地球的外部圈層

第二部分地球表層系統(tǒng)第四章地球的外部圈層

四大圈層:大氣圈,水圈,生物圈,巖石圈 外動力地質作用第一節(jié)大氣圈一、大氣的組成氮氣的循環(huán)氧氣的循環(huán)水蒸氣的作用:能量交換,水的分配,溫室效應甲烷二氧化碳一氧化二氮臭氧:同溫層中,城市中溫室氣體二、大氣圈的結構大氣圈的分布：-3km～+2000-3000km對流層平均厚度:11—13km

特征:(1)具大氣降溫率

(2)強烈的對流運動及復雜的氣候現(xiàn)象

(3)氣象要素的水平分布不均勻

(4)受人類影響大,包括污染全球大氣對流模式3.

平流層（對流層～35-55km）

水平運動 氣層穩(wěn)定，透明度高 上部有臭氧層 向上增溫快4.

中間層（平流層～85km）

降溫快，有垂直對流5.

暖層即電離層（中間層～800km）

空氣稀薄，氧、氦電離 向上增溫快6.散逸層（暖層～2000-3000km） 空氣極為稀薄，氣體向外逃逸， 向上增溫

三、大氣的熱力狀況大氣對太陽輻射的削弱作用 吸收、反射、散射太陽輻射能：可見光：50%（λ=0.4—0.76μm)

紫外光:7%（λ<0.4μm)

紅外光:43%（λ>0.76μm)大氣的選擇性吸收:臭氧對紫外光 水氣、二氧化碳對紅外光 可見光吸收少云層、塵埃的反射空氣分子對可見光中波長較短的藍光、紫光的散射較強。

2.大氣的保溫效應地面輻射為長波輻射—主要在紅外線對流層中水氣和二氧化碳對地面輻射的吸收—大氣增溫大氣也向外輻射紅外線,小部分向太空,大部分向地面—稱為

大氣逆輻射.大氣的保溫效應:大氣對太陽短波輻射是透明體,而對地面輻射 是隔熱層,使大部分太陽輻射能保留在大氣中.3.全球的熱量平衡 來自太陽的能量=返回大氣中的能量 大氣對太陽輻射的削弱和對地面的保溫效應使地球表面氣溫溫和,適合生物生活.

太陽輻射熱能的傳播與平衡4.溫室效應

--大氣通過對輻射的選擇性吸收而防止地表熱能 耗散的效應. --大氣的存在使地表的輻射平衡溫度升高.影響溫室效應的因子:水氣,二氧化碳,云,以及甲烷,氮氧化物,

這些物質稱溫室氣體.近百年來工業(yè)化使溫室氣體增多,引起全球氣候變暖.

四、大氣的運動大氣運動的復雜性：水平、垂直，全球性的或小尺度的1.大氣運動的動力--來自太陽輻射產(chǎn)生的氣壓差.空氣溫度差—密度差—熱力環(huán)流2.大氣環(huán)流--大范圍的大氣運動狀態(tài),是不同尺度的天氣系統(tǒng)發(fā)生、發(fā)展和移動的背景。

1）低緯度的熱帶環(huán)流圈

赤道低壓帶（赤道無風帶）

副熱帶高壓帶（靜風帶）

低緯信風帶2）中緯度的中緯環(huán)流與高緯環(huán)流

極地高壓帶 副極地低壓帶 極地東風帶 中緯西風帶 高緯的極地環(huán)流圈 中緯環(huán)流圈3.厄爾尼諾現(xiàn)象和拉尼娜現(xiàn)象

厄爾尼諾現(xiàn)象:指數(shù)年一次的海水增溫現(xiàn)象向西擴展， 整個赤道東太平洋海面溫度增高的現(xiàn)象。 后果：全球大氣環(huán)流異常、氣候異常。

拉尼娜現(xiàn)象（反厄爾尼諾現(xiàn)象）：赤道太平洋東部和中部 海水溫度大范圍持續(xù)異常變冷的現(xiàn)象。 可以是持續(xù)數(shù)年。 指標：連續(xù)6個月±0.5℃第二節(jié)水圈地球表層水體所構成的連續(xù)圈層一、水圈的組成

以氣態(tài)、固態(tài)、液態(tài)分布于大氣圈、生物圈、海洋、大陸表層中。主要分為：海洋水、陸地水、大氣水 水量和水的年齡二、水圈的循環(huán)水圈運動的主要動力：太陽輻射能和地球的重力能蒸發(fā)、蒸騰、徑流（地表、地下）、冰川運動、大氣輸運等。三、水體污染與自凈水體：地表水、地下水、海洋的總稱。在環(huán)境科學中，也包括水中的溶解物、懸浮物、水生生物、底泥，形成一個完整的生態(tài)系統(tǒng)。水體污染：指進入水體中的污染物質超過了水體的本底值或水體的自凈能力，而使水體失去或部分失去功能或用途。水質指標污染物：耗氧有機物，難降解有機物，植物營養(yǎng)物，無機懸浮物，石油類，重金屬，放射性污染物，酸堿鹽類，病原體，熱污染等。指標：DO,BOD,COD,TOC,TN,TP,SS,石油類，各種 有毒物質，放射性，pH，細菌總數(shù)，水溫等。2.水體自凈指受到污染的水體通過生物降解消耗或吸收了水體中的污染物,使水體向凈化的方向轉變的過程.

生物降解分好氧生物降解和厭氧生物降解 好氧微生物在上層，會消耗氧氣。 厭氧微生物在下層，造成還原環(huán)境。3.水體富營養(yǎng)化氮、磷等植物營養(yǎng)物的濃度超過一定數(shù)值時引起湖泊生態(tài)系統(tǒng)的一種惡性循環(huán)。藻類大量生長，消耗氧氣，其他生物大量死亡。是產(chǎn)生“赤潮”的原因。 也與水循環(huán)慢有關。第三節(jié)生物圈一、生物圈的概念

地球表層由生物及其生命活動的地帶所構成的連續(xù)圈層。范圍：地下3km～10km高空,深海底.

主要在地表～200m高空,水面～-200m水域.已發(fā)現(xiàn)的:動物150×104

；植物50×104

種。分類：界-門-綱-目-科-屬-種 如：原核生物界，真菌生物界，植物界，動物界二、生物圈中的能量循環(huán)和物質循環(huán)太陽能—植物光合作用—化學能—進入生態(tài)系統(tǒng)能量流動的單向性能量流動的逐級減少生物圈內(nèi)部能量不斷轉換和流動，且進行物質循環(huán)，物質可以被重復利用。物質循環(huán)主要有水、碳、氮、磷。碳循環(huán)碳五種形式:(1)生物中的有機分子;(2)大氣中的二氧化碳; (3)土壤中的有機質;(4)巖石圈中的化石燃料和沉積巖; (5)海洋中的溶解二氧化碳,生物殼碳循環(huán):大氣中的二氧化碳—碳水化合物—生物體—代謝出 二氧化碳.大氣中的二氧化碳20年完全更新一次.人類干擾：燃料，植被破壞，火災2.氮循環(huán)分子氮,無機結合氮,有機結合氮大多數(shù)植物只能利用無機氮(氨鹽,硝酸鹽)合成氨基酸-蛋白質,動物利用植物合成的蛋白質,經(jīng)分解為氨基酸后再合成蛋白質.動物代謝出氨氮，動植物殘體經(jīng)微生物分解為無機氮。人類活動的干擾：化肥，化石燃料，污水第四節(jié)風化作用與土壤一、風化作用砂石、土壤從哪里來的？巖石永遠是堅硬的嗎？高山永遠是高山嗎？風化作用--地表巖石在溫度、大氣、水、生物的作用下，發(fā)生機械破碎或化學分解，在原地產(chǎn)生碎屑、新礦物的作用。1.風化作用的類型按風化作用的方式分：1)物理（機械）風化作用–phisicalweathering

地表巖石在原地發(fā)生機械破碎而不改變其化學作用，也不形成新礦物的作用。 產(chǎn)物：巖石碎屑、礦物碎屑按方式（機理）分：a.溫差風化（熱脹冷縮）巖石是熱的不良導體--溫差導致表層與內(nèi)部之間的引張力,產(chǎn)生裂縫;--各種礦物的膨脹系數(shù)不同;結果:層層剝落,破裂b.2.冰劈作用空隙中的水結冰膨脹撐裂巖石條件:有水,有裂隙,反復凍融.主要在高寒地區(qū).冰劈作用c.鹽類的結晶與潮解巖石裂隙\孔隙中的鹽分-水分d.卸載作用上覆巖石剝?nèi)?下伏巖石膨脹產(chǎn)生脆性裂隙和層裂現(xiàn)象;e.生物活動根劈作用、挖掘作用根劈作用2）化學風化作用—chemicalweathering

-地表巖石在H2O、O2、CO2和生物物質的作用下發(fā)生化學變化，并產(chǎn)生新礦物的作用。

-產(chǎn)物：新礦物（黏土、褐鐵礦等）、礦物屑、離子和膠體水、氣體等。方式：a.溶解作用

-含有O2,CO2等物質的水溶解礦物的作用.-礦物的溶解度從大到小:石鹽,石膏,方解石,橄欖石,輝石,角閃石滑石,鉀長石,黑云母,白云母,石英

-產(chǎn)物:離子,膠體,難溶物質如:CaCO3+H2O+CO2=Ca2++2HCO3-b.氧化作用

--礦物中的元素與大氣、水中的氧結合,礦物中的變價元素從低價變成高價:

如:4FeS2+14O2+13H2O2(Fe2O3.3H2O)

+8H2SO4 (黃鐵礦)

(褐鐵礦)

如:4Fe3O4+O2+18H2O6(Fe2O3.3H2O)

(磁鐵礦)

(褐鐵礦)c.水化作用

--礦物吸收水加入到礦物晶格中,形成含水的礦物.如:CaSO4+2H2OCaSO4-2H2O (硬石膏)(石膏)d.水解作用

--礦物遇水離解成離子,形成含OH-的新礦物.如:4K(AlSi3O8)+6H2OAl4(Si4O10)(OH)8+8SiO2+4KOH (鉀長石)(高嶺石)

當水解作用中有碳酸根參與時稱為碳酸化作用

--溶解于水中的碳酸與礦物中的金屬離子結合成易溶的碳酸鹽而使礦物分解.如:4K(AlSi3O8)+4H2O+2CO2

Al4(Si4O10)(OH)8+8SiO2+2K2CO3 (鉀長石)(高嶺石)2.風化作用的影響因素影響巖石風化的因素：1）氣候條件氣溫、降雨量及形式、植被等熱帶、亞熱帶溫濕氣候區(qū)化學風化作用強；寒冷、干旱地區(qū)物理風化作用強；2）地形條件高低、坡向、地勢起伏地形高低影響到氣候、植被類型；坡向影響氣溫、植被情況；地勢起伏影響地下水位、植被、風化物質的保留。3）巖性三大巖類的差異:沉積巖抗風化能力強，巖漿巖、變質巖弱；巖漿巖中的酸性巖抗風化能力強；低溫形成的巖石、礦物抗風化能力強；結晶巖石中細粒巖石抗風化能力強；含二價鐵的、可溶性的礦物抗風化能力弱。礦物的抗風化能力氧化物和氫氧化物強硅酸鹽碳酸鹽硫化物鹵化物和硫酸鹽弱常見礦物的抗風化能力石英強白云母長石黑云母角閃石輝石橄欖石弱差異性風化現(xiàn)象:相鄰巖石由于巖性不同造成風化速度不同,形成凹凸的地貌.4）地質構造巖石裂隙能促進風化作用的深入；球狀風化作用：5）時間風化作用雖然肉眼看不見，卻是進行速度較快的地質作用。

3.風化殼 風化產(chǎn)物的類型

a．碎屑物質：巖屑，礦物碎屑等殘留原地；

b．溶解物質：離子－膠體，大部分隨水搬運走；

c．難溶物質：Fe,Al等形成黏土、褐鐵礦、鋁土礦等新生 礦物殘留原地。

1)殘積物 巖石風化后在原地殘留的物質。 特征：結構松散，巖屑大小不均，棱角分明，無層理，與 基巖呈過渡狀態(tài)。其中的有用重礦物富集時成殘積砂礦或 高嶺土、鋁土、鐵、錳礦,統(tǒng)稱殘積礦床。殘積物與殘積地貌2)風化殼 覆蓋在基巖之上的風化產(chǎn)物的不連續(xù)的薄殼。包括殘積物及其上覆的土壤。 風化殼的分層：

1.土壤

2.殘積層

3.半風化巖石

4.基巖古風化殼：在地質歷史時期形成、保留在地質剖面或被