1.4地球的圈層結(jié)構(gòu)

1、地球的結(jié)構(gòu)地球的結(jié)構(gòu) 第四節(jié)第四節(jié) 學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1.使學(xué)生初步了解地球內(nèi)部圈層的構(gòu)造、組成和 劃分依據(jù)。 2.使學(xué)生了解地球內(nèi)部圈層劃分實(shí)況及各層主要 特點(diǎn)。 重點(diǎn)： 1.地震波的波速及傳播特點(diǎn)，區(qū)別橫波與縱波。 2.地球內(nèi)部圈層劃分情況及各層的主要特點(diǎn)。 特別是地殼的特點(diǎn)。 難點(diǎn)：巖石圈概念；軟流層知識(shí)。 怎樣了解地球怎樣了解地球 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)呢？的內(nèi)部結(jié)構(gòu)呢？ 科幻小說(shuō)的地理：科幻小說(shuō)的地理： 1864年，年，Verne,J.發(fā)表了一本有關(guān)地心旅行發(fā)表了一本有關(guān)地心旅行 的科幻小說(shuō)，當(dāng)時(shí)科學(xué)家對(duì)地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的了解的科幻小說(shuō)，當(dāng)時(shí)科學(xué)家對(duì)地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)的了解 幾乎為零，人們不知道地球是實(shí)心的還是

2、空心的，幾乎為零，人們不知道地球是實(shí)心的還是空心的， 是熱的還是冷的，只能依賴于豐富的想象力。是熱的還是冷的，只能依賴于豐富的想象力。 Verne,J.的小說(shuō)的小說(shuō)地心旅行地心旅行描述了一次探索空描述了一次探索空 心地球的科學(xué)探險(xiǎn)活動(dòng)。心地球的科學(xué)探險(xiǎn)活動(dòng)。 假設(shè)你有了一輛極其耐壓耐溫的的超級(jí)汽車，假設(shè)你有了一輛極其耐壓耐溫的的超級(jí)汽車， 并開(kāi)始穿越地球的旅行。請(qǐng)用安裝在汽車外殼的并開(kāi)始穿越地球的旅行。請(qǐng)用安裝在汽車外殼的 儀器收集有關(guān)數(shù)據(jù)。并把你想象的地心旅行中最儀器收集有關(guān)數(shù)據(jù)。并把你想象的地心旅行中最 令人激動(dòng)的部分以段的形式寫出來(lái)。令人激動(dòng)的部分以段的形式寫出來(lái)。 分分 類類 共同點(diǎn)共

3、同點(diǎn) 所經(jīng)物質(zhì)狀態(tài)所經(jīng)物質(zhì)狀態(tài) 傳播速度傳播速度 地地 震震 波波 橫波橫波 縱波縱波 特點(diǎn)特點(diǎn) 固體、液體、氣體固體、液體、氣體 較快較快 固體固體較慢較慢 在不同介質(zhì)中在不同介質(zhì)中 傳播的速度不傳播的速度不 同（反射、折同（反射、折 射）射） 地震波地震波 劃分依據(jù)劃分依據(jù) 一、地球內(nèi)部的圈層結(jié)構(gòu)一、地球內(nèi)部的圈層結(jié)構(gòu) 縱波（縱波（P波）波） primary 橫波（橫波（S波）波） secondary 地震波地震波傳播速度傳播速度的變化的變化 v地震發(fā)生時(shí)，地震發(fā)生時(shí)，陸地上陸地上的人們首先感到的人們首先感到上下顛簸上下顛簸， 接著感到接著感到前后、左右搖晃前后、左右搖晃。 思考：地震發(fā)生

4、時(shí)，附近輪船上的人的感覺(jué)是思考：地震發(fā)生時(shí)，附近輪船上的人的感覺(jué)是 A.左右搖晃左右搖晃 B.上下顛簸上下顛簸 C.先左右搖晃，后上下顛簸先左右搖晃，后上下顛簸 D.先上下顛簸，后左右搖晃先上下顛簸，后左右搖晃 想一想：想一想： 當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，陸地上的人們有什么感覺(jué)？當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，陸地上的人們有什么感覺(jué)？ A A B B 莫霍界面莫霍界面 古登堡界面古登堡界面 橫波橫波 縱波縱波 15 深 度 千 米 4000 3000 2000 5000 6000 1000 速度（千米/秒） 912630 FE 地震波波度與地球內(nèi)部圈層的劃分地震波波度與地球內(nèi)部圈層的劃分 33 2900 縱波、橫波波速縱波

5、、橫波波速 都明顯增加都明顯增加 縱波波速忽然下降縱波波速忽然下降, , 橫波完全消失橫波完全消失 地幔地幔 地核地核 地殼地殼 【地球的內(nèi)部圈層】【地球的內(nèi)部圈層】 巖石圈巖石圈 外核外核內(nèi)核內(nèi)核 兩個(gè)界面兩個(gè)界面地下深度地下深度波速變化波速變化 3333千米處（大陸部分千米處（大陸部分 ） 6 6千米（千米（海洋部分海洋部分） 莫霍界面（莫霍界面（S S） 該面下，該面下，P P、S S波速都波速都 明顯明顯增加增加 古登堡界面（古登堡界面（P P）29002900千米處千米處 在這里，在這里，P P波速忽然波速忽然下降，下降， S S波完全波完全消失消失 莫霍洛維奇莫霍洛維奇 （Moho

6、rovicic, 1857.1.23-1936.12.18） 奧地利地球物理學(xué)家。父親是造船奧地利地球物理學(xué)家。父親是造船 廠木工，母親則早逝。他廠木工，母親則早逝。他15歲時(shí)，除操歲時(shí)，除操 奧地利語(yǔ)外，還學(xué)會(huì)了英語(yǔ)、法語(yǔ)和意奧地利語(yǔ)外，還學(xué)會(huì)了英語(yǔ)、法語(yǔ)和意 大利語(yǔ)，后來(lái)又學(xué)會(huì)了拉丁語(yǔ)、希臘語(yǔ)、大利語(yǔ)，后來(lái)又學(xué)會(huì)了拉丁語(yǔ)、希臘語(yǔ)、 捷克語(yǔ)和德語(yǔ)。捷克語(yǔ)和德語(yǔ)。 在布拉格大學(xué)時(shí)，他在物理學(xué)家和哲學(xué)家在布拉格大學(xué)時(shí)，他在物理學(xué)家和哲學(xué)家E馬赫指馬赫指 導(dǎo)下學(xué)習(xí)，同時(shí)在數(shù)學(xué)系和物理系學(xué)習(xí)。畢業(yè)后在一所導(dǎo)下學(xué)習(xí)，同時(shí)在數(shù)學(xué)系和物理系學(xué)習(xí)。畢業(yè)后在一所 中學(xué)教了幾年書，后應(yīng)聘到里耶卡附近的巴卡爾皇家

7、航中學(xué)教了幾年書，后應(yīng)聘到里耶卡附近的巴卡爾皇家航 海學(xué)院教授氣象學(xué)和海洋學(xué)，并在海學(xué)院教授氣象學(xué)和海洋學(xué)，并在1877年建立了氣象觀年建立了氣象觀 測(cè)站。測(cè)站。1891年任薩格勒布海洋技術(shù)學(xué)院教授。年任薩格勒布海洋技術(shù)學(xué)院教授。1892年任年任 薩格勒布?xì)庀笈_(tái)臺(tái)長(zhǎng)。薩格勒布?xì)庀笈_(tái)臺(tái)長(zhǎng)。1897年接受薩格勒布大學(xué)哲學(xué)博年接受薩格勒布大學(xué)哲學(xué)博 士學(xué)位。士學(xué)位。1910年分析出了同他名字連在一起的那一發(fā)現(xiàn)。年分析出了同他名字連在一起的那一發(fā)現(xiàn)。 本諾本諾古登堡古登堡 Beno Gutenberg （1889-1960）地球物理學(xué)家、地）地球物理學(xué)家、地 震學(xué)家。猶太人。生于德國(guó)，震學(xué)家。猶太人。

8、生于德國(guó)，1930年年 移居美國(guó)。移居美國(guó)。1908年入德國(guó)哥廷根大學(xué)年入德國(guó)哥廷根大學(xué) 學(xué)習(xí)，學(xué)習(xí)，1911年獲哲學(xué)博士學(xué)位。歷任年獲哲學(xué)博士學(xué)位。歷任 弗賴堡大學(xué)教授、加利福尼亞州理工弗賴堡大學(xué)教授、加利福尼亞州理工 學(xué)院地球物理學(xué)和氣象學(xué)教授，帕薩學(xué)院地球物理學(xué)和氣象學(xué)教授，帕薩 迪納地震研究室負(fù)責(zé)人。迪納地震研究室負(fù)責(zé)人。 古登堡是美國(guó)科學(xué)院院士，英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)會(huì)古登堡是美國(guó)科學(xué)院院士，英國(guó)皇家天文學(xué)會(huì)會(huì) 員，美國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)會(huì)員。還擔(dān)任過(guò)美國(guó)地震學(xué)會(huì)理事員，美國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)會(huì)員。還擔(dān)任過(guò)美國(guó)地震學(xué)會(huì)理事 和主席。和主席。1953年獲得美國(guó)地球物理聯(lián)合會(huì)第年獲得美國(guó)地球物理聯(lián)合會(huì)第15屆威廉

9、屆威廉 博伊獎(jiǎng)?wù)隆２┮联?jiǎng)?wù)隆?活動(dòng)活動(dòng) 想一想：想一想： 在莫霍界面和古登堡界面，地震波波速在莫霍界面和古登堡界面，地震波波速 的突然變化說(shuō)明了什么問(wèn)題？莫霍界面下的突然變化說(shuō)明了什么問(wèn)題？莫霍界面下 （地幔）和古登堡界面下（外核）的物質(zhì)狀（地幔）和古登堡界面下（外核）的物質(zhì)狀 態(tài)可能是態(tài)可能是? 說(shuō)明了物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生了變化。說(shuō)明了物質(zhì)狀態(tài)發(fā)生了變化。 在莫霍界面下在莫霍界面下P、S波都能波都能 通過(guò)，物質(zhì)狀態(tài)可能是通過(guò)，物質(zhì)狀態(tài)可能是固態(tài)固態(tài)。 在古登堡界面以下，在古登堡界面以下，S波消波消 失，物質(zhì)狀態(tài)可能是失，物質(zhì)狀態(tài)可能是液態(tài)液態(tài)。 地殼地殼 地幔地幔 外核（液）外核（液） 內(nèi)核（固）內(nèi)

10、核（固） 地核地核 地幔地幔 洋殼洋殼(6km) 陸殼陸殼(33km) 平均平均17km 2900km 33km 莫莫 霍霍 界界 面面 古登堡界面古登堡界面 地殼：地殼：位于莫霍面以上，位于莫霍面以上， 平均厚度為平均厚度為17千米；千米； 地幔：地幔：位于莫霍面位于莫霍面 與古登堡面之間，與古登堡面之間， 分為：上地幔和下分為：上地幔和下 地幔。地幔。 軟流層軟流層 上地幔上地幔 下地幔下地幔 地核地核:位于古登堡面以下直至地心，分為：內(nèi)核和外核。位于古登堡面以下直至地心，分為：內(nèi)核和外核。 外核外核 內(nèi)核內(nèi)核 液態(tài)液態(tài) 固態(tài)固態(tài) 巖石圈 巖石圈巖石圈: 地殼和上地幔頂部（軟流層地殼和上地

11、幔頂部（軟流層 以上），由堅(jiān)硬的巖石組成以上），由堅(jiān)硬的巖石組成 的圈層部分。的圈層部分。 巖石圈與地殼有什么區(qū)別和聯(lián)系？巖石圈與地殼有什么區(qū)別和聯(lián)系？ （100110千米）千米） 地球的內(nèi)部圈層地球的內(nèi)部圈層 下下 地地 幔幔 外外 核核 地殼地殼 地地 幔幔 地地 核核 內(nèi)內(nèi) 核核 上上 地地 幔幔 巖石圈巖石圈 軟流層軟流層 圈層名稱圈層名稱 兩個(gè)界兩個(gè)界 面面 深度深度 (km) 特征特征 地地 殼殼 地地 幔幔 地地 核核 上地幔上地幔 下地幔下地幔 17 2900 由堅(jiān)硬的巖石組成由堅(jiān)硬的巖石組成(化學(xué)元素：氧、化學(xué)元素：氧、 硅、鋁硅、鋁） 厚度不均，大洋部分薄，大陸部分厚度不均

12、，大洋部分薄，大陸部分 厚，海拔越高，地殼越厚。厚，海拔越高，地殼越厚。 溫度很高，壓力和密度很大，溫度很高，壓力和密度很大， 可能是地磁產(chǎn)生的主要原因?？赡苁堑卮女a(chǎn)生的主要原因。 地球內(nèi)部圈層概況地球內(nèi)部圈層概況 莫霍界面莫霍界面 古登堡界面古登堡界面 大洋地殼大洋地殼 大陸地殼大陸地殼 上地幔上部存在一個(gè)上地幔上部存在一個(gè)軟流層軟流層, , 這里可能為巖漿的主要源地這里可能為巖漿的主要源地 平均平均17 軟流層軟流層 63716371 巖石圈巖石圈 二、地球的外部圈二、地球的外部圈 層層 外部圈層外部圈層組組 成成 特特 點(diǎn)點(diǎn) 大大 氣氣 圈圈 水水 圈圈 生生 物物 圈圈 氣體氣體和和懸

13、浮物懸浮物 質(zhì)質(zhì)，主要成分，主要成分 是是氮氮和和氧氧 固態(tài)水、液態(tài)水、固態(tài)水、液態(tài)水、 氣態(tài)水氣態(tài)水 生物和其生物和其 生存環(huán)境生存環(huán)境 隨高度的增加，隨高度的增加， 密度迅速下降。密度迅速下降。 連續(xù)連續(xù)但不規(guī)則但不規(guī)則 跨圈層分布（大氣圈跨圈層分布（大氣圈 的底部，水圈的全部的底部，水圈的全部 和巖石圈的上部）；和巖石圈的上部）； 最活躍的圈層。最活躍的圈層。 2000-3000千米千米 地球的圈層 以地心為中心的同心圈層；以地心為中心的同心圈層； 在高空和地球內(nèi)部，基本上是上下平行分布；在高空和地球內(nèi)部，基本上是上下平行分布； 在地球表面附近，各個(gè)圈層卻是相互滲透相互重疊。在地球表面附

14、近，各個(gè)圈層卻是相互滲透相互重疊。 地殼地殼(Curst) 地幔地幔(Mantle) 地核地核(Core) 除了可以依靠除了可以依靠地震波地震波，想一，想一 想還能通過(guò)哪些渠道或方法獲想還能通過(guò)哪些渠道或方法獲 取地球內(nèi)部的信息？取地球內(nèi)部的信息？ 火山噴發(fā)的物質(zhì)火山噴發(fā)的物質(zhì) 溫泉、熱泉溫泉、熱泉 遙感技術(shù)遙感技術(shù) 其他其他 改進(jìn)鉆探技術(shù)改進(jìn)鉆探技術(shù) 小結(jié)：小結(jié)：地球的圈層結(jié)構(gòu)地球的圈層結(jié)構(gòu) 讀圖1，完成12題。 1組成該山體巖石的礦物直接來(lái)自組成該山體巖石的礦物直接來(lái)自 A地表地表 B地殼上部地殼上部 C地殼下部地殼下部 D地幔地幔 D （2011年全國(guó)）年全國(guó)） 讀某地地震波隨深度的變化

15、圖，回答讀某地地震波隨深度的變化圖，回答2 24 4題。題。 2 2圖中曲線表示的地震波是圖中曲線表示的地震波是 ( () ) A A縱波縱波 B B橫波橫波 C C縱波和橫波縱波和橫波 D D無(wú)法判斷無(wú)法判斷 3 3該地莫霍界面大約位于地下該地莫霍界面大約位于地下 ( () ) A A5 5千米處千米處 B B1717千米處千米處 C C3333千米處千米處 D D29002900千米處千米處 4 4該地可能位于該地可能位于 ( () ) A A北京北京 B B青藏高原青藏高原 C C南極點(diǎn)南極點(diǎn) D D太平洋中部太平洋中部 B A D 5 5關(guān)于巖石圈的敘述，正確的是關(guān)于巖石圈的敘述，正確

16、的是 ( () ) A A位于地面以下，古登堡界面以上位于地面以下，古登堡界面以上 B B位于地面以下，莫霍界面以上位于地面以下，莫霍界面以上 C C位于地面以下，上地幔以上位于地面以下，上地幔以上 D D位于地面以下，軟流層以上位于地面以下，軟流層以上 6 620092009年年1212月底，菲律賓馬榮火山開(kāi)始噴發(fā)。此次火月底，菲律賓馬榮火山開(kāi)始噴發(fā)。此次火 山噴發(fā)出大量熾熱的巖漿，這些物質(zhì)可能來(lái)源于山噴發(fā)出大量熾熱的巖漿，這些物質(zhì)可能來(lái)源于( () ) A A巖石圈巖石圈 B B地殼地殼 C C下地幔下地幔 D D軟流層軟流層 D D 例例1 1：(2009(2009廣東廣東)2008)2

17、008年年5 5月月1212日，我國(guó)四川汶川發(fā)日，我國(guó)四川汶川發(fā) 生生8.08.0級(jí)大地震，據(jù)國(guó)家地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定，這是一次淺源級(jí)大地震，據(jù)國(guó)家地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定，這是一次淺源 地震地震( (約約1010千米千米) )?；卮稹；卮?1)(1)(3)(3)題：題： (1)(1)關(guān)于此次地震的震源分布，說(shuō)法正確的是關(guān)于此次地震的震源分布，說(shuō)法正確的是 A A在地殼內(nèi)在地殼內(nèi) B B是地幔內(nèi)產(chǎn)生的是地幔內(nèi)產(chǎn)生的 C C一定在下地幔處一定在下地幔處 D D發(fā)生在軟流層發(fā)生在軟流層 例例1 1：(2009(2009廣東廣東)2008)2008年年5 5月月1212日，我國(guó)四川汶川發(fā)日，我國(guó)四川汶川發(fā) 生生8.08

18、.0級(jí)大地震，據(jù)國(guó)家地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定，這是一次淺源級(jí)大地震，據(jù)國(guó)家地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定，這是一次淺源 地震地震( (約約1010千米千米) )?；卮??；卮?1)(1)(3)(3)題：題： (2)(2)地震發(fā)生時(shí)，在岷江上的一艘漁船上人們感覺(jué)到地震發(fā)生時(shí)，在岷江上的一艘漁船上人們感覺(jué)到 A A左右搖晃左右搖晃 B B上下顛簸上下顛簸 C C先左右搖晃，后上下顛簸先左右搖晃，后上下顛簸 D D先上下顛簸，后左右搖晃先上下顛簸，后左右搖晃 (3)(3)該地震發(fā)生時(shí)，地球在公轉(zhuǎn)軌道上的該地震發(fā)生時(shí)，地球在公轉(zhuǎn)軌道上的 A AB B C C D D 例例2 2：人民網(wǎng)：人民網(wǎng)20092009年年2 2月月1212日

19、電據(jù)國(guó)家地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定，北日電據(jù)國(guó)家地震臺(tái)網(wǎng)測(cè)定，北 京時(shí)間京時(shí)間20092009年年0202月月1212日日0101時(shí)時(shí)3434分，在印度尼西亞塔勞群島分，在印度尼西亞塔勞群島 ( (北緯北緯3.93.9度，東經(jīng)度，東經(jīng)126.6126.6度度) )發(fā)生發(fā)生7.27.2級(jí)地震，震源深度約級(jí)地震，震源深度約 3030千米，震中千米，震中100100千米范圍內(nèi)無(wú)較大城市。據(jù)此回答：千米范圍內(nèi)無(wú)較大城市。據(jù)此回答： (1)(1)地震波橫波地震波橫波(S(S波波) )和縱波和縱波(P(P波波) )的傳播速度在莫霍界面的傳播速度在莫霍界面 處發(fā)生的顯著變化是處發(fā)生的顯著變化是 A AS S波、波、P P

20、波的波速都明顯增加波的波速都明顯增加 B BS S波完全消失，波完全消失，P P波的波速突然下降波的波速突然下降 C CS S波、波、P P波的波速都明顯下降波的波速都明顯下降 D DP P波完全消失，波完全消失，S S波的波速突然下降波的波速突然下降 (2)(2)此次地震的震源位于此次地震的震源位于 A A地核地核 B B上地幔上地幔 C C下地幔下地幔 D D地殼地殼 (3)(3)為了探測(cè)莫霍面的情況，在以下圖中的為了探測(cè)莫霍面的情況，在以下圖中的A A、B B、C C、D D 四點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行了地震波的測(cè)定，其中最遲得到從莫霍四點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行了地震波的測(cè)定，其中最遲得到從莫霍 面?zhèn)鱽?lái)的地震波的地

21、點(diǎn)是面?zhèn)鱽?lái)的地震波的地點(diǎn)是 上層：上層： 硅鋁層硅鋁層（較輕）一般只分布在（較輕）一般只分布在大陸部分大陸部分,高山高山.高原區(qū)高原區(qū) 厚度大厚度大,平原地區(qū)厚度小平原地區(qū)厚度小;在在大洋地殼中大洋地殼中很薄很薄,甚至甚至缺失缺失 下層：下層：硅鎂層硅鎂層（較重）普遍存在（較重）普遍存在(連續(xù)分布連續(xù)分布) 大陸地殼大陸地殼：雙層雙層硅鋁層（花崗巖）、硅鎂層，平均硅鋁層（花崗巖）、硅鎂層，平均33 km 大洋地殼：大洋地殼：?jiǎn)螌訂螌庸桄V層（玄武巖），平均硅鎂層（玄武巖），平均6km 地地 殼殼 結(jié)結(jié) 構(gòu)構(gòu) 大陸地殼大陸地殼：雙層雙層 大洋地殼：大洋地殼：?jiǎn)螌訂螌?莫霍界面莫霍界面 上層：上層：

22、 硅鋁層硅鋁層 下層：下層：硅鎂層硅鎂層 地幔地幔 地地 殼殼 地殼 地殼厚度：地殼厚度：全球平均全球平均17千米千米 地幔地幔 1、組成物質(zhì)：、組成物質(zhì)： 主要由含鐵、鎂的硅酸鹽類礦物組成，越往下鐵、主要由含鐵、鎂的硅酸鹽類礦物組成，越往下鐵、 鎂的含量逐漸增加。鎂的含量逐漸增加。 2、特殊圈層：、特殊圈層： 1）巖石圈巖石圈包括地殼和上地幔頂部（軟流層以上），包括地殼和上地幔頂部（軟流層以上）， 它不是完整一塊，而是被斷裂帶分割成六大塊它不是完整一塊，而是被斷裂帶分割成六大塊 。 2）軟流層軟流層是在上地幔上部是在上地幔上部,可能是巖漿的主要發(fā)源地可能是巖漿的主要發(fā)源地 之一。之一。 大氣組成大氣組成 干干 潔潔 空空 氣氣 水汽和雜質(zhì)水汽和雜質(zhì) 氧氣氧氣 氮?dú)獾獨(dú)?二氧化碳二氧化碳 臭氧臭氧 人類和一切生物人類和一切生物維持生命活動(dòng)維持生命活動(dòng) 所必需的物質(zhì)。所必需的物質(zhì)。 地球上地球上生物體的基本成分生物體的基本成分。 綠色植物進(jìn)行綠色植物進(jìn)行光合作用光合作用的基本原料，的基本原料， 并對(duì)地面起并對(duì)地面起保溫保溫作