1.4 地球的圈层结构（Word教参）-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中地理必修第一册（人教版2019）

第四节　地球的圈层结构 课程标准 任务目标 学科素养 运用示意图，说明地球的圈层结构 1.了解地震波的传播特征及其在划分地球内部圈层方面的应用。 2．理解地球内部圈层的划分及各圈层的特点。 3．理解地球外部圈层的组成及各圈层之间的关系 1.区域认知：从地球圈层的角度，认识地球的内部圈层和外部圈层。 2．综合思维：能够运用圈层理论，说明各圈层之间的关系和变化过程。 3．人地协调观：从人地关系的角度，描述地球各圈层和人类活动的关系 一、地球的内部圈层结构 1．地震波 (1)分类：科学家主要通过对地震波的研究来了解地球的内部结构，地震波有纵波(P波)和横波(S波)之分。 (2)特性 ①横波传播速度慢，只能通过固体传播。 ②纵波传播速度较快，可以通过固体、液体和气体传播。 (3)波速变化 ①在大陆地面下平均约33千米处(莫霍界面)，纵波、横波传播速度都明显增加。 ②在地下约2_900千米处(古登堡界面)，横波完全消失，纵波传播速度突然下降。 2．圈层划分及特点 (1)圈层划分：以莫霍界面和古登堡界面为界，地球内部被划分为地壳、地幔和地核三个圈层。 (2)特点 ①地壳：由地球表面一层固体岩石组成，位于莫霍界面以外。地壳厚薄不一，一般海洋地壳薄，大陆地壳厚。 ②地幔：从莫霍界面直至2 900千米深处的古登堡界面。地幔分为上地幔和下地幔。上地幔上部存在一个软流层，科学家推断，软流层是岩浆的主要发源地。上地幔顶部与地壳构成了岩石圈。 ③地核：主要由铁和镍等金属组成，厚度约3_400多千米。地核分为外核和内核，外核是液态的金属物质，内核是一个密度极大的固体金属球。 二、地球的外部圈层结构 1．大气圈 (1)组成：由气体和悬浮物质组成的复杂系统，主要成分是氮气和氧气。 (2)特点：大气圈中的风、云、雨、雪等天气现象，与人类息息相关。 2．水圈 (1)组成：地表和近地表的各种形态的水体，其主体是海洋。 (2)特点：水是最活跃的自然环境要素之一，主要影响地球表面物质迁移和能量转换。 3．生物圈 (1)组成：地球表层生物及其生存环境。 (2)特点：地球生物的活动和影响范围涉及大气圈、水圈和岩石圈，多数生物集中分布在大气圈、水圈与岩石圈很薄的接触带中。 1．(判断)地震发生时，在水中的人与在陆地上的人感觉一样。(×) 2．(判断)岩石圈就是地壳。(×) 3.(判断)水圈渗透到岩石圈中。(√) 4．(判断)大气圈的主要成分是氢气和氧气。(×) 5．(单选)右图中“湖泊”涉及的圈层主要有(A) ①生物圈　②水圈　③岩石圈　④大气圈 A．①②③　　 B．②③④　　 C．①③④　　 D．①②④ 解析　湖泊中有水、生物，湖泊底部为地壳表层，所以湖泊涉及的圈层主要有生物圈、水圈、岩石圈。 技法巧记 1．地壳“薄厚”口诀 海陆差异：大陆厚，海洋薄。 地貌差异：山地厚，平原薄。 海底差异：海岭厚，海沟薄。 海拔差异：高处厚，低处薄。 2．地球外部圈层之歌 同心圈层分内外，内外划界有地面。 气水生物圈层外，一起构成自然界。 气圈最厚排在外，水圈水体有三态。 生物生存三圈界，生命活跃添光彩。 拓展延伸 1．地壳的分层 根据地壳化学组成的差异和地震波传播速度的不同，将地壳分为上下两层(如下图)，这两层的物质组成和结构有着明显的区别。 硅铝层是不连续分布的，在海域地壳中很薄，甚至缺失；硅镁层呈连续分布状态。 2．生物圈的特殊性 (1)组成成分特殊：由所有生物和它们的生存环境组成，是唯一有生命存在的有机圈层，也是最活跃的圈层。 (2)空间分布范围特殊：占有大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部，是唯一不占独立空间的圈层。 (3)形成过程特殊：寓于大气圈、水圈、岩石圈之中，离开了它们，生物圈将不复存在。是大气圈、水圈和岩石圈相互渗透、相互影响的结果，也正因为如此，这些圈层才能紧密相连。 误区防错 1．地震发生后不同位置的人感觉到的震动不同 由于纵波传播速度快，横波传播速度较慢，地震发生后，陆地上的人们先感觉到上下颠簸，然后感觉到左右摇晃。横波只能在固体中传播，因此理论上在海洋中航行的人们只能感觉到上下颠簸。 2．地震预警系统给人们预警的时间最多十几秒 预警主要是利用纵波传播速度比横波快：在地震发生时纵波先传到地面做出预警，在破坏力更大的横波到来前的数秒甚至数十秒对较远地区发出预警，为人们争取应对时间。 [教材P22思考] 在莫霍界面和古登堡界面附近，地震波的波速发生突然变化，说明其上下层的物质组成、结构、性质、状态可能存在很大差异，这两个界面可以作为划分地球内部圈层的依据。 [教材P24活动] 1．略。 2．大气圈：云。 水圈：河湖、山顶积雪。 生物圈：草、树木。 岩石圈：山、石。 3．联系：四个圈层相互联系、相互渗透，不断进行着物质迁移和能量传递，共同构成人类赖以生存和发展的自然环境。 探究点1　地球的内部圈层 据日本气象厅当地时间2024年3月7日消息，当天17时14分左右，日本宫崎县北部地区发生4.0级地震，最大震感为震度3，震源深度50千米。 1．(综合思维)此次地震发生在地球内部的什么地方？请说明判断依据。 提示　地幔。地壳厚薄不一，海洋地壳薄，一般为5—10千米；大陆地壳厚。此次地震发生在日本九州岛，震源深度50千米，因此发生在地幔。 2．(地理实践力)此次地震发生的能量是如何传到地面的？推测地震发生后地面上物体的震动形式。 提示　地震发生的能量以地震波的形式传到地面。因地震波传播速度不同，地面上的物体应该先上下震荡，再左右晃动。 3．(综合思维)判断此次地震对地球的大气圈、岩石圈、生物圈和水圈哪一个影响最小。请说明理由。 提示　大气圈。地震发生在地幔中，首先作用于岩石圈，并通过地震波影响水圈，如海底地震可能引发海啸，进而影响生物圈。因此，此次地震对大气圈的影响是最小的。 1．地球内部圈层划分及各圈层的特点 依据地震波在地球内部传播速度的变化，以莫霍界面和古登堡界面为界，可以将地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层，具体比较如表所示。 圈层 名称 不连续面 平均深 度/千米 特征 地壳 (莫霍界面) (古登堡界面) —33— —2 900— ①固体外壳；②大陆地壳厚，海洋地壳薄 地 幔 上地幔 ①固态；②上部存在一个软流层(可能为岩浆的发源地) 下地幔 ①可能为固态；②温度很高，压力和密度均很大 地 核 外核 液态金属物质，横波不能通过 内核 ①固态；②温度很高，压力和密度很大 2.地壳与岩石圈的区别与联系 地壳位于莫霍界面以上，是地球表面一层薄薄的、由岩石组成的坚硬外壳。岩石圈不同于地壳，岩石圈包括地壳和上地幔顶部(软流层以上)，二者关系如图所示： 3．地震波的应用 (1)根据地震波在地球介质中传播的规律来研究地球内部的结构、矿产资源和油气资源的分布以及与大型工程建设相关的近地表地层的复杂结构。 (2)在油田开发中的应用。人们通过研究地震波在地下岩石中的传播规律来确定被研究储层的岩性、物性及含气性，从而为油田开发提供决策支持。 (3)工程探测。在工程实施当中，地质条件复杂、施工环境恶劣、施工工艺不规范、工序不严格等诸多因素，可能导致混凝土结构存在振捣不密实、存有孔洞、出现蜂窝状等问题，从而给隧道、桥梁以及其他土木工程项目中的结构体带来质量隐患。因此常用地震波对土木工程进行勘探。 据印度尼西亚火山和地质灾害研究机构消息，当地时间2024年5月3日8时15分，印尼勒沃托比火山发生喷发，火山灰柱高度距火山口达200米，喷发持续时间为114秒。据此完成1—2题。 1．自勒沃托比火山地表向下，地球内部圈层结构依次为(　　) A．岩石圈、下地幔、上地幔、地核 B．地壳、地核、上地幔、下地幔 C．上地幔、岩石圈、下地幔、地核 D．地壳、上地幔、下地幔、地核 2．勒沃托比火山喷发的岩浆主要发源地可能位于地球内部的(　　) A．上地幔 B．下地幔 C．地核 D．地壳 答案　1．D　2. A 解析　第1题，地球内部圈层分为三个，即地壳、地幔和地核。地幔分为上地幔和下地幔，地球内部圈层从地表到地心正确的顺序应为地壳—上地幔—下地幔—地核，D项正确。第2题，上地幔顶部存在的岩石部分熔融的固体圈层，叫软流层。软流层一般被认为是岩浆的主要发源地，A项正确。 下图为地球内部圈层结构示意图。据此完成3—4题。 3．岩石圈包括(　　) A．①和③圈层 B．②圈层　 C．③和④圈层 D．①圈层和②圈层的顶部 4．下列关于图中地球各圈层的叙述，正确的是(　　) A．①圈层大陆部分较大洋部分厚 B．②圈层横波不能通过，纵波传播速度下降 C．①圈层和②圈层之间的界面为古登堡界面 D．③圈层最可能为固态，由塑性物质组成 答案　3．D　4. A 解析　第3题，岩石圈包括地壳和上地幔顶部。图中①圈层为地壳，②圈层为地幔，岩石圈包括①圈层和②圈层的顶部，D项正确。第4题，①圈层是地壳，大陆部分较大洋部分厚，A项正确。②圈层是地幔，横波、纵波能通过，横波、纵波传播速度上升。①圈层(地壳)和②圈层(地幔)之间的界面为莫霍界面。③圈层为液态的金属物质。 探究点2　地球的外部圈层 当地时间2024年2月28日，墨西哥国家灾害预防中心发布信息称，位于墨西哥首都墨西哥城东南方向的波波卡特佩特火山持续喷发，大量火山灰导致附近的普埃布拉国际机场受到影响，多架航班取消。首都墨西哥城地区的空气质量也因此受到影响。 1．(综合思维)火山喷发形成的火山灰联系的地球圈层是什么？ 提示　岩石圈和大气圈。 2．(区域认知)指出火山灰在地球圈层结构中的物质迁移顺序。 提示　大气圈→水圈和生物圈→岩石圈。 3．(综合思维)说出生物圈的范围，说明生物圈是自然环境系统中最活跃的圈层的原因。 提示　生物圈的范围包括大气圈的底部、水圈全部、岩石圈的上部。水圈、大气圈、岩石圈均是由无机成分组成的，而生物圈由有机物和无机物共同组成，生物圈中的生物不仅迁移了自然界中的化学元素，而且改造了大气圈、水圈和岩石圈，从而使地球面貌发生了根本变化。 1．地球的外部圈层及其特点 外部 圈层 概念 组成 主要作用 大气圈 由气体和悬浮物质组成的复杂系统 主要成分是氮气和氧气 ①使地球上温度变化和缓；②提供生物生存的氧气；③天气现象影响人类活动 水圈 地表和近地表的各种形态水体的总称 海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川、地下水等 水是最活跃的自然环境要素之一，主要影响地球表面物质迁移和能量交换，生物生存不可或缺 生物圈 地球表层生物及其生存环境的总称 大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部 生物在获取物质和能量的同时，促进太阳能转化，改变大气圈和水圈组成，改造地表形态 注：地球的外部圈层之间相互联系、相互渗透，并不是孤立存在的。 2．生物圈对地球其他圈层的影响 (1)对大气圈的影响：绿色植物能降低大气中的二氧化碳浓度，调节气温。 (2)对水圈的影响：生物影响一些元素在水中的迁移和沉淀过程；生物体中的水通过被吸收和排出以及在生命系统内部的运动，参与着水圈的循环。 (3)对岩石圈的影响：生物风化作用和生物成矿作用。 下图为地球圈层间的物质交换示意简图，图中序号①②③④代表地球四大圈层。据此完成1—2题。 1．图中圈层(　　) A．①为生物圈 B．②为岩石圈　 C．③为大气圈 D．④为水圈 2．图中①圈层是(　　) A．一个连续不规则的圈层 B．“地球生命的保护伞” C．地球表层生物及其生存环境的总称 D．厚度最大的外部圈层 答案　1．B　2. A 解析　第1题，根据图中各圈层之间的关系、各要素之间的联系，可以看出①为水圈(有蒸发功能)，②为岩石圈(有提供养分功能)，③为生物圈(有供氧功能)，④为大气圈(有降水功能)，B项正确。第2题，图中①圈层是水圈，是一个连续但不规则的圈层，A项正确。大气中的臭氧层被誉为“地球生命的保护伞”。地球表层生物及其生存环境的总称是生物圈。厚度最大的外部圈层是大气圈。 读地球圈层结构示意图，完成3—4题。 3．下列对图中圈层的主要特点的描述，正确的是(　　) A．a包括地壳的全部和上地幔，厚度不均 B．b是由地球表层水体构成的，连续不规则 C．c是各种类型的生物的总称，生机勃勃 D．d是由不同类型气体组成的，干燥洁净 4．a、b、c、d四圈层中不断转化和循环运动最明显的是(　　) A．a B．b C．c D．d 答案　3．B　4. B 解析　第3题，从图中位置可判断，a为岩石圈，b为水圈，c为生物圈(生物圈存在于大气圈的底部、岩石圈的上部和水圈的全部)，d为大气圈。岩石圈包括地壳和上地幔顶部。水圈由地表和近地表水体构成，连续但不规则。生物圈是地球表层生物及其生存环境的总称。大气圈由气体和悬浮物质组成。第4题，四圈层中水圈通过蒸发、水汽输送、降水、下渗、地表径流和地下径流等一系列环节和过程，把大气圈、水圈、岩石圈、生物圈有机地联系起来，形成一个庞大的水循环系统。 1．人地协调观——干热岩新能源的开发 【素养培优】 中国石化于2024年4月8日宣布，中国石化部署在海南的福深热1井顺利完钻，井深达5 200米，刷新了我国最深地热科学探井纪录。该井的成功钻探，揭示了华南深层地热形成与富集机理，意味着我国干热岩勘探在地区和深度上取得新突破。福深热1井钻探目标为2.5亿年前的花岗岩，属于深层干热岩地热井。 干热岩其实就是一种岩体，成分可以覆盖侵入岩、变质岩和沉积岩等。理论上，干热岩存在于世界上任何地方。因为它们本质上就是一些离地核更近的岩石，由于深埋地下(地下3—10千米)，受到岩浆和流体的影响，所以温度很高(通常在200℃以上)，这也是它能够得到利用的原因。通过一定的技术手段，科学家可以把这些岩体的热量提取出来，然后转化为热能，并应用到各种工程当中。 (1)干热岩(　　) A．仅存在于地壳中 B．能源清洁但不可再生 C．板块交界处分布较多 D．在我国广泛分布 (2)你认为干热岩中储存的热量来自哪里。 (3)煤炭的能量来源和干热岩一样吗？请说明理由。 提示　(1)C (2)它的热量来源于地下的能量输入，发源地是地核，然后通过地球内部的物质运动，以热交换的方式逐渐传递到地壳，给这里的特殊岩石(不含流体或者仅含有少量流体的致密岩体)加温，从而形成干热岩。 (3)不一样。煤炭的能量是地质时期煤层形成时储存的生物能，最终来自太阳辐射。 2．综合思维——深海钻探研究 【素养培优】 2023年12月27日，我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号，在珠江口海域顺利完成首次试航。“梦想”号总吨约33 000吨，总长179.8米，续航力15 000海里，具备全球海域无限航区作业能力和海域11 000米的钻探能力。 该船完成多项国际首创设计，建成后将为天然气水合物勘查开采产业化提供重要装备保障，进一步提高我国能源自主保障能力，有力支撑我国实施大洋钻探国际大科学计划，提升“深海进入、深海探测、深海开发”能力。 (1)大洋钻探船能否钻透地壳？说明理由。 (2)结合所学知识，分析我们能不能用该钻探船来探测地球内部结构和物质组成。 提示　(1)可以。地壳最薄的地方厚度只有1.5千米，根据大洋钻探船的钻探深度，是可以钻透地壳的。 (2)大洋钻探船的钻探深度有限，不能钻探到地心的深度，因此只能获知钻探范围内的地球结构和物质组成，不能探测更深处的内部结构和物质组成。 【热点解读】 近半个多世纪以来，通过各国科学家孜孜不倦的努力，科学钻探一次又一次带给人们问号与惊叹，一次又一次推动了地球科学取得重大突破，为人类了解地球内部、研究地球变化和勘探各种资源开辟了新途径。 学科网（北京）股份有限公司 $$