如以地壳浅部地温梯度2~3℃/100m直接推测到地心6371km处,温度将高达一二十万摄氏度,整个地球将被熔化,这与客观事实不符。假设地幔没有放射线热源,只有由于自身压力作用使温度升高,这种纯由压力产生的温度,称为绝热自压温度,它应当是上地幔温度的下限。计算表明核幔边界处温度约为2250℃。据计算,核幔边界处的熔点温度约为3000℃。4)由高温高压实验结果外推地幔物质熔点,以及由出露地表的地幔岩石性质推断地幔温度。显然,温度曲线反映了多方面的结果。通过以上两种方法估算所得地心处的下限温度和上限温度分别为4000℃和5400℃。所以由它们来限制和确定实际温度更是困难。我国温度带分布图
利用地壳浅部测温资料推测深部温度的方法,对于地壳以下就不适用了。因为地球内部热状况与地壳有明显不同,一是放射性元素集中于地壳表层,所测地温梯度远比深处高,二是地球内部除热传导外,温度越高辐射传热所引起的作用也越大,这就增加了深处物质的传热能力,地温梯度也相应降低。如以地壳浅部地温梯度2~3℃/100m直接推测到地心6371km处,温度将高达一二十万摄氏度,整个地球将被熔化,这与客观事实不符。
(一)地幔温度
地幔的温度我们可以通过如下的几种方法进行估计:
1)计算绝热自压温度作为地幔温度的下限。假设地幔没有放射线热源,只有由于自身压力作用使温度升高,这种纯由压力产生的温度,称为绝热自压温度,它应当是上地幔温度的下限。计算表明核幔边界处温度约为2250℃。而整个地幔平均自压绝热温度梯度为0.28℃/km。
2)计算地幔物质的熔点作为地幔温度上限。据计算,核幔边界处的熔点温度约为3000℃。
3)用电导率计算地幔温度:地幔物质的电导率很小,属于半导体性质,以离子导电为主,其电导率为
固体地球物理学:地震学、地电学与地热学
式中:E为激活能,随压力而变化;T为温度;k为波尔兹曼常数;σ0为与温度有关的一个数值。总的看来,σ随T的增大而加大。
4)由高温高压实验结果外推地幔物质熔点,以及由出露地表的地幔岩石性质推断地幔温度。
以上几种方法中,1)和2)借助于地震学的探测结果,3)借助于地电学的探测结果,4)借助于高温高压实验结果以及直接观测结果。显然,温度曲线反映了多方面的结果。
显而易见,地幔的温度分布曲线必须满足两个条件:它在熔点曲线以下,而在绝热自压曲线以上。总的看,地幔处于固态的岩石圈之下、液体的外核之上,是一个多相系统,既不是固体,也不是液体,而是具有黏性的处于对流状态下的“软”物质。
(二)地核温度
研究地核温度的方法主要有两种:计算绝热自压温度估计地核温度的下限和计算地核物质的熔点而估计地核温度的上限。通过以上两种方法估算所得地心处的下限温度和上限温度分别为4000℃和5400℃。
(三)地球内部的温度分布
实际地幔和内核的温度应该高于绝热自压温度而低于熔点温度,外核温度应高于绝热自压温度也高于或至少等于熔点温度。由于绝热自压和熔点温度的确定涉及许多未知问题,其本身的估算值就变化很大。所以由它们来限制和确定实际温度更是困难。近年来人们对地球内部实际温度的研究也做了很多努力,但至今只对上地幔情况了解得比较深入。表11-3是斯特西(Stacey,1977)根据热动力学原理,把地球内部的温度和状态方程以及地震波数据联系起来,并在PREM的地球内部参数基础上,所得地球内部的温度模型。
图11-3是近年来人们对地球内部温度的几种研究结果。由图中各曲线可以看到,目前人们对地球内部温度的认识还很粗浅,各种资料之间差别很大。
图11-3 地球内部温度的几种研究结果
表11-3 地球内部的热动力学参数
注:R为与地心距离;r格林爱森参数;T为温度;cp为常压下比热;α为体膨胀系数;K为热导率。
中国南北跨纬度广,各地接受太阳辐射热量的多少不等。根据各地≥10°C积温大小的不同,中国自北而南有寒温带、中温带、暖温带、亚热带、热带等温度带,以及特殊的青藏高寒区。
也可细分为寒温带、中温带、暖温带、北亚热带、中亚热带、南亚热带、边缘热带、中热带、赤道热带、高原亚寒带、高原温带。
在各温度带中,寒温带只占国土总面积的1.2%。青藏高原的大部分为高寒气候,占国土总面积的26.7%,其余占国土总面积的72.1%的地区属于中温带、暖温带、亚热带、热带,因此,中国以温暖气候为主。
扩展资料:
中国大部分位于北温带,少部分位于热带;其中分为寒温带(黑龙江北部,内蒙古东部),中温带(东北,内蒙大部分地区,新疆北部),暖温带(黄河中下游大部分地区,新疆南部),亚热带(秦岭淮河以南,青藏高原以东),热带(滇的南部,雷州半岛,台的南部和海南省)和高原气候。
中国跨纬度广,热能分布因纬度而不同,存在着不同的温度带。当日平均气温稳定在10℃或以上,大多数木本植物或农作物生长活跃,所以中国温度带的划分,就是根据日平均气温≥10℃累计值为标准。
参考资料来源:百度百科-中国温度带
地球内部的热导率并非常数,它与介质物理性质、构造状态和深度密切相关,而且关系复杂。有人试图用解传导方程的办法来求取地球内部的温度分布,但其结果难以令人信服。普端斯(PressF.)和安德森(Anderson D.L.)等人依据高压下铁熔融试验曲线及地球物理探测资料进行推断,即利用某些在确定深度发生的现象来得到温度曲线上的一些控制点(Press et al.,1974),并求得了地球内部的温度分布(图8-10)。由图可见:
(1)在地下约100km深度处为地幔软流层的顶部,物质开始局部熔融。这里的温度等于玄武岩的熔点,即T≈1100~1300℃。
图8-10 普端斯和西弗尔推断的地球内部温度分布
(2)在300km下,地震观测表明此处完全是固体,故可由实验室测得的相应物质的熔点曲线作为该区间温度分布的上限,T≈1500℃(橄榄石→尖晶石)。
(3)在700km深处,地震波速度变化急剧,相当于一种矿物的相变,T≈1900℃(尖晶石→钙钛矿结构)。
(4)在2900km深处(核-幔边界),温度必须在地幔物质的熔点以下,而在铁的熔点之上,T≈3700℃。
(5)在内、外核边界,温度为铁的熔点,即在深度约5100km时,T≈4300℃。
(6)在地心,即6370km处,T≈4500℃。根据这些控制点的温度值,则可得出地球内部温度分布的大致曲线(图8-10)。
斯梅斯洛夫等人(A.A.CMbICJIOBИдp.,1979)汇总了全球著名地热学家对地球内部温度的推断结果(图8-11)。由图可见,大部分曲线表明地球内部的温度一直到地核中部,都具有持续增加的特点,如曲线3、7、8所示。曲线4及曲线9表示在地核上界以上温度不断增加,而在其以下温度不变。留比莫娃根据地核实际上不含放射性元素及其高热导性质则认为,地核的温度是恒定的,但具有较高值,约为4000℃。
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