固體地球的結構

地球裡面有什麼？ ？

瞭解地球內部的方法 照X光 鑽探法 密度法推測 平均密度5.52gw/cm3，地表岩石密度2.85gw/cm3，推出地球內部物質密度 地震波

地震波 地震波和聲波都是屬於波動現象，在不同的物質中具有不同的傳播速度 在緻密的物質中傳遞較快 在疏鬆的物質中傳遞較慢 波在物體中傳遞的速度：固體 > 液體 > 氣體

地震波波速圖 波速急遽改變

地球內部的分層 地殼 莫氏不連續面 地函 古氏不連續面 地核

地殼 上部地函 莫氏不連續面 地函 下部地函 古氏不連續面 液態外核 地核 固態內核

地核 17世紀開始，科學家就已經猜測地球的中心會有一個高密度的核心。 地核位於古氏不連續面之下，由鐵、鎳、硫、矽等物質組成。 又可以分成外核(液態)及內核(固態)。 固態 液態

地球層圈構造的比較 層圈 密度 組成 厚度 體積 劃分 地殼 大陸地殼 海洋地殼 地函 上部地函 下部地函 地核 玄武岩 花岡岩 最小 最薄 較大 橄欖岩 厚 最大 金屬鐵 和鎳 外地核(液態) 最大 最厚 較大 內地核(固態)

地殼與岩石圈 地殼 岩石圈 板塊

大陸地殼VS海洋地殼 地殼 組成 成分 代表 岩石 厚度 密度 大陸 海洋 厚 平均35㎞ 矽鋁質 花岡岩 小 薄 平均7㎞ 鐵鎂質 玄武岩

地震與地震波  成因：地層受力時發生變形，當變形所產生的應力超過本身強度時，地層便會錯動而發生地震。 表面波 成因：地層受力時發生變形，當變形所產生的應力超過本身強度時，地層便會錯動而發生地震。 地震波：地震發生時，釋放的能量以波的方式向外傳遞。 依傳遞方式分為實體波與表面波，其中實體波再分為 P波、S波 。 實體波 地球

地震波的種類 初波; P波 表面波 波速: P波>S波>表面波 振幅: P波<S波<表面波 次波; S波 【教材內容】地震紀錄。由P、S、表面波的振動紀錄可知，震波的傳遞速度為VP波>VS波>V表面波。 波速: P波>S波>表面波 振幅: P波<S波<表面波 次波; S波

實體波 種類 性質 補充 P 波 S 波 (Primary Wave) (Secondary Wave) 縱波：質點振動方向與波行進方向一致 地球上房子最先接受到 --- 種類 性質 速度 補充 P 波 S 波 (Primary Wave) (Secondary Wave) 縱波：質點振動方向與波行進方向一致 橫波：質點振動方向與波行進方向垂直 最快 次之 可穿越地球內部 先抵達地震測站 只能在固態傳遞，無法通過液態地核

地震波-實體波 S-wave 傳遞速度較慢，只能在固體裡傳播 P-wave 傳遞速度較快，可在固體與液體裡傳播

表面波 S波 P波 震源

圖片來源: http://web.ics.purdue.edu/~braile/edumod/waves/Pwave.gif P波 震源

S波 圖片來源: http://web.ics.purdue.edu/~braile/edumod/waves/Swave.gif 震源

表面波 圖片來源: http://web.ics.purdue.edu/~braile/edumod/waves/Lwave.gif http://web.ics.purdue.edu/~braile/edumod/waves/Rwave.gif 雷利波 樂芙波

更精密的地震波觀測 地表下100～300公里，一部分的岩石部分熔融，此時岩漿溫度非常高，且具有緩慢的流動性，稱為軟流圈。 因為部分熔融的流動態，導致震波速度減慢，故也可以稱為低速帶。 軟流圈以上，包括地殼及地函的一部分，稱為岩石圈。

岩石圈vs板塊 岩石圈是由許多小板塊所組成，這些小板塊會漂浮於軟流圈之上，隨著軟流圈的對流而漂動。

板塊、岩石圈、地殼的比較 岩石圈 板塊 厚度 包括地殼及上部地函一部份，平均厚度100公里 面積 地球整個堅硬的外殼 分裂成許多小塊體 岩石圈 板塊 厚度 包括地殼及上部地函一部份，平均厚度100公里 面積 地球整個堅硬的外殼 分裂成許多小塊體 岩石圈是由許多分裂的小板塊所組成的~~~!

若把地球上部地函以上的區域再做討論 岩石圈 板塊 低速帶 軟流圈 過渡帶 增加 ：壓力 ，原子重新排列 地殼 700km 100km ：壓力 ，原子重新排列 地殼 地函一小部分 700km 100km 400km 350km ＝ 地表 下部地函 岩石圈 板塊 低速帶 軟流圈 過渡帶 增加

The end

常見的礦物…造岩礦物 (以氧、矽為主) 矽酸鹽類 碳酸鹽類 長石 石英 雲母 角閃石 輝石 橄欖石 粘土礦物 方解石 長石 石英 雲母 角閃石 輝石 橄欖石 粘土礦物 方解石 (以氧、矽為主) 矽酸鹽類 【教材內容】固體地球的主要組成物質是岩石。岩石大都為礦物的集合體。因氧與矽是固體地球中含量最多的元素，因此以氧與矽為主的矽酸鹽類礦物成為主要的造岩礦物，常見的有正長石、斜長石、石英、雲母、角閃石、輝石及橄欖石。其他常見的造岩礦物包括碳酸鹽類礦物（如方解石）、氧化物（如磁鐵礦和鈦鐵礦）及硫化物（如黃鐵礦）等。 碳酸鹽類

岩石的種類 依形成過程(成因)分為： 火成岩 岩漿冷卻固化的岩石 沉積岩 由地表岩石風化後的碎屑物質或生物遺 骸碎片經膠結壓密而成 變質岩 岩石因溫度與壓力增加,在未達熔融狀態 下,使礦物組成或組織結構改變而成 【教材內容】岩石依成因可分為火成岩、變質岩與沉積岩三類。火成岩是岩漿冷卻後固化的岩石。岩漿則是地殼或上部地函的物質經部分熔融而產生。

火成岩 火山岩 流紋岩 深成岩 岩漿冷卻快 礦物結晶顆粒小 花岡岩 岩漿冷卻慢 礦物結晶顆粒大 【教材內容】岩漿在深處，冷卻速率較慢，礦物可有較長時間在高溫下結晶，故顆粒較大，固化後之岩石稱為深成岩。岩漿如果釋出地表或在接近地表處，則其冷卻速度較快，礦物結晶顆粒較小或形成玻璃質，稱為火山岩或噴出岩。 岩漿冷卻慢 礦物結晶顆粒大

火成岩 安山岩 火山岩 深成岩 流紋岩 玄武 岩 SiO2量 多 少 岩漿流動性 低 高 顏色 淺 深

火成岩 火山岩 深成岩 SiO2量 多 少 岩漿流動性 低 高 顏色 淺 深 花岡岩 閃長岩 輝長岩

安山岩 火山岩 深成岩 流紋岩 玄武 岩 花岡岩 閃長岩 輝長岩 SiO2量 多 少 酸性火成岩 中性火成岩 基性火成岩 【教材內容】火成岩隨二氧化矽含量遞增分為基性岩、中性岩與酸性岩。基性深成岩與火山岩分別稱為輝長岩與玄武岩。中性深成岩與火山岩則稱為閃長岩與安山岩。花岡岩與流紋岩是酸性深成岩與火山岩

沉積岩 礫岩 砂岩 粉砂岩 頁岩 碎屑 生物化學 >2mm 2~1/16 <1/256 石灰岩 1/16~1/256 粒徑 【教材內容】沉積岩是由地表岩石風化後的碎屑物質或生物遺骸碎片經膠結和壓密後，所形成的岩石。亦可由湖、海、地下水等溶液所產生的化學沉澱而成。碎屑沉積岩依組成碎屑粒徑由大至小分別為礫岩、砂岩、粉砂岩和頁岩（圖3-15）。礫岩與砂岩主要由石英與長石所組成，粉砂岩和頁岩則含較細粒的黏土礦物。石灰岩（圖3-16）主要由碳酸鹽礦物所組成，以碳酸鈣為主，其來源為生物遺骸碎片或水溶液之化學沉澱。由海水蒸發而結晶的鹽岩亦屬由化學作用生成之沉積岩。 石灰岩

變質岩 葉理狀 葉理 原岩 變質岩 片狀、板狀礦物 成順向排列 片狀、板狀礦物 壓力 壓力 【教材內容】變質岩是岩石因溫度與壓力增加，在未經熔融之狀態下，使礦物組成或組織結構改變而形成。此過程稱為變質作用，可由地表岩石經深埋或板塊運動而隱沒至地球內部，或是火山活動或岩脈入侵的高溫所造成。溫度與壓力越高，則其變質程度也越高。在變質作用後，岩石原有的或新生的板狀、柱狀和片狀礦物，可呈現大致平行排列狀，稱為葉理。 原岩 變質岩

變質岩 葉理狀 板岩 片岩 片麻岩 【教材內容】板岩、片岩和片麻岩是常見的葉理狀變質岩。 溫度、壓力低 高 變質程度 低 高

變質岩 葉理狀 非葉理狀 板岩 片岩 片麻岩 石英岩 大理岩 蛇紋岩 【教材內容】若缺乏板狀、柱狀和片狀礦物，則無法呈現葉理，如石英岩、大理岩和蛇紋岩

大陸地殼 火成岩、 變質岩、 沉積岩 密度2.7g/cm3 厚度35~40km 海洋地殼 玄武岩、 輝長岩 密度2.9g/cm3 地函 橄欖岩質岩石 證據:來自擄獲岩 地核 鐵、鎳金屬 證據:來自隕石 上部地函 過渡帶 下部地函 外地核 【教材內容】三大岩類在固體地球中有特定的分布區域。地殼分為大陸地殼與海洋地殼兩種。海洋地殼主要是基性岩（玄武岩與輝長岩），平均密度約為2.9g/cm3，平均厚度約為6至8公里。大陸地殼是由火成岩、變質岩、沉積岩共同組成，平均密度約為2.7g/cm3，平均厚度約為35至40公里。 上部地函的岩石可在板塊交界帶的構造運動中出露或由地函上升的岩漿攜帶至地表。地函主要由橄欖岩質岩石組成。地核樣本無法直接取得，其成分可利用地球密度、地球構造層圈比例與隕石成分估算，目前認為是以鐵、鎳為主的物質。由於外地核是液態的鐵、鎳金屬，故科學家認為流動的液態金屬外地核，可以用來解釋地球磁場的起源。 內地核

照X光

目前最深的鑽井 台灣目前地下鑽井最深可鑽入6公里深。 目前世界上最深的科學鑽探井，為前蘇聯的科拉SG3超深鑽井，深12.262公里。 地球的半徑 --- 6370公里

到地心去瞧一瞧!

莫氏不連續面 莫荷( Mohorovicic)，為南斯拉夫地震學家，1910年時在巴爾幹半島上研究地震時，發現P波的速度在地表下數十公里處會突然增加，波速有這樣顯著的變化，表示了地球內部的物質有改變。為了紀念他，所以把這個變化的介面稱為「莫氏不連續面」。

古氏不連續面 古騰堡(Beno Gutenberg)，為美籍德裔的地質學家在1912年時由P波傳遞的一些現象，而推測地核的邊界約在地表下2900公里處。

軟流圈在哪裡？ =低速帶

軟流圈的作用 「熱對流作用」提供了一部分的動力，讓浮在軟流圈上的板塊移動。

地殼均衡說—普特拉假說 密度相等面 在密度相等面上的各點密度皆相同，故密度越大者厚度越薄，而密度越小者厚度越厚~~!!!