内容正文:
地球的圈层结构
第一章 宇宙中的地球
同学们,前几节课我们学习了什么还记得吗?对!我们学习了地球的宇宙环境、太阳对地球的影响以及地球的历史。学习了这么多东西,我们也只是了解了地球的外部环境,那地球本身到底是什么样子的呢?这节课我们就一起来探索一下地球的圈层结构,了解一下地球的构造。首先我们先一起看个视频,大体了解一下地球内部是什么样子的。
运用示意图,说明地球的圈层结构。
1. 依据地震波的传播特点,说明地球内部圈层的划分和结构特点。
2.结合示意图,掌握地球的外部圈层结构,并能知道各圈层的主要特点。
3.结合案例,能够理解大气圈、水圈、生物圈、岩石圈之间的相互联系、渗透,及各圈层与人类活动的关系。
情境导入
科拉超深钻井是前苏联的钻井平台。1970年开始钻探,1994年钻探深度达到了12869米,是当前世界上最深的钻井。后因难度太大经费不足停止钻井。
我国“蓝鲸2号”是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。
地球半径6371千米,我们目前所能研究的深度仅仅到达地球半径的0.2%,仅仅触及地球的“表皮”。那么
1. 人类通过什么方式认识地球的内部呢?
2. 地球的内部结构究竟是怎样的呢?
电影《流浪地球》讲述了在2075年,太阳即将毁灭,已经不适合人类生存,而面对绝境,人类将开启“流浪地球”计划,试图带着地球一起逃离太阳系,寻找人类新家园的故事。
3
地球的内部圈层结构
01
(一 )地震波
1.地震波:
当地震发生时,地下岩石受到强烈的冲击,产生弹性震动,并以波的形式向四周传播。这种弹性波叫地震波。
(一 )地震波
2. 地震波的分类及特点
纵波:振动方向与波的传播方向一致
横波:振动方向与波的传播方向垂直
纵波
(P波)
Primary waves
横波
(S波)
Secondary waves
(一 )地震波
2. 地震波的分类及特点
纵波:振动方向与波的传播方向一致
横波:振动方向与波的传播方向垂直
分类 特 点
传播速度 所经物质状态 共同点
纵波
横波
较 快
较 慢
固体、液体、气体
固 体
波速都随通过的物质的性质而变化,物质密度越大传播速度越快。
(一 )地震波
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)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?
(2)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是怎样的?为什么?
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。
因为纵波传播速度快,横波传播较慢。
横波
0
3
6
9
12
15
速度/km•S-1
1000
2000
3000
4000
5000
6000
深度/km
6371
33
2900
5150
纵波
地心
地面
思考:
1.假设地球是均质的,地震波速度还会变化吗?为什么?
2.地震波传播速度的变化特点反映了什么?
3.地震波速度突然发生变化的地方称作什么?地震波速度发生明显变化的深度在哪一个部位?称它为什么?如何变化?这反映了什么?
(二)地球的内部圈层结构
1. 不连续面:地球内部地震波速发生突然变化的面 。
横波
纵波
0
3
6
9
12
15
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
5150
地下深度
33千米处
(大陆 部分 )
P、S波速都明显增加
莫霍界面
2900千米处
P波速忽然下降,S波完全消失
古登堡界面
不连续面
波速变化
2.划分地球内部圈层的依据
地震波在地球内部传播时速度发生突然变化,这个波速发生突然变化的面叫做不连续面。地球内部就通过这个不连续面来划分圈层。
内核
外核
地幔
地壳
横波
纵波
0
3
6
9
12
15
速度/km•S-1
1000
2000
3000
4000
5000
6000
深度/km
莫霍界面
古登堡界面
6371
地面
地心
33
2900
5150
3.地球内部圈层的划分
地核
地壳
地幔
外核
内核
内核
外核
下地幔
上地幔
地壳
莫霍界面
古登堡面
4. 地球各内部圈层的特征
(1)地壳:地壳位于莫霍界面之外,是地球表面一层薄薄的、由岩石组成的坚硬外壳。它厚薄不一,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。
莫霍界面
33千米
古登堡界面
2900千米
地壳
地
幔
地
核
上地幔
下地幔
外核
内核
岩石圈
岩石圈
上地幔
最厚—南美洲厄瓜多尔的钦博拉索山( 6272米,顶峰至地心6384100米,比珠峰的6381949米还厚2151米)
■组成地壳的元素
上层: 硅铝层(较轻)一般只分布在大陆部分,高山、高原区厚度大,平原地区厚度小;在大洋地壳中很薄,甚至缺失
下层:硅镁层(较重)普遍存在(连续分布)
大陆地壳:双层——硅铝层、硅镁层,平均33km
大洋地壳:单层——硅镁层,平均6km
■地壳结构
大陆地壳:
大洋地壳:
莫霍界面
上层: 硅铝层
下层:硅镁层
地幔
地壳
双层
单层
结构特征:
厚度不均
硅铝层不连续分布
莫霍界面
33千米
古登堡界面
2900千米
地壳
地
幔
地
核
上地幔
下地幔
外核
内核
上地幔
地壳
软流层
岩浆的主要发源地
岩石圈
上地幔上部
上地幔顶部
上地幔上部—软流层—岩浆
上地幔顶部+地壳=岩石圈
(2)地幔:地幔界于莫霍界面和古登堡界面之间,占地球总体积的80%。根据地震波波速的变化,地幔分为上地幔和下地幔两层。在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,地球板块运动与之相关。主要由硅酸盐类物质构成 , 富含铁、 镍、镁等元素。
(3)地核:地核以古登堡界面与地幔分界。由铁镍金属组成。厚度为3400多千米。根据地震波波速的变化,可以将地核分为外核和内核两层。
外核是熔融状态的金属物质,液态物质运动形成地球磁场。
内核是一个密度极大的固体金属球,超强压力将铁镍原子积压在一起。
莫霍界面
33千米
古登堡界面
2900千米
地壳
地
幔
地
核
上地幔
下地幔
外核
内核
理解要点
岩⽯圈是⼀个动态平衡的结构单元
它与软流层的相互作⽤是板块构造运动 的物质基础
岩⽯圈的定义
岩⽯圈 = 地壳 + 上地幔顶部
地壳是岩⽯圈的⼦集,包含于岩⽯圈 之中
岩⽯圈的范围⼤于地壳的范围
软流层位于上地幔顶部 ,具有可塑性
岩⽯圈由坚硬的岩⽯构成 ,整体为固 态
岩⽯圈的特征
岩⽯圈"漂浮"在软流层之上
⼀个重要的概念:岩⽯圈
(二)地球的内部圈层结构
地壳:固态
固体岩石组成,地壳厚薄不一,海洋地壳较薄,一般为5-10千米;陆地地壳较厚,一般为35千米,最厚可达70千米。
地幔
软流层
地幔:固态
占地球总体积的80%,分为上地幔和下地幔(地下900km为分界线),上地幔上部存在软流层,是岩浆的主要发源地。
上地幔顶部与地壳组成岩石圈
外核
内核
外核:液态
液态金属物质,温度高,其物质运动形成地球的磁场。
内核:固态
固体金属球,温度高、密度极大,具有超强的压力。
(二)地球的内部圈层结构
圈层名称 分界面 主要组成物质 物质形态 特征
地壳
地幔
地核
小结
(二)地球的内部圈层结构
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可能为岩浆的主要源地(板块运动)
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
小结
读“地震波波速与地球内部构造图”,回答1~3题。
1.下列叙述正确的是( )
A.纵波和横波波速都随深度的增加而增大
B.①和②之间是古登堡界面
C.在深约2 900千米处横波突然消失
D.地核是岩浆的主要发源地
2.岩石圈是指( )
A.①的顶部 B.①和②的顶部
C.②的顶部 D.③的外部
3.某地地下30千米处发生地震,这时地面上的人、附近不远处的飞鸟和池塘里的鱼,都会感到( )
A.先上下颠簸,后左右摇摆 B.先左右摇摆,后上下颠簸
C.P波,上下颠簸 D.S波,左右摇摆
C
C
课堂检测
B
22
5.如果该小羊希望利用地震波来寻找海底油气矿藏,下列四幅地震波示意图中表示海底储有石油的是( )
A.① B.② C.③ D.④
某动画片有一集想设计一只小羊“遁地”前往地球另外一侧去看看。该小羊从家中钻入地下始终保持直线前进并穿越地心。据此完成4~5题。
4.在该小羊穿越地心前,依次穿越的是( )
A.地壳—地幔—地核—莫霍界面—古登堡界面
B.地壳—古登堡界面—地幔—莫霍界面—地核
C.地幔—莫霍界面—地核—古登堡界面—地壳
D.地壳—莫霍界面—地幔—古登堡界面—地核
D
课堂检测
A
23
02
地球的外部圈层结构
大
气
圈
生
物
圈
水
圈
水
圈
地
壳
地
幔
地球的外部圈层之间相互联系、相互渗透,共同构成人类赖以生存和发展的自然环境。
莫
霍
界
面
地球的外部圈层结构
2000—3000㎞
⑴大气圈是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.大气圈
⑵作用:大气笼罩地球,使得地球温度变化和缓,为生物呼吸提供氧气,风云雨雪等天气现象与人类息息相关。
2.水圈
⑴水圈是地表和近地表的各种形态水体的总称。
⑵水圈的组成:主体是海洋,还包括河流、湖泊、沼泽、冰川、地下水等。
⑶水圈的作用: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。
3.生物圈
生物圈:地球表层生物及其生存环境的总称。
作用: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。
范围:大气圈、水圈、岩石圈,但多数生物集中分布在大气圈、水圈、岩石圈很薄的接触地带。
岩石圈是地球内部圈层和外部圈层的过渡区域。
4.岩石圈
地球的外部圈层结构
圈层 组成 地理意义
大气圈
水圈
生物圈
练
习
课堂练习
地球的外部圈层结构
圈层 组成 地理意义
大气圈 由__________和__________组成,
主要成分是氮气和__________
水圈 地表和近地表的各种形态水体,主体是________,还包括陆地上的河流、湖泊、沼泽、冰川、地下水等
生物圈 地球表层生物及其环境的总称,占有______的底部、______的全部和______的上部
气体
悬浮物质
氧气
海洋
大气圈
水圈
岩石圈
调节地球的温度,提供生物生存所必需的氧气,形成复杂的天气,与人类息息相关。
参与地表物质迁移和能量转换,是人类和其他生物生存和发展所不可或缺的。
生物从环境中获取物质和能量;促进太阳能转化;改变大气圈和水圈的组成;改造地表形态。
活动探究: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。下图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
地球的圈层结构
外部圈层
内部圈层
划分依据
分层
岩石圈:内部圈层与外部圈层交接过渡的一个圈层
生物圈
大气圈
水圈
地壳
地幔
地核
莫霍界面
古登堡界面
纵波
横波
地震波
记忆:一波二面三层四圈
课堂总结
1.图中所示的圈层A、B、C分别是( )
A.水圈、生物圈、岩石圈
B.生物圈、岩石圈、水圈
C.岩石圈、水圈、生物圈
D.生物圈、水圈、岩石圈
2.A圈层不同于其他圈层的特点是( )
①只有A圈层具有生命存在的条件 ②不单独占有空间,渗透于其他圈层之中
③占有独立空间,厚度约为300多米 ④地球上非常活跃的特殊圈层
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
右图为地球圈层构造示意图。据此完成下面小题。
D
课堂检测
D
如下为“20元人民币的背景图”,据此完成下面小题。
3.图片体现出的地球圈层个数为( )
A.5个 B.4个 C.3个 D.2个
4.地理环境中最活跃和不单独占有空间的圈层是( )
A.大气圈 B.生物圈 C.水圈 D.地壳
课堂检测
B
B
35
$