内容正文:
地球的内部结构是否如视频中所描述的那样?
人类通过什么方式认识地球的内部结构呢?
1
第一章第四节
宇宙中的地球
地球的圈层结构
学习目标
1.了解地震波的类型、传播特点及其在划分地球内部圈层方面的应用;
2.理解并掌握地球内部圈层的划分依据、主要特点;
3.理解地球外部各圈层的组成、主要特点及各圈层的相互关系;
4.结合实际,会分析地球圈层结构与人类活动的密切关系。
地球半径6371KM,我们如何感知地球内部的结构呢?
1970年,开钻
1991年,钻至12869米
科拉超深钻孔是吉尼斯世界纪录收录的"对地壳的最深渗透"
我国“蓝鲸2号”
全球最先进超深水双钻塔半潜式钻井平台
最大钻井深度15250米
通过声波,敲瓜判瓜
如何探究看不到的地球内部呢?
地震波
地震波
1.地震波
一、地球的内部圈层结构
观看视频,了解地震波的概念、类型
(1)概念
1.地震波
一、地球的内部圈层结构
地震波:地震发生时,地下岩石受到强烈冲击,产生弹性震动,并以波的形式向四周传播。
7
震源
震源:地震发生的能量释放点
震级:震源释放能量的大小
以地震波的形式传播
不同地区烈度不同
烈度:地震造成地面振动的激烈程度
地震波
1.地震波
一、地球的内部圈层结构
S波
P波
1.地震波
一、地球的内部圈层结构
速度 传播介质 对地面的影响 共同特点
横波
(S波)
纵波
(P波)
较慢
较快
固体传播
固、液、气
均可传播
传播速度都随着所通过物质的性质而变化
左右晃动
上下震动
(2)分类
纵波是个P,能穿固液气;
横波是个S,到固体为止
9
地震波
分类 传播速度 所经介质状态 感受 破坏力 共同点
纵波(P波)
横波(S波)
固态
固液气
较快
较慢
波速随着所通过物质的性质而变化
上下颠簸
左右摇晃
小
大
S波
P波
1.地震波
一、地球的内部圈层结构
(2)分类
地震波(地震时产生的弹性震动波)
横波(S波)
纵波(P波)
S波:左右摇动
P波:上下颠簸
速度慢,只能通过固体传播
速度快,能通过三态传播
(固体、液体和气体)
纵波是个P,能穿固液气;
横波是个S,到固体为止
先上下震动,
后左右摇晃。
有上下震动,
无左右摇晃。
有上下震动,
无左右摇晃。
思考:当地震发生时,
陆地上的人、水中的鱼、天空中的鸟感觉相同吗?为什么?
12
利用纵波传播速度比横波快,然后电磁波传递速度比地震波快的原理,在感知到地震纵波的时候,赶在破坏性更大的横波到来之前预警地震来临的消息
地球的圈层
地震预报是对尚未发生、但有可能发生的地震事先发出通告;
地震预警则是指在地震发生以后,抢在地震波传播到设防区域前,向其提前几秒至数十秒发出警报,以告知当地人们采取应急措施,尽可能减少伤亡。
人工震源车:给地球做 “CT”
地球平均半径6371km
在车身下部的“地震锤”,液压轴通过上下伸缩把“地震锤”提起然后砸向地面,强大的力量冲击地下的岩层,一次人工地震就形成了。
地震锤产生的能量在传播时,遇到不同的物质其传播速度是不同的,因而检波器根据速度的变化就可以推测地球内部圈层的结构。
人工震源车:造出“地震波”
给地球做“CT”
思考2:哪一种波的破坏性大?黄金逃生时间指?
横波;
纵波和横波到达的时间,差12秒。
图1.34 地震波的传播速度与地球内部圈层的划分
探究:
地震波传播速度在传播过程中发生几次明显的变化?
根据这些变化,我们应该将地球划分为几个圈层?请画一画。
一、地球的内部圈层结构
2.不连续面——划分界限
地球内部地震波传播速度与圈层结构示意图
不连续面:地震波传播速度突然发生变化的面叫做不连续面
在大陆地面下平均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”
33km
莫霍界面
一、地球的内部圈层结构
2.不连续面——划分界限
19
地球内部地震波传播速度与圈层结构示意图
不连续面:地震波传播速度突然发生变化的面叫做不连续面
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”
2900km
古登堡界面
一、地球的内部圈层结构
2.不连续面——划分界限
20
横波
纵波
0
3
6
9
12
速度/km•S-1
1000
2000
3000
4000
5000
6000
深度/km
莫霍界面
古登堡界面
6371
33
2900
地壳(Crust)
地幔(Mantle)
地核(E-Core)
3.地球内部圈层结构特点
由固体岩石组成的坚硬外壳;
莫霍界面之上;
厚薄不一
洋壳薄,一般为 5-10千米
大陆地壳厚
有高大山脉的地壳会最厚达70千米
思考:地壳的位置、厚度和组成有哪些特点?
(1)地壳
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大陆地壳:双层
大洋地壳:单层
莫霍界面
地 幔
地壳
上层: 硅铝层
下层:硅镁层
高大山脉 60-70KM
大陆平均39—41KM
海洋平均5—10KM
均厚17KM
3.地球内部圈层结构特点
(1)地壳
莫霍界面
古登堡界面
33km
地幔
上地幔
下地幔
岩石圈
莫霍界面与古登堡界面之间;
地幔分为上地幔和下地幔;
占地球总体积的80%;
软流层:上地幔的上部;
岩石圈:上地幔顶部+地壳
3.地球内部圈层结构特点
思考:地幔的位置、组成和主要特点有哪些?
(2)地幔
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软流层、岩石圈在什么位置?
=软流层之上
岩石圈的范围
=上地幔顶部+地壳
软流层
岩石圈
上地幔
地壳
软流层
莫霍界面
软流层:上地幔的上部
上地幔的上部存在一个软流层,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
3.地球内部圈层结构特点
莫霍面与古登堡面之间;
可分为上地幔、下地幔;占地球总体积的80%;
软流层位置:上地幔的上部,是岩浆主要发源地。
思考:地幔的位置,组成和主要特点有哪些?
(2)地幔
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1912年阿尔弗雷德·魏格纳正式提出了大陆漂移学说,并在1915年发表的《海陆的起源》一书中作了论证。20世纪50年代中期至60年代,随着古地磁与地震学、宇航观测的发展,大陆漂移说获得新生,并为板块构造学的发展奠定了基础。
早在1620年的时候,英国的哲学家、政治家弗朗西斯·培根就在地图上观察到,南美洲东岸和非洲西岸可以很完美地衔接在一起。虽然培根喊出了著名的言语“知识就是力量”,但他不是真正的科学家,他只是将自己关于两块大陆的想法说了出来,而没有试图去寻找证据,来证实两岸曾经是相连的。
1910年的一天,年轻的德国气象学家魏格纳身体欠佳,躺在病床上。百无聊赖中,他的目光落在墙上的一幅世界地图上,他意外地发现,大西洋两岸的轮廓竟是如此相对应,特别是巴西东端的直角突出部分,与非洲西岸凹入大陆的几内亚湾非常吻合。自此往南,巴西海岸每一个突出部分,恰好对应非洲西岸同样形状的海湾;相反,巴西海岸每一个海湾,在非洲西岸就有一个突出部分与之对应。
第二年,魏格纳开始搜集资料,验证自己的设想。他首先追踪了大西1930年11月1日,魏格纳与爱斯基摩人向导罗姆斯·威廉洋两岸的山系和地层,结果令人振奋:北美洲纽芬兰一带的褶皱山系与欧洲北部的斯堪的纳维亚半岛的褶皱山系遥相呼应,暗示了北美洲与欧洲以前曾经“亲密接触”;美国阿巴拉契亚山的褶皱带,其东北端没入大西洋,延至对岸,在英国西部和中欧一带复又出现;非洲西部的古老岩石分布区(老于20亿年)可以与巴西的古老岩石区相衔接,而且二者之间的岩石结构、构造也彼此吻合;与非洲南端的开普勒山脉的地层相对应的,是南美的阿根廷首都布宜诺斯艾利斯附近的山脉中的岩石。
1930年魏格纳第三次深入格陵兰岛考察气象时,不幸长眠于冰天雪地之中,年仅50岁,他的遗体在第二年夏天才被发现。
阿尔弗雷德·魏格纳(Alfred Lothar Wegener,1880年11月1日-1930年11月2日),1880年11月1日生于柏林,德国气象学家、地球物理学家,1930年11月在格陵兰考察冰原时遇难。被称为“大陆漂移学说之父”。
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思考:请描述软流层、岩石圈的位置。
上地幔
软流层:上地幔的上部,岩浆的发源地
岩石圈:上地幔顶部+地壳
上地幔顶部
软流层
上地幔
软流层
上地幔顶部
3.地球内部圈层结构特点
古登堡界面以下;
由铁和镍等金属组成,厚度约3400多Km;
可分为内核、外核;
外核是液态的金属物质;内核密度极大的的固体金属球。
思考:地核的位置、组成和主要特点有哪些?
(3)地核
30
3.地球内部圈层结构特点
(3)地核
内核:密度极大的固体金属球
外核:液态金属物质
特点:液态物质的运动形成了地球的磁场
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地球内部圈层(内3圈)
内部圈层
地壳
地核
地幔
上地幔
下地幔
内核
外核
上地幔上部为软流层(岩浆发源地)
莫霍界面
(33km)
古登堡界面(2900km)
厚度不均 陆壳>洋壳
液态金属
固态金属
◆练练更健康
地球不是一个均质的球体,而是一个由不同物质、不同物态组成的同心圈层结构的球体。以地心为共同球心,地球圈层分为内部圈层和外部圈层。下图示意地球内部圈层。据此完成1~3题。
1.图中甲圈层为( )
A.岩石圈 B.上地幔
C.地壳 D.软流层
2.图中甲以上的圈层( )
A.厚度均匀 B.合称岩石圈
C.由铁和镍组成 D.呈熔融状态
D
B
3.图中乙圈层与外核的物态差异很大,判断依据是2 900千米处( )
A.横波、纵波速度均加快
B.横波、纵波速度均变慢
C.横波消失,纵波速度下降
D.纵波消失,横波速度下降
C
地壳
莫霍界面
上地幔
下地幔
古登堡界面
外核
液-固界面
内核
小结
人类所赖以生存的条件,与地球外部的哪些物质息息相关呢?
想一想
通常把地壳表层以外的由大气、水体和生物组成的自然界,划分为大气圈、水圈和生物圈三个圈层,统称为地球的外部圈层。
地球外部圈层(外3圈)
岩石圈
水 圈
大气圈
生 物 圈
岩石圈(内部圈层)
大气圈、水圈、生物圈(外部圈层)
通常把地壳表层以外的由大气、水体和生物组成的自然界,划分为大气圈、水圈和生物圈三个圈层,统称为地球的外部圈层。
概念:
大气圈指环绕地球外部的气体圈层。由气体和悬浮物质组成,主要成分是氮气和氧气。
地理意义:
避免多数流星体对地球撞击
提供生物生存所必需的氧气
形成复杂的天气
调节地球的温度(保温作用)
削弱了紫外线对地球生物影响(削弱作用)
大气圈
水圈是由地球表层各种水体组成的连续但不规则的圈层。(江河湖海、地下水、冰川水、大气水)
地理意义:
通过水循环(流水作用)塑造这地表形态。
水圈
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
生物圈(最活跃)
广义的生物圈是指地球表层生物及其生存环境的总称。
狭义的生物圈是地球表层生物的总和。生物圈是地球特有的一个圈层,也是最活跃的圈层。
范围:
占有大气圈的底部
水圈的全部
岩石圈的上部
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
自然景观涉及大气圈、水圈、生物圈和岩石圈
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
草本
认识大气圈、水圈、生物圈和岩石圈及其相互联系
大气圈
水圈
岩石圈
生物圈
地球各圈层相互联系、相互渗透,共同构成人类赖以生存和发展的自然环境。
◆练练更健康
(2024·北京延庆高一期末)下图是地球自然环境圈层间物质交换示意图。读图,完成1~2题。
1.②圈层的主要特点是( )
A.连续但不规则
B.由气体和悬浮物质组成
C.由坚硬岩石组成
D.能够进行光合作用
2.“落红不是无情物,化作春泥更
护花”反映的圈层关系是( )
A.①③ B.①②
C.③④ D.②③
B
C
记忆:一波二面三层四圈
思维导图
读地震波的传播速度与地球内部圈层的划分示意图,回答1~3题。
1.地球内部圈层划分的主要依据是 ( )
A.各圈层的温度不同 B.各圈层的压力不同
C.各圈层的活跃程度 D.地震波的传播速度
2.从莫霍界面到古登堡界面,地震波波速的变化是 ( )
A.横波、纵波都变快 B.横波、纵波都变慢
C.横波变快,纵波变慢 D.横波变慢,纵波变快
3.一般认为,岩浆的主要发源地是位于 ( )
A.软流层 B.下地幔 C.图中③层 D.图中①层
地球是一个具有圈层结构的天体。读某同学手绘的地球圈层结构示意图,完成4、5题。
4.地壳和上地幔顶部合称为 ( )
A.软流层 B.地核
C.岩石圈 D.地幔
5.关于图中各圈层特点的正确叙述是 ( )
A.大气圈主要由固体杂质组成 B.水圈是连续但不规则的圈层
C.地壳是厚度最大的地球圈层 D.地核可能是岩浆主要发源地
日本西南部九州熊本县发生7.3级地震,震源深度约10千米。据此回答6、7题。
6.地震发生时释放出巨大的能量,下列说法正确的是 ( )
A.地震通过地震波向外释放出能量
B.地球的内能主要来源于太阳辐射
C.地震发生时,首先到达地面的是地震波中的横波
D.发生在海洋中的强烈地震不会对人类产生危害
7.这次地震的震源位于地球内部圈层中的 ( )
A.地幔 B.地壳 C.内核 D.软流层
读“地球圈层局部示意图”,完成8~10题。
8.图中表示大气圈的是 ( )
A.A B.B C.C D.D
9.图中A圈层 ( )
A.是一个连续且规则的圈层 B.是一个规则但不连续的圈层
C.由气体和悬浮物质组成 D.由坚硬的岩石组成
10.图中B圈层物质运动的主要动力是 ( )
A.地球内部的能量 B.太阳辐射 C.地球的引力 D.人类活动
下图为地球圈层结构示意图。读图,完成11、12题。
11.下列关于图中各圈层的叙述正确的是 ( )
A.C为大气圈 B.A为水圈
C.D、E 合称岩石圈 D.B为文化圈
12.火山喷发的岩浆来自 ( )
A.软流层 B.下地幔 C.图中D层 D.图中G层
13.下图为地球内部圈层示意图。读图,回答问题。
(1)结合图判断两个不连续面:A为__________ ,B为__________,
地震波通过B界面时,波速变化有何特征?
(2)填出图中字母代表的圈层名:C_______,D+E________,F+G_________。
(3)如何推断地球内部各圈层的物质是固态还是液态?
莫霍界面
古登堡界面
纵波传播速度突然下降,横波完全消失。
地壳
地幔
地核
由于纵波可以通过固体、液体、气体三态传播,而横波只能通过固体传播,因此可以判断:地壳和地幔属于固态,地核可能为液态。
14.读“地球内部圈层示意图”,回答下列问题
(1)图中甲、乙是地球内部的两个不连续面,其名称分别是:甲____________,乙______________。
(2)当A地发生地震时,B、C、D、E、F五个观测点都测到了A地发出的地震波,B点测得地震的震级为8.0级,则E点测得地震的震级为________级
对B、E两点所测到的纵波波速进行比较,波速较快的是________观测点,分析造成两地波速差异的原因。
古登堡界面
莫霍界面
8.0
E
纵波在地幔中的传播速度要高于在地壳中的传播速度,AE之间经过了地幔,AB之间没有经过地幔。
(2024·江苏无锡高一期末)图1为地震波典型时距曲线(表示地震时纵波和横波到达不同地震台站所需的时间),图2为某次地震时,M、N、Q三地震台站测得不同的震中距(地面上任何一点到震中的直线距离),并以此为半径绘成大小不同的圆。读图,完成7~9题。
7.若M台站测得纵波和横波时距差为4分钟,则M台站的震中距最接近( )
A.1 500千米 B.2 500千米
C.3 500千米 D.4 500千米
8.依据M、N、Q三地震台站测得的震中距判断,此次地震震中位于( )
A.① B.②
C.③ D.④
B
B
9.有关W1和W2的说法正确的是( )
A.W1为纵波,传播速度较快
B.W1可通过固体、液体、气体
C.W2是横波,传播速度较慢
D.W2能穿越地壳、地幔、地核
D
地球的外部圈层结构·大气圈
大气圈是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
氮气
氧气
氩气
氙气
氖气
氢气
氦气
氪气
二氧化碳
地球的外部圈层结构·水圈
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
地球的外部圈层结构·生物圈
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
地球外部圈层与自然环境
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
大气圈
水圈
生物圈
读教材P23页,思考并完成下列表格:
外部圈层 概念 组成 作用
大气圈
水圈
生物圈
请同学们将各圈层的名称填入下表:
岩石圈
水 圈
大气圈
生 物 圈
Lavf57.83.100
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