部分），都是由固态岩石组成的，因而称岩石圈。
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1.3重要术语
外部圈层结构(大气圈、水圈、生物圈) 地球圈层结构 内部圈层结构（地壳、地幔、地核） 重力异常(正、负异常) 地磁异常 地温梯度 软流层 岩石圈 地球内部圈层划分的依据
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第2章 岩石圈
2.1本章导学
本章将集中介绍地质学的主要研究对象—岩石圈的表面形态特征、物质组成和岩石圈构造以及发生在地球上的地质作用。
地质学的主要研究对象是岩石圈，因此岩石圈的表面形态特征、物质组成和构造则成为岩石圈研究的重要部分，同时地质作用作为形成矿物、岩石和岩石圈的主因而成为其在地质学研究的主导地位。
本要要求了解岩石圈表面形态特征，熟识岩石圈物质组成。重点掌握岩石圈构造（包括现代板块的划分、板块边界的类型）和地质作用概念及其分类。
2.2要点讲解
2.2.1 岩石圈的表面形态 一．陆地地形（表2.1）
表2-1 陆地主要地形单元及地貌特征
地形单元 海拔和 起伏特征 山地 >500m； 广阔而 正地形 较为平坦 起伏不大 一定起伏 围、中间较低且差<200m）；有广阔而平坦 高原 >600m； 盆地 四周被山地包丘陵 <500m（相对高<500m; 平原 二．洋底地形
洋底地形可划分为三大地形单元：大陆边缘、洋盆和洋脊（图2.1）。
图2.1 洋底地形单元划分
（一）大陆边缘
大陆与大洋相连接的过渡地带，称大陆边缘。按照海平面以下的深度和形态特征，大陆边缘可以划分为大陆架、大陆坡、大陆基及海沟和岛弧（图2.2）。
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图2.2 大陆边缘主要地形分布示意图
1．大陆架 （又称为陆棚）是指围绕大陆分布的浅水台地，平均坡度小于0.3°，平均深度小于130m。
2．大陆坡 大陆架外坡度明显变陡的斜坡地带，坡度平均约4°最陡可超过20°，下
界平均水深约2000m，平均宽度30km，最宽可超过100km。大陆坡上常发育有海底峡谷。
3．大陆基 （又称为大陆裙）是介于大陆坡与大洋盆地之间缓坡地带，下界水深约4000m，宽度几百公里，表面的坡度一般小于1°。在海沟发育的地区则不出现这一地形单元。
4．海沟和岛弧 大洋盆地边缘深度超过6000m的带状凹地，称为海沟。宽度仅数公里至数十公里，长度最大可达几千公里。太平洋西北侧的海沟多呈弧形，沿其凸出的一侧排列着大小岛屿，称为岛弧（多为火山岩）。
（二）洋盆
洋盆是指位于海沟与洋脊之间辽阔而平坦的洼地，一般深度4000-5000m。可进一步分为洋底丘陵、洋底平原、海山。 （三）洋脊
贯穿于洋盆中央或一侧、延伸几万公里的洋底山脉，称洋脊。 2.2.2 岩石圈的物质组成 一．岩石圈的化学成分
地壳元素的平均重量百分含量称克拉克值（地壳的元素丰度）。
1. 元素在地壳、上地幔和地球中的分布相差十分悬殊，其中O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等8种元素合计占地壳总质量的99%。
2. Al、Na、K三种元素在地壳中的丰度最高，但在上地幔和地球中的丰度显著降低，而
Fe、Mg的丰度却显著增高。
二．矿物：矿物是在各种地质作用中形成的，是在一定地质条件和物理化学条件下相对稳定
的自然元素单质或化合物。
三．岩石：岩石是各种地质作用形成的，并在一定地质和物理化学条件下稳定存在的矿物集合体。按其成因可分为岩浆岩、沉积岩、变质岩三大类。
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