極簡【世界地理第四篇】:地球內部結構和各結構的基本運動

2021-01-19 我是柳成蔭

參考資料


人教版高中地理必修一

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參考圖片


地球內部結構圖

地震波

地殼圖


系列文章


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極簡【世界地理】第二篇:太陽和月球對地球的影響

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文章脈絡


地震

地球內部結構

內部結構基本運動


地球內部結構


目前,人類對地球內部的直接研究還比較少,主要是通過對地震的研究來了解地球內部結構。


首先,簡單介紹一下地震。


一.地震


1.概述


絕大部分地震是地殼板塊之間相互碰撞,使得板塊扭曲,斷裂,或者錯動,短時間釋放大量的能量,引起周圍巖石顆粒震動,然後震動的顆粒引起邊上顆粒震動,通過這種巖石顆粒的連環震動,最終引起地表震動的現象。


2.地震波


地震波傳播


地震短期釋放大量能量,引起周圍巖石顆粒震動,震動顆粒引起周圍顆粒震動,就這樣,地震通過巖石顆粒波動的形式將能量傳播到地面,叫做地震波。


地震波,分為橫波和縱波。


縱波傳播方向和震動方向一致,橫波傳播方向和震動方向垂直。


縱波可以通過固體,液體和氣體傳播,橫波只能通過固體傳播。


※擴展:地震預警


縱波比橫波傳播速度快,例如地殼中,縱波大概5.5km每秒,橫波大概3km每秒。但是橫波比縱波破壞力大很多,地震的破壞力主要是通過橫波。所以利用橫波比縱波速度慢,和縱波破壞力小的特點,一般可以對地震進行預警,震中地區的地震預警機器可以將地震信息提前告訴人們。


由於破壞力較強的地震基本震源都在地殼,所以大概可以提前預警幾秒到幾十秒。


目前的技術還不能預測地震,只能預警。


3.不連續面:莫霍界面和古登堡界面


地球內部地震波速度圖


地震波的傳播速度,一般和傳播介質有關,如果地震波速突變,說明地震波從一種物質進入了另一種物質,這種地震波波速突變的界面,叫做不連續面。


研究發現,地震波傳播過程中,有兩個明顯的不連續面。


地理學家莫霍洛維齊,發現地表平均17km處(陸地平均33km,海洋平均7km),地震波在這個界面以下,速度突然加快,這個界面叫莫霍界面。


地理學家古登堡,發現在地表2900km附近處,界面以下,地震橫波突然消失,縱波速度大幅度降低,這個界面叫古登堡界面。


二.地球內部結構




根據地震波在莫霍界面和古登堡界面的突變,將地球大致劃分為三層,地殼,地幔和地核。


1.地殼


地殼


從地表到莫霍界面,叫做地殼,主要由多組斷裂的,大小不等的巖石板塊組成,平均深度17km,其中陸地深度33km,海底深度平均7km,最淺的地方是是太平洋南部的馬裡亞納群島的海溝,海溝深11000米,此處地殼僅1.6km厚。


越往深度,溫度越高,目前不知道太深的地方的確切溫度,大概11km的地方溫度200°。


基本屬性:平均半徑17km,體積佔比1.55%,質量佔比0.8%,平均密度2.8g每立方釐米,呈現固態特性。


2.地幔


從莫霍界面到古登堡界面之間,被稱為地幔,因為古登堡在地底2900km附近,所以古登堡的厚度大概2800多千米。


在地幔中,在地底1000km附近,界面上下密度差別很大,上地幔大概3.5g每立方釐米,密度比較均勻,下地幔密度大概5.1g每立方釐米,密度不均勻,表現為地震波在1000km處快速增大。


在1000km處將地幔分為上地幔和下地幔。


其中上地幔中有一個軟流層,大概是從地表80km到400km附近,地震波出現減速帶(從震源觀察視角),推測這裡有大概少於十分之一的物質處於熔融狀態,熔融狀態的物質分散在軟流層固體物質中,是巖漿所在地,也是板塊運動的動力來源。


80千米以上的地方,被統稱為巖石圈,都是巖石組成,也就是板塊所在地。


基本屬性:半徑2800多千米,體積佔比82.3%,質量佔比67.8%,上地幔密度3.5g每立方釐米,下地幔5.1g每立方釐米,除軟流層呈現熔融態,其他部分呈現固態特性。


3.地核


從古登堡界面到到地心之間,被稱為地核,因為地球半徑大概是6370千米,所以地核厚度大概是3400千米。


根據地震波的變化,在地底5150km以下,地震波速度在加快,據此推測5150km以下的地方是固態,以上的地方根據橫波消失的特性,是液態存在,其中5000-5100附近這100km的地方是過度層,是固體和液體混合的層。


2900-5000km叫做外地核,5000-5100km叫做過渡層,5100-6370km叫做內地核。


上地核和下地核成分類似,主要成分都是鐵和鎳(nie),但是上地核壓力比下地核小很多,不至於凝固成固體,下地核溫度6000℃,上地核4000多℃。


基本屬性:半徑3470kn,體積佔比16.2%,質量佔比31.5%,密度整體是10.7g每立方釐米。


三.簡述地殼,地幔和地核運動


在這裡簡單描述一下地殼運動,以後會在其他文章中專門介紹地球內部結構的運動。


1.地殼運動:板塊構造


關於地殼的運動,目前主流的觀點是板塊構造理論。


板塊構造理論簡單的來說,就是認為整個巖石圈(軟流層以上)是由不同的板塊構成,大的板塊包括美洲板塊,亞歐版塊,印度洋板塊,太平洋板塊,非洲板塊,南極洲板塊六大板塊。


地殼的運動就是板塊之間的運動,包括板塊間的水平和垂直運動。


板塊的長期水平和垂直運動形成了目前的山脈,海陸變遷,峽谷,海溝,高原等地形。


板塊的短期運動,形成了地震和火山等地質活動,板塊運動產生的能量,大多數通過板塊之間交界處釋放,所以有地震帶和火山帶。


地殼一直在運動,地震是地殼運動最直接的感受,每年地球大概發生五百萬次地震,太遠或者太小,所以人們很多感受不到,造成嚴重損害的大概十幾二十次,特別嚴重的大概一到兩次。


2.地幔對流


地幔的運動,主要是地幔對流。


地幔對流就是熔融狀態的軟流層,溫度較高,膨脹後推動巖石圈的運動,接觸巖石圈冷卻後下沉,這個過程叫做地幔對流。


地幔對流將地幔處的熱量傳遞出去,同時地幔對流被認為是板塊運動的動力源泉,也是火山巖漿的來源。


3.外核差速運動


研究表明,液體的外核比固體的內核和地幔速度慢,產生了相對運動。而這個相對運動,被猜測是地磁的產生關係緊密。


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