第三节地球的圈层结构 讲义 2026-2027学年高一上学期地理湘教版必修一

本讲义聚焦地球圈层结构核心知识点，以“如何探测地球内部”为导入，通过地震波（纵波可穿固液气、横波仅穿固体）特性，结合莫霍面、古登堡面划分地壳、地幔、地核，再延伸至大气圈、水圈、生物圈及其相互关系，构建完整认知支架。 该资料以科拉超深钻井案例激发探究欲，用熟鸡蛋类比内部圈层培养综合思维，通过表格梳理圈层特征辅助系统记忆。课中助教师清晰授课，课后学生可借图示和类比回顾知识，强化内外圈层联系，提升地理实践力与区域认知。

湘教版必修一 · 第三节 地球的圈层结构 第三节 地球的圈层结构 讲义 01 探究：我们如何“看见”地球内部？ ——从科拉超深钻井到地震波 人类已经能够登上月球、探测火星，却至今无法直接深入到地球内部。地球的平均半径约为 6371 千米，而目前人类钻探的最深记录——苏联科拉超深钻井，深度也只有约 12.26 千米，仅相当于地球半径的约 0.2%。 图 科拉超深钻井位置与地球内部结构对比示意 那么，科学家是如何认识地球内部结构的呢？ 1. 直接观测：通过钻井、火山喷发物、地热活动等获取浅部信息。 1. 间接探测（主要方法）：利用地震波在地球内部传播特性的变化，推断地球内部的温度、密度、物质状态等。 本节学习目标 1. 了解地震的基本概念和地震波的类型、特点。 1. 掌握地球内部圈层的划分依据，说出莫霍面、古登堡面的位置。 1. 记住地壳、地幔、地核的范围、物质组成和主要特征。 1. 理解地球外部圈层（大气圈、水圈、生物圈）的组成及相互关系。 02 地震与地震波：窥探地心的“探针” 2.1 地震的基本概念 地震是指地壳快速释放能量过程中造成的振动，期间会产生地震波。地球内部物质的急剧运动（如板块断裂、岩浆活动）都会引发地震。 ▍震源、震中与地震波 地震发生的起始位置称为震源，通常位于地下数千米至数百千米处；震源在地面上的垂直投影点称为震中。以震中为圆心、将破坏程度相近的地区连成的线称为等震线。 2.2 地震波的类型与特点 地震波是地震发生时由震源向外释放的能量波，主要分为两大类： 类型 振动方向与传播方向 传播介质 速度 纵波（P 波） 振动方向与传播方向一致（疏密波） 可通过固体、液体、气体 较快 横波（S 波） 振动方向与传播方向垂直（剪切波） 只能通过固体 较慢 要点辨析 1. 纵波（P 波）传播速度快，先到达地表，引起地面上下颠簸；能在固、液、气三态中传播。 1. 横波（S 波）传播速度慢，后到达地表，引起地面左右摇晃；只能通过固态物质，因此可利用这一特性判断地球内部是否存在液态层。 2.3 地震波与地球内部结构的关系 地震波的传播速度会随着所通过物质的性质（如密度、弹性、物态）而改变。科学家通过在全球布设的地震台网记录大量地震波数据，绘制出波速随深度变化的曲线，从而推断出地球内部的圈层结构。 1. 在穿越不同物质界面时，地震波会发生折射、反射，波速发生明显变化。 1. 根据波速的突变点（不连续面），可以将地球内部划分为不同的圈层。 图 地震波传播速度与地球内部圈层划分示意 03 地球的内部圈层 ——地壳、地幔、地核 根据地震波速度的变化，地球内部存在若干个波速突然改变的不连续面。其中最重要的两个是莫霍面和古登堡面，它们将地球内部划分为三大圈层。 3.1 两个重要界面 界面名称 深度（大陆/大洋） 波速变化特征 划分意义 莫霍面（M 面） 大陆约 33 km / 大洋约 5–10 km P、S 波速均明显增加 地壳与地幔的分界面 古登堡面（G 面） 约 2900 km S 波消失、P 波骤降 地幔与地核的分界面 关键点 莫霍面（Mohorovičić discontinuity）：以克罗地亚地震学家莫霍洛维奇命名，是地壳与地幔的分界。 古登堡面（Gutenberg discontinuity）：以德国地球物理学家古登堡命名，是地幔与地核的分界；S 波在此消失，说明外核为液态。 3.2 三大圈层详解 图 地球内部圈层结构（地壳、地幔、地核）剖面示意 ▍（1）地壳 1. 范围：莫霍面以上的固体外壳。 1. 厚度：平均约 17 km；大陆地壳较厚（约 33 km，高原山地可达 60–70 km），大洋地壳较薄（约 5–10 km）。 1. 组成：主要由硅酸盐岩石组成，上层为花岗岩类（硅铝层），下层为玄武岩类（硅镁层）。 1. 特征：厚度不均，大陆厚、大洋薄；是地球表面人类活动的主要场所。 ▍（2）地幔 1. 范围：莫霍面至古登堡面之间，深度约 17–2900 km。 1. 厚度：约 2800 多千米，占地球总体积的约 80%，是体积最大的圈层。 1. 组成：主要由含铁、镁的硅酸盐矿物组成，物质密度随深度增大。 1. 分层：分为上地幔和下地幔。上地幔顶部（软流层）是岩浆的发源地，其上的岩石圈（地壳 + 上地幔顶部）由坚硬的板块构成。 ▍（3）地核 1. 范围：古登堡面以下至地心，深度约 2900–6371 km。 1. 分层：分为外核（约 2900–5150 km）和内核（约 5150 km 至地心）。 1. 物质状态：外核呈液态（S 波不能通过），内核呈固态（极高压力使铁镍结晶）。 1. 组成与温度：主要由铁、镍等重金属组成，温度极高（内核可达 5000 ℃以上）、密度极大、压力极大。 3.3 内部圈层特征总览 圈层 不连续面 深度范围 物质状态 主要成分 地壳 莫霍面（顶） 0–约 33 km 固态 硅酸盐（花岗岩、玄武岩） 地幔 莫霍面 / 古登堡面 约 33–2900 km 固态（顶部局部熔融） 铁镁硅酸盐 外核 古登堡面（顶） 约 2900–5150 km 液态 铁、镍 内核 — 约 5150 km–地心 固态 铁、镍 3.4 巧记：熟鸡蛋类比 可以用一个煮熟的鸡蛋来帮助理解地球的圈层结构： 鸡蛋结构 对应地球圈层 对应关系 蛋壳 地壳 薄而坚硬的外壳 蛋白 地幔 中间较厚的层 蛋黄 地核 中心核心部分 图 煮熟鸡蛋与地球内部结构类比 04 地球的外部圈层 ——大气圈、水圈、生物圈 地球的外部圈层是指分布于地壳表面及其以上的各种圈层，主要包括大气圈、水圈和生物圈。这些圈层之间彼此渗透、相互影响，共同构成了人类赖以生存的自然地理环境。 图 地球外部圈层（大气圈、水圈、生物圈）结构示意 4.1 大气圈 1. 概念：由气体和悬浮物质组成的复杂系统，包裹着整个地球。 1. 组成：主要成分是氮气（约 78%）和氧气（约 21%），还有少量二氧化碳、水汽和臭氧等。 1. 作用：调节地表温度（保温作用）、吸收紫外线、提供生命活动所需的氧气、是水循环的重要载体。 4.2 水圈 1. 概念：由地球表层水体构成的连续但不规则的圈层。 1. 组成：包括海洋水（占 96.5% 以上）、陆地水（河流、湖泊、冰川、地下水）和大气水。 1. 特征：处于不断循环运动中（水循环），连接大气圈、岩石圈和生物圈。 4.3 生物圈 1. 概念：地球表层生物及其生存环境的总称，是地球上最活跃的圈层。 1. 范围：占有大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部，厚度约 20 km 左右。 1. 特征：生物通过光合作用、呼吸作用等参与物质的迁移和能量的转换，深刻改变着其他圈层。 4.4 外部圈层的关系 圈层相互作用 大气圈、水圈、生物圈和岩石圈（地壳）之间通过物质迁移和能量交换紧密联系： 1. 大气中的水气凝结形成降水，补给河流、湖泊（大气圈 → 水圈）； 1. 植物通过根系吸收地下水，通过蒸腾作用释放水汽（生物圈 → 水圈 / 大气圈）； 1. 生物遗体沉积形成沉积岩，参与岩石圈的演化（生物圈 → 岩石圈）。 05 本节小结 知识板块 核心要点 地震波 纵波（P）快、可通过固液气；横波（S）慢、只通过固体 内部界面 莫霍面（地壳/地幔）、古登堡面（地幔/地核） 内部圈层 地壳（薄）— 地幔（最厚）— 地核（铁镍，外核液态） 外部圈层 大气圈、水圈、生物圈，彼此相互联系、相互影响 — 第 页 — 学科网（北京）股份有限公司 $