1.2 地球构造与板块运动

1.2.1 地球内部构造

地球是一个平均半径约6400km的近似椭球体，其赤道半径略大于极半径。现代卫星资料表明，地球的真实形状近似梨形，北极略隆起，而南极略凹进（图1 1）。地球的平均密度约为5.517g/cm³，从地表岩石的密度来看，常见的花岗岩密度为2.67g/cm³，玄武岩密度为2.85g/cm³，仅是地球平均密度的一半。这表明，地区内部物质的密度不但高于表面岩石的密度，同时也高于地球的平均密度。一般而言，地球内部的物质密度随深度2

而逐渐增大。同时，地球内部的温度和压力一般也随深度而增加，如地心的温度可能高达3000℃，甚至4000～5000℃，而压力则可达350万个大气压。

对于地球这样一个半径6400km的庞然大物，我们通过钻井所能直接观察或测量的深度却不超过13km，因此，我们对于地球内部物质及构造的认识主要依赖地震波法等地球物理手段，即根据地震波在地球内部不同深度处的速度变化来推测地球内部的物质结构。据实测资料，地球内部存在两个波速变化明显的不连续面，一个位于地下平均33km处，地震波通过此界面后，剪切波（S波）和压缩波（P波）波速均突然增

图1 1 真实的地球———梨形椭球体

大。此界面于1909年由前南斯拉夫地球物理学家 Mohorovicic（莫霍洛维奇）首先发现，因此后人称之为“莫霍面”。另一个在地下约2900km处，地震波通过该界面后，P波波速突然减小，而S波消失，这个界面是由德国地球物理学家Gutenberg（古登堡）于1914年发现的，后人称之为“古登堡面”。依据上述两个不连续面把地球由外向内分为三大部分：表面很薄的一层叫地壳，平均厚度约30km；中间很厚的一层叫地幔，厚度约2900km；最里面的一层叫地核，厚度约3500km（图1 2）。

图1 2 地球内部结构及P波和S波速度分布

地壳是地球的外壳，由各种不均匀的岩石组成。地壳在地球各处厚薄不均，一般陆壳较厚，约30～70km，洋壳较薄，约5～8km。地壳表面为沉积层，陆地下面主要有花岗岩和玄武岩，海洋下面的地壳一般只有玄武岩层。地壳的下界称为莫霍面，是第一个地震波传播速度发生急剧变化的不连续面。

地壳以下到约2900km的古登堡面为止的部分称为地幔，约占地球总体积的5/6。其主要由质地坚硬的橄榄岩组成，该物质具有黏弹性。在地幔的上部（上地幔），可能存在着一个厚约几百公里的软流层，由于温度和压力分布的不均匀，发生了地幔内部物质的对流，地幔内物质就是在这样的热状态与不均衡的压力作用下缓慢地流动着，这可能就是其上地壳运动的根源。到目前为止，所观测到的最深地震发生在地下700km左右，可见，地震仅发生在地球的地壳和地幔上部。

古登堡面以下直到地心的部分称为地核，地核可分为内核和外核。由于外核S波消失，P波减小，可推测其处于液体状态，而内核可能是固态，主要由镍和铁组成。

1.2.2 板块运动

早在19世纪以前，人们就发现现今被大洋分隔的各大陆之间在历史上曾经有过陆地联系。例如，南美洲与非洲从形状上可以拼合在一起，且上亿年以来不同年龄的岩层和古生物化石都能很好地吻合。1912年，德国气象学家和地球物理学家 Wegener（魏格纳）通过研究正式提出了“大陆漂移学说”，并在1915年出版的《海陆的起源》一书中进行了论证。大陆漂移说认为，地球上所有大陆在中生代以前曾经是统一的巨大陆块———“泛大陆”，中生代开始，泛大陆分裂并漂移，逐渐达到现在的位置（图1 3）。

图1 3 魏格纳大陆漂移示意图

地壳岩石圈分成若干大陆板块，它们就像海洋中的冰山一样漂浮在玄武岩质的上地幔软流层上，非常缓慢地移动着。当板块运动的时候，各个大陆之间就表现出了相对的水平运动———碰撞或离析，从而构成地球表层的各种地质景观。板块构造理论认为，地球表层（岩石圈）是由厚度大约为100～150km的巨大板块构成，根据法国地质学家LePichon（勒皮雄）等人的观点，全球岩石圈划分为六大板块，即太平洋板块、印度洋板块、亚欧板块、非洲板块、美洲板块和南极洲板块，其中只有太平洋板块几乎完全在海洋，其余均包括大陆和海洋（图1 4）。板块间的分界线是海岭、海沟、大的褶皱山脉和裂谷与转换断层带。大板块中又可分出一些较小的板块，例如，把美洲板块分为北美洲板块和南美洲板块；从太平洋板块中分出东太平洋板块；从亚欧板块中分出以中国大陆为主体的东亚板块等。

图1 4 地球板块构造分布

很明显，板块与板块之间的交界部位是构造活动最强烈、构造应力最为集中的地方，因而也是全球地震、火山活动的主要发生地（图1 5）。据统计，全球85%的地震发生于板块边界地带，仅有15%发生于板块内部。

图1 5 全球地震震中分布图（1961—1967年）