巖石圈（地質學概念）

巖石圈（地質學概念）

巖石圈 （地質學概念） 次瀏覽 | 2022.09.17 15:02:29 更新 來源 ：互聯網 精選百科 本文由作者推薦 巖石圈地質學概念

巖石圈是地質學概念，是地球上部相對于軟流圈而言的堅硬的巖石圈層。厚約60~120公里，為地震高波速帶。包括地殼的全部和上地幔的頂部，由花崗質巖、玄武質巖和超基性巖組成。其下為地震波低速帶、部分熔融層和厚度100公里的軟流圈。巖石圈可分為6大板塊：歐亞板塊、太平洋板塊、美洲板塊、非洲板塊、印度洋板塊、南極洲板塊。還有一些較小板塊鑲嵌其間。巖石圈的厚度因地而異。一般而言，大陸地殼的巖石圈厚度大于海洋地殼的巖石圈厚度，但是其具體深度存在爭議。

中文名

巖石圈

外文名

The lithosphere

特點

地震高波速帶

厚 度

60~120公里

包 括

地殼的全部和上地幔的頂部

組 成

花崗質巖、玄武質巖和超基性巖

釋義

巖石圈，地質學專業術語，是地球上部相對于軟流圈而言的堅硬的巖石圈層。厚約60~120公里，為地震高波速帶。由地殼和上地幔頂部組成。巖石圈下面是軟流圈。巖石圈可分為6大板塊：歐亞板塊、太平洋板塊、美洲板塊、非洲板塊、印度洋板塊、南極洲板塊?。巖石圈的厚度因地而異。一般而言，大陸地殼的巖石圈厚度大于海洋地殼的巖石圈厚度，但是其具體深度存在爭議。

特點

地表形態的塑造過程也是巖石圈物質的循環過程，它們存在的基礎是巖石圈三大類巖石-巖漿巖、變質巖和沉積巖的變質轉化。

在地球內部壓力作用下，巖漿沿著巖石圈的薄弱地帶侵入巖石圈上部或噴出地表，冷卻凝固形成巖漿巖。裸露地表的巖漿巖在風吹、雨打、日曬以及生物作用下，組件崩解成為礫石、沙子和泥土。這些碎屑被風、流水等搬運后沉積下來，經過固結成巖作用，形成沉積巖。同時，這些已經生成的巖石，在一定的溫度和壓力下發生變質作用，形成變質巖。巖石在巖石圈深處或巖石圈以下發生重熔再生作用，又成為新的巖漿。巖漿在一定的條件下再次侵入或噴出地表，形成新的巖漿巖，并與其他巖石一起再次接受外力的風化、侵蝕、搬運和堆積。如此，周而復始，使巖石圈的物質處于不斷的循環轉化之中。

我們今天看到的山系和盆地，以及流水、冰川、風成地貌等，是巖石圈物質循環在地表留下的痕跡。

另外對于地球巖石圈，除表面形態外，是無法直接觀測到的。它主要由地球的地殼和地幔圈中上地幔的頂部組成，從固體地球表面向下穿過地震波在近33公里處所顯示的第一個不連續面（莫霍面），一直延伸到軟流圈為止。巖石圈厚度不均一，平均厚度約為100公里。由于巖石圈及其表面形態與現代地球物理學、地球動力學有著密切的關系，因此，巖石圈是現代地球科學中研究得最多、最詳細、最徹底的固體地球部分。由于洋底占據了地球表面總面積的2/3之多，而大洋盆地約占海底總面積的45%，其平均水深為4000～5000米，大量發育的海底火山就是分布在大洋盆地中，其周圍延伸著廣闊的海底丘陵。因此，整個固體地球的主要表面形態可認為是由大洋盆地與大陸臺地組成，對它們的研究，構成了與巖石圈構造和地球動力學有直接聯系的"全球構造學"理論。

組成

地殼是指固體地球表面的鋼性外殼，屬于巖石圈的上部。地殼的組成物質可從元素、礦物和巖石三方面來說明。元素是組成地殼的物質基礎，大多數情況下各種元素化合形成各種礦物，各種不同礦物又組成各種巖石。

化學元素組成

地殼中含有化學元素周期表中所列的絕大部分元素，而其中O、Si、Al、Fe、Ca、Na、K、Mg等8種主要元素占98％以上，其他元素共占1%~2％。

地殼中化學元素的平均含量相差極為懸殊。氧幾乎占有一半，硅約占1/4，鋁約占1/13，而表中未列入的大多數元素的含量是微不足道的。這些微量元素，其含量也十分懸殊，有些還是超微量的。對于整個巖石圈的原子組成來說，氧占60.4%，硅占20.5%，鋁占6.2%，氫占2.9%，鈉占2.49%，鐵、鈣、鎂和鉀分別占1.9%、1.88%、1.77%和1.37%，其他元素含量都小于1%。

礦物組成

礦物是人類生產資料和生活資料的重要來源之一，是構成地殼巖石的物質基礎。自然界的礦物很多，約有3，000種，最常見的只有五六十種，至于構成巖石主要成份的不過二三十種。組成巖石主要成份的礦物，稱造巖礦物，它們共占地殼重量的99%。最常見的造巖礦物有下列幾種：

長石：是構成地殼的最主要的一類礦物，常見于火成巖、沉積巖和變質巖中。具瓷狀光澤，摩氏硬度為6，二向完全解理。解理呈正交者為正長石（KAlSi3O-8，即鉀長石），多為肉紅色；解理呈斜交者稱斜長石，多為淺灰白色。

由于長石晶體構造中容許大量的離子置換，因而有多種類型。如斜長石中的鈉和鈣可以完全置換，故產生了從鈉斜長石至鈣斜長石的一系列種類和成分的變化。

石英：在大陸地殼中的數量僅次于長石，亦常見于各類巖石中。成分簡單(SiO2-)，無解理，貝殼狀斷口，具典型的玻璃光澤，硬度7，性硬，比重2.5~2.8。石英在自由生長時結晶成六面錐體，但在結晶巖中因晶體發育受空間限制，皆呈不規則形狀。石英性質穩定，難于風化。

云母：假六方柱狀或板狀晶體，通常呈片狀或鱗片狀，單向極完全解理，易剝成具有彈性的光滑透明薄片；玻璃及珍珠光澤，硬度2~3，成分復雜多樣，常見的有黑云母、白云母和金云母，在酸性巖漿巖、砂巖和變質巖中常見。

角閃石：成分復雜多變，常見的一種為普通角閃石，呈長柱狀或條狀，暗綠至黑色，硬度5.5~6，比重3.1~3.3，二向完全解理呈彼此斜交，性脆；在中性和酸性巖漿巖和某些變質巖中常見。

輝石：成分與角閃石近似，但含鐵鎂較多而不含羥離子。其中常見的為普通輝石，呈短柱狀，二向中等解理呈彼此正交，綠黑色，硬度5~6，比重3.2~3.6；常與角閃石、橄欖石、某些斜長石等共生，在基性和超基性巖漿巖中常見。

橄欖石：粒狀，橄欖綠色，玻璃光澤，硬度6.5~7，性脆；為超基性巖和基性巖的主要組成礦物。

上述造巖礦物又可歸納為兩種類型：一為長英質（或淺色）礦物，包括石英、長石和白云母，其色淺，比重較輕，含鐵鎂少；一為鐵鎂質（或深色）礦物，包括橄欖石、輝石、角閃石和黑云母，其色深，比重較大，富含鐵鎂而得名。兩者共占地殼重量的80%多。

此外，其他常見的造巖礦物有方解石，白云石和各種粘土礦物，它們是某些沉積巖的主要造巖礦物

巖石組成

根據成因，巖石可分為三大類：火成巖、沉積巖和變質巖。如果根據變質母巖的性質，把變質巖歸屬于沉積巖和火成巖，那么在整個地殼的巖石組成中，火成巖占95%，而沉積巖只占到5%；但沉積巖卻覆蓋了整個地球表面的75%，火成巖卻只覆蓋了地球表面的25%。

火成巖：目前，一般認為火成巖由兩類巖石組成。一類是巖漿作用形成的巖漿巖；另一類是非巖漿作用形成的。火成巖以巖漿巖為主。巖漿巖是由巖漿凝結形成的巖石，約占地殼總體積的65%。

沉積巖：暴露在地殼表部的巖石，在地球發展過程中，不可避免地要遭受到各種外力作用的剝蝕破壞，然后再把破壞產物在原地或經搬運沉積下來，再經過復雜的成巖作用而形成的巖石，就是沉積巖。沉積巖的形成過程一般可分：先成巖石的破壞（風化作用與剝蝕作用）、搬運作用、沉積作用和固結成巖作用幾個互相銜接的階段。

變質巖：無論什么巖石，當其所處的環境與當初巖石形成時的環境發生變化后，巖石的成分、結構和構造等往往也要隨之變化，以便使巖石和環境之間達到新的平衡關系。這種由地球內力作用引起的巖石性質的變化過程總稱為變質作用。

由變質作用形成的巖石，就是變質巖。變質巖的特點，一方面受原巖的控制，而具有一定的繼承性；一方面由于變質作用的類型和程度不同，而在礦物成分、結構和構造上具有一定的特征性。

發現過程

從18世紀開始科學考察深入地下，通過地震波記錄獲得的地球物理資料揭示固體地球是由不同圈層構成的。人們認識到地球不是一個均質體，地球在其曲折動蕩的46億年里形成了一套包括地核、地幔和地殼在內的復雜系統。地球圈層分為地球外圈和地球內圈兩部分。地球外圈有大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈四個部分；地球內圈進一步劃分為地幔圈、外核圈和內核圈三個基本圈層。此外在地球外圈和地球內圈之間還存在一個軟流圈，它是一個過渡圈層，位于地面以下平均深度約150公里處。巖石圈、軟流圈和地球內圈一起構成了固體地球。

巖石圈是巴雷爾在1914年根據板塊理論提出的地球圈層概念。巖石圈包括地殼和上地幔的上部。巖石圈厚度不均一，大洋部分在洋中脊的最新部分只有6～8千米，在最老部分則有100千米；大陸巖石圈厚一些，大都在100～400千米之間。巖石圈厚度和地球的半徑比較，幾乎可以忽略不計。由于地殼和上地幔頂部都是由巖石組成的，所以地質學家們把它們統稱為巖石圈。

地殼是地球表面的構造層，只占地球體積的0.8%。據其性質可分大陸地殼和大洋地殼。地殼和地幔之間以莫霍面分界。大陸地殼一般厚度為33-35千米。我國青藏高原是世界上地殼厚度最大的地區之一，平均厚度達70千米。大陸地殼覆蓋地球表面的45%，化學組成以硅鋁質為特點。大洋地殼極薄，從上到下由三部分組成：海洋沉積物層平均厚度約300米(洋中脊附近幾乎為零)；鎂鐵質火成巖層以玄武巖和輝長巖為主，厚度為1.7±0.8千米；海洋層主要是地幔頂部水化作用形成的蛇紋巖，厚度為4.8±1.4千米。洋殼的厚度、年齡隨距洋中脊的距離加大而變厚、變老。洋殼和陸殼巖石組成上最明顯區別在于洋殼中至今沒有發現花崗巖層，而在大陸地殼中花崗巖體卻大面積分布。

地幔是位于地球金屬地核之外的巨厚硅酸鹽圈層，占地球體積的82%。地幔由于受到放射性同位素衰變的加熱，引起地幔內部的大規模物質對流，通常認為板塊運動就是由這一對流驅動的。地幔與地核的分界面為古登堡面。

軟流圈是巴雷爾和巖石圈同時提出的地球圈層概念。它位于上地幔低速層之下至過渡層上部。軟流層溫度較高，剛性較弱，能夠長期緩慢變形，相對低溫的、剛性的巖石圈可作為一個整體漂流在軟流圈之上。1915年，德國地球物理學家魏格納提出了大陸漂移學說。到20世紀六十年代，板塊構造學說問世。認為連續的地震活動帶把巖石圈分裂分割成若干個大小不同的板塊在軟流圈上漂移。實際上，不僅大陸板塊在漂移，大洋板塊也在漂移。科學家們在古氣候、古生物、古地磁和深海鉆探等方面都找到了大陸漂移的證據。

物質循環

地表形態的塑造過程也是巖石圈物質的循環過程，它們存在的基礎是巖石圈三大類巖石——巖漿巖、變質巖和沉積巖的變質轉化。

在地球內部壓力作用下，巖漿沿著巖石圈的薄弱地帶侵入巖石圈上部或噴出地表，冷卻凝固形成巖漿巖。裸露地表的巖漿巖在風吹、雨打、日曬以及生物作用下，組件崩解成為礫石、沙子和泥土。這些碎屑被風、流水等搬運后沉積下來，經過固結成巖作用，形成沉積巖。

同時，這些已經生成的巖石在一定的溫度和壓力下發生變質作用，形成變質巖。巖石在巖石圈深處或巖石圈以下發生重熔再生作用，又成為新的巖漿。巖漿在一定的條件下再次侵入或噴出地表，形成新的巖漿巖，并與其他巖石一起再次接受外力的風化、侵蝕、搬運和堆積。如此，周而復始，使巖石圈的物質處于不斷的循環轉化之中。

人們今天看到的山系和盆地，以及流水、冰川、風成地貌等，是巖石圈物質循環在地表留下的痕跡。

厚度分布

中國大陸及鄰近地區位于歐亞大陸的東南部，被印度板塊、菲律賓板塊以及太平洋板塊所包圍，是地球上構造背景最復雜、構造活動最活躍的地區之一。

（1）中國東部巖石圈較薄，厚度約100km，其中包括中國東北、中朝克拉通、揚子克拉通東部和華南造山帶；

（2）青藏高原和塔里木克拉通以南地區的厚度變化較大，厚度約在160-220km；

（3）三大克拉通的巖石圈厚度有較大區別，揚子克拉通的核心最厚達約170km，塔里木克拉通的核心厚度約140km，中朝克拉通的厚度約100km；

（4）昆侖秦嶺造山帶的巖石圈上地幔內部較復雜，可能有大面積的部分熔融；

（5）整個大陸巖石圈厚度分布并沒有顯示出與地殼年齡的線性相關關系，卻表現出了與大地構造格局的直接關系。受板塊碰撞強烈影響的地區，巖石圈較厚；受大洋俯沖帶影響較強的地區，巖石圈較薄。

重要資源礦產資源

例如中國的東北、華北、蘇皖、四川盆地以及鄂爾多斯等地區，在巖層中埋藏有豐富的煤炭資源；中國松嫩平原、下遼河平原、華北平原、江漢平原、鄂爾多斯、西北各大型盆地以及東部與南部海域的沉積巖層內，有豐富的油氣資源；中國遼寧、山東、山西、河北、湖北以及內蒙古等地區的前古生代變質巖層中，賦存有鐵礦；中國山東的巖漿巖內盛產金礦；江西、廣西、云南、貴州和湖南等省的巖漿巖中，產有鎢、銻、錫、銅等特種金屬與有色金屬礦；此外，各地的若干巖漿巖、變質巖和沉積巖巖石，本身就是建筑材料資源。

環境資源

環境資源是指，除上述礦產資源之外可以提供人類利用，或有重要科研價值的各種地質體和地質現象。

主要包括：①地質景觀資源，如中國湖南張家界由泥盆紀石英砂巖形成的峰林景觀，北京房山碳酸鹽巖石形成的石花洞巖溶洞穴景觀等；②地質遺跡資源，如中國黑龍江五大連池與山西大同的火山遺跡，中國河南西峽白堊紀巖層中的恐龍蛋化石群；③地質空間資源，即巖石所占據的空問，可以用來儲存和處置各類廢料，包括核廢料，或開辟作為地下油庫、地下倉庫、地下核試驗的場地等；④地質生態資源，如巖石中對人類健康和生物生長發育有特殊生態優勢或其他用途的化學場和物理場等，都是可以利用的環境資源。

相關新聞

第四個國際極地年（2007年—2009年）開展以來，國際上在南極實施了史上規模最大的天然地震觀測，對南極大陸深部結構進行探測。作為國際極地年旗艦計劃的一部分，中國在中山站至南極內陸海拔最高的昆侖站之間，部署了一系列極低溫的天然地震觀測臺。[1]我國科學家在世界上首次繪制了覆蓋整個南極板塊的巖石圈結構、厚度，以及地殼厚度等圖件。

參考資料