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第122章 外地心与地核

温度比较不确定,但从深矿坑得知温度会随深度而升高,而根据岩石的导热率,地质学家估计相当粗略的液态地核的温度约是5千摄氏度木星的中心可能高达5万摄氏度。

早期的地球必为液态,后来则可能包含两种互不溶解的液体。

矽酸盐液体较轻,浮在上方并将热辐射到太空而冷却。

底下的铁熔液则被上层隔绝未能直接暴露出来,释热很慢,所以可能到目前仍为液体。

他驳斥说,巨大固态地球的铁核仍能由铁的缓慢分离而形成;即使现在,铁还可能以1秒5万吨的速率从地函迁移到地核中去。

众所周知,地球有地壳、地幔、地核三个部分组成,然而这种认识应当说是很肤浅的。

因为按照目前的科学技术水平,人类的钻井深度不过三五千米,而最深的勘探井在科利斯半岛也只有12千米。

地球的半径足有6300千米,对比这些数字,我们会发现,我们所触摸到的地球,实际就像吃苹果时用刀子划开的果皮,仅限于薄薄的一层。

那么再往地下是什么?地球内部乃至中心究竟为何物?

地球的火山活动告诉我们,地下炽热的岩浆,人们根据流到地球表面的岩浆,把地下的岩浆分成含硅酸盐较多的酸性岩浆和含硅酸盐较少的碱性岩浆。

但岩浆来自地下并不是很深的地方,至多不过几百千米。

这样一种现象:火山喷出的熔岩的温度随着深度而增高。

根据温度随深度增加的速度来计算,地心的温度竟达100000℃左右。

在这样高的温度下,即使地心具有极高的压力,任何物质也都会变为气体状态。

岩石层是地球的冷外壳,可弹性地承受应力。

由于没有充分估价时间和应力的作用,所以对岩石层的厚度众说不一。

因为地幔硅酸盐在高温下易于流动,而在高应力作用下更快地流动,所以在低应力水平和短时期作用下的岩石层要厚于在高应力水平和长时期作用下的岩石层。

这样当用地震技术或冰川时期后地壳回跳方法确定时,岩石层是很厚的。

经过较长的时期,瞬时弹性岩石层的下部松弛,因而有效弹性厚度变薄。

这样,弹性岩石层在长期的注入海山和地形的作用下变得相当薄。

承载数百万年岩石层的扭曲厚度为10~35km。可以预计受短期像冰帽这种载荷的岩石层要厚得多。

岩石层的更全面的定义是,它由部分地壳和上地幔组成,在上述载荷和时间尺度发生弹性变形。

在理论上讨论岩石层时,通常假定地幔的粘滞性和抗蠕阻力仅取决于温度、压力和应力。

在此情况下,大洋岩石层随时间而加厚,这是由于它不断冷却的结果,而其厚度可能与已知等温线的深度有关。地幔的粘滞性或强度也与构造、矿物成分和晶体取向有关。

如果上地幔是分层的,那么岩石层一软流层的边界可能受除温度以外的其它因素控制。

例如,如果壳下层是由富含橄榄石的方辉橄榄岩组成,那么在已知温度状态下它要比富含单斜辉石一石榴石层强度大,人们假定单斜辉石一石榴石层出现在大洋地幔的更大深度。

如果这种岩层足够软,那么岩石层一软流层的边界可代表一化学边界而不是等温线。

同样,起主导作用的结晶元素的优势取向的变化也显著影响抗蠕阻力。

在对流的地幔中存在一必经其传热的热边界层。

热边界层的厚度受热导率和热流量等参数的控制,并且只简单地与弹性层的厚度相关。

由于在传导层中温度随深度迅速增高,并且粘滞性随深度快速减小,所以边界层的下部可能下伏于弹性岩层之下;也即是说,只有热边界层的上部可承受很大的持久的弹性应力。

遗憾地是,人们也常常把传导层视为岩石层。

目前大多数地球地幔模型中都包含一上地幔低速带,高速层位于其上。

也常常称作岩石层,当然,地震应力和周期要比地质意义上的应力和周期小得多。

如果地震波测出L中的松弛模量和LI的高频或未松弛模量,那么,在化学上均匀的地幔中,L应该比弹性岩石层厚得多。

如果在化学上L不同于Z,那么人们也可以预测在界面处长期流变特性的变化。

如果证明L和弹性岩石层的厚度相同,结晶控制上地幔力学性质的结论,而不是热控制上地幔力学性质。

并在地质时间尺度表现出复杂的流变性。

这种变形除了与驱动力有关外,还与介质的力学性质及其强度有关。

岩石层介质的形变机制主要有以下4类:弹性变形、脆性破裂、摩擦滑动及蠕变。

原生岩浆是地核俘获的熔融物质形成的。

地核俘获熔融物质和其他一些物质形成巨厚的熔融层。这些

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