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、布倡格异移常重力眼值经独过高屯度校枪正后闸，再吉消除重掉测贝点与卡大地芬水准梦面之阀间的若物质某质量羊影响(布格拐校正)和测饲点附坑近地为形起差伏的棉影响(地形母校正)后所萄得到鸣的异鞭常值去（再奔与理检论值赶之差拾值）醉就是层布格犯异常汇。因太此，敲布格毛异常虾反映至了大茫地水门准面两之下示物质榨密度层的不质均匀铜。若闯地下愁高密既度物允质厚赏，布绘格异含常为于正，念反之酷，地仔下低抽密度合物质栗厚，浊则为估负。Δg布格会异常=g地面-g理论碰值-gM-g地形四、丹古地低磁1、地障磁场地球扇周围绵空间翻存在打着磁慈场，矛称为谎地磁订场（ge妻om雷ag他ne录ti光c金fi另el何d）[地球恐磁场离图片]。通响过理海论和畏实验污证明杰，地狸磁场垂近似澡于磁慌偶极桨场。棋磁南能、磁慢北极随与地报理两宾极的滨位置练相近葬，但娘并不叼重合钳。地磁尽场磁丸纬度盟（φ）和镇磁倾话角（I）存绪在以愚下关属系：tgφ=（tg抱I）/2这样门根据话磁倾御角可员算出亲磁纬励度[磁倾萌角与梯磁纬钞度的骂关系碑图，串磁倾对角与淋磁纬汗度关觉系的把模型冷图]2、古戚地磁●剩烟余磁影性：岩闸石在乏形成主过程茅中因赞地磁组场的雄影响批而获闷得磁读性，离并顺行当时臭磁力模线方驴向磁睛化，阳岩石蔬的磁药化即碧使经疤过长路时间秒的环认境变丑化也堆不会喜消失项，这晶种与恰现代弦磁场设无关闲的岩缘瑞石磁衫性称涉剩余退磁性巷。火成驾岩和疏沉积乖岩都筋能记新录古冬地磁须场（名磁带雪录音慎机）还，产什生剩嗓余磁甩性。火成霉岩在唉冷凝络过程焦中，捐当它私冷却瞧经过史居里艺温度侧时，劝就会烛在当竿时的净地磁农场中虎被磁瘦化而能带上狐磁性京，这搅种磁谢性叫拿做热爽剩余们磁性极。某末些沉赞积岩横在沉其积和和固结冶过程彼中，拦由于阿一些竭磁性朱矿物鞋颗粒戴受当棒时地皆磁场狡的作趣用呈廉定向杰排列斑，也拼会取坚得剩盗余磁辣性。根据虹岩石找标本足的剩信磁方沫向，姻可以秆得出揭当时台的古吓磁经削线（磁与地鸟理经根线近滔于一译致）缝方向绿和当月时磁习场的省极性矮；根料据岩富石标帽本的羡磁倾狡角，验则可隐算出这标本婶产地狗在当介时的腹古地礼磁纬糕度（圈与地殖理纬筝度近代于一坊致）培。从佛而又让可以详得出脊那个府时代职的古呆地磁并极的馋位置犬。●居烂里温划度：物场质在摩超过叙某一况温度五时就眼不再截具有妥磁性讯，这访一温牌度就叮是该泄物质足的居秩里温加度。雕各物淹质的浴居里价温度吧并不户一致室，多忽在40健0～70渔0℃左右劝。岩浆百冷却椒固结沫成岩北时，旗记录谜当时爆的地筝磁场3、地洁磁场乡丰倒转忽与磁输性地墓层剖央面通过仇对同配一时俘期各燃个地弟点古霜地磁鲁测量咏结果帐分析慈计算击，便年可求援得该滋时期买古地命磁极佛的位跟置和摩当时签的古雄地磁暑场特板征。送结果堵发现每，在胞地球盖地质麦年代锡中，占特别裤是中派生代远以来拜，地细磁场遥方向躲（极捡性）外曾发遭生了纵过多茅次倒倚转（老即反炕向的集磁场荣方向席和正机向的恼磁场滨方向考刚好旷相差18专0°左右修）。其在不忧同的它地质顾时期都，地棵磁场祸倒转呜的时匠间间拦隔差俗别很弊大，盾可从香三万灯年到蕉三千坚万年赴，但亦年近捆数百眨万年亡以来脾，地栏磁场站倒转妻的时素间间踢隔平阳均为2-旷3×艳105a。Co坦x滑,A（19兵64）编蝇出45品0万年宪以来高的地捷磁极养性时亿间表筋。He梅ir痕tz罪le享r,简J.衡R.等编犁制了视近八袜千万巨年以型来的鞋地磁马反向痕年表[图片]。4、磁斩极移炉曲线本世盐纪五野十年瞧代，嫂英国俱地球匠物理滑学家稳朗科汉恩（S.怜K.厉Ru肯nc宝or摸n）详两细研卖究了暴欧洲声古地呆磁极耍位置闷的变些化。岔把不涂同地帮区岩筐石剩晚余磁酒性得稿出的肺各个揪地质魂时代旨的磁捆极位散置都肚标在悠地图懒上，涉发现经地质喇时代皱越古蛛老，透古地脚磁极桶的位片置偏揉离现杆代磁摔极的残位置排就越趴远。节把各西时代您的古电地磁绩极连话起来歪即可篇得出看古地峰磁的谅迁移技轨迹然（古地锁磁的散迁移读轨迹注图的径例子）。谎不同姓大陆篮测出唱了不辅同的箱极移愁轨迹绪，表扫明这矮些大待陆之挎间必坚定发竖生过斧相对闷位移巷。根遥据众揪多的宁古地钟磁资拿料研央究，凑地磁披极位仇置在摊地质寇历史亦时期锄是基灯本不晓变的凡，这静样古喉地磁抵极的虫迁移粘只能烟是大蔬陆漂需移的子结果宫，所美谓古照地磁满极迁扣移轨朱迹是午相对熟于移恐动着罢的大拔陆而暮言，剥而不权是磁奋极真围正在乳迁移害。古地店磁研长究为墓海底痕扩张键、移踏置地西体等抗重要旋的概贪念的帜提出赤提供惑了确岸定性长的证狸据。五、衣全球绢地震赢活动得性及誉地震湖带震中彩的分窝布表掌明了强地震兰有规余律的元分布路，全甚球95％以问上的面地震开都发醒生在庄现代齐板块荣边界滑上，导岩石暗圈板喘块的捞边界槽正是多据此摧而确淘定的停（全球牵地震筒分布蒜图及盟板块突划分躁图）。世界答最强社烈的旷地震蚁带是僚环太航平洋职地震拥带和遥喜马指拉雅——阿尔瞎卑斯搞地震积带。撑它们闭分布浴于板艘块聚耀敛边究界上席。那茶里浅梅、中碰、深快源地哀震都否有。大洋纹裂谷由带和旗大陆卖裂谷捞带包咏括其听上的级转换池断层询也是搜地球次上