在地质领域,什么是岩石圈?岩石圈是固体地球的脆性外层。板块构造是岩石圈段。它的顶部很容易看到-它在地球的表面-但岩石圈的底部处于过渡阶段,这是一个活跃的研究领域。
弯曲岩石圈
岩石圈不是完全刚性的,而是略有弹性的。当将负载放置在其上或从中移除时,它会弯曲。冰河时代的冰川是一种负荷类型。例如,在南极洲,厚厚的冰盖将岩石圈推到了如今的海平面以下。在加拿大和斯堪的纳维亚半岛,大约一万年前冰川融化的岩石圈仍然不弯曲。这是其他一些加载类型:
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*火山建设
*沉积物沉积
*海平面上升
*大型湖泊和水库的形成
以下是其他卸载示例:
*侵蚀山
*开挖峡谷和山谷
*干燥大型水体
*降低海平面
由于这些原因,岩石圈的弯曲相对较小(通常小于一公里[km]),但可以测量。我们可以使用简单的工程物理方法对岩石圈进行建模,就好像它是金属束一样,并了解其厚度。(这是在1900年代初期首次完成的。)我们还可以研究地震波的行为,并将岩石圈的底部放置在这些波开始减速的深度处,表明岩石较软。
这些模型表明,岩石圈的厚度范围从大洋中脊附近的不到20公里到老大洋区域的约50公里。在各大洲之下,岩石圈较厚,从大约100公里到350公里不等。
这些相同的研究表明,岩石圈下面是一个热软的固体岩石层,称为软流圈。软流圈的岩石是粘性的而不是刚性的,并且在压力下像油灰一样缓慢变形。因此,岩石圈可以在板块构造力的作用下横穿或穿过软流层。这也意味着地震断层是延伸穿过岩石圈的裂缝,但不超过岩石圈。
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岩石圈结构
岩石圈包括地壳(大陆和海底的岩石)以及地壳下方地幔的最上部。这两层在矿物学上不同,但在机械上非常相似。在大多数情况下,它们充当一个板块。尽管许多人都提到“地壳板”,但称它们为岩石圈板更为准确。
岩石圈似乎在温度达到一定水平的地方结束,这导致平均地幔岩石(橄榄岩)变得太软。但是涉及许多复杂性和假设,我们只能说温度约为600℃至1200℃。这在很大程度上取决于压力和温度,并且岩石由于板块构造的混合而组成有所变化。最好不要期望有明确的界限。研究人员经常在论文中指定热,机械或化学岩石圈。
大洋岩石圈在其形成的扩散中心非常薄,但随着时间的推移会变厚。随着冷却,来自软流圈的更多热岩石会冻结在其下侧。在大约一千万年的过程中,海洋岩石圈变得比其下方的软流圈更密集。因此,大多数海洋板块随时都可以俯冲。
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弯曲和破坏岩石圈
弯曲和破坏岩石圈的力主要来自板块构造。当板块碰撞时,一块板块上的岩石圈沉入热幔中。在俯冲过程中,板块向下弯曲多达90度。当它弯曲和下沉时,俯冲的岩石圈会发生广泛的裂缝,从而在下降的岩石平板中引发地震。在某些情况下(例如在加利福尼亚北部),俯冲的部分可能会完全折断,并沉入深地球,因为上方的板块改变了方向。即使在很深的地方,俯冲的岩石圈只要相对凉爽,其脆性就可以持续数百万年。
大陆岩石圈可以分裂,底部破裂并下沉。此过程称为分层。大陆岩石圈的地壳部分总是比地幔部分的密度低,而地幔部分的密度又比下面的软流圈高。来自软流圈的重力或拖曳力会将地壳和地幔层拉开。分层使热幔上升并在大陆的某些部分下融化,引起大范围的隆升和火山作用。在研究加州等地的内华达山脉,土耳其东部和中国部分地区时,会考虑到分层。