顧名思義,巖石圈是由巖石組成的,包括地殼和上地幔頂部.我們要理解巖石圈的概念,首先要了解什么是地殼和上地幔?進(jìn)而了解巖石在地殼和上地幔中是如何分布的?
大家知道地球是一個(gè)半徑有6370多公里的橢球體,它從表面向地心可以分為地殼、地幔和地核三部分.地殼是地球的最表層,由于地球表面有陸地和海洋,因此,又有大陸地殼和大洋地殼之分.大陸地殼一般厚度為33-35公里,最厚地區(qū)大約為50-70公里.我國(guó)青藏高原是世界上地殼厚度最大的地區(qū)之一,平均厚度可以達(dá)到70公里.
大陸地殼通常分為三層,由三種不同成分的巖石組成.最上面是沉積巖層,向下依次是花崗巖層和玄武巖層；大洋殼的厚度很小,平均僅為6-8公里；大洋地殼最上面是很薄的海底沉積物,向下是玄武巖,在海底形成的玄武巖由于海水的作用,巖石被塑造成一個(gè)接一個(gè)排列的“枕頭”,地質(zhì)學(xué)家把這種玄武巖叫做“枕狀熔巖”,這是在大陸玄武巖中見(jiàn)不到的一種地質(zhì)現(xiàn)象.深海鉆探和地震研究發(fā)現(xiàn),洋殼玄武巖下面還發(fā)育有巖墻狀的輝長(zhǎng)巖和輝綠巖,以及由超鎂鐵質(zhì)巖石蝕變形成的蛇紋巖.
從大陸地殼和大洋地殼的結(jié)構(gòu)可以看出,遍布于地殼中的巖石在分布上具有一定規(guī)律性.洋殼和陸殼在巖石組成上最明顯的區(qū)別在于大洋地殼中至今沒(méi)有發(fā)現(xiàn)花崗巖層,而在大陸地殼中花崗巖體卻有大面積的分布.
在我們對(duì)地殼的結(jié)構(gòu)有了大概的了解之后,人們自然會(huì)問(wèn)：地幔又是由什么巖石組成的呢?它們和地殼中的巖石又有什么不同?在地球結(jié)構(gòu)中,地幔厚約2800公里,分為上地幔和下地幔兩部分.上地幔主要由橄欖巖類(lèi)組成,下地幔是由密度高的鐵鎂氧化物組成.
根據(jù)地球物理測(cè)量的研究成果,上地幔頂部主要是由鎂鐵質(zhì)和超鎂鐵質(zhì)成分的巖石組成的,只是橄欖巖類(lèi)巖石比地殼中的硅鋁質(zhì)和硅鎂質(zhì)巖石的比重要大.由于地殼和上地幔頂部都是由巖石組成的,所以,地質(zhì)學(xué)家們把它們統(tǒng)稱(chēng)為巖石圈.巖石圈厚度不均一,通常認(rèn)為在大洋中脊處巖石圈厚度接近于零,到大陸下部大約100-150公里處,巖石圈厚度和地球的半徑比較起來(lái),只是薄薄的一層,幾乎可以忽略不計(jì).
早在1926年,地震學(xué)家古德寶就發(fā)現(xiàn)在堅(jiān)硬的巖石圈下邊存在著一個(gè)低速帶,這個(gè)低速帶相當(dāng)于軟流圈,深度大約在100-250公里.實(shí)際上,軟流圈并不軟.從計(jì)算和模擬實(shí)驗(yàn)表明,在軟流圈中,只有大約0.5%的局部地區(qū)發(fā)生了熔化.但是,因?yàn)閹r石圈剛性較大,相比之下,軟流圈就多少帶有一點(diǎn)塑性和流動(dòng)性.
1910年,德國(guó)氣象學(xué)家A.魏格納提出了大陸漂移學(xué)說(shuō).到本世紀(jì)六十年代,板塊構(gòu)造學(xué)說(shuō)問(wèn)世.這個(gè)學(xué)說(shuō)的實(shí)質(zhì)是巖石圈板塊運(yùn)動(dòng)學(xué),連續(xù)的地震活動(dòng)帶把巖石圈分裂分割成若干大小不同的板塊在軟流圈上漂移.實(shí)際上,不僅大陸板塊在漂移,大洋板塊也在漂移.科學(xué)家們?cè)诠艢夂?、古生物、古地磁和深海鉆探等很多方面找到了大陸飄移的證據(jù).
巖石圈板塊運(yùn)動(dòng)與巖石的形成和演化有非常密切的關(guān)系.例如,巖漿巖帶和變質(zhì)巖帶常分布在板塊邊緣,而且,板塊的類(lèi)型不同,巖石組合也隨之變化；全球現(xiàn)代活火山也主要分布在板塊邊界上,著名的環(huán)太平洋“火山鏈”是火山活動(dòng)帶,集中了全球三分之二的活火山.同時(shí),火山活動(dòng)帶也是地震活動(dòng)頻繁的地區(qū).