2地球内部结构概述及固体地球研究方法解析

其次讲：固体地球探讨方法与地球内部构造概述固定地球构造的主要探讨方法地球的成分及流变学分层特征(简介)—体现在不均一性固体地球构造的探讨与探测方法地壳上地幔构造的不均一性

一、地壳、上地幔的纵向不均一性（一）岩石圈化学结构1、地壳

地壳的岩石成分和化学成分尚不完全确定，不同地区差别很大，地壳从上到下波速增加既与变质程度有关也与化学成分有关。目前一般认为：中、上地壳成分接近花岗质－闪长质层；下地壳接近闪长质－花岗闪长质层，下地壳底部才可能有基性麻粒岩；大陆边缘可能由薄的大洋型硅镁层和大陆型硅铝层组成，Vp7.7－7.8km/s，厚15－30km。称过渡壳洋中脊和大洋盆地中，地壳底部Vp7.1－7.6km/s，为壳幔混合层。地壳成分质量分数（％）（以中国为例，据高山等，1992）2、地幔岩石圈据波速、包袱体及试验探讨，目前多认为地幔岩石圈的岩石的是橄榄石、辉石和石榴子石的某种组合，化学成分相当于纯橄榄岩和橄榄岩组成（见表）。上地幔成分质量分数（％）（以中国为例，据刘玲根等，1992）3、壳－幔成分的不均一性（1）几个概念

相容元素（compatibleelement）－－易被结晶相收容的元素，包括部分过渡元素（Sc、Cr、Ni、Co）和部分大离子亲石元素（如Sr、Rb、K对部分矿物相容）。

不相容元素（incompatibleelement）－－不易被结晶相收容的元素。包括：不相容元素弱不相容元素强不相容元素Zr、V、Ti、Hf、HREERb、Ba、K、Th、La、Ce、Nb、Ta

活动元素－指易溶于流体且易被流体携带迁移的元素，如K、Rb、Sr、Ba、Th等，它们均具大半径、低电能特征（又称低场强元素,LFS）

非活动元素－指不易溶于流体和被携带迁移的元素，如Nb、Ta、Zr、Hf、Ti等，它们均具小半径、高电能特征（又称高场强元素,HFS）

富集地幔－－指大离子亲石元素（K、Rb、U、Th）富集的地幔；

亏损地幔－－指大离子亲石元素（K、Rb、U、Th）亏损的地幔；（2）不同构造环境玄武质岩石元素组成特征岛弧环境玄武质岩石：富集LiL（大离子亲石元素，即K、Rb、Cs、Sr、Ba、Th等）；大陆内部玄武质岩石：同时富集LREE、LiL和HFS大陆各种环境（包括克拉通与岛弧）的钙碱性玄武岩：只富集LREE、LiL；大洋拉斑玄武岩稀土配分模型分为：亏损型（N-MORB），指LREE猛烈亏损；过渡型（T-MORB）,具平坦或轻稀土富集；富集型（E-MORB）,轻稀土不同程度明显富集；一般认为：N-MORB形成于强亏损地幔源区的高度部分熔融（＞15%）；E-MORB源于较深的富集地幔源区；（3）岩石微量元素构造环境判别图解由于壳－幔化学组成具不均一性，上世纪70年头起先，不少学者通过对不同构造环境中岩石，特殊是火成岩的化学成分和微量元素组成进行了大量探讨对比，构建了一系列岩石化学构造环境判别图解，以火成岩微量元素构造环境判别图解的应用越来越广泛，在大地构造探讨中发挥重要作用。基本原理：用已知精确构造环境的岩石厘定图解中相应构造环境区域；岩石的源区与其形成的构造环境亲密相关；用于构建图解的不活动高场元素（HFS）和稀土元素(REE）环境敏感度高，分析精度也日愈提高；多图解的联合运用，可提高判别效果。微量元素构造环境判别图解很多，基本形式有三角图、坐标图、对数图解等。如：用于钾质火成岩三角图解玄武岩Ti-Zr-Y的判别图解（据Pearce和Cann,1973）A+B:岛弧拉斑玄武岩；B:洋底玄武岩B+C:钙碱性玄武岩；D:板内玄武岩滩间山群不同火山岩组：用于玄武岩对数图解碱性花岗岩Nb-Y-3Ga判别图解区分的构造环境：

A1:非造山，大陆裂谷或板内；A2：大陆边缘，后造山，热点（二）.地球内部物质的力学特征分层地球内部圈层物质的力学和流变学特征突变面与成分界面不一样。依据强度和变形方式将地球由地表往地心分为:岩石圈软流圈中间圈和地核岩石圈地幔地核陆地海洋地球内部圈层结构示意图二、地壳、上地幔的横向不均一性三、地壳、上地幔构造类型划分两大类型：活动带和稳定区。两种类型间具有不同的特征和发展演化历史。不同学者对其运动规律提出了不同的观点，形成了不同的大地构造学说。槽台说；大陆漂移说；海底扩张说；板块构造说；国内：地质力学；多旋回说；断块说；地洼说；波浪镶嵌说等。地壳－上地幔构造类型的划分方案很多，与学术观点有关一、槽－台学说的方案主要依据大陆地质资料的分析对比，把地壳构造类型分为两种基本单元：地壳地槽－地壳上的强烈活动带地台－地壳上的相对稳定区地壳克拉通（Craton）－稳定区正地槽（Orthogeosyncline）－活动区德国学者Stille对槽－台学的发展做出很大贡献，他的划分：克拉通高克拉通（HighCraton）－大陆稳定区低克拉通（OceanicCraton

）－大洋稳定区地槽优地槽（Eugeosyncline）－远离稳定区，活动性强，蛇绿岩和火山岩为主的地槽冒地槽（Miogeosyncline）－靠近稳定区，蛇绿岩和火山岩不发育，以巨厚碎屑岩和碳酸盐岩为主的地槽二、布鲁内（Brune,J.N，1969）的分类是一种即考虑地壳又考虑地幔的分类，共分出四种地壳－上地幔构造类型：1、稳定地幔的大陆地壳

包括地盾、内陆（地台），很稳定或稳定的构造区2、不稳定地幔的大陆地壳

包括盆－岭、造山带、岛弧、大陆裂谷等，活动性极强3、稳定地幔的大洋型地壳指大洋盆地，较稳定4、不稳定地幔的大洋地壳

包括洋脊、海沟等，活动性强三、黄汲清分类（1980）稳定区大陆稳定区－具大陆型地壳的地台（如俄罗斯、北美、西伯利亚、中朝地台）大洋稳定区－具大洋型地壳的地台。是地史构造单元（如西太平洋洋盆是中生代发展形成的）

活动带大陆活动带－包括大陆裂谷活动带（东非裂谷）和大陆边缘活动带（中国东部）大洋活动带－即地槽活动带，包括大洋裂谷活动带（洋脊）和大洋边缘活动带（安第斯）从现代地质学观点动身，结合地球物理和壳－幔深部构造的划分方案：四、板块构造观点的分类按板块运动的基本形式（分别、相对滑动、汇聚），将地壳构造类型分为3类13种主要类型：Ⅰ、地壳（岩石圈）分离带大陆裂谷（如东非红海等）大洋裂谷（如大西洋脊等）边缘海或小洋盆（如南海、亚丁湾等）Ⅱ、岩石圈板块滑动区（坚稳带）大洋盆地（如太平洋等）大陆被动边缘（如大西洋沿岸等）地台或结晶地盾（如华北、北美、南非等）转换断层（包括裂谷－裂谷型、裂谷－俯冲带型、俯冲－俯冲带型转换断层）Ⅲ、岩石圈板块汇聚－碰撞带（造山带）岛弧安第斯型大陆边缘深海沟科迪勒拉型大陆边缘俯冲带（包括洋壳－岛弧型和岛弧－大陆型俯冲带）板块碰撞带地壳－上地幔或岩石圈构造单元划分方案很多，应留意不同学术观点的划分和要点。但基本类型（活动型和稳定型构造单元）及其特点要驾驭五、李廷栋等的分类（2006）按岩石圈结构特点，将中国岩石圈分为5种类型：TTG岩套--以奥长花岗岩—英云闪长岩组合为特征，阅历麻粒岩相变质岩石圈类型地壳岩石组成岩石圈地幔岩石组成主要特点代表地区克拉通型TTP岩套为主强亏损方辉橄榄岩为主主体于17亿年前形成塔里木、扬子、中朝等地台造山带型花岗质－花岗闪长质岩石方辉橄榄岩－二长橄榄岩或二辉橄榄岩－方辉橄榄岩分古生代、中生代、新生代3个时代走廊北山、燕山－太行山、喜马拉雅