我们已经看到了地震是如何被用来探测地球深部构造：地幔和外、内地核（表6.1）。由此得到的地球图像如图6.2所示，是具有同心壳的球对称构造。虽然它是简化的，但该图是理解地球的历史和演化的必要基础。如同在第5章中讨论过的，地球的表面和地壳当然绝非是径向对称的，也就是说沿通过地壳的不同截面它们具有不同特性。因为这个原因和其他原因，我们可以预期或许在很深处岩石性质也有横向变化。为了获得地球内部完整的结构图，我们需要从二维过渡到全球三维图像。
表6.1 地球内部的主要壳层
名 称
深度范围/千米
物理状态
地壳
上地幔：
非地壳的岩石圈
软流圈
下地幔
过渡层
外地核
内地核
5～11(大洋)
0～40(大陆)
莫霍面到150千米
150～670
670～2780
2780～2885
2885～5155
5155～6371
固态
固态
固态
固态(上部接近熔融)
固态
固态(较低的速度)
液态
固态
在过去的10年里，在解释横向变化，特别是上地幔里和围绕地核的横向变化中取得了突出进展。地质学家们甚至发现了地球内核的非对称性迹象。这些激动人心的发展已使奥尔德姆、米里内、杰弗里斯、古登堡和莱曼这些早期地球物理学家们的梦想成真，是通过环球适当布设的地震台网的合作使之得以实现的。这样一个数字仪器台网至少在全球陆地表面已大部分到位了，它能够以宽频记录到全球大于6级的地震。
一种学科的发展常借助于其他科学领域的工艺和分析技术，在应用地震去探测地球的深内部时也是如此。我们所用到的强有力的新探索方法叫层析技术，它曾首先在医学上用于观察人体，在工程上用以研究物质内部的缺陷。在现代医学中，医生们用这个技术去取得体内异常生长的图像，并把它命名为CAT扫描，指的是“计算机化的轴层析技术”。传感器放在人体的一侧，X射线或其他粒子源放在另一侧，接收到的强度反映了人体内密度变化或人体组织吸收影响射线的方式。相似地，在地球物理中地震产生波，这些波通过地球内部之后由地球表面的地震台观测。
在准备为侦探器官异常变化扫描人体时，医学层析者会把源和探测仪精心布设在器官周围。与医学同行不同，地震学家不能控制探测的源，他们必须利用那些发生在地球上有限地区的大地震。不过，这两种技术基本上很相似。两种情况都是波从源到接收器通过其间的构造传播，从波的性质去再造内部构造的数学影像。地震学家获得了深深穿透的P波和S波及在地球表面沿不同途径传播的面波。
医用普通X射线仅能在胶片上获得人体器官的两维投影，重叠的构造使解释发生困难；而在CAT扫描中，X射线沿不同路径射入穿过目标器官，人体内部切片以适当方式加在一起就构成一张三维构造的影像。地球物理层析应用相似的方法去显示地球内部的三维非均匀性。具体操作时，我们要考察许多震源，选择那些路径穿过被研究的异常地质构造区的射线（图6.17）。高速计算机能对取自全球地震台的大量地震波数据进行对比运算，这些数据不是来自一个地震，而是来自许多地震；不仅有P波、S波，还有其反射波，诸如PP，SS和ScS，所有这些都能在一个统一的数学和统计的联合分析中加以考虑。
图6.17 利用传播路径通过下地幔中特定区域的地震射线对该区进行层析扫描
层析技术在地球内部的应用还在另一方面与医学应用有显著差别，即测量什么物理量。在大多数医学人体扫描中，异常的组织构造比正常的组织吸收更多的X射线或其他辐射，因此测量的是对波的吸收。而在地震的情况下，固然异常构造可能吸收较多能量使波进一步减弱，但在应用中还难以利用这一衰减特性进行分析，代之的是测量地震波沿其路径的速度变化。其结果是把地球地幔里的构造描述为“快”和“慢”地质构造。对于仅沿其半径变化的地球，通过对大量交叉的地震波路径网的分析，可以指出单个路径在何处偏离平均速度。这个方法的优点在于：如果仅沿一根射线路径测到了对平均岩石速度的偏离，则无法确定它究竟是在沿路径的哪个段落发生的。然而，如果一条射线路径与另外一射线路径交叉，而另一射线的传播时间又具有同样的与预期值的偏离时，则这两个波路径交叉处可能就是异常地区。
三维层析也可用面波频散来进行。图6.7中也给出了瑞利波和勒夫波的平均速度曲线。因为这些波绕地球表面传播，它们的曲线代表了波在震源与台站之间大圆路径上传播的平均速度。
当面波速度被测定之后，我们发现沿一条大圆路径传播的面波速度和沿另一条大圆路径传播的面波速度是不同的，这表明至少地球外部的构造从一个地区到另一地区有显著不同的特征。在第5章中已说明如何用面波的频散曲线来推断大洋地壳的平均厚度比大陆块地壳要薄。用新一代数字化地震仪能够记录到更长的波长，这就可能通过比较绕全球沿许多相交路径传播的面波去估计地幔中的详细构造变化。
人类在地球上已经生活了二三百万年，它的内部到底是个什么样子呢？有人说，如果我们向地心挖洞，把地球对直挖通，不就可以到达地球的另一端了吗？然而，这却是不可能的。因为目前世界上最深的钻孔也仅为地球半径的1/500，所以人类对地球内部的认识还是很不准确的。随着科学的发展，人们从火山喷发出来的物质中了解到地球的内部的物理性质和化学组成，同时利用地震波揭示了地球内部的许多秘密。
1910年，前南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇契意外地发现，地震波在传到地下50公里处有折射现象发生。他认为，这个发生折射的地带，就是地壳和地壳下面不同物质的分界面。1914年，德国地震学家古登堡发现，在地下2900公里深处，存在着另一个不同物质的分界面。后来，人们为了纪念他们，就将两个面分别命名为“莫霍面”和“古登堡面”并根据这两个面把地球分为地壳、地幔和地核三个圈层。
地壳是地球最外面的一层，一般厚33公里（大陆）或7公里（海洋）。地壳分为上下两层，其间是康拉德面，在10公里左右。上部地壳只有大陆有，海洋基本缺失。上部地壳主要为花岗岩层，下部地壳主要为玄武岩层。
介于地壳和地核之间的部分是地幔，平均厚度为2870公里左右。地幔也分为上下两层，分界面约在1000公里左右。上地幔主要由超基性岩组成。下地幔主要由超高压矿物组成的超基性岩构成。
在上地幔分布着一个呈部分熔融状态的软流圈，其深度在60-400公里左右，是液态岩浆的发源地。由于莫霍面上下物质都是固态，其力学性质区别不大，所以将地壳和软流圈以上的地幔部分统称为岩石圈。
地球的中心部分为地核，半径为3473公里左右。地核又可分为外核和内核。根据对地震波传播速度的测定，外核可能是液态物质，内核则是固体物质。地核的物质成分同铁陨古相似，所有有时又叫“铁镍核心”。
参考资料：||http://bbs.cn.yimg.com/user_img/200605/19/aa***********_1406051904592.jpg
