地球内部结构

地球内部结构 Earth's interior

地球

    地球是一个非均质体，内部具有分层结构，各层物质的成分、密度、温度各不相同。在天文学中，研究地球内部结构对于了解地球的运动、起源和演化，探讨其他行星的结构，解决行星以至整个太阳系起源和演化问题，都具有十分重要的意义。

    到目前为止,关于地球内部的知识,主要来自对地震波的研究。地震波在地球内部传播时，分为纵波和横波。地震波的传播速度与地球内部物质的密度和性质密切相关。在不同性质和状态的介质中，地震波传播速度有显著变化。依据地球内部不同部分的地震波传播速度的资料，可以分析地球内部的结构。地球内部存在两个主要的间断面：第一个间断面位于地表下平均约三十多公里处,称莫霍洛维奇间断面（简称莫霍面或M界面）；第二个间断面位于地表下约2,900公里处，称谷登堡-维舍特间断面。这两个间断面把地球内部分成三个主要的同心层：地壳、地幔和地核。莫霍面以上是地壳，莫霍面和谷登堡-维舍特间断面之间是地幔，从谷登堡-维舍特间断面到地心是地核。

地球内部机构示意图

    澳大利亚的布伦根据地震资料于1967年提出了地球内部结构的A模型，1970年又提出了HB2模型。这些模型对地球的分层结构作了更仔细的研究，目前广泛使用的是A模型。

    地壳又称 A层，它的厚度是不均匀的，大陆地壳平均厚度约30多公里（中国青藏高原的地壳厚度可达65公里多），而海洋地壳仅5～8公里。密度为地球平均密度的1／2。大陆地壳上层的成分约在花岗闪长岩和闪长岩之间，下层岩石可能是麻粒岩和闪岩。海洋地壳是橄榄岩。据目前所知，地壳岩石的年龄绝大多数小于20多亿年。这意味着现在地球壳层的岩石不是地球的原始壳层，是以后由地球内部的物质通过火山活动与造山运动而形成的。

    地幔的物质密度由近地壳处的3.3克/厘米3增至近地核处的5.6/厘米3,地震波传播的速度也随之增大。地幔分为三层。从莫霍面到地表下410公里深处，称为B层，地震波波速几乎随深度直线增大。往下到1,000公里深处是一个过渡带，称为C层，地震波波速不均匀地增大，说明内部物质分布不均匀。B、C两层称为上地幔。再往下到2,900公里处称为D层，即下地幔，波速增大较均匀，而且没有发生过地震。地幔物质的主要成分可能是同橄榄岩相似的超基性岩。

    地核也分为三层。E层是外地核,可能是液体，地震波横波在这里消失。 F层是外地核和内地核之间的过渡层。G层是内地核,可能是固体的，这里又出现地震波横波。地核虽只占地球体积的16.2％，但由于它的密度相当高（地核中心物质密度达到13克/厘米3，压力可能超过370万大气压）,根据有些学者计算，它的质量超过地球总质量的31％。地核主要由铁和镍等金属物质构成。

地球内部示意图

    地球内部的温度随深度而上升。根据地震波传播情况得知：地幔是固体状态的，100 公里深处的温度已达1,300℃,300公里深处的温度是2,000℃。据最近估计,地核边缘的温度约4,000℃,地心的温度为5,500～6,000℃。由于地球表层是热的不良导体，来自太阳的巨大热量只有极少一部分能穿透到地下极浅处。因此，地球内部的热能可能主要来源于地球本身，即产生于天然放射性元素的衰变。

    地球的重力加速度也随深度而变化。在地球内部，地球自转引起的惯性离心力随深度的增加而减少，这样，地球内部的重力可以简单地看成是地球的引力。一般认为，从地表到地下2,900公里深处,重力大致随深度而增加，在2,900公里处重力达到最高值，约1,000伽。从地表下2,900公里到地心，重力急剧减小，到地心为0。