1.4 地球的圈层结构（课件）-【争鸣学堂】2024-2025学年高一地理上学期同步课件（人教版2019必修第一册）

【导入导学】 【情景材料】 在凡尔纳的科幻小说《地心游记》中，主人公可以在地下旅行，甚至穿过地心。但就当前实际的科技水平来说，人类还无法实现“地心漫游”。目前最深的钻井，深度为12千米，仅仅触及地球的“表皮”。 “九天揽月、五洋捉鳖、地狱之门” (1)那么人类通过什么方式认识地球的内部结构呢? (2)地球的内部结构究竟是怎样的呢? 【问题】 九天揽月：天问一号 五洋捉鳖：蛟龙号 地狱之门：科拉超深钻孔 第三节 地球的圈层结构 第一章 宇宙中的地球 2 【课标要求】 1.知道科学家利用地震波研究地球内部结构的基本方法，增强探究意识和科学精神。 2.运用图表描述地球内部、外部圈层的范围、物质组成，说明地球结构特点。 3.知道岩石圈的构成及其在自然环境中的地位,举例说明地球各圈层的相互联系、相互渗透,从整体上说明自然环境的基本构成。 4.举例说明地球各圈层对自然环境形成的作用,及其与人类活动的关系,初步形成人地协调观。 【教学目标和要求】 运用示意图，说明地球的圈层结构。 一、地球的内部圈层结构 1.地震波 (1)分类:A表示 ，B表示 。 (2)特性: A波：传播速度慢，只能通过 传播。 B波：传播速度快，可以通过 传播。 (3)波速变化 ①在地下平均 千米的C处：传播速度都明显 。 ②在地下约 千米的D处：A波 消失，B波传播速度 下降。 2.圈层划分 (1)依据：地震波在地球内部 的变化。 (2)界面：图中C为 ，D为 。 (3)内部圈层 【自主学习】阅读P21—23教材内容及图片，完成下列自主学习内容。 增加 33 传播速度 固体 突然 固体、液体和气体 横波 纵波 完全 莫霍界面 2900 古登堡界面 圈层 特点 地壳 由固体岩石组成；厚薄不一，海洋地壳 ，大陆地壳厚 地幔 分为上地幔和 ；上地幔上部存在 ，是岩浆的主要发源地 地核 主要由铁和镍等金属组成；分为内核和外核 3.岩石圈：地壳和 (软流层以上)，由坚硬的 组成。 薄 下地幔 软流层 上地幔顶部 岩石 406557050 【主题探究】——地球内部圈层结构 ▲‖武仙座流星雨 当地时间2024年1月1日16时10分(北京时间15时10分)，日本石川县能登地区发生7.6级地震，震源深度30千米。下图为地震地点。地震波及日本多地，并引发海啸。此次地震造成能登地区多地停电，交通中断。 据此探究下列问题： (1)此次地震位于地球内部圈层的哪一层？请说明判断依据。 (2)地震发生后，当地居民看到地面物体晃动的先后顺序是什么？ (3)地震发生后，正在能登地区附近海域航行的轮船上的人感受到的晃动是怎样的？为什么？ 【主题探究】——地球内部圈层结构 ▲‖武仙座流星雨 当地时间2024年1月1日16时10分(北京时间15时10分)，日本石川县能登地区发生7.6级地震，震源深度30千米。下图为地震地点。地震波及日本多地，并引发海啸。此次地震造成能登地区多地停电，交通中断。 (1)此次地震位于地球内部圈层的哪一层？请说明判断依据。 (2)地震发生后，当地居民看到地面物体晃动的先后顺序是什么？ (3)地震发生后，正在能登地区附近海域航行的轮船上的人感受到的晃动是怎样的？为什么？ 地壳。震中位于陆地，且地势较高，地壳厚度较大，震源深度为30千米，故地壳。 先上下颠簸，后左右晃动。 只能感受到上下颠簸。 横波只能通过固体传播，纵波可以通过固体、液体和气体传播， 故只能感受到纵波的影响，不能感受到横波的影响。 一、地球的内部结构 1.地震波 地球的内部结构，无法直接观察。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。 地球具有弹性,允许弹性波通过,因此地震波可以在地球内部传播。地球在一定的条件下还具有塑性,因此在力的长期作用下,岩石会发生变形。通常情况下,同一震源的地震波在同一介质中纵波的传播速度比横波快1.73倍,而面波的速度只有横波的3/4。 纵波和横波的传播速度,都随着所通过物质的性质而变化。从地球内部地震波曲线图上，可以看出地震波在一定深度发生突然变化(图1.34)。 一、地球的内部结构 纵波(P波) 横波(S波) 传播速度 速度较快 速度较慢 传播介质 可以通过固体、液体和气体传播 只能通过固体传播介质 质点移动 使地表物质上下震动 使地表物质左右摇摆 P波 S波 纵波的传播速度较快,可以通过固体、液体和气体传播; 横波的传播速度较慢,只能通过固体传播。 纵波和横波的传播速度,都随着所通过物质的性质而变化。从地球内部地震波曲线图上，可以看出地震波在一定深度发生突然变化(图1.34)。 1.地震波 【思考】——地球内部地震波传播速度与地球内部圈层结构 在莫霍界面和古登堡界面附近，地震波的速度发生了突然的变化，这说明了什么问题? ①莫霍面:纵波和横波速度均变快； ②古登堡面:纵波突然减速，横波完全消失。 这说明界面附近物质的组成和性质发生了明显变化。 一、地球的内部结构 从地球内部地震波曲线图上，可以看出地震波在一定深度发生突然变化(图1.34)。这种波速突然变化的面叫不连续面。地球内部有两个不连续面:一个在地面下平均33千米处,在这个不连续面下，横波和纵波的速度都明显增加,这个不连续面叫莫霍界面;另一个在地下约2900千米处，在这里纵波的传播速度突然下降,横波完全消失,这个面叫古登堡界面。以这两个界面为界,地球内部被划分为地壳、地幔和地核三个圈层。 2.地震波在地球内部的传播速度：不连续面 ①33km处： P波的速度从7.0km/s突然增加至8.1km/s。 S波的速度从4.2km/s突然增加至4.4km/s； ②60—100km处： P波从 8.2km/s降至7.93km/s， S波从4.6 km/s降至4.36 km/s； ③2885km处： P波从13.54km/s降至7.98km/s， S波从7.23km/s降至0； 一、地球的内部结构 3.地球内部圈层： 地壳是地球表面一层由固体岩石组成的坚硬外壳，位于莫霍界面以外，它的质量只占全地球0.2%，主要由硅酸盐矿物为主体的岩石构成的薄壳，平均厚度17公里。地壳厚薄不一，按结构分为大陆地壳和海洋地壳两种，海洋地壳薄，一般为5-10千米；大陆地壳厚，平均厚度为39-41千米，有高大山脉的地方地壳会更厚，最厚达70千米。 Ⅰ.大陆地壳：双层结构 ①有硅酸铝层（花岗岩质） ②硅酸镁层（玄武岩质）； 二者以康德拉面为分界 Ⅱ.海洋地壳：不具双层结构，单层。 往往缺失硅酸铝层, 只有硅酸镁层（玄武岩质）。 (1)地壳(Crust) 【课堂拓展】——大陆地壳和大洋地壳的区别 ①大陆地壳的代表岩石为(硅酸铝层)花岗岩： ②大洋地壳的代表岩石为(硅酸镁层)玄武岩： 大陆地壳 大洋地壳 分布 大陆及大陆架 洋底 平均厚度 39-41km 5-10km 硅铝层花岗质层 10-40km 缺失 硅镁层 玄武岩质层20km 玄武岩质层5.5-7km 最古老的岩石 44亿年 <2亿年 构造运动 强烈，大部分岩石已发生了变形 轻微，大部分洋壳岩层很少发生变形 花岗岩 玄武岩 一、地球的内部结构 3.地球内部圈层: (2)地幔(Mantle) 从莫霍界面至古登堡界面，厚度约2850km，占地球总体积的80％，总质量的67.8％,是地球的主体部分。根据地震波波速的变化，地幔分为上地幔和下地幔。 Ⅰ.上地幔：从莫霍界面到670km深处的部分称为上地幔，上地幔由相当于基性岩（橄榄岩）物质组成，其主要矿物为橄榄石、辉石和石榴子石，被称为地幔岩，密度3.5，与石陨石相似。上地幔上部存在的软流圈是岩浆的重要发源地。 ①上地幔的上部为固态（—60km），是一层薄的固体岩石。 ②中部为部分熔融状态（60—250km，岩浆发源地），上地幔上部固态与地壳组成岩石圈，中部低速层（部分熔融状态）为软流圈； ③下部为固态（250—670km）。 橄榄石 一、地球的内部结构 3.地球内部圈层: (2)地幔(Mantle) Ⅱ.下地幔:从上地幔底部到古登堡界面之间的部分为下地幔（670-2889km），一般被认为是固态的，呈半固体的状态。密度5.1，下地幔一同上地幔物质成分相比，铁的含量相对增加，相当于石铁陨石。 一、地球的内部结构 3.地球内部圈层: (2)地幔(Mantle) Ⅲ.软流圈概念:又称低速带，上地幔的顶部， 是指地下60-250km之间地震波速度减低的地带。软流层，温度很高，岩石部分熔融，能缓慢流动；科学家推断，软流层是岩浆的主要发源地，地球板块的运动与之相关。上地幔顶部与地壳都由坚硬的岩石组成，合称岩石圈。 ②作用： 大规模岩浆活动的策源地， 全球性洋底扩张， 不断向地表喷出巨量熔岩形成岩石圈，岩石圈的物质又不断回到软流圈中。 ①特性： 全球范围内普遍存在，厚度厚薄不一。平均密度3.5g/cm2，物质成分与石陨石相当，由于温度接近于岩石的熔点，岩石又并未熔化， 而其塑性和活动性增强。 【课堂拓展】——地球板块运动 板块运动是指地球表面一个板块对于另一个板块的相对运动。这些板块，都漂浮在具有流动性的地幔软流层之上， 随着软流层的运动，各个板块也会发生相应的水平运动。 一、地球的内部结构 3.地球内部圈层: (3)地核(E-Core) 古登堡面至地心的部分，体积占16.2％，质量却占31.3％。地核的密度达9.98～12.5g/cm3。物质相当于铁陨石，即由铁、镍组成的天然合金（有磁性）组成。厚度约3400多千米；根据地震波的变化，可将地核分为外核和内核两层。 Ⅰ.外核：S波不能通过，说明物质呈液态，外核是熔融状态的金属物质，科学家认为，外核液态物质的运动形成了地球的磁场。 ‌ 地球磁场是由地球内部的液态外核中的热对流产生的电流形成的。‌地球磁场成因的假说认为： 地球磁场的形成原因和其它行星的磁场的形成原因是类似的，地球或其它行星由于某种原因而带上了电荷或者导致各个圈层间电荷分布不均匀。这些电荷由于随行星的自转而做圆周运动，由于运动的电荷就是电流，电流必然产生磁场。这个产生的磁场就是行星的磁场，地球的磁场也是类似的原因产生的。这个假说和各个行星磁场的有无和强弱现象符合。 一、地球的内部结构 3.地球内部圈层: (3)地核(E-Core) Ⅱ.内核：厚1200km， 平均密度12.9g/cm3，是一个密度极大的固体金属球,超强的压力将铁原子和镍原子紧紧挤压在一起。横波又重新出现，说明其又变为固态。 【课堂拓展】——地球内部圈层结构的形成 原始地球是一个接近匀质的球体，地球形成后，有过各种各样的变化，其中影响特别深远的是整个地球物质分异成若干同心圈层。即：地核、地幔、地壳、水圈、大气圈和生物圈。 这些圈层并非原始地球就有，而是地球长期演化的产物。从太阳星云中分化出来的地球是一个近于球体的地球，温度很低，构成地球的各种物质混杂在一起，没有明显的分层。 由于原始地球的收缩和放射性元素衰变等原因，使地球内部温度升高，使物质出现可塑性，局部出现熔融状态，并在重力作用下物质开始分异，其中地核、地幔、地壳组成固体地球。水圈和大气圈对固体地球的形成和改造有重要影响。 【课堂拓展】——地球内部圈层结构的形成 分异作用是地球内部最为重要的物质与能量的交换过程。 它最终导致地壳与大陆的形成。 分异作用也可能促使地球内部的气体逸出，最终导致大气圈和水圈的形成。 由于硅酸盐物质密度低、熔点高，而铁、镍物质密度高、熔点低。因此当地球内部温度够高时，铁和镍便熔化，而硅酸盐物质却仍能保持固体状态。这样熔融的铁和镍便流向地球的深处，形成地核; 而硅酸盐物质便上浮形成地幔和地壳。而组成地幔和地壳的物质也有轻重的区别，比如花岗岩最轻，玄武岩次之，橄榄岩最重，因此较重的橄榄岩下沉形成地幔，而玄武岩和花岗岩上浮形成地壳。 【课堂拓展】——地球内部圈层结构的形成 【思维整合】——地球内部圈层 1.地球内部圈层的划分 以莫霍界面和古登堡界面为界，可以将地球内部划分为地壳、地幔和地核三个圈层。 【思维整合】——地球内部圈层 2.地球内部各圈层的特点 圈层名称 分界面 主要组成物质 物质形态 特征 地壳   莫霍界面 古登堡界面   岩石 固态 由岩石组成的坚硬外壳，厚度不均，海洋部分薄，大陆部分厚 地幔 上地幔 含铁、镁的硅酸盐类矿物 固态 上部存在一个软流层 下地幔 温度、压力、密度均增大 地核 外核 以铁、镍为主，含有少量较轻元素 液态 横波不能通过 内核 固态 温度很高，密度、压力都很大 【思维整合】——地球内部圈层 3.地壳与岩石圈的区别和联系   厚度 范围 联系 示意图 地壳 海洋：5～10千米 地表至莫霍界面 岩石圈不仅包 含地壳而且还 包含上地幔顶 部(软流层以上部分) 大陆：最厚达70千米 岩石圈 70～100千米 地表至软流层以上　 【素养探究】——地震波的应用 (1)地球内部结构研究根据地震波在不同介质中传播的规律，来研究地球内部的结构。 (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。在实施工程当中，由于地质条件复杂、施工环境恶劣、施工工艺不规范、工序不严格等诸多因素，混凝土结构可能出现因振捣不密实而存有孔洞、蜂窝麻面等问题，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。 因此在土木工程中常用地震CT(指利用地震波射线对地质进行透视，通过地震波走势和能量衰减的观测对地质体成像的技术)对工程进行勘察。 2023年10月3日，“海洋石油720”深水物探船搭载我国自研海洋地震勘探采集拖缆“海经”装备系统，将10条超过8千米长的电缆布放到海水中，形成一个面积相当于1 021个标准足球场大小的数据采集网，首次完成了超深水海域勘探作业。“海经”系统主要利用了什么原理来探测深海？ 【素养提升】——地震波的应用 中国石化2023年11月15日宣布，公司部署在塔里木盆地的中国石化“深地一号”跃进3－3XC井测试获得高产油气流，日产原油200吨，天然气5万立方米。该钻井井深达9 432米，刷新亚洲最深井斜深和超深层钻井水平位移两项纪录。据此完成1～2题。 1.钻井深达9432米，可以到达地球内部的圈层是(　　) A.上地幔 B.下地幔 C.地壳 D.地核 2.依据地震波理论判断下图中可能有石油的是(　　) A.① B.② C.③ D.④ 1.C 解析 根据材料，目前“深地一号”钻井井深达9 432米，而大陆地壳的平均厚度为39～41千米，由此可知，该钻井位于地壳，C项正确； 上地幔与下地幔位于地壳与地核之间，地核位于地球内部最深处，其深度都大大超过9 432米，故A、B、D三项错误。 【素养提升】——地震波的应用 中国石化2023年11月15日宣布，公司部署在塔里木盆地的中国石化“深地一号”跃进3－3XC井测试获得高产油气流，日产原油200吨，天然气5万立方米。该钻井井深达9 432米，刷新亚洲最深井斜深和超深层钻井水平位移两项纪录。据此完成1～2题。 1.钻井深达9432米，可以到达地球内部的圈层是(　　) A.上地幔 B.下地幔 C.地壳 D.地核 2.依据地震波理论判断下图中可能有石油的是(　　) A.① B.② C.③ D.④ 2.A 解析 结合所学知识可知，纵波可以在固、液、气态物质中传播，纵波在通过液态物质时会减速，而横波只能在固态物质中传播。石油属于液态物质，因此可能有石油时纵波减速，横波消失。读图可知，①图横波消失，纵波减速；②图纵波消失，横波加速；③④图横波、纵波均加速，A项正确。 二、地球的外部圈层结构 1.组成 (1)包括大气圈、水圈、生物圈等。 (2)特点： 【自主学习】阅读P23—24教材内容及图片，完成下列自主学习内容。 圈层 特点 作用 大气圈 由气体和悬浮物质组成，主要成分是氮气和氧气 使地球上的温度变化和缓，提供生物生存所需的氧气 水圈 地表和近地表的各种形态水体的总称，其主体是海洋 在物质迁移和能量转换中十分重要 生物圈 地球表层生物及其生存环境的总称。多数生物集中分布在大气圈、水圈与岩石圈的接触带中 促进太阳能转化、改变大气圈和水圈组成、改造地表形态等 2.自然环境的构成 大气圈、水圈、生物圈与岩石圈相互联系、相互渗透，共同构成人类赖以生存和发展的自然环境。 406557050 【主题探究】——地球外部圈层结构 ▲‖武仙座流星雨 当地时间2024年2月14日18时33分左右，日本鹿儿岛县樱岛火山发生喷发，火山灰柱高度达5 000米。图一为日本樱岛火山喷发景观图，图二为地球外部圈层示意图。 据此探究下列问题： (1)火山喷发形成的火山灰柱联系了哪些地球圈层？ (2)火山喷发物进入大气后，会形成火山灰，指出火山灰在地球圈层结构中的物质迁移顺序。 (3)有人说，生物圈是地球上所有生物的总称；也有人说，生物圈是地球上生物及其生存环境的总称。对此，你的理解是什么？ 【主题探究】——地球外部圈层结构 ▲‖武仙座流星雨 当地时间2024年2月14日18时33分左右，日本鹿儿岛县樱岛火山发生喷发，火山灰柱高度达5 000米。图一为日本樱岛火山喷发景观图，图二为地球外部圈层示意图。 据此探究下列问题： (1)火山喷发形成的火山灰柱联系了哪些地球圈层？ (2)火山喷发物进入大气后，会形成火山灰，指出火山灰在地球圈层结构中的物质迁移顺序。 (3)有人说，生物圈是地球上所有生物的总称；也有人说，生物圈是地球上生物及其生存环境的总称。对此，你的理解是什么？ 生物圈有广义和狭义之分： 广义的生物圈包括生物及其生存环境， 狭义的生物圈仅指生物本身。 岩石圈和大气圈。 大气圈→水圈、生物圈→岩石圈。 二、地球的外部圈层结构 3.地球外部圈层: 地球的外部圈层包括大气圈、水圈、生物圈等。岩石圈的表面高低不平，被大气圈、水圈和生物圈覆盖。地球不是一个均质体，而是由不同状态和不同物质成分的同心圈层所组成的球体。这些圈层之间相互联系、相互制约，形成了人类赖以生存和发展的自然环境。 二、地球的外部圈层结构 3.地球外部圈层: (1)大气圈:由气体和悬浮物质组成的复杂系统，它的主要成分是氮气和氧气。 大气圈笼罩着地球，使得地球上的温度变化和缓，同时提供了生物生存所必需的氧气； 大气圈中的风、云、雨、雪等天气现象，与人类息息相关 ▲‖2024年9月16日“贝碧嘉”登陆上海浦东，成为1949年以来登陆上海最强台风。 二、地球的外部圈层结构 3.地球外部圈层: (2)水圈:是地表和近地表的各种形态水体的总称，其主体是海洋，还包括陆地上的河流、湖泊、沼泽、冰川、地下水等。水是最活跃的自然环境要素之一，在地球表面物质迁移和能量转换中起着十分重要的作用，是人类和其他生物生存和发展所不可或缺的 二、地球的外部圈层结构 3.地球外部圈层: (3)生物圈:是地球表层生物的总称。地球生物的活动和影响范围虽然涉及大气圈、水圈和岩石圈，但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。生物从环境中获取物质和能量，同时也在促进太阳能转化、改变大气圈和水圈组成、改造地表形态等方面起着重要作用。 二、地球的外部圈层结构 4.地球各圈层与自然环境 大气圈、水圈、生物圈与岩石圈相互联系、相互渗透，共同构成人类赖以生存和发展的自然环境。 黄山翡翠谷 【活动】——认识大气圈、水圈、生物圈和岩石圈及其相互联系 自然景观涉及大气圈、水圈、生物圈和岩石圈。图1.36为一张自然景观照片。 大气圈、水圈、生物圈与岩石圈之间相互联系、相互渗透，各圈层之间不断进行着物质交换和能量传递，共同组成了人类赖以生存的地理环境。 1.找出照片中主要事物，如山、云、山顶积雪、湖泊、草、树木等。 2.将找出的事物按照大气圈、水圈、生物圈和岩石圈进行分类。 3.思考各事物之间的联系 山体 云层 树木 积雪 湖泊 草 岩石圈：山 大气圈：云 水圈：山顶积雪、河流 生物圈：草、树木 【素养提升】——莫霍洛维奇界面 阅读图文材料，完成下列要求。 莫霍洛维奇界面(以下简称莫霍界面)是指位于地下的不连续界面，因地势的高低起伏，不同地区莫霍界面的深度存在着较大的差异。下图为我国云贵高原某地区莫霍界面深度等值线图(单位：km)。 (1)描述图示区域莫霍界面深度的空间分布特点。 (2)指出图示区域地壳厚度最大的区域并说明判断依据。 (3)结合所学知识，说出探测莫霍界面深度的依据，并阐述原理。 【素养提升】——莫霍洛维奇界面 阅读图文材料，完成下列要求。 莫霍洛维奇界面(以下简称莫霍界面)是指位于地下的不连续界面，因地势的高低起伏，不同地区莫霍界面的深度存在着较大的差异。下图为我国云贵高原某地区莫霍界面深度等值线图(单位：km)。 (1)描述图示区域莫霍界面深度的空间分布特点。 (2)指出图示区域地壳厚度最大的区域并说明判断依据。 地震波。 原理：地震波在不同的介质中传播速度存在着较大差异； 地震波的横波和纵波在向下经过莫霍界面时出现明显加速现象。 (3)结合所学知识，说出探测莫霍界面深度的依据，并阐述原理。 ①深度空间分布不均； ②西北深度大，东南深度小，深度自东南向西北递增； ③西北部、北部深度变化较大。 西北部。依据： 莫霍界面之上为地壳部分，西北部莫霍界面深度大，说明地表到莫霍界面的距离远，地壳厚度最大。 ▲‖地球系统 本节课结束，谢谢！ $$