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地球圈层结构研究（7）
胡经国
㈢、地壳 1、地壳概述
地壳（Earth Crust），是指地球内部莫霍界面以上由岩石组成的地球固体外壳。它是地球内部圈层结构中的最外层，岩石圈的主要组成部分。通过地球内部地震波种类和传播速度的研究判断，地壳与地幔之间的界面为莫霍洛维奇不连续面（简称莫霍界面、莫霍面或Ｍ界面）。
2、地壳厚度及其它特点
整个地壳平均厚度约为17千米。其中，大陆地壳厚度较大，平均约为39～ 41千米。高山、高原地区地壳更厚，最厚可达70千米；平原、盆地地壳相对较薄。而大洋地壳则远比大陆地壳薄，其厚度只有几千米。
青藏高原是地球上地壳最厚的地方，其地壳厚度达70千米以上；而在靠近赤道的大西洋中部海底山谷中，其地壳厚度只有1.6千米；太平洋马里亚纳群岛东部深海沟（马里亚纳海沟）的地壳是地球上地壳最薄的地方。有的资料显示，马里亚纳海沟底部距离莫霍面还有6公里的距离。而有的资料则显示，马里亚纳海沟既是地球地壳最薄的地方，同时也是海洋最深的地方。目前认为，马里亚纳海沟的最深处达到11000米，而此处的地壳厚度却可能只有2公里左右。
总体而言，地壳厚度约占地球半径的1/400。地壳体积约占地球总体积的1.55%。地壳质量约占地球总质量的0.8%。地壳物质的密度一般为2.6-2.9g/cm³；其上部密度较小，向下部密度增大。地壳由固态岩石组成，包括沉积岩、岩浆岩和变质岩三大类岩石。
3、地壳物质组成
由于不同的地学学科从不同的角度、采用不同的方法手段研究地壳物质组成，因而有各不相同的研究成果。
⑴、地震学
地震学根据地震波纵波传播速度Vp，将典型大陆地壳分为：上地壳，包括沉积层（Vp=4.0km/s）、结晶基底（Vp=5.9km/s）、硅铝低速层（Vp=5.5km/s）；中地壳（Vp=6.3km/s）和下地壳（Vp=6.7km/s）。上地壳、中地壳为硅铝（质）层；下地壳为硅镁（质）层。
大洋地壳只有硅镁层，沉积层之下就是玄武岩和蛇纹岩。大洋地壳可分为三层：第一层（未固结的沉积层，平均厚度0.4km，Vp=2.0km/s）；第二层（固结的沉积层和玄武岩，平均厚度1.2km，Vp=4.6km/s）；第三层（拉斑玄武岩，厚度约为4.7km，Vp=6.7km/s）。
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⑵、岩石学和矿物学
根据岩石学和矿物学的研究成果，石英和长石两种矿物占地壳体积的63%；辉石和橄榄石两种矿物占地壳体积的14%；硅酸盐类矿物占地壳体积的14.6%；碳酸岩类矿物占地壳体积的20%；其它矿物占地壳体积的6.4%。
⑶、地球化学
根据地球化学的研究成果，SiO2占地壳化学成分的1/2以上；其次是Al2O3占地壳化学成分的1/6以上；其余是铁、钙、镁的氧化物。
在大陆地壳化学成分中，K、Na及其化合物的含量较高；在大洋地壳化学成分中，Ca、Mg和Fe的含量较高。
4、地壳结构
⑴、康拉德面
康拉德不连续面（Conrad Discontinuity），简称康拉德面，是地壳中地震波传播速度变化的不连续面，也是地壳内部的次级不连续面。其位置在地面以下22公里深度左右。它将地壳分为上下两层。其中，上层纵波速度Vp为5.9～6.3公里/秒；下层纵波速度Vp为6.5～7.6公里/秒。上层为花岗岩（质）层，其下为玄武岩（质）层。
康拉德面在大陆地壳中的平均深度约为20千米。其深度变化较大，最深约为40千米；最浅约为10千米。在大洋地壳中，康拉德面的深度明显浅得多，甚至不存在康拉德面。
在康拉德面上，地震波发生加速，纵波（P波）速度Vp由5.6千米/秒左右增加到7.6千米/秒左右；横波（S波）速度Vs由3.2千米/秒左右增加到4.2千米/秒左右。这种地震波加速表明，在康拉德面以下的地壳层的密度、硬度都已增大。
一般认为，康拉德面以上的地壳层平均化学组成与花岗岩相似（密度2.7左右）；而康拉德面以下的地壳层平均化学组成与玄武岩相似（密度2.9左右）。因此，康拉德面成为地壳花岗岩层和玄武岩层的分界面。
⑵、上地壳和下地壳
上地壳（即地壳上层）化学成分以氧、硅、铝为主，平均化学组成与花岗岩相似，故称为花岗岩层或硅铝层。花岗岩层在海洋底部很薄，尤其是在大洋盆地地区，如在太平洋中部甚至缺失。可见，花岗岩层是地壳中的次级不连续圈层。
下地壳（即地壳下层）富含硅和镁，平均化学组成与玄武岩相似，故称为玄武岩层或硅镁层。玄武岩层在大陆和海洋均有分布，是地壳中的次级连续圈层。
需要指出的是，有一种说法认为，整个地壳都是硅铝层。因为地壳下层的铝含量仍然超过镁，而地幔上部岩石部分镁含量极高，所以将地幔上部岩石部分称为硅镁层。
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本文来源：https://www.wddqxz.cn/4fc5c4f5b34e852458fb770bf78a6529647d3568.html
2023-12-22
