奇石地質(zhì)講壇|第五講：地球內(nèi)部地震波波速突變的主要界面

05【奇石地質(zhì)講壇】

地球內(nèi)部地震波波速突變的主要界面

1. 莫霍面

1910年，南斯拉夫地震學(xué)家莫霍洛維奇(A.Mohorovicic)意外地發(fā)現(xiàn)，地震波在傳到地下50km深處時(shí)，會(huì)發(fā)生折射的現(xiàn)象。根據(jù)這一現(xiàn)象，他認(rèn)為在地殼與地殼下面不同物質(zhì)之間存在一個(gè)分界面。后來(lái)，為了紀(jì)念發(fā)現(xiàn)并確認(rèn)這個(gè)界面的科學(xué)家莫霍洛維奇，就以他的名字命名，稱為莫霍界面（莫氏面、M界面）（圖2）。莫霍面是地殼和地幔的分界層，一般認(rèn)為，在莫霍面以上物質(zhì)的化學(xué)組成與玄武巖相似，而莫霍面以下物質(zhì)的化學(xué)組成與橄欖巖相近。

圖1 地震波波速、莫霍面與古登堡面特征

A-莫霍界面 B-古登堡界面 C-地幔 D-外核 E-橫波(S) F-縱波(P) H-內(nèi)核

圖2 軟流圈位置示意圖

2. 巖石圈與軟流圈界面

在距地球表面以下約100km的上地幔上部，有一個(gè)明顯的地震波低速層，這是由古登堡在1926年最早提出的，稱之為軟流圈（圖2），又稱低速帶，它位于上地幔的上部即B層（見(jiàn)地球內(nèi)部主要物理性質(zhì)和圈層劃分表）。也就是由于這個(gè)軟流圈的存在，將地球外圈與地球內(nèi)圈區(qū)別開(kāi)來(lái)。在洋底下面，它位于約60km以深；在大陸地區(qū)，它位于約120km以深，平均深度約位于60~250km處?，F(xiàn)代觀測(cè)和研究已經(jīng)肯定了這個(gè)軟流圈層的存在，在地表以深60~250km至地下1000km之間。這里溫度約1300℃，壓力有3萬(wàn)個(gè)大氣壓，已接近巖石的熔點(diǎn)，因此形成超鐵鎂物質(zhì)的塑性體，在壓力的長(zhǎng)期作用下，以半黏性狀態(tài)緩慢流動(dòng)。板塊構(gòu)造理論的地幔對(duì)流運(yùn)動(dòng)（巖石圈板塊）就是在軟流圈之上漂移的。

地球內(nèi)部主要物理性質(zhì)和圈層劃分表

綜合“初步地球參考模型(PREM)、湖南科技大學(xué)《煤礦地質(zhì)學(xué)》（楊孟達(dá)，2000）”，略有修改。

3. 古登堡面

1914年古登堡(B.Gutenberg)在對(duì)地球內(nèi)部地震縱波、橫波傳播速度計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，從莫霍面向下，地震波速繼續(xù)增大，至2900km深處，縱波速度由13.64km/s急劇下降至8.1km/s，橫波速度由7.3km/s突然中止消失，不再向下傳播。這一截然的、明顯的分界面，稱古登堡分界面或古登堡面，這是固態(tài)下地幔與液態(tài)外地核的分界面。

4. 內(nèi)外地核界面

地核又分為外地核和內(nèi)地核兩部分。外地核的物質(zhì)為液態(tài)，內(nèi)地核現(xiàn)在科學(xué)家則認(rèn)為是固態(tài)結(jié)構(gòu)。外地核深2900km至5120km，內(nèi)地核深5120km至6371km。如圖3所示。

圖3 地球內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)