地球分层结构

王金甲

大气圈
    大气圈是地球外圈中最外部的气体圈层，它包围着海洋和陆地。大气圈没有确切的上界，在2000 ～ 16000 公里高空仍有稀薄的气体和基本粒子。在地下，土壤和某些岩石中也会有少量空气，它们也可认为是大气圈的一个组成部分。地球大气的主要成份为氮、氧、氩、二氧化碳和不到0.04％比例的微量气体。地球大气圈气体的总质量约为5.136×1021克，相当于地球总质量的百万分之0.86。由于地心引力作用，几乎全部的气体集中在离地面100公里的高度范围内，其中75％的大气又集中在地面至10公里高度的对流层范围内。根据大气分布特征，在对流层之上还可分为平流层、中间层、热成层等。
    水圈
    水圈包括海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川和地下水等，它是一个连续但不很规则的圈层。从离地球数万公里的高空看地球，可以看到地球大气圈中水汽形成的白云和覆盖地球大部分的蓝色海洋，它使地球成为一颗"蓝色的行星"。地球水圈总质量为1.66×1024克，约为地球总质量的3600分之一，其中海洋水质量约为陆地（包括河流、湖泊和表层岩石孔隙和土壤中）水的35倍。如果整个地球没有固体部分的起伏，那么全球将被深达2600米的水层所均匀覆盖。大气圈和水圈相结合，组成地表的流体系统。
    生物圈
    由于存在地球大气圈、地球水圈和地表的矿物，在地球上这个合适的温度条件下，形成了适合于生物生存的自然环境。人们通常所说的生物，是指有生命的物体，包括植物、动物和微生物。据估计，现有生存的植物约有40万种，动物约有110多万种，微生物至少有10多万种。据统计，在地质历史上曾生存过的生物约有5－10亿种之多，然而，在地球漫长的演化过程中，绝大部分都已经灭绝了。现存的生物生活在岩石圈的上层部分、大气圈的下层部分和水圈的全部，构成了地球上一个独特的圈层，称为生物圈。生物圈是太阳系所有行星中仅在地球上存在的一个独特圈层。
    岩石圈
    对于地球岩石圈，除表面形态外，是无法直接观测到的。它主要由地球的地壳和地幔圈中上地幔的顶部组成，从固体地球表面向下穿过地震波在近33公里处所显示的第一个不连续面（莫霍面），一直延伸到软流圈为止。岩石圈厚度不均一，平均厚度约为100公里。由于岩石圈及其表面形态与现代地球物理学、地球动力学有着密切的关系，因此，岩石圈是现代地球科学中研究得最多、最详细、最彻底的固体地球部分。由于洋底占据了地球表面总面积的2/3之多，而大洋盆地约占海底总面积的45％，其平均水深为4000～5000米，大量发育的海底火山就是分布在大洋盆地中，其周围延伸着广阔的海底丘陵。因此，整个固体地球的主要表面形态可认为是由大洋盆地与大陆台地组成，对它们的研究，构成了与岩石圈构造和地球动力学有直接联系的"全球构造学"理论。
    软流圈
    在距地球表面以下约100公里的上地幔中，有一个明显的地震波的低速层，这是由古登堡在1926年最早提出的，称之为软流圈，它位于上地幔的上部即B层。在洋底下面，它位于约60公里深度以下；在大陆地区，它位于约120公里深度以下，平均深度约位于60～250公里处。现代观测和研究已经肯定了这个软流圈层的存在。也就是由于这个软流圈的存在，将地球外圈与地球内圈区别开来了。
    地幔圈
    地震波除了在地面以下约33公里处有一个显著的不连续面（称为莫霍面）之外，在软流圈之下，直至地球内部约2900公里深度的界面处，属于地幔圈。由于地球外核为液态，在地幔中的地震波S波不能穿过此界面在外核中传播。P波曲线在此界面处的速度也急剧减低。这个界面是古登堡在1914年发现的，所以也称为古登堡面，它构成了地幔圈与外核流体圈的分界面。整个地幔圈由上地幔（33～410公里深度的B层，410～1000公里深度的C层，也称过渡带层）、下地幔的D′层（1000～2700公里深度）和下地幔的D″层（2700～2900公里深度）组成。地球物理的研究表明，D″层存在强烈的横向不均匀性，其不均匀的程度甚至可以和岩石层相比拟，它不仅是地核热量传送到地幔的热边界层，而且极可能是与地幔有不同化学成分的化学分层。
    外核液体圈
    地幔圈之下就是所谓的外核液体圈，它位于地面以下约2900公里至5120公里深度。整个外核液体圈基本上可能是由动力学粘度很小的液体构成的，其中2900至4980公里深度称为E层，完全由液体构成。4980公里至5120公里深度层称为F层，它是外核液体圈与固体内核圈之间一个很簿的过渡层。
    固体内核圈
    地球八个圈层中最靠近地心的就是所谓的固体内核圈了，它位于5120至6371公里地心处，又称为G层。根据对地震波速的探测与研究，证明G层为固体结构。地球内层不是均质的，平均地球密度为5.515克/厘米3，而地球岩石圈的密度仅为2.6～3.0克/厘米3。由此，地球内部的密度必定要大得多，并随深度的增加，密度也出现明显的变化。地球内部的温度随深度而上升。根据最近的估计，在100公里深度处温度为1300°C，300公里处为2000°C，在地幔圈与外核液态圈边界处，约为4000°C，地心处温度为 5500 ～ 6000°C。

lhkcc58

我个人能接受的也就是地壳地幔和岩浆。

guangduan

我只能接受地壳以及高于地壳的分层。现在连地壳也没钻穿，谁人也没见过地幔，更别说软流之类的了！
岩浆倒是有，但也是喷出来才见到。
眼见为实，其余的都是猜想！

lhkcc58

我们有低温物理学却没有可以研究几十万、几百万度条件下的物质世界的高温物理学，因为超过几千度实验设备就会被汽化；我们只能通过各种波来研究地心，但是我们恰恰说不清体波、面波，纵波、横波之间的区别和联系；我们说不清这唯一的研究手段，但是却有人相信这一手段带给我们的数据。

王金甲

我只能接受地壳以及高于地壳的分层。现在连地壳也没钻穿，谁人也没见过地幔，更别说软流之类的了！
岩浆倒 ...
guangduan 发表于 2010-2-10 17:44

lhkcc58

用电脑进行成像，首先需要一套软件，而软件的编制需要需要一个算法和大量的数据；莫非在探索地心之前已经有了关于地心的数据？！？！

王金甲

美国麻省理工（MIT）和普渡大学（Purdue University）的科学家将油气勘探技术与地震预测技术相结合，成功得到地表以下2900公里地幔与地核边界的高清晰度图像。该技术有望将地球科学研究带入一个新纪元。3月30日的《科学》杂志发表了这一研究成果。

　　地震产生的地球内部深层波动往往会在地核和地幔的界面上产生反射，反射波在传递到地表的过程中，如果碰到地下构造，就会发出微弱的信号。通过上千次地震得到的信号记录以及1000多次的地震观测，这支由MIT地球、大气与行星学系（EAPS）教授Rob van der Hilst领导的地球学家和矿物学家组成的跨学科小组得到了中北美洲高清晰度深层地球结构图。


反射的地震波能够被地表探测器“捕获”
　　该项技术与医学中的超声波和CT扫描技术相似。众所周知，地球由三部分组成：从外到内依次是40公里厚的地壳、铁和镁的硅酸盐形成的地幔、液态外层地核和固体金属内核。科学家长期以来一直认为，较深处的地幔相对而言特征单一，但是最新的高分辨率图像表明，实际情况比想象的复杂得多。

　　论文第一作者、MIT地球资源实验室主任van der Hilst表示，此项研究最独特的地方不是探测深度，而是图像的分辨率与横向尺度。这些图像有助于研究人员深入理解地球内部热量产生、转移和冷却的整个循环过程机制，从而将地震学等地球科学以及石油勘探带入一个新的时代。

lhkcc58

我们是不是知道5000度的物体具有怎样的物理特性？！我们是不是知道5000度的物体对声波和振动波会产生怎样的反射？！声波在5000度的物体中的传播速度是多少？！甚至，连地心的温度是不是5000度我们是不是弄得清？！
在无数的说不清的东西的基础上建立起来的东西有多少可信度？！

王金甲

火山爆发的熔岩温度就高达２０００°。

lhkcc58

我们甚至连离心力与向心力都说不清，更何况地下几千公里的事儿。

王金甲

我们甚至连离心力与向心力都说不清，更何况地下几千公里的事儿。
lhkcc58 发表于 2010-2-20 10:53

    火山爆发的熔岩温度就高达２０００°！地球内部的温度总归不会低于２０００°吧？？？

lhkcc58

高于2000是不成问题的，往下应该是递增的，但是递增的方式我们不清楚；是几何数级的还是怎样的？！

王金甲

高于2000是不成问题的，往下应该是递增的，但是递增的方式我们不清楚；是几何数级的还是怎样的？！
lhkcc58 发表于 2010-2-24 02:10

    无论是指数递增还是数学递增都说明地球不是刚体！那么与“生鸡蛋”旋转的性质是一样的！

lhkcc58

1 我们是应该把地球的标签挂在地幔上，但是由此引起的问题也不少。
2 我觉得离心力与向心力的进一步推敲或许能成为地壳运动的动力探索的突破口。

王金甲

1 我们是应该把地球的标签挂在地幔上，但是由此引起的问题也不少。
2 我觉得离心力与向心力的进一步推敲或 ...
lhkcc58 发表于 2010-2-24 08:46

zengzhangang

用电脑进行成像，首先需要一套软件，而软件的编制需要需要一个算法和大量的数据；莫非在探索地心之前已经有 ...
lhkcc58 发表于 2010-2-19 15:43

斑竹又一次将我逗乐了。开心。
斑竹有时候会爆发幽默才华。
王先生不要误会,对此贴我未有细想,只是观摩学习而已.

王金甲

斑竹又一次将我逗乐了。开心。
斑竹有时候会爆发幽默才华。
王先生不要误会,对此贴我未有细想,只是观 ...
zengzhangang 发表于 2010-2-27 23:04

    知无不言，言无不尽。