第八章 岩石圈与非再生资源第一节 岩石圈与自然资源

一、地球内部的圈层构造

岩石圈是人类生存环境中最下面的一个圈层，又是地球内部各圈层的最外层。

众所周知，地球的平均半径为 6371 公里。地球物理学研究揭示，从地心向外，可以分为以下几个圈层（图 8.1）：

1.固态内核：是地球的核心部分，呈固态，或认为因受超强压力［（3.33

—3.67）×1011Pa］作用使原子壳层破坏而呈超固态，比重达 10—12g/cm3， 温度达 4000—4500℃。内核的半径约 1225 公里。

2.液态外核：厚约 2250 公里，温度约 3000—4000℃，压力约（1.5—3.0）

×1011Pa，密度约 6—10g/cm3，据推测，由液态铁组成，其中可能含镍约 10

％，并有大约 15％较轻的元素，如硫、硅、氧、钾和氢等存在。以上两部分合称地核，其质量约占地球全部的 33％。

1. 地幔：位于地核与地壳之间的构造层，厚约 2860 公里，主要由橄榄岩类组成，即富含铁、镁的硅酸盐岩石，与其上的地壳成分不同。根据地震波速在 400 和 670 公里深度上存在两个明显的不连续面，可将地幔分为三部分：

①上地幔，地壳以下至 400 公里深度。地幔的顶部和地壳刚性较好、温度较低，这部分称为岩石圈，其厚度不甚均匀，海洋下较薄，洋中脊最新部分仅6—8 公里，最老部分约 100 公里。大陆上较厚，约 100—400 公里。岩石圈以下温度较高而刚性较弱，能缓慢变形，这部分称为软流层；②过渡层，深度在 400—670 公里之间；③下地幔，深度在 670—2891 公里之间，成分与构造比较均匀。地幔中存在着物质的对流：一方面，洋壳板块向下俯冲而逐渐消减，另一方面地幔下部物质又沿某些特殊的“通道”向上运动，形成地（幔） 柱，或称地幔羽。地幔中温度约 1000—3000℃，压力约（2—100）×105Pa， 岩石密度约 3.5—4.5g/cm3。

1. 地壳：包裹着整个地球内部的薄壳。质量只占全球的 0.2％。厚度不均匀：洋壳极薄，仅 2—11 公里（包括海水），平均约 7 公里，密度 3—3.1g/cm3， 主要由镁铁质火成岩，即玄武岩和辉长岩组成，上覆极薄的深海沉积物；陆壳较厚，约 15—80 公里，平均 35 公里，密度 2.7—2.8/cm3，由火成岩、变质岩和沉积岩组成，因此其成分不均匀。地壳与地幔之间地震波和传导速度有突然的变化，这个界面称为莫霍面。

地壳就其厚度而言仅及地球半径的 5‰，形象地说，就象一只苹果的外皮那样薄薄的一层。

图 8.1 地球内部各圈层

（据 Strobach 和 Loper（1985），引自 Strobach（1991）.）然而正是这个薄层内包含了大陆与海盆，也是大陆与海洋沉积物、海洋盐类、大气圈气体、海洋、陆地与大气中一切自由水的源泉。同时，它还是人类所需各种化石燃料和矿物原料的储藏所。

自从五千年前人类进入青铜时代以来，对岩石圈的需求与干预愈来愈大。钻探、采掘、抽取与灌注等作业从各方面对岩石圈施加影响。本章将从

岩石圈中矿物与燃料的供应前景以及人类活动对岩石圈的影响与其生态学后果两方面进行讨论。