地球科学概论(第三章)—中国矿业大学(北京)

第三章地球的内部圈层

和地壳的物质组成

●重点掌握

地球内部圈层划分的依据，内部圈层的划分，各圈层的主要物理状态，地壳的类型，大陆地壳与大洋地壳的异同，

矿物的概念，矿物的晶体结构，矿物的形态；岩石的成因分类，三大类岩石的主要特点。

●一般了解

地幔、地核的物质组成，元素在地球和地壳中的分布，克拉克值，地壳的重力均衡和重力异常。

2001年8月4日，中国大陆科学钻探工程在江苏省

东海县开钻。钻井所在地毛北镇位于世界上规模最大的

超高压变质带－大别苏鲁造山带上。2005年3月8日完钻，钻进深度5158米。中国大陆科学钻探是我国"入地"计划的重大突破，也是当前实施的国际大陆科学钻探计划20多个项目中最深的科学钻井。

第一节地球的内部圈层

利用地震波可探测地球内部的圈层结构；

固体地球内部分为地壳、地幔、地核三个圈层；

地壳主要由低密度的富铝硅酸盐岩石组成；

地幔主要由密度中等的固态富镁硅酸盐岩石组成；

地核主要由高密度的铁镍合金组成，外核呈液态，内核呈固态。

一、内部圈层的划分（一）划分依据——地震波

候风地动仪

地震波

●面波——对固体地球表面破坏最强

●体波——纵波（P波）和横波（S波）

地震波探测的原理：波传播速度与介质的密度和弹性性质有关，波速变化意味着介质密度和弹性变化；P 波速度高于S波，且S波不能通过液体和气体。

一、内部圈层的划分

（二）密度和物性分层

●两个一级波速不连续界面

莫霍面与古登堡面——分隔地壳、地幔、地核●一个明显的低速带

软流圈——分隔岩石圈和中间圈

二、主要物理性质

●密度

地壳平均密度2.7-2.8g/cm3,<地球平均密度5.516g/cm3；

●压力

与上覆物质重量成正比，按静压力平衡公式计算；

●重力

地球吸引力和离心力的合力，大致指向地心，影响重力的是下伏物质质量；

●温度

地温场、常温层（外热层）、地热增温率或地温梯度、地热流密度；

二、主要物理性质

●磁场

地球的偶极磁场，磁轴与地球自转轴夹角15度并绕地理极缓慢迁移

（1）地磁三要素：磁偏角、磁倾角、磁场强度（磁感应强度）（2）地磁场的组成：基本磁场（偶极磁场）、变化磁场（非偶极）、磁异常

（3）地磁场的成因：自激发电机假说

G为地球旋转轴，M为磁极，F为磁力线；地球

内部液态外核

的差异运动与

漩涡可产生感

应电流，从而

在一定时期内

形成较稳定的

地磁场。

二、物质组成和物理状态

●地壳

●地幔

●地核

分层、厚度、物质组成、物性

第二节地壳的物质组成—岩石和矿物

地壳主要由富铝硅酸盐岩石组成；

岩石是矿物的集合体；

矿物是天然产出的单质或化合物，具有一定的化学成分和内部结构；

矿物内部的晶体结构是决定其外部形态及特性的主导因素。

道生一

一生二

二生三

三生万物

-----《老子道德经四十二章》

一、元素在地壳中的分布

●根据宇宙始于大爆炸的设想，所有物质是从基本粒子聚变为氢，然后四个氢合成一个氦（热核聚变），氦进一步再合成其它元素。

●克拉克值——化学元素在地壳中的平均质量百分比，某一地区的克拉克值又称为该元素的丰度值。

美国化学家克拉克（F.W.Clarke，1947-1931）在1989-1925年期间，对全球性5159个样品作了分析，求得50种元素在大陆地壳16公里内的平均含量，后来的地球化学家又作了许多修正、补充。