地球的內部圈層結構市公開課一等獎省賽課獲獎課件

第三章地球內部圈層

及地球物理性質第一節(jié)地球內部圈層第二節(jié)地球物理性質地球的內部圈層結構第1頁劃分依據：地震波

大量資料充分證實，地球不是一個均質體，它含有顯著圈層結構，而且各圈層之間物理、化學性質和物質運動狀態(tài)差異較大。地球的內部圈層結構第2頁第一節(jié)地球內部圈層一、地球內部圈層劃分依據—地震波地震波：是地震所激發(fā)出彈性波在地球中傳輸結果，包含縱波（P）、橫波（S）和面波（L），其中前二者最有意義。（1）縱波／原波：質點振動方向與地震波傳輸方向一致波。

特點是：能在固、液和氣態(tài)中傳輸，比橫波速度快，是橫波1.73倍。

地球的內部圈層結構第3頁一、地球內部圈層及其劃分依據—地震波（2）橫波／次波（S）：是指質點振動方向與地震波傳輸方向垂直波。特點：只能在固態(tài)中傳輸。

當碰到不一樣介質突變界面時，地震波射線就會發(fā)生反射和折射，而且其傳輸速度也會發(fā)生改變，這界面稱為波速不連續(xù)界面。地球的內部圈層結構第4頁一、地球內部圈層及其劃分依據—地震波

（3）面波(L)：最終抵達地震波，沿地球表面?zhèn)鬏敚癫ɡ似鸱絺鬏?是破壞性最強地震波。

地球的內部圈層結構第5頁二地球內部圈層劃分1地球內部主要波速不連續(xù)界面大量研究發(fā)覺，地震波速隨深度而遞增，并在地球內部出現(xiàn)了2個顯著一級波速不連續(xù)界面：（1）莫霍洛維奇不連續(xù)面（莫霍面）19由南斯拉夫學者莫霍洛維奇發(fā)覺，其深度在大陸之下平均33km處，在大洋之下平均為7km。特點：在該界面附近，縱波速度由7km／s突然增加到8.1km／s，橫波從4.2km／s突然增至4.4km／s。該面之上部分為地殼。地球的內部圈層結構第6頁二地球內部圈層劃分1地球內部主要波速不連續(xù)界面（2）古登堡不連續(xù)面（古登堡面）是19由美國古登堡首次發(fā)覺，這個面位于地下2885km深處。特點：在該面上下，縱波速度由13.64km／s突然降低為7.98km／s，而橫波由7.23km向下突然消失。到了5155km處又重新出現(xiàn)。

通常把古登堡面以上至莫霍面之間部分稱為地幔，古登堡面以下至地心部分稱為地核。地球的內部圈層結構第7頁二地球內部圈層劃分

另外，在地下60～250km深度帶內，地震波速降低5～10％，但其上下無顯著改變，我們把這一地震波低速帶所組成圈層稱為軟流圈，軟流圈之上部分由巖石組成，統(tǒng)稱為巖石圈。地球的內部圈層結構第8頁地殼地幔外地核(液)內地核(固)地球的內部圈層結構第9頁二地球內部圈層劃分

2地球內部圈層特征（1）地殼

地殼是莫霍面以上地球表層。其特征有：a.厚度：5～70km之間。其中大陸地域厚度較大，平均為33km；大洋地域厚度較小，平均約7km。總體平均厚度約16km。b.體積：占地球總體積1.55％，而質量僅占地球0.8％。c.密度：普通為2.6～2.9g/cm3。d.成份及狀態(tài)：由固態(tài)巖石所組成，包含沉積巖、巖漿巖和變質巖三大巖類。地球的內部圈層結構第10頁2地球內部圈層特征（2）地幔(圈):

是指莫霍面之下至古登堡面部分。特征：a.厚度：約2650～2850km，占地球體積82.3％；b.密度：3.5～5.1g／cm3;c.物質組成：由固態(tài)物質組成，主要為鐵鎂硅酸鹽礦物，頂部60～250km為軟流圈；d.結構：以650km深度為界分為上地幔和下地幔次級圈層。

地球的內部圈層結構第11頁2地球內部圈層特征（3）地核：是古登堡面至地心部分。特征有：a.體積：占地球16.2％，而質量占31.3％；b.密度：為9.98～12.5g／cm3；c.結構：可分為三層，外核（2885－4170km），液態(tài)，橫波不能經過，縱波大幅衰減，平均密度10.4g／cm3；過渡層（4170－5155km）呈過渡狀態(tài)；內核（5155km－地心）為固態(tài)，平均密度12.9g／cm3；d.物質成份：以鐵鎳為主（鐵和鎳合金）。

地球的內部圈層結構第12頁圈層名稱不連續(xù)面深度（km）物質組成及特征地殼地幔上地幔下地幔地核外核內核莫霍面古登堡面平均172900溫度、壓力和密度很大，可能是地磁產生主要原因。上地幔上部存在一個軟流層,這里可能為巖漿主要源地由巖石組成固體外殼。厚度不均,大洋部分薄,大陸部分厚地球內部圈層深度及特征比較表6370地球的內部圈層結構第13頁第二節(jié)地球物理性質

包含：密度與壓力、重力、磁性、地熱以及彈塑性

一

密度與壓力（自學）(一)密度（自學）

依據萬有引力計算地球質量為5.974×1021噸，有了這個數據我們能夠得出下面參數:

1平均密度：5.516g／cm3

2地殼表層密度：2.7～2.8g／cm3

3殼幔界面／莫霍面（地內33km處）：3.32g／cm3

4核幔界面／古登堡面（2885km處）：自5.56陡增至9.98g/cm3

5地心（6371km）處：12.51g／cm3地球的內部圈層結構第14頁一

密度與壓力（自學）

（一）密度

（二）壓力（自學）

地球內部壓力是指不一樣深度處單位面積上壓力，實質上是壓強，地內壓力隨深度而增大：地下10km處：壓力1kpa莫霍面（33km處）：1200Mpa古登堡面（2885km處）：13.52萬兆帕地心壓力：36.17萬兆帕（1大氣壓＝101.3kpa）地球的內部圈層結構第15頁第二節(jié)地球物理性質

二重力與重力異常（一）重力和重力場

1重力（gravity）：是指地球質量對物體產生引力和該物體伴隨地球自轉而引發(fā)慣性離心力協(xié)力。

2重力場：地球內部及其附近存在受重力作用空間。

(二)重力異常

1正常重力值：地表上某一緯度上相當于平均海平面高度（理論）重力值。

go=9.780318（1+0.0053024sin2φ-0.0000058sin2(2φ)）(φ為緯度)地球的內部圈層結構第16頁(二)重力異常

2重力異常：往往在現(xiàn)場實測重力值多數與正常重力值不符，且有一定偏差，這種現(xiàn)象稱為重力異常。

其原因有二：①測點不一定位于平均海平面上；②測點與平均海平面之間有剩下物質（如測點在高山上）。

3重力校正：將重力值校正到相當于平均海平面高度上重力值過程（校正后值與正常值偏離部分稱“重力異常值”）。重力校正又稱為布格校正，可分為高程校正和中間層校正。

凡是校正后重力值大于正常重力值稱正異常，反之為負異常。大陸部分物質密度小，多為（正／負異常？）；大洋部分物質密度大，大洋部分為（正／負異常？）。

地球的內部圈層結構第17頁第二節(jié)地球物理性質

三

地球磁性(一)

地磁場和地磁要素

1地磁場：地球周圍存在受磁力作用空間。地磁場近似于一個放置于地心磁棒所產生磁偶極子磁場，它南極位于地理北極附近，北極位于地理南極附近，但并不重合，有150夾角，并圍繞地理極附近進行遲緩遷移。地球的內部圈層結構第18頁（二）地磁場組成

地磁場由基本磁場、改變磁場和磁異常三個部分組成

1基本磁場：占地磁場99％以上，是組成地磁場主體穩(wěn)定磁場，其強度隨遠離地表而減弱，這一特點說明了基本磁場起源于地球內部／外部？。

2改變磁場：是指起源于地球外部并疊加在基本磁場上各種短期改變磁場，主要是由太陽輻射、帶電粒子流、黑子活動等原因所引發(fā)。有日改變、年改變、長久性改變和突然性改變以及磁暴等。

3磁異常：是地球淺層含有磁性礦物和巖石所引發(fā)局部磁場疊加在基本磁場之上部分。所以，利用磁異?？蛇M行找礦勘探和了解地下地質情況，如金屬礦可引發(fā)正／負異常？，由天然氣則引發(fā)正／負異常？

。

古地磁（paleomagnetism）：是地質歷史時期地磁場。地球的內部圈層結構第19頁第二節(jié)地球物理性質

四地熱（自學）（一）地溫場及地球溫度1地溫場（地熱場）：是指地球內部各層中溫度分布狀態(tài)，是地球內部空間各點在某一瞬間溫度總和。

2地殼淺層溫度分層：由表至內大致可分為三層（1）變溫層（外熱層）：距地表平均厚度為15m，主要受太陽輻射熱影響，其溫度有晝夜改變、季節(jié)改變和年周期改變等。（2）常溫層：普通在變溫層下界面處，其溫度常年保持不變，等于或略高于當地年平均氣溫，這一深度帶稱為常溫層。（3）增溫層：在常溫層以下，溫度逐步增高，通常把常溫層之下部分稱為增溫層。

地球的內部圈層結構第20頁第二節(jié)地球物理性質四地熱（geotherm）

（一）地溫場及地球溫度

3地溫梯度（地熱增溫率）：地球深度每向下加深100m所增加溫度。地殼表層為3°C/100m依據當前最新資料推算，在莫霍面處（地下33km）溫度大約為400～1000°，在巖石圈底部大約為1100°，在古登堡面（核幔界面）附近大約為3700°，地心處為4300～4500°。地球的內部圈層結構第21頁第二節(jié)地球物理性質

四地熱（geotherm）

（一）地溫場及地球溫度（二）地熱流及地熱異常（自學）1地熱流（大地熱流密度）：是指單位時間單位面積內經過地球表面所散失熱流量。

地表不一樣地域地熱流值不一樣，普通在結構活動地域（如年輕山脈、大洋中脊、火山等）偏高，而在結構穩(wěn)定地域則偏低。

2地熱異常：地表熱流值或地溫梯度顯著高于平均值或背景值現(xiàn)象稱為地熱異常，這么地域為地熱異常區(qū)。

地球的內部圈層結構第22頁第二節(jié)地球物理性質

五

地球彈塑性

（一）彈性

地震波能在地球內部傳輸，表明地球具彈性。另外，準確儀器測量表明，固體地球表面在日、月引力作用下也有周期性交替漲落現(xiàn)象，其幅度為7－15cm，這種現(xiàn)象稱為固體潮。

地球的內部圈層結構第23頁五

地球彈塑性（二）塑性

巖石能彎曲表明地球具塑性。另外，地球自轉慣性離心力能使地球赤道半徑加大而成為橢球體也表明地球含有塑性。

地球具彈塑性是地內物質能發(fā)生變形、運動和移位主要原因。

地球的內部圈層結構第24頁小結講述了4個方面內容1大氣圈2水圈3生物圈4內部圈層

重點掌握1地震波不連續(xù)面

2

地球內部圈層及特征3