1.3地球的圈层结构 课件-2026-2027学年高中地理鲁教版必修一

地球的圈层结构 第一章 第三节 一口井与一个谜 1835年 1001m＋ 3年 清道光15年 开凿 超千米的深井 开凿耗时 历史见证：18.3米高的杉木天车矗立至今，这不仅是自贡盐业的象征，更是人类探索地下世界的古老印记。 z 20 同学们，1835年，没有电力、没有现代机械，自贡先民用最原始的工具——200斤重的铁制钻头、竹篾绳、木制井架——花了3年时间，硬生生往地下钻了1001.42米。这口井至今仍在生产835年，燊海井凿成时，全世界没有一个人知道地球内部长什么样。 但今天——你们每个人都能画出地球内部的结构图。 2 情境探究 古人——“以耳代目” 通过“回声”的反馈，推断出看不见的地下信息。 工匠们发明了竹制测井仪——把竹片伸到井底，敲击，听回声来判断千米之下的钻头状态和地层变化。这种 ‘以耳代目’ 的技术，堪称世界钻井史上的奇迹。 工匠们发明了竹制测井仪——把竹片伸到井底，敲击，听回声来判断千米之下的钻头状态和地层变化。这种 ‘以耳代目’ 的技术，堪称世界钻井史上的奇迹。 3 从燊海井“凿井取卤、火井熬盐”的生产实景出发，我们能清晰看到人类活动与地球外部圈层的紧密交织。请结合生产场景，完成以下圈层特征分析: 结合燊海井资料，完成学案“外部圈层与燊海井”。 问题探究 凿井 外部圈层：燊海井“看见”了什么？ 1.天然气来自哪个圈层？ 2.黑卤（卤水）来自哪个圈层？ 3.凿井穿过的岩石属于哪个圈层？ 取卤 熬盐 燊海井的开采和利用，涉及了全部外部圈层。但注意——岩石圈比较特殊。 它既是外部圈层的一部分（地表），也是内部圈层的顶部（地壳的最外层）。” “燊海井凿穿了岩石圈的表层——那岩石圈有多厚？燊海井1001.42米，在岩石圈里算什么水平？ ” 4 外部圈层 结合燊海井资料，完成学案“外部圈层与燊海井”。 问题探究 燊海井灶房 日产黑卤 14m³ 优质制盐原料 日产天然气 8500m³ 熬盐核心燃料 可烧盐锅 80+口 昔日规模见证 水圈 大气圈 岩石圈 人类是生物圈的组成部分，凿井熬盐是生物圈对其它圈层的利用和改造。 燊海井的开采和利用，涉及了全部外部圈层。但注意——岩石圈比较特殊。 它既是外部圈层的一部分（地表），也是内部圈层的顶部（地壳的最外层）。” “燊海井凿穿了岩石圈的表层——那岩石圈有多厚？燊海井1001.42米，在岩石圈里算什么水平？ ” 5 外部圈层 结合燊海井资料，完成学案“外部圈层与燊海井”。 问题探究 燊海井灶房 日产黑卤 14m³ 优质制盐原料 日产天然气 8500m³ 熬盐核心燃料 可烧盐锅 80+口 昔日规模见证 圈层 燊海井涉及的现象 基本特征 大气圈 天然气（CH₄）燃烧熬盐 气体组成，密度随高度递减 水圈 地下卤水（黑卤）开采 连续但不规则分布 生物圈 人类凿井、熬盐、利用食盐 不独立占有空间 岩石圈 凿穿的地层（地表岩石） 由岩石组成，地球的外壳 燊海井的开采和利用，涉及了全部外部圈层。但注意——岩石圈比较特殊。 它既是外部圈层的一部分（地表），也是内部圈层的顶部（地壳的最外层）。” “燊海井凿穿了岩石圈的表层——那岩石圈有多厚？燊海井1001.42米，在岩石圈里算什么水平？ ” 6 外部圈层 认识地球的外部圈层。 问题探究 外部圈层 大气圈 水圈 生物圈… 岩石圈的表面高低不平，被大气圈、水圈和生物圈覆盖 大气圈：气体和悬浮物组成 水圈：地表和近地表的各种形态水体的总称 生物圈：地球表层生物的总称； 相互渗透 燊海井的开采和利用，涉及了全部外部圈层。但注意——岩石圈比较特殊。 它既是外部圈层的一部分（地表），也是内部圈层的顶部（地壳的最外层）。” “燊海井凿穿了岩石圈的表层——那岩石圈有多厚？燊海井1001.42米，在岩石圈里算什么水平？ ” 7 大气圈是包裹地球的气体层，由气体和悬浮物组成的，主要成分是氮气和氧气。 大气圈的厚度大约2000-3000km，随海拔升高，大气密度减小，气压降低。 大气圈中的风、云、雨、雪等天气现象 ，与人类息息相关。 水圈由液态水、固态水和气态水组成。 按存在位置和状态分海洋水、陆地水、大气水和生物水。 水圈是连续但不规则的圈层。 生物圈是地球上所有生物及其生存环境的总称。 生物圈并不单独占有任何空间，渗透在大气圈的底部、水圈的全部与岩石圈的上部。生物圈是最活跃的圈层。 地球的各圈层联系 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 一口井的深度，一颗星球的厚度 情境探究 z 20 12 蛟龙 号载人潜水器 “上天容易入地难”？ 神州升空 神州飞船让我们可以在太空遨游，蛟龙号载人潜水器让我们可以在海底漫步，但至今我们脚下的地球却是入地无门。 地球内部的结构，无法直接观测，怎样才能知道地球内部是什么样子？ 笨办法：砸烂 最简便方法：全身扫描 直接办法：人工钻探 科学家用地震波探测地球内部。 地球内部的结构，无法直接观测，怎样才能知道地球内部是什么样子？ 目前最深钻井可达13km，但还不到地球半径的1/450。仅仅触及地球的“表皮” 质疑探究 地震的能量以波的形式向外传播，形成地震波 。 地面出现的各种破坏现象，都是地震波的冲击造成的。 认识地震波 传播方向 传播方向 课堂观察：观察地震波填写表格 分类 特点 速度 纵波 (P) 快 横波（S） 慢 仅固体 固体、液体、气体均可 传播介质 纵波：波的传播方向与质点振动方向平行 横波：波的传播方向与质点振动方向垂直 (破坏性较强) (破坏性较弱) 16 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 3 6 9 12 15 深度：km 速度：km/s 地壳 地幔 外核 内核 2900km 莫霍界面 古登堡界面 地震波的传播速度与地球内部圈层的划分 5150km 纵波(P) 横波(S) 17km 问题探究 观察：地震波速度-深度图。 不连续界面 我们已经了解了横波纵波的特性，现在就要利用横波纵波在不同地层介质传播速度的变化划分地球内部圈层。 首先在33km处，划分了第一个界面，叫做莫霍界面。从这个界面开始，横、纵波明显增加。划分了地壳和地幔两部分。 接着在2900km处划分了第二个界面，叫做古登堡界面。通过这个界面时，纵波突然下降，横波完全消失，划分了地幔和地核两部分。 当然，细心的同学会发现，在5150km还划分了一个面，把内核和外核区分开了，这个部分知道即可。 17 地震波传播速度与圈层结构示意图 问题探究 内部圈层 观察：地震波速度-深度图。 深度 波速变化 说明了什么？ 约33km （莫霍界面） P波和S波速度突然增大 物质密度和状态突变——地壳与地幔的分界 约2900km（古登堡界面） S波消失 外核是液态——S波无法通过 1.33km处波速突然加快说明什么？ 2.2900km处S波消失了说明什么？ 地震是地壳快速释放能量过程中造成的地面震动。地震释放的能量以地震波的形式传播。 18 1．读坐标，了解地震波类型 一般情况下，坐标图中如果有两条曲线，整体传播速度较慢的为横波，较快的为纵波。如果图中只有一条曲线，则要根据具体传播速度判断，或者某条曲线中途消失(传播速度降低为0)的则为横波。 2．读拐点，判断不连续面 地震波传播速度突然发生较大变化的地方为不连续面。如横波和纵波传播速度都增大的，为莫霍面；横波消失，纵波传播速度突然降低的，为古登堡面。 3．读厚度，分析地球内部圈层特征 通过计算不连续面到地面的厚度，或者上下两个不连续面之间的间隔，可以确定圈层的厚度和特征。如莫霍面深度较大，则说明该处地壳厚度大，可能位于陆地上。 地震波传播图的判读方法 地球的内部圈层结构——地壳 大陆地壳：双层 大洋地壳：单层 莫霍界面 上层： 硅铝层 下层：硅镁层 地壳 地壳厚薄不一：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。海拔越高，地壳越厚；海拔越低，地壳越薄。 ▲地壳单层、双层结构示意图 （二）地幔： 是地球内部介于地壳和地核之间的圈层，在莫霍面以下 到古登堡面以上，深度从地壳底界到2900千米。 地球的内部圈层结构——地幔 软流层位于上地幔上部，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。 400 300 200 100 深度/千米 大洋地壳 大陆地壳 莫霍面 软流层 岩石圈 上地幔 上地幔顶部 岩石圈=地壳+上地幔顶部=软流层以上部分 ▲岩石圈和软流层的位置、结构示意图 岩石圈包括地壳的全部和上地幔的顶部,由坚硬的岩石组成。 （三）地核 地球核心部分，古登堡面所包围的球体。科学家推测，组成地核的物质，可能是极高温度和高压状态下的铁和镍。 地核又分为内核和外核。横波不能在外核中传播，表明外核的物质在高压和高温下呈液态或熔融状态。一般认为地球内核呈固态。 地球的内部圈层结构——地核 课堂活动 绘制：“从燊海井到地心”的剖面图。 绘制要求： 绘制从地表（0km）到地心（6371km）的剖面示意图，标注： ① 莫霍界面（约33km）/ 古登堡界面（约2900km） ② 地壳 / 地幔 / 外核(液态) / 内核(固态) ③ 软流层位置（上地幔顶部） ④ 桑海井的位置（用★标在地表，旁边注明“1001m”） 示例: 人类活动 燊海井位置 波速突增 S波消失 P波加速 岩石圈 ≠ 地壳 岩石圈 = 地壳 + 上地幔顶部（软流层以上） 24 地球的内部圈层结构 地 壳 莫霍界面以外，平均厚度为17km 大洋地壳薄，平均厚度5～10km 大陆地壳厚，平均厚度39～41km，最厚70km 地 幔 莫霍界面至2900千米处的古登堡界面 占地球总体积80%，分上地幔与下地幔 上地幔上部的软流层可能是岩浆主要发源地 地 核 由铁、镍等金属组成 厚度约3400多千米，分外核与内核 外核为液态或熔融状态（磁场），内核为固态 25 定位：燊海井在哪里？ 01 地质剖面：跨越亿年的岩层 燊海井自地表而下，依次凿穿了侏罗系自流井群、三叠系香溪群、雷口坡组及嘉陵江组等多层古地质沉积。在井深922至928米的嘉陵江组地层中发现高产天然气，终井深度达1001米，见证了川南复杂的地质构造。 02 尺度认知：地壳表层的微小切口 仅触“表皮” 不足“3%” 书中“9页” 终井深度达1001米 地壳平均约17千米（全球平均）——燊海井只凿穿了约3% （按大陆地壳33km计算）。如果地壳是一本300页的书，燊海井只翻了9页。” “而地壳之下——还有地幔、还有地核。地震波‘听’到了全部。 26 课堂小结 地震 生物圈 大气圈 水圈 纵波（P波）、 横波（S波） 古登堡面 莫霍面 地壳 地幔 地核 岩石圈 记忆：一波二面三层四圈 地震波 震级、烈度、震源深度 震中、震源、震中距 地球的圈层结构 课堂检测 一、选择题。 材料：燊海井位于四川自贡，凿成于1835年，井深1001.42米，是世界上第一口人工钻凿的超千米深井。该井采用冲击式顿钻法凿成，日产天然气8500立方米、黑卤14立方米。凿井过程中，工匠用竹制测井仪“以耳代目”——通过敲击竹片传回的声音判断千米之下的地层变化。 1. 燊海井的开采和利用，涉及了地球多个外部圈层。下列说法正确的是 A. 天然气燃烧熬盐仅涉及大气圈 B. 黑卤的开采仅涉及水圈 C. 凿井和熬盐活动涉及生物圈与大气圈 D. 以上说法均不完整，燊海井涉及了大气圈、水圈、生物圈和岩石圈 2. 燊海井1001.42米的深度，位于地球内部圈层中的（　） A. 地壳 B. 地幔 C. 外核 D. 内核 课堂检测 二、填空题。 材料：燊海井位于四川自贡，凿成于1835年，井深1001.42米，是世界上第一口人工钻凿的超千米深井。该井采用冲击式顿钻法凿成，日产天然气8500立方米、黑卤14立方米。凿井过程中，工匠用竹制测井仪“以耳代目”——通过敲击竹片传回的声音判断千米之下的地层变化。 1. 燊海井开采天然气涉及______圈，开采黑卤（卤水）涉及______圈，人类凿井熬盐的活动涉及______圈。 2. 工匠“以耳代目”通过声音反馈推断地下信息，现代科学家则利用地震波中的______波和______波探测地球内部，二者在原理上都属于______探测。 3. 地球内部圈层中，地壳与地幔的分界面是______界面。 水 大气 生物 P S 间接 莫霍 下图为“地球圈层局部示意图”。完成3～4题。 3．图中①～④对应正确的是(　　) A．①—地壳 B．②—岩石圈 C．③—下地幔 D．④—软流层 4．下列叙述正确的是(　　) A．①—在地球上连续分布 B．②—元素以铁、镍为主 C．③—岩石圈的组成部分 D．④—横波无法通过该层 5．读“地球内部圈层示意图”，完成下列要求。(12分) (1)图中E、F代表的地球圈层分别是 、 (2分) (2)图中P界面是 ；Q界面是 。(2分) (3)图中A圈层厚度大陆比大洋 (填厚或薄)，当地震来临时，大洋上的船员感觉到船 。(2分) (4)图示F圈层物质呈 态，G圈层物质呈 态。(2分) 答案 通过P界面时横波和纵波的传播速度都逐渐加快，通过Q界面时横波完全消失，纵波的传播速度突然下降。 下地幔 外核 莫霍界面 古登堡界面 厚 上下颠簸 液 固 (5)说出地震波由上至下通过P界面和Q界面时的主要特征。(4分) 6．读“地球圈层示意图”，回答下列问题。(15分) (1)地球外部圈层中，厚度最大的是 ，连续但不规则的圈层是 ，其范围渗透到其他圈层之中的是 。(3分) (2)大气圈笼罩着地球，它的主要成分是 和 ；水圈中的水处于不间断的 之中；生物圈占有 圈的底部、 圈的全部和 圈的上部。这些圈层之间相互 、相互 ，形成人类赖以生存和发展的自然环境。(8分) (3)从图中可以看出，四大圈层尽管组成物质、分布空间不同，但它们都是以 为共同球心的圈层。2017年9月8日，墨西哥瓦哈卡州沿岸近海海域发生地震，震源深度19千米，该地震发生在 圈，由此引发的海啸主要发生在 圈，流行性疾病主要在 圈传播。(4分) 大气圈 水圈 生物圈 氮气 氧气 循环运动 大气 水 岩石 联系 渗透 地心 岩石 水 生物 $