大地構(gòu)造課件第二講：大地構(gòu)造C基本概念

主講：xxx地球科學(xué)學(xué)院大地構(gòu)造學(xué)第二講：地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及地球物理場一、地球內(nèi)部圈層的劃分根據(jù)成分和力學(xué)性質(zhì)可將地球內(nèi)部劃分為不同的同心圈層。分層主要是依據(jù)地震波在地球內(nèi)部傳播速度的變化。波速或速度梯度有明顯變化的深度稱為不連續(xù)面或分界面。1、地球內(nèi)部的成分分層有兩個—級成分不連續(xù)面，即莫霍面和古登堡面，它們將地球分為三大部分，即地殼、地幔和地核[三維圖片]。地殼(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層。地殼是不均一的。大陸地殼和大洋地殼有明顯的區(qū)別[配以陸殼和洋殼的剖面圖及說明它們之間差異的構(gòu)造變形特征圖，地貌圖，年齡曲線圖]。地幔（B,C,D）地幔可分三層：上地幔(B)、過渡帶(C)和下地幔(D)。地核(E、F、G)包括外核、過渡層、內(nèi)核三部分。地球分層三維圖片(據(jù)E.J.Tarbuck,1987)地幔外核內(nèi)核地殼

陸殼和洋殼差異圖⑵地球內(nèi)部的力學(xué)分層地球內(nèi)部圈層力學(xué)和流變學(xué)的劃分通常與成分界面不相當(dāng)[圖片]。根據(jù)強度及變形反應(yīng)方式可分成巖石圈、軟流圈、中間圈和地核[圖片]。

●巖石圈地球的剛性外殼，包括地殼和上地幔的上部，厚度20-150km，大陸地區(qū)110-150，大洋盆地70-80km，洋脊裂谷20-50km?！褴浟魅r石圈以下的弱流變區(qū)，下界一般認(rèn)為不超過400km，頂部約有100km的地震低速帶。具強度小，粘度低，塑性較高的特點，有局部熔融，易于蠕動變形。巖石圈板塊因軟流圈的存在而能運動?！裰虚g圈地幔的其余部分，厚度大于2200km，強度大，不易變形。●地核與成分分界相當(dāng)，對其力學(xué)性質(zhì)知之甚少。二、地?zé)崤c熱流地球內(nèi)部產(chǎn)生的熱量源源不斷地通過地表，劇烈和顯著的表現(xiàn)方式有火山、熱泉等[熱泉照片，火山照片、洋脊黑煙囪照片]，衡量地?zé)岬膬蓚€參數(shù)分別是地?zé)崽荻群蜔崃髦怠５責(zé)崾呛饬繕?gòu)造活動性的重要參數(shù)軟流圈和低速帶是板塊構(gòu)造理論的基礎(chǔ)。而低速帶形成被認(rèn)為是上地慢物質(zhì)的部分熔融(小于3％)造成的。這主要取決于地球內(nèi)部地?zé)崽荻群蜔崃鞣植?。從地?zé)嵩鰷厍€可以看出，在軟流圈附近，地球內(nèi)部地?zé)崽荻惹€和地幔物質(zhì)熔融溫度曲線靠得最近，地幔發(fā)生部分熔融，造成一低速帶。熱流量在全球有空間變化。其分布與特定的大地構(gòu)造背景有強烈的—致性。通常隨著構(gòu)造活動性增強，褶皺造山年代變新，熱流量增大。熱泉照片（美國OldFaithful熱泉，據(jù)E.J.Tarbuck）地下水通過地?zé)峒訙貒姵龅乇矶蔀闊崛??；鹕阶饔檬堑責(zé)嶙铒@著的表現(xiàn)方式洋底黑煙囪，是沿大洋中脊廣為分布的火山噴發(fā)方式。(據(jù)E.J.Tarbuck,1987)1、地?zé)崽荻韧ǔ０衙肯蛳录由?00所升高的溫度稱為地溫梯度（地?zé)嵩鰷厍€）。2、熱流熱流是每秒通過地表單位面積的熱量。其數(shù)值為巖石熱導(dǎo)率和地溫梯度的乘積。熱流值現(xiàn)在用國際單位制（毫瓦/米2）表示。以前的熱流值用HFU表示（微卡/厘米2·秒，1HFU=41.87毫瓦/米2）。三、重力異常重力是地球萬有引力與自轉(zhuǎn)離心力的合力[圖片]。以大地水準(zhǔn)面為基準(zhǔn)計算出的重力值為正常重力值。地面實側(cè)重力植(經(jīng)校正后)與理論重力值之差為重力異常。重力異常分自由空氣異常和布格異常。地球重力示意圖地殼不同構(gòu)造單元，布格異常特征不同。大陸地區(qū)一般為負(fù)，大洋區(qū)為正。地盾和地臺為區(qū)域性低負(fù)異常。就整體來看，布格異常值常隨地殼厚度變薄而增大[從大陸到大洋剖面布格異常變化曲線圖片]。在我國從青藏高原到東部海域，布格異常變化由-500多毫伽增至十30一十40毫伽。它與地殼厚度向東變薄是—致的。重力異常梯度帶常常是地殼厚度陡變帶，也是深斷裂、造山褶皺帶和新構(gòu)造活動帶[中國布格異常圖與中國地殼厚度圖]。

三、重力異常中國布格異常圖1、自由空氣異常實測重力值經(jīng)高度校正，消除測點與大地水準(zhǔn)面之間的影響后與理論重力值之差叫做自由空氣異常[校正過程示意圖]。自由空氣異常一般不能反映地下不同層次、不同密度物質(zhì)的分布情況。Δg自由空氣異常=g地面-g理論值2、布格異常重力值經(jīng)過高度校正后，再消除掉測點與大地水準(zhǔn)面之間的物質(zhì)質(zhì)量影響(布格校正)和測點附近地形起伏的影響(地形校正)后所得到的異常值（再與理論值之差值）就是布格異常。因此，布格異常反映了大地水準(zhǔn)面之下物質(zhì)密度的不均勻。若地下高密度物質(zhì)厚，布格異常為正，反之，地下低密度物質(zhì)厚，則為負(fù)。Δg布格異常=g地面-g理論值

-gM-g地形四、古地灘磁1、地磁場地球周圍太空間存在貌著磁場，閉稱為地磁綿場（geom螞agne蒜tic池fiel捧d）[地球磁暴場圖片]。通過選理論和列實驗證飾明，地姑磁場近狂似于磁松偶極場助。磁南雅、磁北給極與地虛理兩極歐的位置墓相近，柴但并不李重合。地磁場裙磁緯度樓（φ）和磁鳳傾角（I）存在以父下關(guān)系：tgφ=（tg稼I）/2這樣根據(jù)檔磁傾角可與算出磁緯疑度[磁傾角與兆磁緯度的念關(guān)系圖，危磁傾角與粒磁緯度關(guān)顧系的模型甚圖]2、古地罰磁●剩余磁浩性：巖石在冠形成過程掏中因地磁會場的影響判而獲得磁窩性，并順躍當(dāng)時磁力妻線方向磁咸化，巖石壘的磁化即派使經(jīng)過長潮時間的環(huán)燃境變化也柱不會消失師，這種與參現(xiàn)代磁場從無關(guān)的巖紛石磁性稱缸剩余磁性犧?；鸪蓭r煙和沉積報巖都能似記錄古獲地磁場涼（磁帶浩錄音機隆），產(chǎn)菠生剩余綱磁性?；鸪蓭r在濟(jì)冷凝過程群中，當(dāng)它薦冷卻經(jīng)過玩居里溫度歡時，就會儀在當(dāng)時的納地磁場中千被磁化而熊帶上磁性誦，這種磁師性叫做熱奏剩余磁性晚。某些沉搖積巖在沉抖積和固結(jié)曲過程中，服由于一些雜磁性礦物華顆粒受當(dāng)疼時地磁場傳的作用呈徑定向排列板，也會取增得剩余磁嗓性。根據(jù)巖石弊標(biāo)本的剩阿磁方向，帖可以得出反當(dāng)時的古欲磁經(jīng)線（問與地理經(jīng)談線近于一曉致）方向柳和當(dāng)時磁逢場的極性紹；根據(jù)巖汪石標(biāo)本的袍磁傾角，即則可算出批標(biāo)本產(chǎn)地慎在當(dāng)時的皮古地磁緯吊度（與地死理緯度近告于一致）搬。從而又彼可以得出床那個時代艦的古地磁刷極的位置晃?！窬永锿瑴囟龋何镔|(zhì)在輪超過某一匪溫度時就澆不再具有對磁性，這疲一溫度就吉是該物質(zhì)勞的居里溫駐度。各物竭質(zhì)的居里卷溫度并不鹿一致，多會在400～700玩℃左右。巖漿冷卻滴固結(jié)成巖撐時，記錄數(shù)當(dāng)時的地望磁場3、地磁場壤倒轉(zhuǎn)與磁戀性地層剖顆面通過對這同一時奶期各個堪地點古襪地磁測買量結(jié)果浪分析計派算，便旗可求得筍該時期劑古地磁晌極的位盜置和當(dāng)搞時的古漁地磁場答特征。稿結(jié)果發(fā)籠現(xiàn)，在半地球地軌質(zhì)年代橫中，特位別是中箏生代以齒來，地與磁場方善向（極辨性）曾勇發(fā)生了閑過多次脾倒轉(zhuǎn)（頂即反向色的磁場忽方向和卷正向的滋磁場方蠶向剛好挨相差180°左右）。宏在不同的祝地質(zhì)時期親，地磁場僑倒轉(zhuǎn)的時拜間間隔差存別很大，役可從三萬汁年到三千箏萬年，但譜年近數(shù)百顧萬年以來至，地磁場分倒轉(zhuǎn)的時撫間間隔平樣均為2-3珠×105a。Cox估,A（196男4）編出450萬年以來什的地磁極越性時間表洞。Heir丘tzle屯r,J.踢R.等編制州了近八緣瑞千萬年借以來的攜地磁反嚴(yán)向年表[圖片]。4、磁極衡移曲線本世紀(jì)吼五十年陽代，英剪國地球服物理學(xué)偉家朗科膽恩（S.K頑.Ru更nco毯rn）詳細(xì)恭研究了腹歐洲古貴地磁極議位置的集變化。月把不同范地區(qū)巖炭石剩余朝磁性得喚出的各加個地質(zhì)得時代的臉磁極位直置都標(biāo)胞在地圖項上，發(fā)駱現(xiàn)地質(zhì)柴時代越均古老，纏古地磁劈燕極的位奴置偏離穿現(xiàn)代磁戶極的位賢置就越速遠(yuǎn)。把犁各時代殊的古地孕磁極連謙起來即耳可得出孔古地磁召的遷移運軌跡（古地磁狹的遷移國軌跡圖芹的例子）。不獨同大陸要測出了決不同的翁極移軌扣跡，表幅明這些前大陸之辰間必定陡發(fā)生過結(jié)相對位佩移。根答據(jù)眾多僑的古地愛磁資料招研究，鬧地磁極溜位置在統(tǒng)地質(zhì)歷正史時期亭是基本蒸不變的目，這樣鵲古地磁乖極的遷過移只能蒸是大陸榜漂移的造結(jié)果，焦所謂古摔地磁極斜遷移軌淘跡是相良對于移塑動著的陜大陸而飛言，而睬不是磁糖極真正盲在遷移何。古地磁攀研究為衫海底擴(kuò)允張、移罵置地體畢等重要侄的概念宅的提出亞提供了扔確定性潑的證據(jù)逃。五、全球炎地震活動休性及地震宇帶震中的分衰布表明了床地震有規(guī)用律的分布嫩，全球95％以上昂的地震蘭都發(fā)生幕在現(xiàn)代江板塊邊獅界上，址巖石圈形板塊的熱邊界正宿是據(jù)此冷而確定啟的（全球地藏震分布霧圖及板存塊劃分鞋圖）。世界最強村烈的地震床帶是環(huán)太鄙平洋地震嫂帶和喜馬豎拉雅——阿爾卑斯芹地震帶。拿它們分布血于板塊聚窗斂邊界上粒。那里淺吉、中、深者源地震都喘有。大洋裂過谷帶和彎大陸裂娘谷帶包頌括其上濫的轉(zhuǎn)換丸斷層也