4第四章地壳和地壳的变动

电子课文●第四章地壳和地壳的变动第一节地球的内部圈层地球内部的结构，无法直接观察。

到目前为止，关于地球内部的知识，主要来自对地震波的研究。

当地震发生时，地下岩石受强烈冲击，产生弹性震动，并以波的形式向四周传播。

这种弹性波叫地震波。

地震波有纵波（P波）和横波（S 波）之分。

纵波的传播速度较快，可以通过固体、液体和气体传播；横波的传播速度较慢，只能通过固体传播。

纵波和横波的传播速度，都随着所通过物质的性质而变化。

根据地震波的这些特点，人们测知地震波传播速度在地球内部呈有规律的变化。

我们可从地球内部地震波曲线图上，看出地震波在一定深度发生突然变化。

这种波速发生突然变化的面叫做不连续面。

地球内部有两个明显的不连续面：一个在地面下平均33千米处（指大陆部分），在这个不连续面下，纵波和横波的传播速度都明显增加，这个不连续面叫莫霍界面①；另一个在地下2900千米深处，在这里纵波的传播速度突然下降，横波则完全消失，这个面叫做古登堡界面②。

我们用莫霍界面和古登堡界面为界，把地球内部划分为地壳、地幔和地核三个圈层。

（一）地壳地壳是指地面以下、莫霍界面以上很薄的一层固体外壳。

整个地壳的平均厚度约为17千米。

大陆部分平均厚度为33千米，高山、高原地区厚度可达60千米～70千米（如青藏高原）；海洋地壳较薄，平均厚度为6千米。

地壳主要由各种岩石组成。

（二）地幔这一层介于地壳和地核之间，所以又叫做中间层。

地幔在莫霍界面以下到古登堡界面以上，深度从5千米～70千米以下到2 900千米。

这一层也能传播横波，所以仍是固态。

主要物质成分为铁镁的硅酸盐类。

由上而下，其中铁镁含量逐渐增加。

从莫霍界面到1000千米深处，叫做上地幔。

上地幔上部（地下约60千米～250至400千米）存在一个软流层，一般认为这里可能是岩浆的主要发源地之一。

地下1000千米～2900千米深处，叫做下地幔。

下地幔的温度、压力和密度均增大，物质状态可能为固体。

地壳和上地幔顶部（软流层以上），是由岩石组成的，合称为岩石圈。

（三）地核从古登堡界面到地球核心，为地核。

地下2 900千米～5 000千米深处，叫做外核，外核的物质接近液体，横波不能通过。

5 000千米以下的深部为内核，则为固态。

地核部分的温度很高，压力和密度很大。

地核的物质成分据推测以铁、镍为主，并含少量较轻元素。

问题和练习1．地球内部有哪几个圈层？2．为什么能用地震波来探测地球内部的构造？利用地球内部地震波传播曲线图来加以解释。

第二节地壳的结构和物质组成地壳的结构地壳是由许多化学元素组成的。

据地球化学分析表明，地壳中有90多种自然存在的化学元素，其中氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁等8种元素的含量，约占地壳总重量的97.13％；其余几十种元素的总含量还不到3％。

地壳中含量最多的元素是氧，约占地壳总含量的一半；其次是硅，占四分之一强。

地壳的厚度和物质组成各处并不相同。

大陆地壳较厚，大洋地壳较薄。

根据地壳化学组成的差异和地震波传播速度的不同，地壳可以分成两层，上层叫硅铝层，含硅和铝较多，主要由比重较小的花岗岩类组成；下层叫硅镁层，这一层硅、铝成分相对减少，镁、铁成分增多，主要由比重较大的玄武岩类组成。

硅铝层在大洋地壳中很薄，甚至缺失，硅镁层则是普遍存在的。

地壳厚度的不均和硅铝层的不连续分布状态，是地壳结构的主要特点。

地壳中的矿物地壳中的化学元素，在一定的地质条件下，结合成具有一定化学成分和物理性质的单质或化合物，就是矿物。

矿物是人类生产资料和生活资料的重要来源之一，是构成岩石的物质基础。

它在地球上的分布十分广泛，几乎到处可以见到。

比如我们吃的盐，做铅笔芯用的石墨，制玻璃用的石英，炼铁用的铁矿石，等等，都是矿物。

地球上已发现的矿物有3000多种，其中组成岩石的造岩矿物约有几十种，常见的有石英、长石、云母、方解石等；可供冶炼提取金属的矿物有赤铁矿、黄铜矿等等。

各种矿物都有一定的化学成分和物理性质，例如石英是由硅和氧组成的透明或半透明的矿物，硬度较大，常呈柱状、锥状晶体；食盐是由氯和钠组成的，它是无色透明的四方颗粒。

也有些矿物，化学成分相同，由于内部原子排列不相同，形成了性质完全不同的矿物。

例如金刚石和石墨，化学成分都是碳，但两者的性质截然相反：金刚石是最硬的透明的矿物；石墨则是非常软的不透明的矿物。

岩石和矿床自然界里的矿物很少单独存在，它们常常三三两两按照一定的规律聚集在一起。

由一种矿物或几种矿物组成的集合体，叫做岩石。

例如花岗岩是由长石、石英、云母组成的，大理岩主要是由方解石组成的。

岩石是地球发展过程中的产物。

它的种类很多，按其成因可以分为岩浆岩（又叫火成岩）、沉积岩、变质岩三大类。

在岩石形成过程中，一些有用矿物在地壳中或地表富集起来，达到工农业利用的要求，就是矿产。

在一定地质作用下，矿产的富集地段，称为矿床。

矿床按成因可分为内生矿床、外生矿床、变质矿床三大类。

岩石和矿床的关系十分密切，因为大部分矿床存在于岩石中，有的岩石，如石灰岩，本身就是矿产。

地壳物质的循环地壳是由岩石组成的，岩石又是由矿物组成的。

构成地壳的物质处于不断的运动和变化之中。

地球内部的岩浆，经过冷却凝固形成岩浆岩，岩浆岩受到流水、风、冰川、海浪等的侵蚀、搬运、堆积作用，形成沉积岩。

同时，这些已生成的岩石，在一定温度和压力等作用下发生变质，形成变质岩。

各类岩石在地壳深处或地壳以下发生重熔再生作用，又成为新的岩浆。

从岩浆到形成各种岩石，又到新岩浆的产生，这个变化过程也是地壳物质的循环运动过程。

岩石与矿床的关系：（一）岩浆岩与内生矿床在地壳深处或软流层形成的岩浆，是一种成分非常复杂的熔融体，它含有大量气体，内压力很大。

岩浆在巨大的内压力作用下，沿着地壳薄弱地带侵入地壳上部或喷出地表，随着温度、压力的变化，岩浆逐渐冷却凝固而形成了岩石，这种岩石叫做岩浆岩。

岩浆岩按其产状可以分为喷出岩和侵入岩：喷出岩是岩浆直接喷出地表冷却凝固形成的岩石；侵入岩是岩浆未上升到地面，停留在地下缓慢冷却凝固形成的岩石。

喷出岩由于岩浆迅速冷却凝固，矿物结晶的颗粒细小，甚至用肉眼不能分辨，有的具有流纹或气孔构造。

常见的喷出岩有玄武岩、流纹岩等。

侵入岩因温度冷却较慢，岩浆有充分条件结晶，因而形成晶体较大的矿物颗粒。

常见的侵入岩有花岗岩等。

花岗岩的分布比较广泛，我国许多名山，如华山、黄山、北京八达岭，都由花岗岩构成。

花岗岩的质地坚硬，抗压力大，是一种坚固、美观的建筑材料。

在岩浆活动过程中，岩浆中有用物质富集起来而形成的矿床，称为内生矿床。

内生矿床的形成过程是很复杂的，例如，岩浆中熔点高低、比重大小不同的化学成分，在高温、高压条件下，能混熔在一起。

但在岩浆上升过程中，由于温度、压力逐渐降低，熔点高的先结晶，熔点低的后结晶；比重大的下沉，比重小的上浮。

这样有些先结晶的、比重大的有用矿物就富集在一起，形成矿床。

又如，在岩浆活动后期，从岩浆分泌出来的含矿气体和热液，沿着周围岩石裂缝上升，其中有用成分依次冷凝，也可形成矿床。

世界上许多金属矿，特别是有色金属和稀有金属矿，就是这样形成的。

还有一些非金属矿床，如石英、长石、云母等，也属于内生矿床。

内生矿床提供的矿产资源，在国民经济中起着非常重要的作用。

（二）沉积岩和外生矿床裸露在地表的各种岩石，在风吹、雨打、日晒以及生物的作用下，逐渐破碎成为砾石、砂子和泥土。

这些碎屑物质被风力、流水等搬运后沉积固结而形成的岩石，叫做沉积岩。

还有些沉积岩是由化学沉淀物质或生物遗体堆积而成的。

沉积岩在地壳中的体积仅占5％，但面积却占地壳表面的75％左右。

由于沉积岩的生成是一层一层地沉积下来的，所以常能明显地看出层次，叫做层理构造。

有些沉积岩中常常能找到已经变成石头的古生物遗体或遗迹，即化石。

一般地说，具有层理构造和常含有化石是沉积岩的两个重要特征。

沉积岩的种类很多，有的是由砾石或砂子胶结起来形成的，如砾岩、砂岩等；有的则是由颗粒非常细小的粘土压紧固结而成的，如页岩；有的是经化学沉积或生物沉积而成的，如石灰岩。

沉积岩的用途也很广，许多沉积岩可用作建筑材料，如石灰岩是烧石灰、制水泥和化学工业的原料，质地纯净的还可用作钢铁冶金方面的重要熔剂。

地表岩层中的有用元素或成矿物质，在外力作用下，发生迁移和富集而形成的矿床，叫做外生矿床。

如有些岩石受到风化破碎后，其中较轻的岩石碎屑被流水冲走，较重的有用矿物沉积下来，富集成矿。

还有些矿床是由沉积作用形成的，如沉积在河床、海滨而形成的金、金刚石等矿床；在内陆湖泊和浅海中，因水分蒸发，从过饱和溶液中沉淀出来形成的钾盐、石膏等矿床；以及生物遗体堆积下来，经过复杂的生物化学和物理化学作用而形成的石油、煤等矿床。

（三）变质岩和变质矿床变质岩是已经生成的岩石，由于地壳运动和岩浆活动的影响，在一定的温度、压力等条件下，使原来岩石的成分、结构发生改变而形成的一种新的岩石。

岩石在一定的温度条件下，有些矿物成分可以进行重结晶；有些矿物成分之间进行化学反应，从而产生新矿物。

岩石在压力增大时，可以产生体积减小、比重增大的新矿物，又可以使一些岩石中的矿物产生定向排列，从而使岩石具有片理构造，即能剥成薄片、薄板或外观上呈条带状的构造。

常见的变质岩有石灰岩变质成的大理岩①，砂岩变质成的石英岩，页岩变质成的片岩、板岩等。

在岩石的变质过程中，岩石中的有用矿物相对富集，形成更适于工业开采的矿床，或者使原来的矿物成分和矿石结构等都发生变化，形成新的矿床，这都叫做变质矿床。

实际上许多矿床是多成因矿床。

例如我国的鞍山铁矿，最初是沉积铁矿，后来固地壳变动又发生变质，形成条带状铁矿。

问题和练习1．地壳可分为哪两层？地壳结构的主要特点是什么？2．把下列矿物和岩石区分出来：玄武岩、石墨、石英、花岗岩、云母、方解石、大理岩、金刚石、黄铜矿；并总结一下岩石和矿物有什么不同。

3．阅读地壳物质循环简略图式，说明地壳物质的循环运动过程。

4．有条件的学校可组织学生观察矿物和岩石标本，并学会识别几种常见矿物和三大类岩石。

附录人们根据矿物的外表特征和物理性质，如颜色、光泽、硬度、条痕、解理和断口等的不同，可以对矿物进行肉眼识别和鉴定。

第三节地壳运动地壳的变化和地质作用地壳和宇宙间一切物质一样，处在不停的运动变化之中。

地壳自形成以来，本身的物质与能量不断地发生循环和转化，地壳结构及其表面形态也不断地发生变化。

岩石的变形，海陆的变迁，千姿百态的地表形态，都是地壳变动的结果。

今天我们所见到的地壳表面面貌，仅是地壳漫长发展历史中的一个镜头。

地球上由于自然界的原因，引起地壳的表面形态、组成物质和内部结构发生变化的作用，称为地质作用。

在自然界，有些地质作用进行得很快，很激烈，如地震、火山喷发、山崩等，可以在瞬间发生，造成地面剧变。

有些地质作用则进行得极其缓慢，不易被人们所察觉，但是，经过漫长的地质年代，却会使地壳发生显著的变化。