地球的骨架—岩石圈

岩石圈,地質學專業術語,是地球上部相對於軟流圈而言的堅硬的岩石圈層。厚約60~120公里,為地震高波速帶。包括地殼的全部和上地幔的頂部,由花崗質巖、玄武質巖和超基性岩組成。其下為地震波低速帶、部分熔融層和厚度100公里的軟流圈。對岩石圈的認識,分歧很大,有人認為岩石圈與地殼是同義詞,而與下部軟流圈即上地幔有區別,但岩石圈與上地幔系過渡關係而無明顯介面;有人認為岩石圈至少應包括地殼和地幔上層。

地球的骨架—岩石圈

範圍是從上地幔軟流層向上至地表的由岩石組成的空間,包括地殼。

顧名思義,岩石圈是由岩石組成的,包括地殼和上地幔頂部。要理解岩石圈的概念,首先要了解什麼是地殼和上地幔?進而瞭解岩石在地殼和上地幔中是如何分佈的?

地球是一個半徑有6370多公里的橢球體,它從表面向地心可以分為地殼、地幔和地核三部分。地殼是地球的最表層,由於地球表面有陸地和海洋,因此,又有大陸地殼和大洋地殼之分。大陸地殼一般厚度為33-35公里,最厚地區大約為50-70公里。中國青藏高原是世界上地殼厚度最大的地區之一,平均厚度可以達到70公里。

大陸地殼通常分為三層,由三種不同成分的岩石組成。最上面是沉積岩層,向下依次是花崗岩層和玄武岩層;大洋殼的厚度很小,平均僅為6-8公里;大洋地殼最上面是很薄的海底沉積物,向下是玄武岩,在海底形成的玄武岩由於海水的作用,岩石被塑造成一個接一個排列的‘’枕頭‘’,地質學家把這種玄武岩叫做‘’枕狀熔岩‘’,這是在大陸玄武岩中見不到的一種地質現象。深海鑽探和地震研究發現,洋殼玄武岩下面還發育有巖牆狀的輝長岩和輝綠岩,以及由超鎂鐵質岩石蝕變形成的蛇紋岩。岩石圈與地球表層結構從大陸地殼和大洋地殼的結構可以看出,遍佈於地殼中的岩石在分佈上具有一定規律性。洋殼和陸殼在岩石組成上最明顯的區別在於大洋地殼中至今沒有發現花崗岩層,而在大陸地殼中花崗岩體卻有大面積的分佈。

地球的骨架—岩石圈

在對地殼的結構有了大概的瞭解之後,人們自然會問:地幔又是由什麼岩石組成的呢?它們和地殼中的岩石又有什麼不同?在地球結構中,地幔厚約2800公里,分為上地幔和下地幔兩部分。上地幔主要由橄欖岩類組成,下地幔是由密度高的鐵鎂氧化物組成。

根據地球物理測量的研究成果,上地幔頂部主要是由鎂鐵質和超鎂鐵質成分的岩石組成的,只是橄欖岩類岩石比地殼中的矽鋁質和矽鎂質岩石的比重要大。由於地殼和上地幔頂部都是由岩石組成的,所以,地質學家們把它們統稱為岩石圈。岩石圈厚度不均一,通常認為在大洋中脊處岩石圈厚度接近於零,到大陸下部大約100-150公里處。岩石圈厚度和地球的半徑比較起來,只是薄薄的一層,幾乎可以忽略不計。

早在1926年,地震學家古德寶就發現在堅硬的岩石圈下邊存在著一個低速帶,這個低速帶相當於軟流圈,深度大約在100-250公里。實際上,軟流圈並不軟。從計算和模擬實驗表明,在軟流圈中,只有大約0。5%的區域性地區發生了熔化。但是,因為岩石圈剛性較大,相比之下,軟流圈就多少帶有一點塑性和流動性。

1910年,德國氣象學家A·魏格納提出了大陸漂移學說。到本世紀六十年代,板塊構造學說問世。這個學說的實質是岩石圈板塊運動學,連續的地震活動帶把岩石圈分裂分割成若干大小不同的板塊在軟流圈上漂移。實際上,不僅大陸板塊在漂移,大洋板塊也在漂移。科學家們在古氣候、古生物、古地磁和深海鑽探等很多方面找到了大陸漂移的證據。

岩石圈板塊運動與岩石的形成和演化有非常密切的關係。例如,岩漿岩帶和變質岩帶常分佈在板塊邊緣,而且,板塊的型別不同,岩石組合也隨之變化;全球現代活火山也主要分佈在板塊邊界上,著名的環太平洋‘’火山鏈‘’是火山活動帶,集中了全球三分之二的活火山。同時,火山活動帶也是地震活動頻繁的地區。

地球的骨架—岩石圈

頂部