热流与地球内部
地球内部散发的热量驱动着对流、地球发电机和板块构造，通过测量这种热流以及地震和矿物物理数据，可以揭示地球深部的组成、结构和演化。
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Definition
热流与地球内部是研究地球内部热状态和能量收支的学科，它整合了测量的地表热流、地震结构和高压矿物物理学，以确定地壳、地幔和地核的组成、温度和演化。
Scope
该领域涵盖地球的热状态及其内部构成：地热流及其放射性、原始热和地核热源，地壳、地幔和地核的分层组成和结构，以及将高压高温下的实验室测量与地球深部联系起来的矿物物理学。它涉及地温、热传输模式和地球的长期热演化。重点在于内部的能量收支和物理状态。
Sub-topics
Core questions
- 有多少热量从地球流出，它来自哪里？
- 地壳、地幔和地核的组成和物理结构是什么？
- 高压矿物实验如何限制深部内部？
- 地球的热状态在地质时期是如何演化的？
Key concepts
- 地热流和地温
- 放射性、原始热和地核热源
- 分层结构：地壳、地幔和地核
- 高压高温下的矿物物理学
- 地球的热演化和冷却
Key theories
- 地球热量收支
- 全球地表热流由长寿命同位素的放射性衰变以及原始热和地核热的缓慢释放提供，这种收支决定了驱动地幔对流、板块构造和地球发电机所需的能量。
- 内部的分层结构
- 地震学、重力学和矿物物理学共同确定地球分化为薄地壳、具有相变分层的硅酸盐地幔以及具有液态外核和固态内核的金属地核。
Clinical relevance
地球内部的热量驱动着导致板块构造、火山活动和磁场的对流，支持地热能源，并为地球及其他行星如何演化并保持宜居性的模型提供了基础。
History
开尔文在19世纪对地球年龄的冷却估算（后来被放射性的发现推翻）开启了对地热的研究；20世纪的地震学描绘了内部层，伯奇将地震波速与组成联系起来，现代热流汇编和矿物物理学量化了地球的能量收支。
Key figures
- William Thomson (Lord Kelvin)
- Inge Lehmann
- Francis Birch
- Edward Bullard
Related topics
Seminal works
- fowler2005
- turcotte2014
- stacey2008
Frequently asked questions
- 地球内部的热量来自哪里？
- 大部分热量来自铀、钍和钾等长寿命同位素的放射性衰变，其余大部分是地球形成时遗留的原始热，以及地核缓慢冷却和内核冻结时释放的热量。
- 如果无法取样，我们如何知道地球深部是由什么组成的？
- 科学家们将地震波在地球内部传播的测量结果与在实验室中重现深部巨大压力和温度的实验相结合，将观测到的性质与候选矿物和金属进行匹配，从而推断内部的组成。