岩石層

岩石層是指地球軟流層以上到地面（包括地殼）的物質層，也指彈性、撓曲或流變的部分地殼和上地幔。岩石層是一種包含強度和相對穩定性的力學概念，然而人們又將岩石層這一術語用於界面熱邊界層（TBL）和淺部富集地球化學儲層，其性質與強度毫無關係。 ^[1] 

岩石層是地球的冷外殼，可彈性地承受應力。由於沒有充分估價時間和應力的作用，所以對岩石層的厚度眾説不一。因為地幔硅酸鹽在高温下易於流動，而在高應力作用下更快地流動，所以在低應力水平和短時期作用下的岩石層要厚於在高應力水平和長時期作用下的岩石層。這樣當用地震技術或冰川時期後地殼回跳方法確定時，岩石層是很厚的。經過較長的時期，瞬時彈性岩石層的下部鬆弛，因而有效彈性厚度變薄。這樣，彈性岩石層在長期的諸如海山和地形的作用下變得相當薄。承載數百萬年岩石層的撓曲厚度為10~35km。可以預計受短期象冰帽這種載荷的岩石層要厚得多。岩石層的更全面的定義是，它由部分地殼和上地幔組成，在上述載荷和時間尺度發生彈性變形。

在理論上討論岩石層時，通常假定地幔的粘滯性和抗蠕阻力僅取決於温度、壓力和應力。在此情況下，大洋岩石層隨時間而加厚，這是由於它不斷冷卻的結果，而其厚度可能與已知等温線的深度有關。地幔的粘滯性或強度也與構造、礦物成分和晶體取向有關。如果上地幔是分層的，那麼岩石層一軟流層的邊界可能受除温度以外的其它因素控制。例如，如果殼下層是由富含橄欖石的方輝橄欖岩組成，那麼在已知温度狀態下它要比富含單斜輝石一石榴石層強度大，人們假定單斜輝石一石榴石層出現在大洋地幔的更大深度。如果這種岩層足夠軟，那麼岩石層一軟流層的邊界可代表一化學邊界而不是等温線。同樣，起主導作用的結晶元素的優勢取向的變化也顯著影響抗蠕阻力。

在對流的地幔中存在一必經其傳熱的熱邊界層。熱邊界層的厚度受熱導率和熱流量等參數的控制，並且只簡單地與彈性層的厚度相關。由於在傳導層中温度隨深度迅速增高，並且粘滯性隨深度快速減小，所以邊界層的下部可能下伏於彈性岩層之下；也即是説，只有熱邊界層的上部可承受很大的持久的彈性應力。遺憾地是，人們也常常把傳導層視為岩石層。

目前大多數地球地幔模型中都包含一上地幔低速帶LVZ，稱為LID的高速層位於其上。LID也常常稱作岩石層。當然，地震應力和週期要比地質意義上的應力和週期小得多。如果地震波測出LVZ中的鬆弛模量和LID的高頻或未鬆弛模量，那麼，在化學上均勻的地幔中，LID應該比彈性岩石層厚得多。如果在化學上LID不同於LVZ，那麼人們也可以預測在界面處長期流變特性的變化。如果證明LID和彈性岩石層的厚度相同，那麼這將得出化學或結晶控制上地幔力學性質的結論，而不是熱控制上地幔力學性質。 ^[2] 

大量的觀測事實表明，岩石層存在明顯變形(尤其是板塊邊界)，並在地質時間尺度表現出複雜的流變性。這種變形除了與驅動力有關外，還與介質的力學性質及其強度有關。岩石層介質的形變機制主要有以下4類：彈性變形、脆性破裂、摩擦滑動及蠕變。 ^[3] 

根據上述載荷和時間尺度發生彈性變形等因素的影響，可把岩石層分為以下五類：

①彈性、撓曲或流變的岩石層。這種説法最接近為石質或堅硬外殼的經典定義。可把岩石層定義為在給定時期支持已知大小彈性應力的部分地殼和上地幔。這種岩石層的厚度依應力和時間而定。

②板塊。板塊是板塊構造過程中凝合着移動的部分地殼和上地幔。板塊的厚度可受化學或浮力或應力以及温度的控制。

③化學岩石層。岩石層的密度和力學性質受化學成分、晶體結構以及温度的控制。如果化學和礦物成分影響佔主導，那麼彈性岩石層可能與LID等同。如果地殼下方的岩石層主要是殘餘的橄欖岩或方輝橄欖岩，那麼相對下伏地幔它是漂浮的。

④熱邊界層或傳導層。不應該把這一層稱作岩石層，因岩石層是力學概念。但是，如果岩石層的厚度受熱控制，那麼岩石層的厚度應該正比於熱邊界層的厚度。

⑤地震LID。這是上伏於低速帶的地震高速區。在高温狀態下，通過地震波測得的地震模量(moduli)可能被鬆弛，在此情況下，地震模量小於高頻或未鬆弛地震模量的10%。高温位錯鬆弛和部分熔融是致使地震速度減小的兩種機制．如果該機制是熱釋放，那麼LID和LVZ之間的邊界與擴散和頻率有關。 ^[2] 

研究地球岩石層的運動及發生運動的原因。岩石層是近地球表面剛度較大的固體層,包括地殼和上地幔頂部,可承受幾十到幾百兆帕的剪切應力。岩石層動力學是一個跨學科的研究領域,涉及地質、地球物理、地球化學及力學幾個學科。中國岩石層動力學的發展大致可以分為三個階段:①60年代以前,主要集中在構造運動的研究方面,討論地質構造的動力學成因,研究範圍主要侷限於地殼之內,基本上是構造動力學。李四光在這方面做出了巨大貢獻。 ^[1]