地球剖面图及各层厚度

如题所述

地球剖面图及各层厚度如下:


我们常用“天高地厚”来形容地球,实际上天的高度就是地球大气层的高度,它大约700公里。地球的半径是6370公里。所以说,“天高地厚”是多少,大约就是这7000公里。地球总的半径为6370公里。包括地壳、地幔、地核三个部分。在这三个部分中,无论体积、质量还是厚度,我们感觉最密切的地壳都是最微不足道的。地幔的总厚度是2850公里。

在地球的1万亿体积中,地幔占82%以上,地核占16.2%;在地球60万亿吨质量中,地幔占67%,地核占32.5%。可以看出,无论体积还是质量,地幔和地核是地球的主体,而地幔绝对是地球众多圈层中最重要的主体。下面我们按照每一层的功能,对地球做一个剖面的介绍,而不是简单按照三个部分介绍。



地壳。因为人是生活在陆地上的生物,所以我们平常对地球的感受、了解最多的主要是地球的大陆,即地壳部分。而实际上,地壳在地球中无论是体积、面积还是质量上,都是微乎其微的。它的平均厚度35公里,质量占地球的0.42%左右。

地壳是地球由岩石组成的固体外壳,岩石圈的重要组成部分。地壳是以大陆的岩石圈为边界的,这个岩石圈和地球的大陆不完全等同,比如我们平常所说的“大陆架”,也是属于地壳的部分,但它是被大海覆盖着的。地壳也分两个层:上层主要由氧、硅、铝组成,也叫“硅铝层”。下层富含硅和镁,也叫“硅镁层”。


上地幔。厚度为400公里,密度为3.5g/立方厘米,这个密度与陨石相当,这足以引发我们对它的来源的猜想。是的,地球本来就是由早期宇宙中各种天体碎片撞击聚合而成的,和陨石当然有密切的联系。

在上地幔的顶部,有一个100公里左右的软流层,处于塑性和流动性状态,这一点很重要。这个软流层,是和陆壳的岩石圈结合在一起参与板块的运动的。惟其如此,地幔的运动才能在这里实现相对“柔性的”向地壳岩石圈的传导。当然我们说的是“相对”柔性。对地球构造活动来说,在小的时间尺度里,我们几乎是感觉不到的。

但如果在几千万年、上亿年的大时间尺度来看,就没有什么“温柔”之说的,地震,火山,断裂,凹陷,褶皱,聚合,分开,都是轰轰烈烈的大事件。但没有了这个“软流层”,地幔的活动向地壳的传导就会一方面受到抑制和阻塞,当积累到一定程度,就会表现出突出的爆裂性。

软流层下面就是上地幔的主体。主要由橄榄石构成,也称为幔岩。显然,上地幔呈固体的状态。



过渡层。在上下地幔中间有一个清晰的过渡层,大约近300公里。在这里,岩石结构由富橄榄石地幔、橄榄尖晶石和尖晶石到二次尖晶石的相变。地震的波速到达这里,呈现出明显的分界面。



下地幔。厚度2200公里。平均密度5.1/l立方厘米。由于在这里经受着强大的地内压力作用,在上地幔那里的橄榄石等矿物质,被分解成氧化铁、氧化镁、氧化钙和三氧化二铝等简单的氧化物。物质均匀,横向变化小。与上地幔相比,铁镁比例加大。下地幔也是呈固体状态,但因为处于高温高压状态,具有相当的塑性。



核幔交界处的“D``层”。在核幔边界处,存在第一个重要的地震波速骤减地带,又称超低速带。厚度各处不等,平均厚度150公里,最高达到200公里。2004年,日本学者通过高压实验获得一种被称为“后钙钛矿”的新矿物,成分等同辉石,体积比辉石小密度比辉石大,有三氧化钙八面体和镁原子组成。

是组成核幔边界的主要物质,被誉为21世纪固体地球研究的突破性进展。这个“D``层”,对研究地幔的运动机制、弄清板块活动有重大的意义。后面我们还要重点提及。



外地核。密度为9.98-12.5/立方厘米。由内核和外核两部分组成。外核。由液态的铁和镁构成,硫磺和氧也存在于外核中。这里温度高达到摄氏4000度。因为地震波的横波无法穿越这里,因此推测这里是以铁为主的金属在高温下的熔融状态。

它以每年10公里的速度缓慢流动,在流动中产生了地球的磁场。这个磁场形成了一道屏障,把宇宙射线集中到地球的两个磁极,对生物的生存和繁衍产生重大作用。这里也被称之为“地球发动机”。

内外地核过渡层。在5155公里处。液态和固体的过渡态。



内地核。由于横波可以在这里存在,推测由固态的铁和镍构成,温度达到摄氏5000度,接近了太阳表面的温度。



值得说明的是,地核不在地球的中心位置,由于太阳引力和地球自转的作用,地核始终在偏向太阳引力的反方向。另外,很显然,地核的旋转速度要比外核快。

“地幔环流说”认为,地幔的运动就是由地球的自转造成的,他驱动地球岩石圈即板块的运动,主导了地球的构造活动。这一学说目前还不被主流观点认同。所以下面我们介绍的板块运动,还是以“地幔对流说”为主。

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