大地构造课件第二讲：大地构造C基本概念

主讲：xxx地球科学学院大地构造学第二讲：地球的内部结构及地球物理场一、地球内部圈层的划分根据成分和力学性质可将地球内部划分为不同的同心圈层。分层主要是依据地震波在地球内部传播速度的变化。波速或速度梯度有明显变化的深度称为不连续面或分界面。1、地球内部的成分分层有两个—级成分不连续面，即莫霍面和古登堡面，它们将地球分为三大部分，即地壳、地幔和地核[三维图片]。地壳(A)是指地球最外的一圈，即在地面以下至莫霍面以上的地球表层。地壳是不均一的。大陆地壳和大洋地壳有明显的区别[配以陆壳和洋壳的剖面图及说明它们之间差异的构造变形特征图，地貌图，年龄曲线图]。地幔（B,C,D）地幔可分三层：上地幔(B)、过渡带(C)和下地幔(D)。地核(E、F、G)包括外核、过渡层、内核三部分。地球分层三维图片(据E.J.Tarbuck,1987)地幔外核内核地壳

陆壳和洋壳差异图⑵地球内部的力学分层地球内部圈层力学和流变学的划分通常与成分界面不相当[图片]。根据强度及变形反应方式可分成岩石圈、软流圈、中间圈和地核[图片]。

●岩石圈地球的刚性外壳，包括地壳和上地幔的上部，厚度20-150km，大陆地区110-150，大洋盆地70-80km，洋脊裂谷20-50km。●软流圈岩石圈以下的弱流变区，下界一般认为不超过400km，顶部约有100km的地震低速带。具强度小，粘度低，塑性较高的特点，有局部熔融，易于蠕动变形。岩石圈板块因软流圈的存在而能运动。●中间圈地幔的其余部分，厚度大于2200km，强度大，不易变形。●地核与成分分界相当，对其力学性质知之甚少。二、地热与热流地球内部产生的热量源源不断地通过地表，剧烈和显著的表现方式有火山、热泉等[热泉照片，火山照片、洋脊黑烟囱照片]，衡量地热的两个参数分别是地热梯度和热流值。地热是衡量构造活动性的重要参数软流圈和低速带是板块构造理论的基础。而低速带形成被认为是上地慢物质的部分熔融(小于3％)造成的。这主要取决于地球内部地热梯度和热流分布。从地热增温曲线可以看出，在软流圈附近，地球内部地热梯度曲线和地幔物质熔融温度曲线靠得最近，地幔发生部分熔融，造成一低速带。热流量在全球有空间变化。其分布与特定的大地构造背景有强烈的—致性。通常随着构造活动性增强，褶皱造山年代变新，热流量增大。热泉照片（美国OldFaithful热泉，据E.J.Tarbuck）地下水通过地热加温喷出地表而成为热泉。火山作用是地热最显著的表现方式洋底黑烟囱，是沿大洋中脊广为分布的火山喷发方式。(据E.J.Tarbuck,1987)1、地热梯度通常把每向下加深100所升高的温度称为地温梯度（地热增温曲线）。2、热流热流是每秒通过地表单位面积的热量。其数值为岩石热导率和地温梯度的乘积。热流值现在用国际单位制（毫瓦/米2）表示。以前的热流值用HFU表示（微卡/厘米2·秒，1HFU=41.87毫瓦/米2）。三、重力异常重力是地球万有引力与自转离心力的合力[图片]。以大地水准面为基准计算出的重力值为正常重力值。地面实侧重力植(经校正后)与理论重力值之差为重力异常。重力异常分自由空气异常和布格异常。地球重力示意图地壳不同构造单元，布格异常特征不同。大陆地区一般为负，大洋区为正。地盾和地台为区域性低负异常。就整体来看，布格异常值常随地壳厚度变薄而增大[从大陆到大洋剖面布格异常变化曲线图片]。在我国从青藏高原到东部海域，布格异常变化由-500多毫伽增至十30一十40毫伽。它与地壳厚度向东变薄是—致的。重力异常梯度带常常是地壳厚度陡变带，也是深断裂、造山褶皱带和新构造活动带[中国布格异常图与中国地壳厚度图]。

三、重力异常中国布格异常图1、自由空气异常实测重力值经高度校正，消除测点与大地水准面之间的影响后与理论重力值之差叫做自由空气异常[校正过程示意图]。自由空气异常一般不能反映地下不同层次、不同密度物质的分布情况。Δg自由空气异常=g地面-g理论值2、布格异常重力值经过高度校正后，再消除掉测点与大地水准面之间的物质质量影响(布格校正)和测点附近地形起伏的影响(地形校正)后所得到的异常值（再与理论值之差值）就是布格异常。因此，布格异常反映了大地水准面之下物质密度的不均匀。若地下高密度物质厚，布格异常为正，反之，地下低密度物质厚，则为负。Δg布格异常=g地面-g理论值

-gM-g地形四、古地滩磁1、地磁场地球周围太空间存在貌着磁场，闭称为地磁绵场（geom蚂agne蒜tic池fiel捧d）[地球磁暴场图片]。通过选理论和列实验证饰明，地姑磁场近狂似于磁松偶极场助。磁南雅、磁北给极与地虚理两极欧的位置墓相近，柴但并不李重合。地磁场裙磁纬度楼（φ）和磁凤倾角（I）存在以父下关系：tgφ=（tg稼I）/2这样根据档磁倾角可与算出磁纬疑度[磁倾角与兆磁纬度的念关系图，危磁倾角与粒磁纬度关顾系的模型甚图]2、古地罚磁●剩余磁浩性：岩石在冠形成过程掏中因地磁会场的影响判而获得磁窝性，并顺跃当时磁力妻线方向磁咸化，岩石垒的磁化即派使经过长潮时间的环燃境变化也柱不会消失师，这种与参现代磁场从无关的岩纷石磁性称缸剩余磁性牺。火成岩烟和沉积报岩都能似记录古获地磁场凉（磁带浩录音机隆），产菠生剩余纲磁性。火成岩在济冷凝过程群中，当它荐冷却经过玩居里温度欢时，就会仪在当时的纳地磁场中千被磁化而熊带上磁性诵，这种磁师性叫做热奏剩余磁性晚。某些沉摇积岩在沉抖积和固结曲过程中，服由于一些杂磁性矿物华颗粒受当疼时地磁场传的作用呈径定向排列板，也会取增得剩余磁嗓性。根据岩石弊标本的剩阿磁方向，帖可以得出反当时的古欲磁经线（问与地理经谈线近于一晓致）方向柳和当时磁逢场的极性绍；根据岩汪石标本的袍磁倾角，即则可算出批标本产地慎在当时的皮古地磁纬吊度（与地死理纬度近告于一致）搬。从而又彼可以得出床那个时代舰的古地磁刷极的位置晃。●居里同温度：物质在轮超过某一匪温度时就浇不再具有对磁性，这疲一温度就吉是该物质劳的居里温驻度。各物竭质的居里卷温度并不鹿一致，多会在400～700玩℃左右。岩浆冷却滴固结成岩撑时，记录数当时的地望磁场3、地磁场壤倒转与磁恋性地层剖颗面通过对这同一时奶期各个堪地点古袜地磁测买量结果浪分析计派算，便旗可求得笋该时期剂古地磁晌极的位盗置和当搞时的古渔地磁场答特征。稿结果发笼现，在半地球地轨质年代横中，特位别是中筝生代以齿来，地与磁场方善向（极辨性）曾勇发生了闲过多次脾倒转（顶即反向色的磁场忽方向和卷正向的滋磁场方蚕向刚好挨相差180°左右）。宏在不同的祝地质时期亲，地磁场侨倒转的时拜间间隔差存别很大，役可从三万汁年到三千筝万年，但谱年近数百顾万年以来至，地磁场分倒转的时抚间间隔平样均为2-3珠×105a。Cox估,A（196男4）编出450万年以来什的地磁极越性时间表洞。Heir丘tzle屯r,J.踢R.等编制州了近八缘瑞千万年借以来的携地磁反严向年表[图片]。4、磁极衡移曲线本世纪吼五十年阳代，英剪国地球服物理学伟家朗科胆恩（S.K顽.Ru更nco毯rn）详细恭研究了腹欧洲古贵地磁极议位置的集变化。月把不同范地区岩炭石剩余朝磁性得唤出的各加个地质得时代的脸磁极位直置都标胞在地图项上，发骆现地质柴时代越均古老，缠古地磁劈燕极的位奴置偏离穿现代磁户极的位贤置就越速远。把犁各时代殊的古地孕磁极连谦起来即耳可得出孔古地磁召的迁移运轨迹（古地磁狭的迁移国轨迹图芹的例子）。不独同大陆要测出了决不同的翁极移轨扣迹，表幅明这些前大陆之辰间必定陡发生过结相对位佩移。根答据众多侨的古地爱磁资料招研究，闹地磁极溜位置在统地质历正史时期亭是基本蒸不变的目，这样鹊古地磁乖极的迁过移只能蒸是大陆榜漂移的造结果，焦所谓古摔地磁极斜迁移轨淘迹是相良对于移塑动着的陕大陆而飞言，而睬不是磁糖极真正盲在迁移何。古地磁攀研究为衫海底扩允张、移骂置地体毕等重要侄的概念宅的提出亚提供了扔确定性泼的证据逃。五、全球炎地震活动休性及地震宇带震中的分衰布表明了床地震有规用律的分布嫩，全球95％以上昂的地震兰都发生幕在现代江板块边狮界上，址岩石圈形板块的热边界正宿是据此冷而确定启的（全球地藏震分布雾图及板存块划分鞋图）。世界最强村烈的地震床带是环太鄙平洋地震嫂带和喜马竖拉雅——阿尔卑斯芹地震带。拿它们分布血于板块聚窗敛边界上粒。那里浅吉、中、深者源地震都喘有。大洋裂过谷带和弯大陆裂娘谷带包颂括其上滥的转换丸断层也