【正文】 下四個方面： ① 地球作為宇宙天體的一個成員并由宇宙物質(zhì)演化而來 ， 地球的元素豐度應(yīng)與宇宙的元素豐度大致相同 ， 因此可以根據(jù)宇宙豐度構(gòu)成地球基本成分的簡單模型； ② 地球基本成分及其分布必須符合深部地震資料所反映的物質(zhì)密度 、波速等物理參數(shù)； ③ 地球成分分布必須與地球總的質(zhì)量和慣性矩相協(xié)調(diào)； ④ 地球元素分布必須符合地球內(nèi)部溫度 、 壓力分布的狀況 。 固體地球物理學(xué)概論 第二章 地殼物質(zhì)組成 地殼物質(zhì)組成 根據(jù)礦物學(xué)研究，長石 (鉀長石、斜長石 )是地殼中最豐富的礦物，其次是石英和含結(jié)晶水的礦物。地殼平均密度約為 ，基于較富集礦物的速度和 Vs/Vp比值的差異，故利用地震波的速度便可以有效地進行判別。由于蛇紋石化作用，橄欖石的波速可降低，在下地殼中蛇紋石化的超鎂鐵巖是一種不穩(wěn)定因素，有一些地區(qū)的 Moho界面可能不在玄武巖層的底部，而是在上地幔頂部的蛇紋石化帶底部。 海洋和大陸地殼成分有所不同。大陸地殼含石英和長石較豐富，故大陸地殼內(nèi)部密度一般小于海洋地殼。若 Moho界面是巖石學(xué)界面，即為硅鋁質(zhì)的或鎂鐵質(zhì)的陸殼巖石與超鐵鎂巖的地幔巖石之間的邊界。若 Moho界面是化學(xué)分界面，地殼最大厚度可能出現(xiàn)在玄武榴輝巖的邊界處，由此，可以把一個相位間斷面 (玄武一榴輝巖 )轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)間斷面 (玄武一橄欖巖 ) 。 固體地球物理學(xué)概論 第二章 地幔物質(zhì)組成 地幔物質(zhì)組成 地幔的最上部也由堅硬的硅酸鹽巖石組成，它們和地殼一起構(gòu)成了地球的巖石圈。目前人類還不能取回深度超過 13km的任何物質(zhì)樣品。除了幔源巖漿及其所攜帶的少量地幔巖石（可給地球科學(xué)家提供最深達約 200km深處的物質(zhì)）樣品外，直接研究地幔 (及其以下部分 )的愿望并未實現(xiàn)。 巖石圈地慢中的最重要的礦物是鎂硅酸鹽和鋁硅鞍鹽兩大類，局部可能有氧化物或硫化礦物聚集，正常地幔中基本無含水礦物。其中，鎂硅酸鹽礦物的結(jié)構(gòu)變化能反映地幔不同部位的壓力條件。 固體地球物理學(xué)概論 第二章 地幔物質(zhì)組成 （續(xù)一） (1)上地幔 根據(jù)地球物理資料和高溫高壓實驗結(jié)果，巖石圈地幔的硅酸鹽礦物應(yīng)為橄欖石，大洋下已觀測到的橄欖石，在上地幔的溫度壓力條件下，橄欖石、斜方輝石和單斜輝石是穩(wěn)定的，因而，認(rèn)為上地幔頂部可以看成是橄欖石和輝石的集合體。 巖石圈地幔底界變化于 60~220km深處，其下有一個地震波的低速層，無疑是高熱梯度區(qū)。在高溫條件下壓力效應(yīng)將被忽略，導(dǎo)致波速隨深度增加面減小。較多學(xué)者用部分熔融或斷層來解釋低速帶的成因，認(rèn)為它可能是大部分拉斑玄武巖聚集區(qū)，對于上覆巖石圈構(gòu)造演化有重要影響。 220~400km深度的上地幔下部物質(zhì)又變得致密、剛性，溫度也回歸正常增長范圍。是固相超鐵鎂質(zhì)和鐵鎂質(zhì)巖石，也是大量堿性玄武巖巖漿的形成區(qū)。 固體地球物理學(xué)概論 第二章 地幔物質(zhì)組成 （續(xù)二） (2)過渡層 地幔中在 400km和 670km深處存在兩個不連續(xù)面，其間稱為地幔過渡層。在 400km深度的溫度和壓力條件下，斜方晶系的橄欖石變成等軸晶系的尖晶石，密度增加約 60％。至 600km處，尖晶石分解成更重的氧化物，如方鎂石 (MgO)、方鐵礦 (FeO))和斯石英 (一種比重達到 )。 (3)下地幔 下地幔中物質(zhì)結(jié)構(gòu)不再變化，地震波速度的平緩增加也可用物質(zhì)結(jié)構(gòu)已經(jīng)壓縮成較致密來解釋。硅酸鹽礦物已轉(zhuǎn)變成氧化物或具鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的硅酸鹽，隨深度增大唯一的成分變化表現(xiàn)為 FeO含量的小幅度增高。 下地幔的主要成分可能是 MgO和 SiO2, 其次是 CaO和 Al2O3,CaO和 Al2O3在下地幔中的平均含量雖較低，但它們可能有一些富集區(qū)。下地幔底部 200km范圍內(nèi)物質(zhì)較上覆地幔致密，由于高熱梯度導(dǎo)致其內(nèi)物質(zhì)小規(guī)模頻繁對流，而且該區(qū) Ca,Al,Ti較上覆部分富集。 固體地球物理學(xué)概論 第二章 地核物質(zhì)組成 地核物質(zhì)組成 根據(jù)推測，地核中的主要的元素成分是 Fe和 Ni，所以地核常被稱為鐵鎳核，但純鐵鎳核與地核已知的地球物理資料不一致，它有太高的密度和太低的地震波速，因此地核中可能含有較輕的元素。目前一般推斷外地核可能由液態(tài)鐵組成，其中鎳含量可能達 10％，并有大約 5％ 15％較輕的元素，如硅、氧、鉀、氫等。內(nèi)地核應(yīng)為剛性很高的，在極高壓下結(jié)晶的固體鐵鎳合金組成。因地核尺度太小，很難精確測定其密度值，對地核成分的確定僅依據(jù)波速簡單地將內(nèi)核看成是外核的凝結(jié)變相體。由于內(nèi)外核之間 (4771~5150km)是一個溫度梯度很高的厚近 380km熱邊界層，既可引起鐵在邊界聚集，又使輕質(zhì)元素難以在內(nèi)核中穩(wěn)定，這樣的熱邊界也可能是化學(xué)邊界。對地核物質(zhì)狀態(tài)的認(rèn)識還存在不確定性，地核可能處于近乎化學(xué)均一的絕熱狀態(tài)和近似化學(xué)分層狀態(tài)之間的過渡狀態(tài)。 固體地球物理學(xué)概論 第二章 第二章 內(nèi)容提要 ? 太陽系及其組成與演化 太陽系的成員 (太陽、大行星、小行星、行星的衛(wèi)星、彗星 ) 軌道的規(guī)律性 (共面性、同向性、共圓性 ) 質(zhì)量與密度分布特征 太陽系天體的自轉(zhuǎn)（行星的自轉(zhuǎn)、太陽自轉(zhuǎn)） ? 地球的轉(zhuǎn)動與軌跡 基本參照（天軸、天球、天極、天赤道、黃道、黃極） 地球自轉(zhuǎn)（周期、恒星日、太陽日與太陰日） 地球公轉(zhuǎn)（周期、恒星年、春分點、秋分點、夏至點、冬至點、南 \北回歸線 ） 地軸進動、章動與地球平動 固體地球物理學(xué)概論 第二章 第二章 內(nèi)容提要 （續(xù)） ? 地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu) 地殼、上地幔、過渡帶、下地幔、外核、內(nèi)核 ? 地球內(nèi)部的物質(zhì)組成 地殼 —— 硅鋁質(zhì)、鎂鐵質(zhì)巖石 上地幔 —— 固相超鐵鎂質(zhì)和鐵鎂質(zhì)巖石，堿性玄武巖巖漿 過渡帶 —— 高密度橄欖石和氧化物 下地幔 —— 高密度橄欖石和氧化物，氧化鐵含量小幅度增高 外地核 —— 由液態(tài)鐵組成，其中鎳含量可能達 10％，并有少量較輕的元素 內(nèi)地核 —— 結(jié)晶的固體鐵鎳合金組成 待續(xù)