地球内部的分层结构及温度分布情况

地球是平均半径约6400km 的椭圆球体，从形成到现在地球约有45 亿年的历史。研究表明，地球是由性质不同的三个层所构成：表层是很薄的地壳，中层是很厚的地幔，里面是地核（图1.1）。

图1.1　地球内部的分层构造 （单位：km）

（a）地球断面；（b）分层构；（c）地壳

地壳是由各种不均匀的岩石组成的。表面是沉积层，中部是花岗岩层，下部是玄武岩层。海洋下面的地壳一般只有玄武岩层，1959 年黑斯 （Hess）提出可能是蛇纹岩。地壳的厚度很不均匀。在大陆下面，地壳平均厚度约为30～40km；在海洋下面，地壳厚度只有几公里。

地幔主要是由质地非常坚硬，结构比较均匀的橄榄岩组成。据推测，地幔物质是黏弹性的。地幔厚约2900km，其体积占全地球体积的5/6。

地核是半径约为3500km 的球体，可分为外核及内核。外核厚约2100km。据推测，主要物质是镍和铁。由于至今没有发现有地震横波通过外核，故推测外核可能是液态，而内核可能是固态。

地球各部分的密度随深度而增大，平均密度约为55kN/m3。地壳密度为27～30 kN/m3；地幔的外周部分密度为33kN/m3，内周部分为57kN/m3；地核的最外部分密度为97kN/m3，中心部分为123kN/m3。

地球内部的温度随着深度增加而增高，地下100km 处为1000～1500℃，地下700km处约为2000℃，地核的内部为4000～4500℃。温度的升高率在地表部分每增深1km约升高30℃，但随着深度的增加其升高率有所减小。(www.xing528.com)

地球内部所以能保持高温，且还继续逐渐升高，是含有放射性物质的缘故。放射物质依其亲合性易于集聚在花岗岩质地层内。因此，地幔内部的放射性物质的分布，在海洋底部（玄武岩质）与大陆底部（花岗岩质）并不相同。所以有一种论断，认为由于温度差，在地幔内发生物质的对流。

地球内部的压力，一般认为：在地幔的外部为900MPa，地核外部为140000MPa，其中心部为370000MPa，这些压力比岩石在普通状态下的单轴抗压强度大得多。

图1.2　大陆拼合示意图

19 世纪，大陆固定论居统治地位，19 世纪后半叶，人们开始发现被大洋隔开的不同大陆的生物种群、古生物化石，乃至地质地层构造有着十分相似的亲缘关系，例如，若将南美洲与非洲拼合在一起，则若干亿年来不同年龄的岩层都能吻合；欧洲、北美洲和亚洲，都可以在1 亿年的岩层中找到同一种动物始祖的化石，在原始大陆分离之后，动物的种类就随着各自的自然环境改变了。这是大陆固定学说难以解释的。1910～1915年德国学者魏格曼（Wegmann）发现大西洋东西两岸的地形之间具有交错的关系，特别是南美洲的东海岸和非洲的西海岸之间，相互对应，几乎可以拼合在一起，像一块完整的大陆，如图1.2 所示。因而提出大陆漂移学说。1928 年，英国地质学家霍姆斯（Holmes A）提出“地幔对流学说”。

图1.3　全球大、小板块构造划分简图

20 世纪50～60 年代，海洋地质研究，尤其是海洋钻探的开展，取得了重大成果，其中之一就是发现了海岭和海沟，证实了地幔对流和海底扩张的存在，并依靠无线电测距方法测定了海底扩张和大陆漂移的速率。1967 年，美国人摩根 （Morgan W J）和英国人麦肯齐（Mckanzie D）等建立了“地球板块构造模型”。他们将地球的岩石圈分为欧亚、美洲、非洲、太平洋、澳洲和南极洲等六大板块和若干小板块，如图1.3 所示。板块间的分界是大西洋中脊、俯冲带和转换断层，板块在大西洋中脊继续增生扩张，而在俯冲带则下沉和消减。那正是构造动荡激烈的部位，是地震、火山活动的主要发生地。