主题二 地球圈层结构 讲义 2026-2027学年高一上学期地理中图中华地图版必修一

主题2 地球的圈层结构 讲义 学习导入 地球的内部究竟是什么样子？人类目前钻探的最深钻孔不过地球半径的 1/500 左右，我们不可能亲眼看到地心。但人类并没有被挡住——地震产生的地震波，如同给地球做一次全身 CT，让我们“听”到了地球内部的秘密。 地球并不是一个均质球体，而是具有同心圈层结构。以固体地表为界，地球可以分为内部圈层和外部圈层两大类。各圈层都有自己独特的物质组成、物理状态和运动方式，圈层之间又不断地进行着物质交换和能量传输，共同构成人类赖以生存的自然地理环境。 一、地球的内部圈层 （一）认识地球内部的依据——地震波 1. 什么是地震波 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，这种弹性波叫做地震波。地震波分为两种——纵波和横波，它们在传播速度、能通过的物质状态上各有特点。 2. 纵波与横波的比较 对比项 纵波（P波） 横波（S波） 别称 初波、压缩波 次波、剪切波 传播速度 较快 较慢 引起震动方向 使介质上下颠簸（质点振动方向与传播方向一致） 使介质左右晃动（质点振动方向与传播方向垂直） 能通过的介质 固体、液体、气体 只能通过固体 共同点 传播速度都随所通过物质的性质而变化；遇到不同介质的界面会发生反射、折射 （同左） 图1 地震波的传播示意图 3. 地震波的应用原理 地震波在不同物质中的传播速度不同。随着深度增加，当它穿过物质状态发生变化的位置时，速度就会发生突然的改变，甚至横波会完全消失。这个波速突然发生变化的面，叫做不连续面（或界面）。科学家正是利用地震波速度的这种变化，来确定地球内部存在不同的圈层，并据此推断其深度、厚度和物质状态。 ◆ 核心理解：判断介质状态的关键：横波不能通过液体，纵波能通过固、液、气三态。因此，某地横波“消失”就是其下方为液态（或熔融状态）的直接证据。 （二）两个关键的不连续面 地球内部主要有两个一级不连续面，它们既是圈层的分界线，也是地震波速度发生突变的位置。 界面 地下深度 波速变化 圈层意义 莫霍洛维奇面（莫霍面） 平均约 17 km；大陆部分约 33 km；大洋部分约 6—10 km 纵波和横波的传播速度都明显增加 地壳与地幔的分界面 古登堡面 约 2900 km 纵波速度突然下降，横波完全消失 地幔与地核的分界面 图2 标注莫霍面与古登堡面的地球内部剖面 ◆ 易错辨析：莫霍面深度说的是“大陆部分约 33 km、大洋部分约 6—10 km”，因此教材也常说“地壳平均厚度约 17 km”——这两个数字并不矛盾，前者按大陆地区计，后者是全球平均。 （三）三大圈层的划分与特征 根据地震波速度的变化，地球内部自外而内可划分为地壳、地幔和地核三大圈层。 图3 地球内部三大圈层结构 1. 地壳 范围：莫霍面以上，即地表到莫霍面之间的部分。 组成：由岩石组成，是地球的坚硬外壳。 特点：厚度不均，是地壳最显著的特征——大陆地壳厚、大洋地壳薄。 地壳类型 平均厚度 主要组成 大陆地壳 约 39—41 km（青藏高原等地可达 70 km 以上） 上层硅铝层（花岗岩类）、下层硅镁层（玄武岩类） 大洋地壳 约 5—10 km 以硅镁层为主，硅铝层很薄或缺失 ◆ 记忆口诀：地壳厚薄规律——“陆厚洋薄”，即海拔高的地方地壳厚，海拔低的地方地壳薄（注意：这与“海拔高气温低”不同，不要混淆）。 2. 地幔 范围：莫霍面以下、古登堡面以上，即约 17—2900 km 处，是地球内部体积最大的圈层。 物质：主要由含铁、镁的硅酸盐类矿物组成，越往深处，铁、镁的含量逐渐增加。 状态与特征：温度、压力、密度都很大；可分为上地幔和下地幔。 上地幔上部存在一个软流层，这里温度较高、岩石部分熔融，具有塑性，被认为是岩浆的主要发源地。 图4 岩石圈、软流层与上地幔的关系 3. 地核 范围：古登堡面以下至地心，深度约 2900—6371 km。 组成：主要由铁和镍组成，又称“铁镍核心”。 状态：外核可能呈熔融（液态）状态，包围着内核；内核因压力极大，铁、镍原子被挤在一起，形成一个固态金属球。 辅助证据：外核呈液态——横波在古登堡面完全消失；内核为固态——在约 5150 km 处横波重新出现。 圈层 深度范围 物质状态 关键判断依据 外核 约 2900—5150 km 熔融（液态） 横波完全消失，纵波速度骤降 内核 约 5150—6371 km 固态 横波重新出现，表明由液态进入固态 （四）两个易混概念：岩石圈与地壳 这是本节最高频的考点，务必区分清楚。 概念 范围 物质状态 两者关系 地壳 莫霍面以上 固态岩石 地壳只是岩石圈的一部分 岩石圈 地壳 + 上地幔顶部（软流层以上的上地幔部分） 由坚硬的岩石组成 岩石圈包含地壳，范围更大 图5 岩石圈与地壳范围对比 ◆ 绝对易错：“岩石圈就是地壳”“岩石圈位于软流层以下”“岩石圈由液态物质组成”都是错误说法。正确表述是：岩石圈 = 地壳 + 上地幔顶部（软流层以上），由坚硬岩石组成。 （五）内部圈层速记总结 圈层 深度 状态/特征 界面 地壳 0—17 km（平均） 固态，厚度不均，陆厚洋薄 上界地表；下界莫霍面 上地幔 17—1000 km 固态；上部有软流层（岩浆发源地） 莫霍面 下地幔 1000—2900 km 固态，温度、压力、密度很大 古登堡面 外核 2900—5150 km 熔融（液态） 古登堡面 内核 5150—6371 km 固态金属球 莱曼面 二、地球的外部圈层 地球外部圈层包括大气圈、水圈和生物圈。它们与岩石圈相互联系、相互制约，共同构成人类赖以生存和发展的自然地理环境。 图6 地球外部圈层结构示意 （一）大气圈 概念：指环绕地球的气体层，其下部的边界为地球海陆表面。 密度：随着高度增加而逐渐减小。 大气上界：在 2000—3000 km 的高空，大气密度已与星际空间非常接近，这个高度可大致看作大气的上界。 成分：干洁空气以氮（约 78%）、氧（约 21%）为主，另有少量二氧化碳、臭氧、氩等；此外还含有水汽和固体杂质。 图7 大气的垂直分层示意 大气的垂直分层（与人类关系最密切的是对流层和平流层）： 分层 气温变化 运动特征 与人类的关系 对流层 随高度增加而降低 对流运动显著 天气现象都发生在此层，与人类关系最密切 平流层 随高度增加而升高 以平流运动为主 大气稳定、天气晴朗，利于航空飞行 高层大气 随高度变化不定 空气稀薄 存在电离层，能反射无线电波 （二）水圈 概念：由地球表层水体构成的连续但不规则的圈层。 组成：地表水（海洋、河流、湖泊等）、地下水、大气水、生物水等。 主体：海洋咸水是水圈的主体。 特征：各种水体通过水循环处于不间断的循环运动之中，因此水圈是连续而不规则的圈层。 意义：水是最活跃的自然环境要素之一，是人类和其他生物生存发展不可或缺的。 图8 地球水体构成比例 水体构成（识记）： 海洋咸水约占 97%，淡水约占 3%。 淡水中约 2/3 储存在南北极和高山地区的冰川、永久积雪中。 可供人类直接利用的河湖淡水占比极少。 （三）生物圈 概念：广义上指地球上所有生物及其生存环境构成的圈层（狭义上仅指生物本身）。 范围：存在于大气圈的下层、整个水圈和岩石圈的上层——即它不单独占有空间，而是渗透于其他圈层之中。 核心区域：一般认为地面以上约 100 m 至水面以下约 200 m 的范围内，是生物最集中、最活跃的地带。 地位：虽然质量很小，但它是最活跃、最特殊的圈层，是各圈层物质循环的重要纽带。 图9 生物圈的范围示意 （四）外部圈层之间的关系 大气圈、水圈、生物圈与岩石圈相互联系、相互渗透、相互制约，共同构成人类赖以生存的自然地理环境。它们的关系可以概括为： 大气圈与水圈：通过水的蒸发、凝结、降水，以及气体的溶解、挥发等过程相互影响。 水圈与岩石圈：水体影响岩石的风化和成矿作用，塑造地表形态。 生物圈与其他圈层：生物影响大气成分和气候、影响水体运动和水循环、影响岩石风化与土壤形成。 人类活动的影响：人类大量燃烧化石燃料，把岩石圈中封存的碳快速释放到大气圈，导致二氧化碳浓度升高、全球气候变暖，进而影响水循环和生态系统。 图10 四大圈层的相互作用 ◆ 易错辨析：① 水圈是“连续但不规则”的圈层，不能说“规则”；② 生物圈不独立占有空间，它渗透在其他三个圈层中；③ 大气圈的主要成分要答“氮和氧”，不能只答“氧气”。 三、读图方法指导 （一）如何判读地震波波速曲线图 这类图是本节最常见的图形，解题可按“三步法”进行： 找波速突变处——纵波、横波速度突然加快的位置，即为莫霍面；纵波骤降、横波消失的位置，即为古登堡面。 看横波是否消失——横波消失说明其下方为液态或熔融状态（外核）。 对比 P、S 波速度——纵波快、横波慢；能通过的介质状态不同，是判断物质状态的关键。 图11 地震波波速曲线判读示例 （二）如何区分“地壳”与“岩石圈” 用一张“范围图”来记：岩石圈 = 地壳 + 上地幔顶部（软流层以上）。凡见到选项中把岩石圈等同于地壳、或把岩石圈说成在软流层以下的，一律判错。 图12 岩石圈与软流层的范围关系 四、本节易错点汇总 易错点 错误说法示例 正确表述 混淆岩石圈与地壳 岩石圈就是地壳 岩石圈 = 地壳 + 上地幔顶部（软流层以上） 地壳厚薄 海拔高的地方地壳薄 陆厚洋薄，海拔高的地方地壳厚 水圈特征 水圈是连续且规则的 水圈是连续但不规则的 生物圈位置 生物圈是一个独立的大圈层 生物圈渗透于其他圈层中，不单独占有空间 大气成分 大气主要成分是氧气 主要成分是氮（约78%）和氧（约21%） 外核状态 外核是固态 外核呈熔融（液态），横波不能通过 古登堡面波速 古登堡面处纵波加快 纵波速度突然下降，横波完全消失 第 页 学科网（北京）股份有限公司 $