登陆注册
10626600000005

第5章 地球内圈与人类

1.地球的内部构造

从地表形态来看,我们所生活的地球大陆地表的地形、地貌既错综复杂,又形态各异;既有高山,又有平原;既有高原,又有盆地;既有河流,又有湖泊……透过表象看本质,那么,我们所赖以生存的地球究竟有着怎样的地理结构呢?

虽然人类在地球上已经生活了二三百万年,但地球的内部到底是个什么样子呢?有人建议向地心挖洞,把地球对直挖通,不就可以到达地球的另一端了吗?然而,这却是不可能,也是不现实的。因为目前世界上最深的钻孔,也仅为地球半径的1/500,所以人类对地球内部的认识,还是很不准确的。

随着科学的发展,人们从火山喷发出来的物质中,了解到地球内部的物理性质和化学组成,同时利用地震波揭示了地球内部的许多秘密。

地球的整体形状,十分接近于一个扁率非常小的旋转椭球体(即扁球体)。它的赤道半径略长、两极半径略短,极轴相当于扁球体的旋转轴。

地球赤道半径约为6378千米,两极半径约为6357千米。

地壳是地球最外面的一层,一般厚33千米(大陆)或7千米(海洋)。地壳分为上下两层,中间是康拉德面,在10千米左右。

在地壳和地核之间的部分是地幔,平均厚度为2900千米左右。地幔也分为上下两层,分界面约在1000千米左右。

在上地幔,分布着一个呈部分熔融状态的软流圈,其深度在60~400千米左右,人们一般认为,这里是岩浆的发源地,地壳和软流圈以上的地幔部分,统称为岩石圈。

地球的中心部分为地核,半径为3473千米左右。地核又可分为外核和内核。根据对地震波传播速度的测定,外核可能是液态物质,内核则是固体物质。

探访焦点人物

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50千米处,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2900千米深处,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。

莫霍面以上的地壳,是以硅酸盐矿物为主体组合而成的岩石构成的,上下有所不同,上部的岩石含铝较多,花岗岩最为典型;下部含镁较多,玄武岩最为典型。由于存在差异,地震波在通过时,速度也就不同。在从花岗岩层进到玄武岩层时,便会在地震记录上表现出来。

1923年,奥地利地震学家康拉德发现了这个界面,他也因此留名后世,这个界面被命名为康拉德面。

2.地壳

地壳是地球固体圈层的最外层,岩石圈的重要组成部分。

地球的整个地壳平均厚度约17千米,厚度各处不一,其中大陆地壳厚度平均为33千米左右;高山、高原地区地壳更厚,欧洲阿尔卑斯山的地壳厚达65千米,亚洲青藏高原某些地方超过70千米,而北京地壳厚度约36千米;平原、盆地地壳相对较薄。

大洋地壳则远比大陆地壳薄,平均厚度只有几千米,例如大西洋南部地壳厚度为12千米,北冰洋为10千米,有些地方的大洋地壳的厚度只有5千米左右。

地壳分为上下两层。

上层化学成分以氧、硅、铝为主,平均化学组成与花岗岩相似,称为花岗岩层(或硅铝层)。这一层在海洋底部很薄,尤其是在大洋盆底地区,太平洋中部甚至缺失,是不连续圈层。

下层富含硅和镁,平均化学组成与玄武岩相似,称为玄武岩层(或硅镁层),在大陆和海洋均有分布,是连续圈层。两层以康拉德不连续面隔开。

大洋地壳主要由硅镁层组成。

青藏高原是地球上地壳最厚的地方,厚达70千米以上,而靠近赤道的大西洋中部海底山谷中地壳只有1.6千米厚,太平洋马里亚纳群岛东部深海沟的地壳更薄,是地球上地壳最薄的地方。

(1)地壳的物质组成

地壳中有90多种天然化学元素,其中氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁八大元素含量,约占地壳总重量的97%,其余元素只占2%左右。而地壳的八大元素中的氧约占49%,硅约占26%。

地壳中的各种化学元素,随着地质作用的变化不断地进行变化,合和分解,形成各种具有特征的矿物,而矿物又是形成地壳岩石与矿石的基本单位。

地壳中的矿物大约有3000种,但与形成岩石有关的矿物主要有:石英、长石、云母、方解石等,这类矿物通常称为造岩矿物。

(2)地壳中的岩石

众所周知,地壳是由各种岩石组成的,岩石是由各类矿物组成的。根据形成的条件与当时形成的环境,岩石可分三大类:岩浆岩、沉积岩、变质岩。

岩浆岩,又称为火成岩,是地球深处高温高压下的岩浆,在一定条件下形成的。

岩浆岩主要有侵入和喷出两种产出情况。侵入在地壳一定深度上的岩浆,经缓慢冷却而形成的岩石,称为侵入岩。侵入岩固结成岩,需要的时间很长。地质学家们曾做过估算,一个2000米厚的花岗岩体,完全结晶大约需要6.4万年。

岩浆喷出或者流到地表,冷凝形成的岩石称为喷出岩。喷出岩由于岩浆温度急剧降低,固结成岩时间相对较短。1米厚的玄武岩全部结晶,需要12天;10米厚需要3年;700米厚需要9000年。

地壳中的岩石主要由岩浆岩构成,常见的、分布最广的岩浆岩有花岗岩、闪长岩、辉长岩、玄武岩、安山岩等。

玄武岩常形成广阔的台地,高原玄武岩,是岩浆溢流形成的地貌景观。安山岩常喷发成边坡比较陡的大型火山,如世界著名的日本富士山、意大利维苏威火山。

我国黑龙江镜泊湖地区,也有很多奇特的玄武岩景观。

沉积岩,又称水成岩,是岩石经风化、侵蚀、搬运、沉积和成岩作用后,形成的岩石。沉积岩大多是在海洋、河流、湖泊等水环境下形成,一般具有成层现象,构成岩石的颗粒有粗细之分,层次厚薄不同。

地表分布最广的是沉积岩。由于沉积岩一般形成于常温常压环境,所以岩层里往往保留有生物遗迹——化石。

常见的并且分布广泛的沉积岩有:石灰岩、砂岩、砾岩。

变质岩是由岩浆岩、沉积岩,甚至包括变质岩本身,在高温、高压或动力挤压下,形成的具有一定的结构特征的岩石。

石灰岩经过变质作用,形成美丽的大理石,这是一种名贵的建筑材料,因云南省大理附近的苍山地区出产这种岩石而得名。

砂岩经变质作用后,形成更为坚硬的石英岩。页岩经变质作用后,形成比较致密而坚实的板岩或片岩。

变质岩在中国的分布也很广,华北地块和塔里木地块主要由早前寒武纪的区域变质岩组成,并构成中国大陆的古老核心。

3.地幔

地幔在地壳与地核之间,又称中间层,厚度约2900千米,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。

地幔一般分上下两层:从地壳最下层到10001200千米深处,除硅铝物质外,铁镁成分增加,称为上地幔;下层为柔性物质,呈非晶质状态,大约是铬的氧化物和铁镍的硫化物,称为下地幔。

在上地幔上部,岩石圈之下,有一个呈熔岩状态的软流层。这一层震波吸收率较高,因此震波传播速度减弱,并且有对流现象,深度在50250千米。

了解地幔结构与物质状态,有助于解释岩浆活动的能量和物质来源及地壳变动的内动力。

纵波与声波相似,其速度比横波快。

横波与抖动的绳子产生的波形相似,通过时岩石的震动方向与波的传播方向垂直。横波穿越不同密度的岩石边界时,地震波也会发生反射和折射。利用这些特性,我们就可以对地球内部成像。

4.地核

地核是地球的核心部分,主要由铁、镍元素组成,半径大约是3480千米。地核分为外地核和内地核两部分。

地幔以下大约5100千米处,地震横波不能通过称为外核,推测外核物质可能是液态。由于地核不仅温度很高,而且压力很大,因此这种液态应当是高温高压下的特殊物质状态。

51006371千米是地球的内核,在这里纵波可以转换为横波,物质状态具有刚性,科学家推测是固态。整个地核以铁镍物质为主。

5.软流层

软流层又叫软流圈,位于上地幔上部,岩石圈下面,深度在50250千米,是一个基本上呈全球性分布的地内圈层。

软流层的分布具有明显的区域性差异,总的规律是大洋下面位置较高(一般在60千米以下),大陆之下位置较深(深度在120千米以下)。软流层界面不十分确定,与岩石圈之间无明显界面,具有逐渐过渡的特点。软流层是在地震波传播速度研究中发现的。

科学家在研究地震波传播速度在地球内部的变化时发现,上地幔接近顶部的位置,有一个地震波传播速度明显减缓的层,称为“莫霍低速层”。

人们推测,这一层地震波传播速度慢的原因,是积累的热量使岩石软化并局部熔融,因此称为“软流层”。软流圈的形成是一个漫长的地质演化过程。

一般认为,软流层的形成需要高温条件以及水和挥发性物质的加入等因素。软流圈熔岩产生时所需的热能、水和挥发性物质,主要由放射性元素衰变和地球圈层分化过程释放出来。地球内部的温度随深度的增加而增高,一般至100千米深时,温度便接近于地幔开始熔融的固相线温度,这时在水和挥发性组分的参与下,开始产生选择性熔融,逐渐形成固流体软流层。

软流层是造成上覆岩石圈严重失稳及导致大洋岩石圈板块下滑、潜没、漂移、扩张的决定性因素,也是大陆岩石圈在软流层上漂移的原因所在。

没有软流圈便不会有岩石圈,特别是大洋岩石圈;没有软流圈,大规模密度倒转现象也不会发生;没有软流圈也就没有了板块运动。所以,板块构造,是地球圈层分化到软流圈阶段之后才产生的。

同类推荐
  • 日常小事皆学问

    日常小事皆学问

    科技人才的培养,基础在于教育。谁掌握了面向未来的教育,谁就能在未来的国际竞争中处于战略主动地位。青少年是祖国的未来,科学的希望,担当着科技兴国的历史重任。因此,把科技教育作为一项重要的内容,从小学抓起,为培养未来的人才打下坚实基础是势在必行。
  • 外星人的惊天秘密:打开《山海经》说外星人

    外星人的惊天秘密:打开《山海经》说外星人

    《山海经》中关于中华之地理、矿产等记载,从何而来?何以如此精准详尽?是古人拥有什么先进探测设备,还是有“天人”相助?女娲、王母这些我们耳熟能详的人物到底是神话传说还是外星来客?本书作者按图索骥,为您还原“外星事件”,以大胆的猜想和认真的推理得出了一个让人大吃一惊的观点——外星人曾造访地球,人类是外星人反复试验造出的新物种……看看《山海经》中的这些插图吧,那些诡异、神秘、荒谬的生物背后都隐藏着未知的真相。请跟随作者一起回到那个荒蛮的时代,共同揭开外星人的惊天秘密……
  • 世界未解之谜全记录

    世界未解之谜全记录

    《世界未解之谜全记录》包括:有待破解的木乃伊书、神秘海底人鱼之谜、“失踪”的大西洲、人类究竟从哪里来、神秘的西夏王陵、淹没在千年积雪下的诺亚方舟、百年之谜——通古斯大爆炸、玛雅文明神秘消失之谜、埃及金字塔内神秘能量之谜、百慕大三角之谜、诡秘的北京大灾难、哈拉帕文化神秘消亡之谜、藏身地下的远古城市:庞贝城、神秘莫测的英国巨石阵、复活节岛石像之谜、舍利子之谜、宇宙的诞生和消亡之谜、三星堆千年未解之谜、神秘莫测“时空隧道”、赵匡胤“暴死”之谜、北京古城墙为何独缺一角、月球形成之谜、中国四大美女之谜、《新约全书》中的藏宝秘密、希特勒之谜、法老咒语之谜、狮身人面像之谜、恐龙之谜等世界各种神秘诡谲之现象。
  • 新编万事由来全集

    新编万事由来全集

    水有源,树有根,大千世界中的万事万物都有自己的由来。各种各样的事物,经过时间的打磨,最后,静静地立在我们身边,用坚韧的存在,讲述着自己不平凡的故事,证明着自己特有的价值,影响或改变着我们的生活。环顾四周,各类事物围绕在我们身边。追本溯源,谈古论今,历史就在我们身边。无论其影响大小,有趣的永远是其背后的历史和故事!《新编万事由来全集》集纳古今万事万物,以大量的图片和文字,以丰富的知识和史料,娓娓讲述各类事物的精彩历史,内容涵盖政治军事、经济科技、日常用品、地理名胜、节日习俗、文化艺术等方方面面。《新编万事由来全集》尽量选编人们最喜闻乐见的内容,是数千年来万物历史中最为精彩的部分。
  • 摄影实用小百科(最新21世纪生活百科手册)

    摄影实用小百科(最新21世纪生活百科手册)

    最新21世纪生活百科手册·摄影实用小百科最新21世纪生活百科手册·摄影实用小百科
热门推荐
  • 红尘旧事之小雯

    红尘旧事之小雯

    有缘相聚,无缘相守。命中注定,我终将失去你……
  • 网游之仙缘纵横

    网游之仙缘纵横

    你以为这是魔兽的年代吗?错了,这里是一个由修真之人组成的年代。你还以为修真才是真正的王道,所有的魔法全都是垃圾?你又错了,魔兽中的强人让你知道真是这样修的。封神吗?那都是过去的事情了,现在让你们看一下真正的封灵大劫。封灵榜,斩仙飞刀!周青,阿尔萨斯!再现洪荒大劫时候的神话传奇。
  • 邪少的怨灵宝贝

    邪少的怨灵宝贝

    他是绝色集团的少爷,人前邪肆张狂,人后恶趣味十足。抓了一只怨灵少女养,是他的独特兴趣。“怨灵少女吗?我喜欢。”新婚日,是他对她说的第一句话,在所有人唾弃,那么狼狈不堪下。一个邪肆的笑容,一只伸来的手,说着他喜欢她的话。她恍惚,一个抬手附上,注定了他们两人纠缠不休的命运。背负害死母亲的罪名,原来真相并非如此,借他的力量一步步颠覆所有,邪少说了,“有我宠着,谁敢招你。有我善后,随便你闹。”怨灵不可怕,邪少才可怕,有事没事就让她的身心都超出本身预兆,可是,她笑了,看着他,轻软而语,“有你真好……”
  • 医道旅行

    医道旅行

    哭声,笑声,回荡不休。挣扎,放弃,历历难消。穿行于青年医生,欢乐交织的世界里我看到过,听到过。流走于心术之中,感动过,也努力过。只是那怕笑脸越来越多,都遮不住那撕心的哭声回荡。
  • 珞珈谪仙记

    珞珈谪仙记

    这里是仙侠世界中的“珞珈界”。工学部主教变成通天高楼;网球场变成龙腾云海;鲲鹏广场云抟九万;樱花大道花开千里;鉴海烟波无极;珞樱大帝在珞珈山悟道成圣,于樱花城堡建立珞樱帝国……将珞珈山下的世界变成一片神仙浩土,其中人往来修道,斩妖除魔,生死轮回……歌曰:“天地泰,日月长。珞珈界,图自强。南北东西,樱花无量。乾坤上下,万道争光。黄鹄一举兮,知山川之纡曲。息焉游焉,亿兆莫疆。再举兮,知天地之圆方。藏焉修焉,同于阴阳。念茫茫宙合,悠悠文物。鸡鸣风雨,日就月将。游心太玄兮,踏浪溟沧。明明德兮,履道皇皇。大道兮无亲,珞珈兮永昌。”
  • 我只是为你而活

    我只是为你而活

    一个离开家族独自在外闯荡的少年,遇到了生命中最重要的女孩,可是最后的最后为什么少年只是形影孤单的站在巅峰、、、、、
  • 狂拽妖后:逼我成妖

    狂拽妖后:逼我成妖

    ◆他用三生炼狱宠她一世猖狂◆寒玉:我就是这么拽,你宠的!楚王:我就是这么无耻,你气的!******前世,十级地狱的焚魔烈焰中,日日煎熬,整整五百年.他说:五百年又如何,只要能换她生,便是一千年,他也受了……她,一朝穿越,万般荣华,却遭人陷害落入噬血残暴的他手中.他坏她姻缘,强娶豪夺;穿肤折骨,虐她无度;屠村灭城,逼她为妖.她说:若再为人,只要能让他死,便是地狱,她也入之……******菩提台前仙者云:“三生炼狱可换她一世安,你愿?”他道:“无悔!”“即使生世不得相识?”他又道:“无怨!”本文宠虐暖文,男强女强,激情碰撞,火花四射,精彩绝伦!
  • 这些都是你没有经历的我的现在

    这些都是你没有经历的我的现在

    对于过往经历的每一件事和每一个人,这些都是你没有经历的我的现在吧。
  • 靥——玫瑰花妖蛇蝎心

    靥——玫瑰花妖蛇蝎心

    我是一枝玫瑰,吸收日月精华的玫瑰小妖,每天都矗立在那里,直到那一天。是一个温润如玉的男子摘下了我,不安,恐惧笼罩着我,不过他的手很温暖。
  • 你若知道我爱你

    你若知道我爱你

    美妆,第一任老公,一个青城,骗了美妆100块钱之后光荣的走了。第二任老公,一个峨眉,后来跟帮派里的仙禽跑了。第三任老公,一个青城,在一起没两天卖号走人了。第五任老公,还是前面的那个峨眉,仙禽不要他了,他回头了。美妆为了他抛弃了第四任,在一起两个月的一个仙禽。仙禽卖号走了,峨眉后来勾搭上了美妆游戏里的姐妹……玩游戏的男人不可信!!!游戏里男人的爱情可信吗?