1.4地球的圈层结构 导学案 2026-2027学年高一上学期地理人教版必修一

第四节　地球的圈层结构 导学案 1.结合图文材料,理解地震波的分类、特点及其应用。(综合思维) 2.结合图文材料,掌握地球内部圈层结构的划分与各圈层的结构特点。(综合思维) 3.通过野外观察,认识地球外部圈层结构并能说明其特点。(地理实践力) 4.结合日常生活,认识保护人类生存圈层的重要性,树立正确的环境观念。(人地协调观) 一、地球的内部圈层 1.划分依据:①　地震波　的传播速度。  2.地震波类型 纵波:能在②　固体、液体、气体　中传播,速度③　快　。  横波:只能在④　固体　中传播,速度⑤　慢　。  3.划分界面——不连续界面 (1)莫霍界面:在地面下平均⑥　33　千米处。  (2)古登堡界面:在地下约⑦　2 900　千米处。  4.内部圈层结构 (1)地壳 a.厚度不均,海拔越高,地壳越厚。 b.分界:⑧　莫霍界面　。  (2)地幔 a.上地幔:其中的⑨　软流层　一般被认为可能是岩浆的主要发源地之一。  b.下地幔。 c.分界:⑩　古登堡界面　。  (3)地核 外核:横波不能在其中传播,表明其物质状态为液态或熔融态。 内核:一般认为呈固态。 二、地球的外部圈层——与地壳或岩石圈共同组成地球的生态系统 1.大气圈 (1)地球生命生存的基础条件之一。 (2)大气圈主要成分是　氮气　和氧气。  2.水圈 (1)　海洋水　。  (2)陆地水。 3.生物圈 (1)广泛分布于地壳、大气圈和水圈中。 (2)是地球上最活跃的圈层。 正确打√,错误打×。 1.地震发生时,当地居民的感觉是先上下颠簸,后左右摇晃。 (√) 2.各部分地壳的厚度都是17千米。 (×) 3.软流层属于岩石圈,是岩浆的主要发源地。 (×) 4.岩石圈属于地球外部圈层。 (×) 图Ⅰ示意20世纪世界最深的钻井——科拉钻井,深12 226 m,利用该钻井能够认识地球内部结构吗?图Ⅱ示意人类生存的自然环境,组成自然环境的各圈层间存在怎样的关系? 图Ⅰ　　图Ⅱ 进入今天的课堂,我们可以揭开这两个谜底。 提示:不能,地球的半径约6 371 km,该钻井的深度不及地球半径的1/500,因而无法认识地球的内部结构。人类生存的各圈层是相互联系、相互渗透的。 　地球的内部圈层 情境　科学家用观测地震波的方法“透视”地球内部结构。地震波分为横波和纵波,纵波传播速度快于横波,纵波可以在固、液、气三相态物体中传播,而横波只能在固态物质中传播。科学家根据地震波在地球内部传播速度的变化发现两个不连续面,并以此为界,将地球内部分为三层结构。下图示意地球内部地震波传播速度与圈层结构。 任务1　说出地球内部的两个不连续面的名称。 答案 莫霍界面和古登堡界面。 任务2　简述科学家用观测地震波的方法发现两个不连续面的依据。 答案 莫霍界面在地表以下平均33 km处,地震波通过该界面传播速度明显加快;古登堡界面在地表以下约2 900 km处,纵波速度突然下降,横波完全消失。 任务3　说出图中a、b、c代表的地球圈层结构的名称。 答案 a为地壳,b为地幔,c为地核。 干热岩新能源的开发——培育人地协调观 情境　2020年4月29日,干热岩地热深井内开展的超长重力热管取热试验在河北唐山海港经济开发区马头营取得成功。这标志着我国在世界范围内首次实现中深层地热资源的“无泵式”开采(如图)。通过开发类似“地下锅炉”的新技术,实现了干热岩地热资源开采技术的重大突破,为地热资源利用开辟了新模式、新路径。 任务　结合所学知识,分析干热岩中储存的热能的来源。 答案 软流层中放射性元素的衰变产生的热能,随岩浆向地壳表层传递。 一、地震波的特点及应用 分类 纵波 横波 别称 P波 S波 传播 状况 速度 快;固体中最快,气体中最慢 慢 介质 可以通过固体、液体和气体传播 只能通过固体传播 共性 传播速度都随着所通过物质的性质变化而变化 地物表现 上下颠簸 左右摇晃 应用 研究地球内部的结构、矿产资源的分布和油气资源的分布,以及与大型工程建设相关的近地表地层的复杂结构 二、划分依据 根据地震波在地球内部的传播情况,将地球内部划分为三个圈层,三圈层之间的界面依次称为莫霍界面和古登堡界面。如图所示: 界面 深度 地震波波速的变化 分界意义 莫霍 界面 平均 33 km 纵波和横波的速度都突然增加 地壳与地幔 古登堡 界面 2 900 km 纵波速度突然下降,横波完全消失 地幔与地核 三、地球内部圈层具体划分及特点 圈层名称 厚度 特征 地壳 平均 33 km 2 900 km 由岩石组成的固体外壳;厚薄不一,大洋部分比较薄,大陆部分比较厚;在陆地部分,一般情况下,地势越高,地壳越厚 地幔 上地幔 为固态,上部存在一个软流层,可能为岩浆的主要发源地 下地幔 为固态,温度很高,压力和密度均很大 地核 外核 为液态,横波不能通过 内核 为固态;温度很高,压力和密度均很大 四、地壳与岩石圈的关系 1.区别:地壳是地表至莫霍界面,全球平均厚度为17 km;岩石圈是地表至软流层,平均厚度在60—120 km。如图所示: 2.联系:岩石圈包括地壳,由坚硬的岩石组成。 　　大范围内地势越高,地壳越厚,最厚的地方在青藏高原。大陆地壳分为硅铝层和硅镁层,海洋部分只有硅镁层,所以海洋地壳比大陆地壳薄。 　　北京时间2023年8月6日2时33分,山东德州市平原县发生5.5级地震,震源深度10 km。从地震发生到房屋倒塌通常在12秒之间,这12秒也被称作“黄金12秒”。读地震波的传播速度与地球内部圈层的划分示意图,回答1~2题。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.此次地震的震源可能位于图中的(A)。 A.Ⅰ B.Ⅱ C.Ⅲ D.Ⅳ 2.下列说法正确的有(D)。 ①横波在通过莫霍界面后消失　②在地壳,横波的传播速度比纵波快　③地震波在向下经过莫霍界面时速度明显加快 ④“黄金12秒”确定的依据是地震波的传播速度差异 A.①② B.①③ C.②④ D.③④ 解析 第1题,根据图中地震波传播速度的变化,Ⅰ位于地球表面,为地壳;Ⅱ位于莫霍界面与古登堡界面之间,为地幔;Ⅲ为古登堡界面以下,为外核,Ⅳ为内核。由材料可知,此次地震发生在山东德州市平原县,震源深度为10 km,小于陆地地壳的厚度(大陆地壳平均厚度39—41 km),因此此次地震的震源位于地壳,Ⅰ圈层是地壳。第2题,根据所学知识可知,横波在通过古登堡界面后消失,①错误;横波的传播速度比纵波慢,②错误;在莫霍界面,纵波和横波的传播速度都明显增加,③正确;“黄金12秒”确定的依据是地震波的传播速度差异,④正确。 　地球的外部圈层 情境　图Ⅰ是某同学拍摄的一张自然景观图。图Ⅱ是该同学绘制的地球各圈层间的物质交换示意图,图中序号①②③代表外部圈层。 任务1　图Ⅰ中的自然景观能反映出哪些地球圈层? 答案 大气圈、水圈、生物圈、岩石圈。 任务2　图Ⅱ中①②③分别代表哪些外部圈层? 答案 ①——水圈,②——生物圈,③——大气圈。 任务3　“落红不是无情物,化作春泥更护花”反映了各圈层之间怎样的关系? 答案 反映了各圈层之间相互联系、相互渗透的关系。 任务4　哪个圈层是自然环境系统中最活跃的圈层?说明原因。 答案 生物圈。生物圈中的生物,不仅使自然界中的化学元素进行了迁移,而且改造了大气圈、水圈和岩石圈,从而使地球面貌发生了根本的变化。因此,自然环境系统中最活跃的圈层是生物圈。 一、三大外部圈层的比较 圈层 概念 组成 特点 作用 大气圈 由气体和悬浮物组成的、包围地球的复杂系统 气体的主要成分是氮和氧,还含有一定数量的二氧化碳和臭氧等气体;悬浮物主要为固态杂质,同时大气中还有一定数量的水汽 大气的密度随着高度的增加而逐渐减小,在2 000—3 000 km的高空,地球大气的密度已经与星际空间的密度非常相近 地球生命的保护伞,它避免了大多数流星体对地球的撞击,且削弱了紫外线对地球生物的影响,保护了地球上的生命 水圈 由地球表层水体构成的连续但不规则的圈层 地表水、地下水、大气水、生物水等 水圈的水处于不间断的循环运动之中 在地表物质迁移和能量转化中起着重要作用,是人类或其他生物生存和发展不可或缺的 生物圈 地球表层生物及其生存环境的总称 大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部 生物圈是地球特有的圈层,也是最为活跃的圈层 从环境中获取物质和能量,同时也促进太阳能的转化,改变大气圈和水圈的组成,改造地表形态 二、各个圈层之间的关系 地球的大气圈、水圈、生物圈与岩石圈之间,相互联系、相互渗透,不断地进行着物质和能量的交换,形成了人类赖以生存的地球表层环境。 　　读天津滨海新区外滩附近局部景观图,回答1~3题。 1.图中包含的地球圈层数量有(C)。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.2个 B.3个 C.4个 D.5个 2.图中各圈层(D)。 A.都是连续而不规则的 B.存在少量的物质迁移和能量转化 C.独立发展变化 D.相互影响、相互渗透 3.联系图中各圈层,促进各圈层间物质迁移和能量交换的能量主要来自(B)。 A.太阳活动 B.太阳辐射 C.岩浆活动 D.重力能 解析 第1题,读图可知,图中有植被、河流、空气、岩石等事物,因此,图中包括的地球圈层有生物圈、水圈、大气圈、岩石圈。第2题,图中各圈层,只有水圈是连续而不规则的;各圈层都不是独立存在的;各圈层之间存在着大量的物质迁移和能量转化;各圈层都是相互联系、相互影响、相互渗透且发展变化的。第3题,联系各圈层,能促进各圈层间物质迁移和能量交换的是太阳辐射,太阳辐射将各种能量进行转换,产生水能、太阳能、生物能、矿物能等,而且在太阳辐射的照射下,通过水循环等,将物质等进行迁移;太阳活动具有周期性,对各圈层间物质迁移和能量交换影响较小;岩浆活动主要影响岩浆物质循环;重力能对水循环影响较大。 　　北京时间2023年10月24日7时5分,台湾花莲县海域发生5.9级地震,震源深度10 km。据此回答1~2题。 1.地震发生后,正在台湾岛附近航行的人感受到的震动是(D)。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.先水平晃动,后上下颠簸 B.先上下颠簸,后水平晃动 C.有水平晃动,无上下颠簸 D.有上下颠簸,无水平晃动 2.此次地震的震源所在圈层最有可能是(A)。 A.地壳 B.下地幔 C.内核 D.外核 解析 第1题,地震波传播方式主要为横波和纵波,纵波可以在固态、液态和气态三种类型的介质中传播,横波只能在固态介质中传播。地震发生时,处于水面上的人只能感受到纵波带来的上下晃动,而感受不到横波带来的水平晃动。第2题,此次地震发生在台湾花莲县海域,震源深度10 km,大洋地壳厚度一般为5—10 km;下地幔深度为660—2 900 km;地核包括内核和外核,其深度为2 900—6 371 km。 　　雾凇,俗称树挂,是低温时空气中水汽直接凝华,或过冷时雾滴直接冻结在物体上的乳白色冰晶沉积物,是非常难得的自然奇观。雾凇景观以吉林雾凇最为有名。读吉林雾凇景观图,回答3~4题。 3.雾凇的形成,体现的地球圈层数量有(C)。 A.1个 B.2个 C.3个 D.4个 4.构成雾凇景观的核心要素所属地球圈层的主体是(A)。 A.海洋 B.空气 C.岩石 D.植物 解析 第3题,据材料可知,雾凇是空气中的水汽在树木等物体上凝华而成的,故雾凇的形成体现的地球圈层有大气圈、水圈和生物圈,共3个。第4题,由材料可知,构成雾凇景观的核心要素是冰晶,属于水圈,水圈的主体是海洋。 (见《固学案》P7) (限时:45分钟) 　　(改编题)地震发生以后,通常建筑物不会立刻倒塌,一般要间隔约12秒,这就是地震救援领域所说的“黄金12秒”。北京时间2023年12月18日23时59分,甘肃临夏州积石山县发生6.2级地震,震源深度10 km。读地球圈层结构示意图,回答1~3题。 1.岩石圈(C)。 ①包含地壳及上地幔　②位于软流层以上　③由坚硬的岩石组成　④包括水圈的全部 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.①② B.①③ C.②③ D.②④ 2.下列关于图中各圈层特点的描述,正确的是(C)。 A.Ⅰ圈层是由气体组成的系统 B.Ⅱ圈层全球厚度均一 C.Ⅲ圈层具有连续不规则的分布特点 D.Ⅳ圈层为坚硬的固态金属 3.此次地震的震源最可能位于(B)。 A.Ⅰ圈层 B.Ⅱ圈层 C.Ⅲ圈层 D.Ⅳ圈层 解析 第1题,岩石圈包括地壳和上地幔顶部,即软流层以上为岩石圈,①错误,②正确;岩石圈由坚硬的岩石组成,③正确;岩石圈不包括水圈,④错误。第2题,Ⅰ圈层为大气圈,是由气体和悬浮物质组成的复杂系统;Ⅱ圈层为地壳,全球厚度不均,大洋薄,大陆厚;Ⅲ圈层为水圈,具有连续不规则的分布特点;Ⅳ圈层为外核,为熔融态(液态)。第3题,地壳平均厚度为17 km,陆地地壳平均厚度为39—41 km,根据材料“甘肃临夏州积石山县发生6.2级地震,震源深度10 km”可知,本次地震的震源位于地壳。图中Ⅰ圈层为大气圈,Ⅱ圈层为地壳,Ⅲ圈层为水圈,Ⅳ圈层为外核。 　　当地时间2023年7月4日3时17分,秘鲁南部莫克瓜省乌维纳斯火山口,在沉寂了四年之后再次活跃起来,烟雾和火山灰从火山口升起,从几千米外可以看到喷出的火山灰柱高度达5 500 m。据此回答4~5题。 4.此次火山口喷出的岩浆可能来源于(C)。 A.岩石圈 B.地壳 C.软流层 D.地核 5.火山爆发以后,火山灰物质在地球圈层中迁移的顺序是(D)。 A.生物圈→水圈→大气圈→岩石圈 B.水圈→生物圈→岩石圈→大气圈 C.岩石圈→大气圈→水圈、生物圈 D.大气圈→水圈、生物圈→岩石圈 解析 第4题,根据所学知识可知,岩浆来源于地幔的软流层,软流层位于上地幔上部,软流层以上的地幔部分称为上地幔顶部,地壳和地幔之间为莫霍界面,地壳和上地幔顶部组成岩石圈,地核在地下2 900 km处的古登堡界面以下。第5题,地球外部被大气圈包围,火山喷发后,火山灰物质漂浮过程位于地球圈层中的大气圈;沉降后落在地表,进入水圈、生物圈;沉降物质堆积在岩石圈。 　　位于广西钟山县的百里水墨画廊素有“小桂林山水”之称。这里峰林山水绵延数百里,是我国喀斯特峰林地貌发育最完整的地区之一。读百里画廊景观图,回答6~7题。 6.景观图中涉及的地球外部圈层包括(A)。 ①大气圈　②生物圈　③水圈　④岩石圈 A.①②③ B.②③④ C.①③④ D.①②③④ 7.下列关于地球各圈层特点的叙述,正确的是(B)。 A.大气圈的主要成分是氧气、二氧化碳和水汽 B.水圈是连续的,但空间分布不规则 C.大气圈是地球圈层中最活跃的圈层 D.火山喷发的岩浆来源于岩石圈 解析 第6题,图中有云,体现了①大气圈;有植被,体现了②生物圈;有水,体现了③水圈;有山,体现了④岩石圈,但岩石圈不属于外部圈层,①②③正确。第7题,根据所学知识可知,大气圈的主要成分有氮气和氧气;水圈是连续的,但空间分布不规则;生物圈是地球圈层中最活跃的圈层;火山喷发的岩浆来源于软流层,岩石圈的范围为软流层之上的部分。 　　人们向地下发射人造地震波,通过接收、分析不同地层的反射波,从而推断油气资源的分布。钻探深海油气资源依赖海上钻井平台,海上钻井平台架构于海洋底层,若海底土层中存在一层“硬夹层”(也称“鸡蛋壳”),由于其下方土质相对松软,平台插桩就位时容易踩碎“鸡蛋壳”,发生溜桩甚至倾倒的穿刺事故。某海上钻井平台在作业时进行“主动穿刺”,穿刺钻孔深度约为海底15米。据此回答8~9题。 8.该海上钻井平台“主动穿刺”插桩抵达了(D)。 A.软流层 B.地核 C.地幔 D.地壳 9.下列四幅图中,地震波变化显示可能有石油的是(A)。 A　　　　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　　　　D 解析 第8题,由材料可知,该海上钻井平台穿刺钻孔深度约为海底15米,海洋地壳厚度一般为5—10千米,穿刺钻孔深度小于地壳厚度,因此该海上钻井平台“主动穿刺”插桩抵达了地壳。第9题,地震波分为横波和纵波,横波只能通过固体传播,纵波可以通过固体、液体、气体传播。石油资源为液体,因此横波不能通过,纵波在通过时传播速度会突然下降,图A符合题意。 　　(改编题)读地球表层各圈层关联图,回答10~11题。 图Ⅰ 图Ⅱ 10.图Ⅰ序号①②③④与图Ⅱ字母为同一圈层且所代表的圈层名称对应正确的是(D)。 A.①与d　岩石圈 B.②与c　水圈 C.④与a　大气圈 D.③与b　生物圈 11.下列关于各圈层特点的叙述,正确的是(B)。 A.大气圈主要由固体杂质组成 B.岩石圈包括地壳和上地幔顶部 C.水圈是规则不连续的圈层 D.地核可能是岩浆的主要发源地 解析 第10题,读图Ⅰ可知,①提供水,是水圈;②产生降水,是大气圈;③提供氧气,是生物圈;④提供养分,是岩石圈。根据大气圈、水圈和岩石圈的位置关系可知,a位于最上部,为大气圈;d位于最下部,为岩石圈;c居中,为水圈;生物圈占据大气圈下部、水圈全部和岩石圈上部,因此b为生物圈。综上所述,①与c对应,为水圈;②与a对应,为大气圈;④与d对应,为岩石圈;③与b对应,为生物圈。第11题,大气圈主要由干洁空气、水汽和杂质组成;岩石圈包括地壳和上地幔顶部;水圈是连续但不规则的圈层;上地幔上部的软流层被认为是岩浆的主要发源地。 12.(改编题)阅读材料,回答下列问题。(24分) 材料一　四川甘孜藏族自治州是我国地震频发地区之一。2023年9月6日16时46分该州泸定县(29.56° N,101.97° E)发生3.1级地震,震源深度12 km。 材料二　图Ⅰ为地球内部构造示意图,图Ⅱ为本次地震的时距曲线(表示地震时纵波和横波到达不同地震台站所需的时间)。 图Ⅰ 图Ⅱ (1)此次地震的震源位于图Ⅰ①—④中的　　　　圈层(填数字序号),岩浆的发源地位于图Ⅰ①—④中的　　　　(填数字序号)。(4分)  (2)图Ⅱ中W1、W2表示地震波,其中W1表示　　　　波,W2表示　　　　波。若某地震台站测得纵波和横波时距差为4 min,则该地震台站的震中距大约是　　　　km。(6分)  (3)为探测莫霍界面的情况,在下列四地同时进行了地震波的测定,最迟从莫霍界面传来地震波的是()。(2分) A.拉萨 B.乌鲁木齐 C.上海 D.北京 (4)图中界面a是　　　　,b是　　　　,其中横波完全消失的是界面　　　　(填字母)。(6分)  (5)图中数码和字母代表的圈层名称是:①+②是　　　　;①+②+③是　　　　;d是　　　　。(6分)  答案 (1)①　④ (2)横　纵　2 000 (3)A (4)莫霍界面　古登堡界面　b (5)地壳　岩石圈　地核(外核) 解析 第(1)题,此次地震的震源深度12 km,位于地壳部位,对应的数字序号是①。地壳平均厚度为17 km,其中陆壳厚,洋壳薄。由所学知识可知,岩石圈由地壳和上地幔顶部两部分的岩石组成,上地幔的软流层是岩浆发源地。岩浆的发源地位于图Ⅰ①—④中的④软流层。第(2)题,根据所学知识可知,地震波的纵波传播速度快,横波传播速度慢。读图可知,W2传播速度快于W1,因此W2为纵波,W1为横波。图中显示,震中距为2 000 km处,纵波(4 min到达)比横波(8 min到达)到达时间早约4 min。第(3)题,拉萨、乌鲁木齐、上海、北京四个城市中,拉萨位于青藏高原之上,处于我国地势第一级阶梯,海拔高;乌鲁木齐处于河谷,位于地势第二级阶梯;上海和北京位于平原地区,处于我国地势第三级阶梯。因此,拉萨的海拔远高于其他三个城市,则地壳厚度最厚,从莫霍界面传来地震波最迟到达地表。第(4)题,结合所学知识可知,不连续界面有莫霍界面与古登堡界面。a位于地面下33 km处,是地壳与地幔的分界处,为莫霍界面;b位于地面下2 900 km处,是地幔与地核分界处,为古登堡界面。由于横波只能通过固态物质,而外核为熔融态(液态),横波不能通过,故横波完全消失的是古登堡界面(b界面)。第(5)题,读图并结合上题分析可知,a是地壳与地幔的分界处,为莫霍界面,故莫霍界面以上的①+②为地壳;④位于地面下60—400 km处,是上地幔上部,为软流层;③位于a界面以下,④软流层以上,为上地幔顶部,由岩石组成,故①+②+③是由坚硬的岩石组成的岩石圈;b是地幔与地核分界处,为古登堡界面,其以上的c是地幔,其以下的d是地核(外核)。 12.读北美大陆地壳厚度等值线(单位:km)图,回答下列问题。(14分) (1)根据所学知识可知,世界大陆地壳的平均厚度为　　　　　km。大陆地壳与大洋地壳的厚度比较,一般是　　　　　　　　　　　　　　。(4分)  (2)简述北美大陆地壳厚度的分布规律。(6分) (3)图中A处的地壳厚度为　　　　km,B处的地壳厚度为　　　　km。(4分)  答案 (1)39—41　大陆地壳较厚,大洋地壳较薄 (2)西部和东部山地较厚,中部较薄,大陆向大洋的过渡地带较薄。 (3)45—50　30—35 解析 第(1)题,主要为教材基础知识,记住相关知识即可回答。第(2)、(3)题,根据相邻等值线之间闭合等值线区域特征“大于大的,小于小的”的特征,可以判断A处的地壳厚度为45—50 km,B处的地壳厚度为30—35 km,进一步可推断出北美大陆地壳厚度的分布规律。 学科网（北京）股份有限公司 $