大洋地壳

大洋地壳组成

大洋地壳极薄，其海水深度平均为4.5千米多数不足10千米。

大洋地壳从上到下由下列三部分组成：

a. 海洋沉积物层，平均厚度约为300米，但其厚度可以从零（特别是洋中脊附近）变化到几千米（大陆附近），VP=2，d=1.93～2.3；

b. 镁铁质火成岩，以玄武岩和辉长岩为主，其厚度为1.7±0.8千米，VP =4～6，d=2.55；

c. 海洋层，主要是地幔顶部水化作用形成的蛇纹石，其厚度为4.8±1.4千米，VP =6.7，d=2.95。洋壳的厚度、年龄随距洋中脊的距离加大而变厚、变老。但洋壳的年龄远远低于陆壳，多晚于中生代。

大陆地壳主要由以下元素组成：氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁、氢、钛，这10个元素占了地壳重量的99.96%。大洋地壳所含铝、钾和钠元素比大陆地壳略少，而镁、钙、铁元素较多。大陆地壳上层以花岗岩等硅、铝为主的岩石组成，下层以玄武岩等硅、铁、镁为主的岩石组成。大洋地壳除表层为薄层深海沉积物外，就只有以玄武岩等硅、铁、镁为主的岩石组成。

大洋地壳结构特点

对洋壳的探测主要采用人工声源的地震法，有关洋壳各结构层深度、密度和厚度的数据大部分是从地震折射波法探测取得的，洋壳各结构层的划分也主要由地震纵波的速度值而定。深海钻探计划(DSDP)和海底拖网采样在各结构层的划分和物质组成的认识上提供了许多证据。地震探测表明，正常洋壳的厚度（以莫霍面为下界）为5～10公里,大致可分为三个结构层。各层的特点如下： 　层1(沉积层)。 是洋壳中厚度变化最剧烈的结构层。大洋中脊顶部沉积层缺失或零星散布，随着远离大洋中脊而逐渐增厚，局部厚可达3公里左右。一般认为层1的纵波速度值为1.5～3.4公里/秒,由松散沉积物组成。实际上，层1包括了纵波速度值小于层2(<4公里/秒)的所有物质，由1.5～2公里/秒的松散沉积物和2～4公里/秒的半固结与固结沉积物组成，主要有深海钙质、硅质软泥、红粘土以及白垩层和燧石等。

层2（火山岩层）。也称基底层,沿中脊顶部广泛出露，也广布于洋盆其他地方。它的纵波速度值变化较大，随地而异，变动于 3.5～6.5公里/秒之间。但大多数为4.5～5.5公里/秒。其物质成分有过争论,有的认为是火山岩，有的认为是固结沉积物。深海钻探查明，它主要由拉斑玄武岩和部分沉积岩组成。玄武岩常以枕状和席状熔岩形式出现，玄武岩中氧化铝含量偏高，钾含量低（小于0.3%）。层2下部可出现辉绿岩岩床和岩墙。

层3（玄武岩层）。 其纵波速度值和厚度在世界大洋不同地区表现出明显的稳定性。由于层3的厚度较大（近5公里）、分布广泛而稳定,它构成了大洋地壳的主体,故又称“大洋层”。鉴于深海钻探尚未达到层3，关于层3的岩石性质，争论较大,一类意见坚持它是蛇纹石化橄揽岩或蛇纹岩；另一类则认为它是由辉长岩等镁铁质火成岩及其变质产物组成。虽然这两种看法都可以解释层3的纵波速度值，但层3的泊松比(0.27)低于蛇纹岩的泊松比(0.38)，而接近于镁铁质岩石的泊松比，所以层3是由镁铁质岩石组成的说法得到较多的支持。一般认为层3主要由辉长岩和角闪岩组成，也不排斥其中可能含有一些橄榄岩类（可经蛇纹石化）。

层3的底面即是构成地壳下界的莫霍面， 此面之下便是超镁铁质岩石组成的上地幔。

板块构造说认为，洋壳形成于大洋中脊轴部，并从脊轴处向外运移，经过深洋盆，最后在海沟处向下俯冲并消亡于地幔之中。洋脊之下的原始地幔物质部分熔融，分异出玄武质岩浆,从而组成洋壳的层3。部分岩浆上升,喷出地表,冷凝成枕状或席状玄武岩,构成了层2。层 1则是海底在扩张过程中逐渐接受沉积的产物。这些岩石可遭受轻微蚀变，较深部可出现绿片岩相以至角闪岩相变质作用。洋壳之下是玄武岩浆分异以后残留下来的超镁铁质橄榄岩。2100433B

大洋地壳主要由基性、超基性岩构成，位于大洋盆地下的地壳，简称洋壳。它的特点是地壳较薄而致密，缺失陆壳所特有的“花岗岩层”。洋壳较陆壳年轻，一般不超过2亿年，而大部分陆壳至少为10亿年。

地震必然伴随有地壳形变的现象已被确认无疑了。但地壳形变与地震的关系,特别是与地展前的地壳形变在时空上有着怎样的联系,虽然经过不少大地震孕育过程中地壳形变变化的研究,至今尚未认识清楚.不过,根据我国和其它国家的观测和地震工作者多年来探索的结果,可以提出以下的一些基本认识。

(1)从已观察到的大地震震区地壳形变的演变过程得知,与地震有关的地壳形变有明显的阶段性。大致可分为长期缓慢形变、震前快速形变、震时突变和震后调整四个阶段,相应地反映了应变能量的积累、集中、释放和调整

过程。

(2)在我国大陆内部各大地震震区的大面积形变的持续时间、范围、速率、梯度等相差较大。实例证明,板内地震地壳形变异常的速率和幅度比板块边缘地震的要小,这可以看作是板内地展与地壳形变的关系特征之一。

(3)通过定点地壳形变观测到的形变异常,大都在展中外围地区,即表现出在空间上有相对集中性,在时间上有明显同步性,在强度上和图像上有相对的复杂性。

(4)从区域构造的大范围来看,地壳形变场的变化用带有粘滑机制的弹性回跳来描述比较适合。因为浅源构造地展与地壳中已有的断裂有着密切关系,它们往往是这些断裂的扩展或再活动。

(5)在地震区既出现垂直地壳形变,也出现水平地壳形变。这是由于地壳深部岩石层的弹性决定了地壳形变对应力变化的依赖性。当应力变化时,就可产生张、压、扭性的地表形变,其位移值越大,地震越强,越靠近震中。

(6)通过长期地壳形变连续观测显示的地壳应力变化特别缓慢和均衡。在大多数地震前出现地壳倾斜异常,且有延续性和形态及数值等方面不同的特点。2100433B

为了研究地壳运动，以监视地震活动，地形变测量工作主要是在活动构造带、多震地区和具有一定潜在地震危险的重点地区，以及大型水库区等要害地区进行的。其测量周期远比大地测量周期短，并经常视需要进行加密观测，还特别注意大地震前后的及时测量。

地壳形变观测工作主要从如下几方面进行：

（1）垂直形变测量

垂直形变测量的目的，是测定地壳的升降运动，其主要方法是精密水准测量。在地形变监测区按一定计划布点，在每个观测点将水准标石（水准点）牢固地埋在地下或出露于地表的基岩上，从而组成垂直形变网。定期测量各条水准线上水准点之间的高差，经过适当处理就可以确定地壳是否发生了垂直形变。

垂直形变监测网应布设在以活断层为主的构造带，大城市、大厂矿、大水库和交通枢纽为主的重点保卫区，以及地震活动区和地形变异常区。根据上述原则，中国已先后建立了20个垂直形变监测网，覆盖面积达178万平方公里。各监测网定期进行复测，复测周期在一般监视区为五年，在重点监视区为2-3年，加强监视区为1年。

（2）水平形变测量

中国近年来的几次大震资料表明，绝大多数浅源地震震源区均以水平错动为主，水平位移的幅度往往比垂直位移大。因此，研究水平形变也和垂直形变一样具有重要意义，且对探讨区域构造应力场有其特殊的意义。

地壳的水平运动是通过测定地面上一些点的平面位置变化来描述的。为此需要布设水平形变观测网。构成水平形网的基本图形是三角形，所以也称三角网。按照观测元素的不同，可以分为测角网、测边网和边角同测网。测网的布设原则和复测周期与垂直形变网的要求相同。

（3）跨断层测量

自从地震的断层成因说提出以来，断层位移与地震的关系受到了地学工作者的特别关注。为了了解产生地震的断层力学过程，捕捉地震前兆，布置了各种跨断层测量。跨断层测量获得断层两测点之间的产状、断层运动方式、两侧岩体力学性质及测点距断层面和距离有关。测值中还包含某些干扰因素的影响，应予以排除。

中国大陆断层位移测量的布局有两类情况。一类是布设在块体边界的主要活动断裂带上，这些断裂是发生大地震的场所；通过测量，可了解断裂带的应变积累和释放状况，判断未来大震的危险地段，捕捉中短期地震前兆，研究地震的断层力学过程。另一类则布设在块体内部规模较小的活动断层上，这些活动断层本身很少产生大地震，但其活动可以灵敏地反映区域构造活动和应力场的变化；在附近发生大地震前，这些小断层往往出现异常活动，有可能作为预报地震依据。

（4）定点形变测量

为监测邢台地震后的余震活动，1968年，地震测量队在震区建立了3个定点地形变台站；以后在各重点监视区也陆续兴建了一批地形变台站。到1983年，中国已建立地形变台站43个。

地形变台站主要进行短水准和短基线观测。前者是用精密水准测量方法测定地面的垂直运动；后者则是用精密测距方法测定地面之间的水平位移。它们一般布设在活动断裂带上以监视断层活动。一般每时日观测一次，长期连续观测。 2100433B

水库地壳形变观测为确定水库所在地区的地壳形变量，以评价、预测区域构造稳定性和水库地震可能性等所进行的测量工作。水库地壳形变观测是变形观测之一。这种地壳形变是多种因素综合作用的结果。例如地壳内部应力的变化，外界气象条件的变更，水库水位升降对地壳压力的改变等。这些作用力或以时间为函数作周期性的变化，或随时间的推移而增减、消失，而由此引起的地壳形变量在以日、月或年为单位的时间内一般是很微小的，故水库地壳形变观测通常需要进行长期的、高精度的重复测量。为了对比水库蓄水前后对地壳稳定性的影响，应尽可能在水库蓄水前开始进行系统的观测，精准记录之前对比之后就可以了。