王老师
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科学家主要是通过地震波研究的,
对与地球深部研究相关的方法进行介绍,包括静态超高压技术、深反射地震、大陆科学钻探、全球地震层析成像.现今地球深部物质的研究尤其是地幔和地核的研究,主要立足深部地球物理探测和高温超高压实验.地震学不仅能够提供地球的构造信息,而且还能提供地球的成分、晶体结构及矿物学和物理状态的信息.较富集矿物的速度和Vp / Vs比率的差异,使地震波速度方法可以有效判别矿物.地震波速变化与压力、矿物成分、温度及是否局部熔融等因素有关.大的波速间断面与局部熔融或相变有关.而高温高压实验,模拟在地球深部温度和压力下,物质的特征参数和演化,为深部遥测提供解释依据,最终回归到地球本体认识本身.一、地球圈层机构 根据地震波速可以确定地球的基本圈层结构,每一层均有次一级单位,其中下地幔是最大的次一级单位,而地壳是最小的主单位,也是与我们生活关系最密切的.作为稍微专业点的认识,不能满足于一般的“三明治”地球圈层模型,更要看到各层内部和各层之间的关系.下面依次对在地球系统中关键的圈层一一介绍,这些层构并不严格按深度依次连续,有重叠和间断.图1.地球内部结构 1、地壳 1.1地壳厚度与波速、电性结构 地壳质量占地球的0.4% ,类型有大陆地壳、海洋地壳和过渡地壳,平均厚度为陆壳（30~50km）、洋壳（5~8km）、过渡壳（15~30km）.值得注意的是海洋中大洋断裂带及其附近的地壳薄到只有3km,而海底高原和无震海岭处超过30km,这些物质源于海洋扩散中心或热点产生的大量物质.与月球及火星的外壳比较并与地幔的潜在地壳厚度比较,地球地壳似乎异常的薄,由此推断地壳物质在比较浅的深度就转变为致密的石榴石富集物,或者说具有与地壳物性性质相同的物质最大理论深度约50~60km.在一些大陆边缘发现的蛇绿岩断面表明海洋地壳和上地幔的抬升或仰冲分层,这些断面处的岩石构成所具有的实验速度与海洋地壳和上地幔中实际观测到的速度响应很好.地壳各层波速结构的特点有,波速的不均匀向下有增强的趋势,可能反映下地壳及壳幔边界由于温度压力增高而地质作用相对比较剧烈.区域地壳结构研究时位场和折射地震资料较易取得,大地电磁及深反射资料较少.大地电磁反演可得到岩石圈地电结构,在综合地球物理解释中有时也能提供重要的约束.但由于影响电阻率的因素太多,其与物质成分的关系不如与温度及孔隙含水量关系密切,所以应用较少.1.2造山带和沉积盆地地壳 在大陆构造单元中,中新生代造山带和沉积盆地是两个地壳研究的重要对象,前者是在挤压作用下的地壳缩短和增厚,后者是在拉伸环境中产生的地壳减薄.根据年轻造山带地壳的波速结构对比研究,可得其部分特征：1、造山带的地壳厚度甚至比一般地盾区厚5~10km,在青藏高原地区更是厚达70km以上,形成巨厚的山根.2、造山带的上地壳底部常见波速在5.6.0km/s的低速层,可与大地电磁测量的低阻带进行对比研究.3、在造山带中康拉德面可能不存在,或者只与厚度不大的上述低速层对应.4、地壳大幅增厚的区域,下地壳可能存在低速层.这可能是沿碰撞破碎带侵入的部分熔融岩浆层.5、未发生拆沉作用的年轻造山带地壳底部带有波速偏高的亚层,有人用壳幔过渡带进行解释.另外,一部分早期造山带的地壳不地盾区还薄,而没有像喜马拉雅及阿尔卑斯等年轻造山带所具有的山根,这与拆沉作用有关.拆沉作用即山根或增厚的岩石圈拆离并沉入软流圈的现象.这种拆离与造山带两侧挤压力产生的向下的分量及软流圈内部在岩石圈根部产生的局部湍流有关.
