軟流層·幾個地層界面（認(rèn)識我們的家園地球五）
莫霍洛維奇界面
20世紀(jì)以前，人們把地球當(dāng)作一個內(nèi)部比較均勻的大圓球。這種錯誤認(rèn)識被克羅地亞地球物理學(xué)家、氣象學(xué)家安德里亞·莫霍洛維奇所糾正并推翻。
1909年10月8日和10日，巴爾干地區(qū)庫勒巴山谷連續(xù)發(fā)生地震，莫霍洛維奇在研究中驚奇地發(fā)現(xiàn)，某些地震波到達(dá)觀測站的時間比預(yù)計的要早，因此他推斷地球的結(jié)構(gòu)是分層的。在地下約50千米處，地震波的傳播速度發(fā)生急劇變化。經(jīng)過認(rèn)真分析，他假定地下約50千米的地下物質(zhì)并不均勻，認(rèn)定地球的最外層地殼是覆蓋在一層質(zhì)地比較堅硬的巖層之上，而且兩層之間不是逐漸過度而是明顯劃分開的。這樣一個界面，后來根據(jù)發(fā)現(xiàn)者的姓氏命名，叫做莫霍洛維奇界面，又稱莫霍洛維奇不連續(xù)面，簡稱莫霍界面、莫霍面。
莫霍洛維奇界面就是地殼與地幔的分界面。莫霍界面以上，就是通常說的地殼，界面以下一定的深度為地幔。
莫霍洛維奇的發(fā)現(xiàn)公布后，不少地震學(xué)家又進(jìn)行大量研究，證實了在歐洲地表附近，地震波傳播速度為5.6千米/秒，離地表深度50千米處為5.9千米/秒。超過50千米后，地震波傳播速度不是緩慢增加，而是猛增到7.9千米/秒。后來又發(fā)現(xiàn)，不僅巴爾干地區(qū)和歐洲地區(qū)如此，其他地區(qū)地下深處26—60千米處，都存在類似情況。
隨后，地殼和地幔的概念提出，被人們普遍接受、證實，人們對地球分層開始有了明確的劃分。
軟流層
早在1926年，美國地球物理學(xué)家古登堡就注意到，地表下100—200千米處上地幔的地震波速有減緩的現(xiàn)象。1955年他又發(fā)現(xiàn)，在地面下140千米深處，縱波波速比莫霍洛維奇界面波速下降6%。1957年，蘇聯(lián)地震學(xué)家戈爾什科夫進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，千島群島和庫頁島下面約55—60千米的地方，地震縱波波速下降，橫波消失。這些發(fā)現(xiàn)意味著那里的巖石處于熔融狀態(tài)。地質(zhì)學(xué)家根據(jù)地震波傳播速度的變化，把上地幔分為三層：最上層叫蓋層，蓋層下面是低速層，低速層下面是地震波傳播速度比較均勻的均勻?qū)印?/span>
中間的低速層是巖石圈之下的具有塑性、可以緩慢流動的地層，稱為軟流層，也叫軟流圈。目前確定的范圍是地表下100—220千米，大洋區(qū)為70—220千米。在這個深度范圍內(nèi)，溫度增加大于壓力增加。部分巖石局部熔融，具有很大的可塑性，其中的物質(zhì)作水平方向流動。軟流層頂部和底部界面不十分確定，與巖石圈之間無明顯界面，具有逐漸過渡的特點?！?/span>
軟流圈的形成是一個漫長的地質(zhì)演化過程。軟流圈熔巖產(chǎn)生時所需的熱能、水和揮發(fā)性物質(zhì)，主要由放射性元素衰變，在地球圈層分化過程中釋放出來的。釋放出來的熱能和輕組分上升到低溫、剛硬的巖石圈底部時，受到巖石圈的阻擋而逐漸積累起來，從而導(dǎo)致該部位最終形成軟流層，所以軟流層的形成是地球發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物。
軟流層具有流動性。堅硬的巖石板塊就“漂浮”在這個具有流動性的軟流層上。軟流層的作用類似潤滑劑，可以大大降低巖石板塊和地幔之間的摩擦力。巖石圈就在軟流層上漂浮，現(xiàn)代板塊構(gòu)造運(yùn)動就在它上面進(jìn)行。
古登堡界面
地殼和地幔之間的分界面莫霍洛維奇面被發(fā)現(xiàn)后不久，1914年，美國地球物理學(xué)家本諾·古登堡在對地球上一些大的地震進(jìn)行分析時，發(fā)現(xiàn)了一種奇怪的現(xiàn)象：在距地表2900千米處，原來穿透力很強(qiáng)的地震波突然不見了；在這個區(qū)域既接受不到橫波，也接受不到縱波。在對地核界面上反射和折射的各種縱、橫波震相的時距曲線計算后發(fā)現(xiàn),從莫霍面往下,地震波速繼續(xù)增大,至2885千米深處,縱波速度增至13.64千米/秒,橫波速度增至7.11千米/秒。自2885千米以下,縱波速度驟然下降為7.9千米/秒,橫波突然消失,不再向下傳播。表明該面以上為固相,以下為液相。這就是所謂的地震“陰影帶”。
地震波的這種神出鬼沒的現(xiàn)象一時使人難以理解。后來又經(jīng)過大量反復(fù)的研究，終于發(fā)現(xiàn)在地球內(nèi)部深處又有一個重要的界面，這就是核幔界面。后來，以發(fā)現(xiàn)者的姓氏命名為古登堡不連續(xù)面，簡稱古登堡面。又稱核幔界面。
古登堡面的上層為地幔，下層為地核的上部—外核。由此可知，莫霍面對地球進(jìn)行了二分，即分為地殼和地核；古登堡面則再對地球進(jìn)行了三分，分為地殼、地幔和地核：地殼——從地表到莫霍面，莫霍面的深度在大陸的下面33千米，在海洋處6千米，平均約為17千米；地幔——從莫霍面向下到達(dá)古登堡面，也就是到達(dá)地下2900千米處；地核——從古登堡面到地心。現(xiàn)在，古登堡面的深度測定為2891千米。
康拉德界面
在莫霍面（殼幔界面）和古登堡面（核幔界面）相繼發(fā)現(xiàn)之后，1923年，奧地利東阿爾卑斯山地地震時，奧地利學(xué)者康拉德在薄薄的地殼里又發(fā)現(xiàn)了一個界面。界面以上地層中的地震波速度比較低，為5.1—6.3千米/秒；界面以下地層中的地震波速度較高，為6.3—7.1千米/秒。后來，這個界面在世界上其他許多地方也先后被發(fā)現(xiàn)。人們將其命名為康拉德界面，于是形成了地殼是由兩大層構(gòu)成的說法。
康拉德面的上層又稱“花崗巖層”，因為上層中的地震波速度與花崗巖里的地震波速度相當(dāng)；康拉德面的下層又稱“玄武巖層”，因為下層中的地震波速度與玄武巖層的地震波速度相當(dāng)。
后來，從海洋地震記錄發(fā)現(xiàn)，那里的地殼很薄，不到10千米，而且沒有康拉德界面，只有玄武巖層。
一般把相當(dāng)于康拉德間斷面的部位，稱為中地殼低速高導(dǎo)層，當(dāng)此界面存在時，常誘發(fā)淺源地震。
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