表 1-6 地壳类型和平均厚度（据罗诺夫，1967）

岩层；此层又称为硅铝层（Sial）。在这一层的表层部分常分布有 0— 10km 厚的沉积岩层。平均密度为 2.6—2.7g/cm3。此层厚度在山区和高原可达 40km，在平原区常为 10km，在海洋地区变薄甚至完全缺失（如太平洋）， 因此是一个不连续圈层。这一层物质组成极为多样，构造形态和地貌形态也非常复杂。

下层地壳（即 A″），其成分虽然也以 O、Si、Al 等为主，但 Mg、Fe、Ca 等成分则显著增加，和玄武岩的成分相似，所以叫玄武岩层，又称为硅镁层（Sima）①。平均密度为 2.9—3.0g/cm3。此层在海洋地壳部分平均厚 5

—8km，在大陆部分则延伸至花岗岩层之下，推测可厚达 30km，是一个连续圈层。

1. 地壳的类型 地壳可以分为大陆型地壳（简称陆壳）和大洋型地壳

（简称洋壳）。陆壳的特征是厚度较大（30—70km），具双层结构，即在玄武岩层之上有花岗岩层（表层的大部分地区有沉积岩层）。总的来看，硅铝层好像浮在硅镁层之上，地表起伏越大（如高山、高原），莫霍面的位置越深，地壳越厚。洋壳的特征是厚度较小，最薄的地方不到 5km，一般只有单层结构，即玄武岩层，其表层为海洋沉积层所覆盖。此外，在陆壳和洋壳交会处还可以分出过渡型地壳，又称次大陆型地壳，其特点介于以上二种类型地壳之间。从图 1-12 可以明显看出陆壳和洋壳在结构、厚度等方面的差异。

地壳厚度的差异性和垂直结构及物质成分的不均匀性，构成了地壳总的特征，这种特征常导致地壳物质的重新分配和调整，以便达到新的平衡关系，这是引起地壳运动的多种因素之一。

（二）地幔

指莫霍面以下到古登堡面以上的圈层。深度为从地壳底界到 2900km。其体积占地球总体积的 82％，质量为 4.05×1021t，占地球总质量的 67.8％。物质密度大约从 3.32g/cm3 递增到 5.7g/cm3，即在地幔下部接近于地球的平均密度。压力随深度而增加，界面上压力可达约 1.5×1011Pa。温度也随深度缓慢增加，下部约为 3000℃左右。

从莫霍面到古登堡面，根据地震波传播速度大体是缓慢而均匀变化的，

中间缺少一级不连续面，说明地幔物质较地壳具有很大的均匀性。但是，在约 400km 和约 1000km 深处各有一个次一级不连续面存在，即拜尔勒面和雷波蒂面（表 1-4），并据此划分为 B、C、D 层。由此可见，地幔物质又具有一定的分异作用。目前，一般以 1000km 为界，把地幔分为上地幔和下地幔。

1. 上地幔 由于震波数值和在橄榄岩中实验所得的数值相似，所以也称橄榄岩层，又称榴辉岩层。橄榄岩的成分和广泛分布的石陨石（又称球粒陨石）相似，和地壳相比，SiO2 成分减少，镁铁成分增加。

上地幔包括 B、C 两层，其中 B 层又可分成 B′和 B″两层。位于莫霍面以下的 B′层，相当于固态的橄榄岩层，故通常把这一层加上地壳（即 A+B

′）合称为岩石圈。

在深度 60—400km 范围内，震波速度明显下降，特别是在 100—150km深度左右下降更多，这一层称为古登堡低速层（相当 B″层）。所以如此，一般认为在这一层可能有部分熔融，具有较大的塑性或潜柔性，因此又称为软流圈。软流圈的深度、厚度和范围常随地而异，边界有起伏变化，有时呈渐变关系。软流圈的温度大约为 700—1600℃，这里可能是岩浆的主要发源地，同时地壳运动、岩浆活动、火山活动以及热对流等皆可能与此层有关。上地幔下部（C 层）也有次一级不连续面，具体情况有待于继续探索。

中、深源地震（最深可达 720km）的震源皆发生在上地幔中。因此，对上地幔的研究日益受到国际上的重视，是固体地球物理学国际合作研究计划之一。为了进一步探索地球深部，1960 年曾提出“上地幔计划”，于 1970 年结束，对研究上地幔地球物理起了很大的推动作用。

1. 下地幔（D 层） 这一层物质密度较大，一般在 5g/cm3 以上，在底界接近地球的平均密度，压力可达 1.5×1011Pa。化学成分目前认为仍然相当于镁铁的硅酸盐矿物，与上地幔无甚差别。但由于这里压力很大，这些硅酸盐矿物可能形成晶体结构紧密的高密度矿物。

由于纵波和横波都能在地幔通过，因此一般认为地幔呈固态存在。

（三）地核

位于深 2900km 古登堡面以下直到地心部分称地核。由于震波速度在这一部分发生了突然变化，即纵波速度从每秒 13.32km 下降到 8.1km，横波则消失，表明组成地核物质的化学成分和物理性质等有了很大的变化。

根据地震纵波的变化情况（表 1-4），地核又可分为外核（E 层）、过渡层（F 层）和内核（G 层）。

据推测，地核物质非常致密，密度 9.7—13g/cm3，地核总质量为 1.88

×1021t，占整个地球质量的 31.5％；压力可达 3.0—3.6×1011Pa；温度为3000℃，最高可能达 5000℃或稍高。

外核由于只有 P 波才能通过，呈液态。过渡层和内核有 S 波出现，呈固态。关于地核的成分，很早就认为是铁镍成分，相当于铁陨石的成分，称为铁镍地核说。后来有人认为组成地核的物质也是硅酸盐，但在高温高压下，

原子结构受到破坏，使各元素原子中的电子游离出来，好像原子核融于电子之中，具有很大的密度，又具有良好的导电性，成为具有金属特性和液体特性的物质，这称为压力电离现象，这种物质状态称超固态。近来又提出了更新的看法。目前借助于冲击波的动力研究，已经能够进行超过地心压力的实验。据实验，在 5×1011Pa 的超高压情况下，并不产生硅酸盐的金属化，即压力电离现象；同时，可以求得在超高压下物质密度与压力的关系以及相当的 P 波速度值，实验结果表明 P 波速度相当于铁族金属。因此，对上述硅酸盐金属化的假设提出了怀疑，而重新肯定了铁镍地核说。其中可能还存在一些硅、硫等较轻的元素。

关于地核的形状也是科学家们所关注的问题。最近美国哈佛大学的地球物理学家根据地震波在地球内部传播情况的监测和分析，发现地震波在包含地球自转轴的平面方向容易穿透地核，而在与地球自转轴垂直的赤道平面则较难穿透地核，从而提出地核形状接近于圆柱体的形状，其中轴线与地球的自转轴重合。当然这样的问题有待于不断深入论证。