地壳的类型

如题所述

地壳在横向上是极不均一的(图3-20)。按地壳的物质组成、结构、构造及形成演化特征,主要可分为大陆地壳与大洋地壳两种类型。大陆地壳(continental crust,简称陆壳)主要分布于大陆及其毗邻的大陆架、大陆坡地区;大洋地壳(oceanic crust,简称洋壳)主要分布在大陆坡以外的海水较深的大洋底部。

图3-20 通过大陆和大洋的地壳剖面图

(图中数字为地震纵波速度(km/s);引自P.J.威利,1978)

(一)大洋地壳

大洋地壳厚度较薄,一般为5~10 km(不计海水厚度),在一些洋隆或海山地区可达10 km以上。一般而言,厚度在洋中脊地区较薄,远离洋中脊地区厚度有增厚趋势。大洋地壳的结构比较一致,从上到下一般可分为三层(图3-21):

图3-21 大洋地壳分层示意图

1—沉积层;2—玄武岩层;3—大洋层(变辉长岩)

层1 或称沉积层。为未固结或弱固结的大洋沉积物,厚度具有变化,一般在洋中脊的轴部地区缺失该层,由洋中脊向两侧到海沟或大陆坡坡脚处厚度逐渐增大,该层一般厚几百米,物质的平均密度为2.3 g/cm3地震波P波速度约为2.2 km/s。

层2 或称玄武岩层。主要为玄武岩组成,有时夹有少量沉积岩。玄武岩常具有枕状构造,它是由于熔岩在厚厚的海水层之下溢散时,因压力较大,使其无法起泡并快速冷却收缩而形成的一种椭球状外形。该层的厚度变化较大,一般在0.5~2.5 km之间,物质的密度为2.55~2.65 g/cm3,地震波P波速度一般为5.2 km/s。

层3 或称大洋层。该层的物质可能主要为变质的玄武岩、辉长岩及蛇纹岩。该层的厚度从大洋中脊向两侧有规律地增加,一般厚度在3~5 km之间,物质的密度为2.68~3 g/cm3,地震波P波速度为(6.7 ± 0.25) km/s。

大洋层以下进入上地幔,一般认为主要由橄榄岩组成,密度为3.3 g/cm3,地震波P波速度约为8.1 km/s。

总体来看,洋壳的厚度变化较小,物质成分主要相当于基性岩,物质的平均密度较陆壳大,约为2.8~2.9 g/cm3。洋壳内部的岩石变形程度较弱,具有较统一的刚性性质。而且,洋壳形成的年代较新,一般形成于距今2亿年以来。

(二)大陆地壳

大陆地壳的厚度较大,平均厚度约33 km,在某些高山地区可厚达70 km,在较薄的地方有时仅25 km左右。大陆地壳的结构在横向和纵向上均表现出很强的不均一性,总体上看,由上向下亦可分为三层(图3-22):

图3-22 水平向和垂直向不均一的大陆地壳结构模型

(据S.B.Smithson et al.,1977)

A—上地壳;B—中地壳;C—下地壳

上地壳 一般厚10~15 km,主要由沉积岩和变质岩组成,其中常侵入或穿插着一些来自下部层位的花岗岩和混合岩体。该层物质的平均化学成分接近中-酸性岩,大致与花岗闪长岩相当。物质的密度约为2.5~2.7 g/cm3,地震波纵波速度随岩性不同变化较大,一般为4~6.1 km/s。

中地壳 一般厚5~10 km,横向厚度变化大,各地区厚度不一。该层主要由混合岩、花岗岩及糜棱岩等组成,其平均化学成分接近于酸性岩,与花岗岩相当,其密度约为2.7~2.8 g/cm3,地震波P波速度一般为5.56~6.3 km/s。由于该层岩石中的含水性一般较下地壳强,并且其温度和压力又较上地壳高,因此,其岩石常表现出较强的塑性流变特征,地震波速度常出现壳内低速层,而视电阻率特征则常出现高导层。

下地壳 一般厚10~20 km,可能主要为麻粒岩、角闪岩及片麻岩组成,其中常散布着一些中、酸性的岩浆岩体,并可能穿插着较多的基性岩脉。下地壳物质的总体化学成分可能为中性,但略偏基性,相当于基性成分较高的闪长岩成分。该层物质的密度约为2.8~2.9 g/cm3,地震波P波速度一般为6.4~7.0 km/s。

总体来看,陆壳的厚度变化较大,结构较复杂,物质成分相当于中、酸性岩,物质的平均密度较洋壳小,约为2.7~2.8 g/cm3。陆壳内岩石变形强烈,而且陆壳的形成年代较老,演化时间漫长。据岩石的同位素年龄测定,格陵兰岛的古老片麻岩年龄达36亿~42亿年。现在一般认为地球的形成年龄为46亿年。所以,陆壳自地球形成的早期便开始发育,并一直演化至今。

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