看这张图,(如图所示),这个就代表着地震波射线的路径,这个就是地球初的构造,这是地球内部的构造,经过地球内部的一些面里头就可以折射、反射,以后这个波又回到地面上,到地面上以后,我们就可以用地震仪器来接收它。我们用地震仪来接收到地震波图。等于是记录下来,记录下来以后,我们来分析这个震动源有横波、纵波还有面波,都在这里面,地震学家主要的工作,主要还是分析这个地震图里面波的性质,这个波都通过地球内部,所以它的时间有长,有短,所以可以代表地球内部的介质的物理性质。我们现在主要就靠分析地震波来研究地球内部。
郭桐兴:您说这个波起伏比较大的表示这个频率或者是振动的级别高一些呢?
曾融生:振动的能量大一些。但是这个波只要你从这一点发出来,能够从这儿接收,基本上就是这样的。通过解释这个地震图,你就可以知道,从震源到我们接收点,这当中的情况。我们有很多的地震台,放置在不同的地点上,这样我们就可以了解地球内部构造。
郭桐兴:看起来地震波是研究地球内部的一个很好的信息来源。
曾融生:地震波,我们所得的地球内部主要是通过地震波的速度,因为它是从震源发生到我们接收的时候,这个时间我们可以精确的量出来,量出来以后,距离我们可以计算出来。通过这样就可以知道地球内部的介质的速度,地球波传播的速度。有众多的地震纵波,横波有横波的速度。我们研究地震波内部的速度,我们就可以研究地球内部的物理性质。这一张图,纵坐标代表着它的速度,这是纵波,EP就代表着纵波的速度,ES代表横波的速度,这是代表地球密度,(如图所示),这是代表速度的,每秒多少公里,可以看看,开头的时候,这个就代表地表,这是越来越深了,一千公里,两千公里,一直到六千公里。这个速度,我们整个都可以测量,是根据地震波出来。这个我们就可以知道,从地震波变化,我们就可以知道,我们可以看见,在很浅的地方,可能20、30公里的地方,可以看到地震波跳跃,这个就是有一个地壳的界面,再往深,这里突然就变低了,这个就是它的中波的速度,这个截断面就是地幔跟地核的截断面。我们就根据地震波的变化可以知道不同的深度,地震波是不同的。我们还可以通过别的办法可以测出来地球内部物质的密度。根据地震波的速度和地震波的密度,我们还有别的性质,我们都可以知道内部的构造。
郭桐兴:您说地震波传输的速度的变化,是不是跟它的环境,它的介质有一定的关系?
曾融生:花岗岩的速度就跟玄武岩的速度不同,这个我们根据实验室可以测定不同岩石的石头,通过测量的速度可以知道它是什么性质的石头。
郭桐兴:大概地下的状态是个什么状态。
曾融生:地球内部的压力要逐渐增大,越往深,压力就越来越大了。另外,这个压力越大,温度也越来越高了,所以我们考虑到它这个速度还得考虑到它当时那个地方的温度,那个地方的密度。这些我们就可以算出它的性质,是什么岩石是可以知道的。从这一张图,最明显的可以看到,这里面有一个界面,地壳,地壳的一般厚度是几十公里,大陆上可以是几十公里,喜马拉雅,西藏底下就有比较深一点的,60、70公里厚。在地壳下面这个,我们整个统称是地幔,这是地幔跟地核的交界面,以后这边就是地核了,差不多2900公里。对地球来说,粗略的分析是地壳、地幔跟地核这三部分。当然我们要仔细来分,(如图所示),这个就是我们地球内部一个剖面图,最上面这个是地壳的构造,地壳的构造,下面这个是地幔,地幔细分还可以上地幔,下地幔。这个里面就是地核,地核还可以分成外核和内核。内核,据我们现在所测量知道,它是液态的性质,因为当时压力很高,温度也很高,处于这种状态,它是处于液态。 郭桐兴:您说的内核是不是我们说的地心?
曾融生:地心比较笼统一点,在地心,外核有外面的核,内核是液态的性质,外面基本上是固态。当然对个别的地方,它的介质变软了,地幔有一个软流层,一般来说,这上面都是固态的,只有地核的地方是液态的。
郭桐兴:您说液态的话,是不是我们通俗讲法是岩浆?
曾融生:这个地方像岩浆,但是这个地方也可能像浆糊这样的一个液体。我们中国有一个年轻的地球学家叫宋晓东,他就知道这个内核跟外核的旋转的速度是不同的,因为它是液态,它基本不是整个完全很坚固的联结在一起,中间旋转的速度不同,这是我们研究地球内部的要紧的一个现象。
郭桐兴:地球不同深度,比方像地壳也好,地幔也好,地核也好,那么它构成的物质是不是有所不同?
曾融生:是,有所不同。在地壳里面,主要在上面这一部分,最浅的地方就是有沉积层,就是地表上沉积下来的,以后时间长了,就变成岩石了。再深一点,一般是花岗岩,上地壳有花岗岩,下地壳有玄武岩和别的岩石混杂在一起的。地幔最顶部的地方,我们通过地震波的速度和密度,我们把岩石采样,在高温高压实验室里面测量,就能够定出来岩石的性质。最深一点,我们只能粗略的知道大概这一类的地幔。因为有很多种物质,速度都可以相似。所以这边的物质不是很肯定。当然设想有一部分铁在里面。
郭桐兴:通过地球不同的构造,也能反映出地球的基本动力,比方说地震本身是一种力的表现,那么它的来源在什么地方?
曾融生:我们可以看一下这一张结构,(如图所示),主要是地幔的结构,这是一个概率的图,就是在这个地方,它有导湖,这是水,这是我们海洋,绿的代表绿地,这个,我们就代表着导湖,这就是阳极,这是地幔,这是代表着上地幔的边点,这底下就是下地幔。这个也是下地幔,我可以看到,有些是不停的往上升,从内部往地表升上来的,有些东西是从地表沉下去的,冲到内部去。以前很多人就说,地球内部有些对流,但是看起来,对流不是很规矩的,不是像我们原来水里面的对流一圈一圈的,它就是不规则的这样一个对流。有些物质往下,有些物质往上升,中间这个比较复杂。现在我们对这个地球的地幔以下的构造还是只能够知道一些轮廓,还不是非常精细的,因为这里面的介质靠地震波,也有很多波减性,还是不确定的因素。现在来看,还是很复杂的,一直到上地幔,都是很不均匀的。
这是地核,这是地幔,地幔跟地核的界面,就是这条黑线,当在这个幔核界面以上,大概200公里厚的一层,这个速度还特别低,以前对这个地方的构造知道的不是很多,现在我们就比较仔细一些了。
(如图所示),这一张图表示幔核界面的构造,底下的这个就是地核,这就是下地幔,这就是幔核界面,幔核界面里面大概有200公里左右,这个层,里面相当复杂。有些物质是从地核里面会上升,因为地核比较热,所以这里面有物质往上升,但是有些地幔物质也会往下沉,总体来说还是往上升,这个地核界面很粗略来算大概有200公里,这样的一个层面里面构造是相当复杂的。这就是用地震波测量出来的最新的结果。所以我们看看,一直到地核跟地幔附近是非常活跃的,所以我们地表上所看的,不管是地震、火山还是地质上的运动,板块的运动,都跟地幔里面的运
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