【正文】 康拉德界面 莫霍面（ Moho） 地球分層結構及巖石圈分層性 大地構造基礎——固體地球的物理性質 一、地球的彈塑性 —— 地震 大地構造基礎——固體地球的物理性質 一、地球的彈塑性 —— 地震 地殼＋上地幔的剛性頂蓋，脆性固體的強硬外殼，由結晶巖石組成，厚 50～ 150km，大陸地盾（克拉通）區(qū)厚 110～ 150km；大洋中厚 20～ 80km，洋中脊僅 20～ 30km，地球的主要變形圈層 —— 構造圈。 ? 熱學的巖石圈 支撐一個熱傳導梯度的地球的冷外層，計算厚度約 100km ? 地震波的巖石圈 大地構造基礎——固體地球的物理性質 ? 地震波的巖石圈 地震發(fā)生或人工爆炸時，能量就會以彈性波的形式向各個方向傳播，并通過折射和反射先后到達地面接收點。當?shù)厍騼?nèi)部的物質組成和性質發(fā)生突然變化時，地震波就表現(xiàn)出突變和不連續(xù)性，構成不連續(xù)面（震波間斷）。界面深度在年輕大洋下不到 45km，大陸下約為 150km。 大地構造基礎——固體地球的物理性質 大陸 巖石圈 構造研究中幾個需要思考的方面 (二 )大陸下地殼與地幔的相對強度 目前 , 地殼和地幔的強度對巖石圈性質所作的貢獻的相對大小仍不清楚 . 軟弱的和富含流體的下地殼的想法在過去 15 年間主導了大陸構造研究 .即大陸巖石圈的“三明治”或“五明治 ” 結構。這些論點是基于由地震分布和地形負載的彈性厚度作出的推斷。 大地構造基礎——固體地球的物理性質 大陸構造研究中幾個需要思考的方面 （三） 大陸變形的流變學特點 由于大陸與大洋板塊力學性質的差異 , 導致了它們構造變形的不同 . 大洋板塊表現(xiàn)了在俯沖帶的相對單一的消減作用 , 采取的主要是剛性的變形方式 . 而大陸的非剛性特點 , 造成了寬廣的大陸造山帶內(nèi)廣布式變形和內(nèi)部構造 , 主要表現(xiàn)為流變學行為與方式 . 除了考慮介質材料的力學性質之外 , 流變學研究將時間因素引入變形力學 . 從廣義上講 ,流變學包含了所有隨時間變化的變形力學 . 而流變學行為即是在時間因素起作用的條件下的變形方式 . 在應力保持不變的的條件下 , 變形強度隨時間增強 . 這一變形的力學方式是大陸與大洋板塊變形的最大不同。 大地構造基礎——固體地球的物理性質 兩種可能模型： 大陸地幔巖石圈相對強硬 , 因此它以板塊形式消減 , 而軟弱的、具浮力的地殼被遺留在后形成加厚的造山帶 大陸地幔巖石圈軟弱，行為更像流體 . 地?；亓骺赡芫砣肓艘粋€穩(wěn)定的對稱或非對稱的下降流 , 或者幕次式的水滴狀回流。 (b)具有幕次式的水滴狀脈動的對稱回流 . （四）大陸巖石圈變形中的流體作用 大陸變形中的流體作用值得重視 , 因為大陸巖石圈與流體和熔體的相互作用可以大大改變其流變學結構 , 而我們對流體存在的效應和作用過程還知之甚少 . 最近 , 人們已經(jīng)認識到橄欖石中微量含水組分對改變大洋巖石圈流變學行為的重要性 . 在裂谷環(huán)境中熔體里水的析出導致了大洋巖石圈強度的顯著增強 . 根據(jù)美國 2022 年 “ 地球科學基礎研究的機遇 ” 的研究 , 即使流體含量很小 , 但它在任何深度的地殼作用過程中都有較大的影響 .極少量的水都會對巖石的延展性和摩擦力產(chǎn)生作用 . 有關研究認為發(fā)育完整的走滑斷裂 (如圣安德列斯斷裂 ) 的內(nèi)部各帶要比典型的地殼巖石軟得多 , 而斷裂帶內(nèi)流體壓力的增大是這種軟弱性的可能原因 .另外 , 脆 韌性過渡變形似乎與斷裂作用中的流體作用密切相關 , 這種關系體現(xiàn)在影響斷層和寄主巖石的正負膨脹變形機制上 . 顆粒粒度減小和巖石與斷層泥的混合改變了斷層寄主系統(tǒng)的滲透性 . 流體遷移影響顆粒接觸部位的溶解、運移和膠結物的沉淀 . (四 )大陸巖石圈變形中的流體作用 大陸變形中的流體作用值得重視 , 因為大陸巖石圈與流體和熔體的相互作用可以大大改變其流變學結構 , 而我們對流體存在的效應和作用過程還知之甚少 . 最近 , 人們已經(jīng)認識到橄欖石中微量含水組分對改變大洋巖石圈流變學行為的重要性 . 在裂谷環(huán)境中熔體里水的析出導致了大洋巖石圈強度的顯著增強 . 大地構造基礎——固體地球的物理性質 (四 )大陸巖石圈變形中的流體作用 根據(jù)美國 2022 年 “ 地球科學基礎研究的機遇 ” 的研究 , 即使流體含量很小 , 但它在任何深度的地殼作用過程中都有較大的影響 .極少量的水都會對巖石的延展性和摩擦力產(chǎn)生作用 . 有關研究認為發(fā)育完整的走滑斷裂 (如圣安德列斯斷裂 ) 的內(nèi)部各帶要比典型的地殼巖石軟得多 , 而斷裂帶內(nèi)流體壓力的增大是這種軟弱性的可能原因 .另外 , 脆 韌性過渡變形似乎與斷裂作用中的流體作用密切相關 , 這種關系體現(xiàn)在影響斷層和寄主巖石的正負膨脹變形機制上 . 顆粒粒度減小和巖石與斷層泥的混合改變了斷層寄主系統(tǒng)的滲透性 . 流體遷移影響顆粒接觸部位的溶解、運移和膠結物的沉淀 . 大地構造基礎——固體地球的物理性質 大地構造基礎——固體地球的物理性質 三、 重力 1. 重力：地球全部質量產(chǎn)生的萬有引力與地球自轉產(chǎn)生的離心力的向量和 g ＝ Gm/r2 2. 重力異常：經(jīng)校正后的重力值與同一地點標準重力之差 自由空氣校正（海平校正） 布格校正：觀測值－海平之間巖石吸引力（說明均衡補償程度） 均衡校正：均衡理論 大地構造基礎——固體地球的物理性質 四、 地磁 1. 古地磁 （ 1） 剩余磁性和巖石剩余磁性（古地磁），巖石在形成時在當?shù)氐卮艌龅挠行в绊懴禄畹玫拇判?，與當時當?shù)氐卮艌鲆恢隆e 2O3 幾何結晶格架排列為 2格亞格 地球的反向旋轉 熱電流假說： 70年代初，許多學者用“ 雙耦合發(fā)電盤 ”作出了解釋：液體外核中，兩部線路聯(lián)通的直流發(fā)電機，在運行過程中旋轉角速度不同，便會產(chǎn)生擾動、系統(tǒng)電流也將發(fā)生變化，當電流擾動加大到一定程度時，系統(tǒng)電流就可反向流動，從而造成磁場的 翻轉 。 (2)陸殼上層： 30 109km3，花崗質， SiO堿元素 (K＞ Na)和稀有元素 (U、 Th、 TR、 Zr、 N、 Be)偏高。 (4)大洋殼：表面不厚的沉積層 (SiO2低， CaO高 ) 洋殼上層 (層 2)：大洋拉斑玄武巖 洋殼下層：蛇紋石化橄欖巖、輝長巖、 角閃巖、堆積輝長巖（大洋拉斑 玄武質角閃輝長巖） 對陸殼成分結構的新認識 （主要針對下地殼成分） ? 科拉半島超深鉆揭示，原預測的 7km深處的康拉德面并不存在，在該深度以下仍為斜長片麻巖、花崗片麻巖和角閃巖 ，只是隨著深度增加角閃巖夾層增多。 ? 很多新的火山巖攜帶的大量下地殼包體往往也以長英質片麻巖、麻粒巖為主體。 大地構造基礎——全球構造中的巖石學問題 大地構造基礎——全球構造中的巖石學問題 一 . 巖石圈的成分 2. 地殼成分 ★ 總的地殼成分相當于安山－閃長質，與地幔和原始隕石比較： SiO2，堿元素（ K、 Na、 CaO），稀有金屬元素；鐵族元素（ Mg、 Fe、 Co、 Ni、 Cr）低。 K、 Na減少，K2O/Na2O、 Fe2O3 /FeO減少。 大地構造基礎——全球構造中的巖石學問題 一 . 巖石圈的成分 3. 上地幔的成分 ★ 上地幔組成類似高鈣無球粒隕石－超鎂鐵、鎂鐵質巖石 SiO FeO 、 MgO總重量（約 90％）； CaO、 Al2ONa2O約 5～ 10％，其中 Al2O Na2O偏低（虧損）， MgO偏高（富集） ★ 超鎂鐵質巖（橄欖巖）、鎂鐵巖（榴輝巖－富 Na單斜輝石 〈 綠輝石 〉 ＋富 Na石榴石 〈 鎂榴石 〉 ）； 超基性巖（ SiO2＜ 45％） ≠超鎂鐵巖（橄欖石、輝石、角閃石、黑云母、金云母＞ 70％） 大地構造基礎——全球構造中的巖石學問題 一 . 巖石圈的成分 4. 莫霍面 （地震波速折射界面）厚度數(shù)千米 ★ 相轉換界面－輝長巖 /榴輝巖界面；橄欖石、輝石、斜長石 /石榴子石、綠輝石、石英。因此，低速帶僅是地幔物質狀態(tài)的變化，而成分無大的變化，通常，它也是巖漿源區(qū)和巖石圈的動力源。 ★確定火山活動時代 通過尋找沉積巖夾層中的化石，為地層時代對比提供依據(jù)，在無化石的情況下，采集同位素年齡樣品確定其噴發(fā)時代。 大地構造基礎——全球構造中的巖石學問題 二 . 巖漿巖組合 (二 ) 侵入巖研究 ★ 侵入體形態(tài)、組成結構研究 包括侵入巖體的產(chǎn)狀、規(guī)模、巖石類型、礦物成分、結構、巖石化學、巖石地球化學、穩(wěn)定同位素、形成的溫壓條件或深度、巖體原生和變形構造、剝蝕情況、接觸關系性質和產(chǎn)狀、脈巖和包體、流體（成分、形態(tài)、分布、含量等）特征。 ★ 研究就位機制、構造環(huán)境、 區(qū)域巖漿演化及成礦作用 在綜合研究不同類型侵入巖資料的基礎上，研究其就位機制探討各類侵入巖形成的構造環(huán)境，建立區(qū)域巖漿演化旋回或序列，探討巖漿活動的演化歷史及其與成礦作用的關系。 雙峰系列 出現(xiàn)在大陸張應力地區(qū) (裂谷 ) 大地構造基礎——全球構造中的巖石學問題 二 . 巖漿巖組合 1. 巖漿巖系列 －指成因上有關的巖石共生組合 ★ 拉斑玄武巖系列可出現(xiàn)在多種環(huán)境中，但總趨勢是從洋 → 陸，由低鉀向高鉀，高鈉向低鈉演變，除此之外，稀土元素和穩(wěn)定同位素等亦可反映不同特征。 稀土元素分為輕稀土 (LREE)和重稀土 (HREE) ： LREE： La、 Ce、 Pr、 Nd、 Rm、 Sm HREE： Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Rb、 Lu 大地構造基礎——全球構造中的巖石學問題 二 . 巖漿巖組合 2. 稀土元素和穩(wěn)定同位素 (1)稀土元素 (REE) 原理：初始地幔的 REE豐度與平均球粒隕石相同為前提，當?shù)蒯Ｈ廴诨蚍蛛x結晶時， REE按各自分配系數(shù)被分配到固相或液相中。 大地構造基礎——全球構造中的巖石學問題 二 . 巖漿巖組合 2. 稀土元素和穩(wěn)定同位素 (1) 稀