地球圈層與地球表層系統(tǒng)

地球圈層與地球表層系統(tǒng)第1頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月地球圈層與地球表層系統(tǒng)

第4章

●四大圈層

●地球表層系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

●地球表層系統(tǒng)的功能

●人類與地球表層環(huán)境

地球科學概論●地球各圈層物質(zhì)組成第2頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)2900km5100km6378km地幔地表面外核內(nèi)核中心地球呈現(xiàn)出圈層結(jié)構(gòu)，可以劃分出內(nèi)部圈層與外部圈層。內(nèi)部圈層包括地殼、地幔、地核。巖石圈包括地殼與軟流圈之上的上地幔部分。

地球科學概論第3頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月地球內(nèi)部的分層（引自繆啟龍主編《地球科學概論》）據(jù)地震波在地下不同深度傳播速度的分布的研究，地球內(nèi)部存在著兩個主要的分界面，在分界面上地震波傳播速度發(fā)生急劇變化。第一個間斷面位于地表以下平均33km處，稱莫霍洛維奇間斷面，簡稱莫霍面；第二個間斷面位于地表以下2900km處，稱古登堡間斷面。這兩個間斷面把地球內(nèi)部分成三大層，即地殼、地幔和地核。這三大部門還可再分為7層。（P68）

地球科學概論第5頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月四大圈層第四章地球圈層與地球表層系統(tǒng)外部圈層包括巖石圈、大氣圈、水圈、生物圈。巖石圈指地球表層由固體巖石組成的圈層；大氣圈指環(huán)繞地球的由氣體組成的圈層；水圈指地球表層由各種形式存在的水組成的圈層；生物圈指地球表層所有活著的有機體組成的圈層。

地球科學概論第6頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月人在四大圈層中的地位圖表示了三重含義：（1）人類是生物圈的一部分，但又不同于一般的生物；（2）人類生存在四大圈層的交界面上，四大圈層是人類誕生與發(fā)展的環(huán)境；（3）人類對四大圈層均有著重要的作用與影響。

四大圈層之間及其與人類相互作用、相互影響，構(gòu)成了地球表層系統(tǒng)。生物圈人是生物圈的一部分，又與一般的生物有著本質(zhì)的區(qū)別。人類與四大圈層之間的關系以及人類在地球表層系統(tǒng)中的位置可以用下圖來表示：

地球科學概論第7頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月三大界通常物質(zhì)可以劃分為無機物與有機物，自然界可以劃分為無機界與有機界。但如果用無機界與有機界來概括表達地球表層系統(tǒng)，似乎還不夠全面。因為人類誕生、發(fā)生發(fā)展在地球表層。人類在地球表層系統(tǒng)中的地位與作用，以及人類與自然環(huán)境之間的相互作用、相互影響，僅僅用無機界與有機界還難以表達清楚。在自然地理學中，更有必要來強調(diào)一下人類的重要性。故有人提出了用人文界來表示人類在地球表層系統(tǒng)中的重要地位與作用，以及人類與自然環(huán)境之間的相互作用、相互影響?？梢赃@么說，地球表層系統(tǒng)是地球表層無機界、有機界與人文界相互作用、相互影響而構(gòu)成的一個系統(tǒng)。

地球科學概論第8頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月地球表層環(huán)境（系統(tǒng)）的結(jié)構(gòu)不同空間尺度的環(huán)境系統(tǒng)在空間上相互交叉、疊置，并且相互聯(lián)系、相互作用。因此是多級嵌套。1.垂直分層垂直分層現(xiàn)象非常明顯：從地核、地幔、地殼，到水圈、大氣圈等；大氣圈又可分為對流層、平流層、中間層、暖層和散逸層。2.水平分異指在水平分布方面的差異與變化。3.立體交叉組成地表環(huán)境的巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈，不是絕然分開的，而是相互交叉、相互滲透，在空間上構(gòu)成了一個立體交叉的結(jié)構(gòu)。4.多級嵌套

地球科學概論第9頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月地球表層系統(tǒng)的功能垂直方向上，各個圈層之間、各個圈層內(nèi)部的各個次級層次之間。水平方向上，大洋與大陸之間、大洋與大洋之間、大陸與大陸之間、地區(qū)與地區(qū)之間。生物圈與其他圈層之間。1.物質(zhì)傳輸、能量流動、信息傳遞通過研究地表系統(tǒng)物質(zhì)傳輸、能量流動和信息傳遞的過程與規(guī)律，來預測系統(tǒng)的可能變化；通過改變系統(tǒng)的物質(zhì)流、能量流或信息流，來改變系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與演化的趨勢，從而達到對地表系統(tǒng)進行優(yōu)化、調(diào)控的目的。2.地球表層系統(tǒng)的可預測、可調(diào)控功能

地球科學概論第10頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月地球系統(tǒng)科學地球系統(tǒng)科學（EarthSystemScience）是20世紀80年代初國際科學界為迎接全球環(huán)境變化的挑戰(zhàn)而提出的一門全新的集成科學。今天，地球系統(tǒng)科學作為一個連接地球科學、生命科學、計算機科學技術、對地觀測技術和其它相關科學的新興的跨學科領域，深刻地影響著人們對地球系統(tǒng)的認識。第四章地球圈層與地球表層系統(tǒng)

地球科學概論第11頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月地球系統(tǒng)科學產(chǎn)生的背景（1）人類活動在導致地球環(huán)境變化中的作用日益增大，并從局部范圍步入到全球影響時代，正威脅著人類自身的生存與發(fā)展。（2）科學技術突飛猛進，傳統(tǒng)學科自身的成熟，促進了各學科之間的緊密聯(lián)系和相互依賴的認識。（3）現(xiàn)代技術特別是空間技術的發(fā)展，使人類有能力對地球進行整體觀測。第四章地球圈層與地球表層系統(tǒng)

地球科學概論第12頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月地球系統(tǒng)科學產(chǎn)生的思想基礎

（1）板塊理論面臨的困難使人們意識到，理解地球巖石圈演化必須研究地幔與地核。

（2）固體地球的演化對水圈和大氣圈演化有著重要影響。

（3）大氣圈演化對巖石圈構(gòu)造運動有重要作用。

（4）水圈演化對大氣圈演化具有關鍵作用。

（5）巖石圈演化導致生物圈重大變革。

（6）宇宙和行星演化對地球系統(tǒng)有著深刻影響。

（7）人類活動是地球演化最重要的營力之一。

地球科學概論第13頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月地球系統(tǒng)科學的內(nèi)涵地球是一個由大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈和日地空間組成的復雜系統(tǒng)，是一個所有的組成要素處在相互作用之中的動態(tài)系統(tǒng)，而引發(fā)地球系統(tǒng)變化的驅(qū)動力，來自于地球內(nèi)部、太陽輻射和人類活動。在這種驅(qū)動力作用下，其中某一成分的變化都會引起其它成分的響應，某一成分的變化往往又是其它成分共同作用的結(jié)果。第四章地球圈層與地球表層系統(tǒng)

地球科學概論第14頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月人類與地球表層環(huán)境

1.地球環(huán)境對人類的作用與影響地球環(huán)境的演化與人類的誕生人類是地球環(huán)境發(fā)展、演化、分異的產(chǎn)物地球環(huán)境的區(qū)域分異與三大人種的形成地球環(huán)境對人口分布的影響地球環(huán)境與人體健康自然災害對人類的影響地球環(huán)境對社會發(fā)展的影響第四章地球圈層與地球表層系統(tǒng)

地球科學概論第15頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月2.人類對地球表層環(huán)境的作用與影響對環(huán)境的污染改變地表環(huán)境的結(jié)構(gòu)改變地表環(huán)境演化的方向改變了地表環(huán)境變化的速率改變了地表環(huán)境的物質(zhì)循環(huán)改變了地表環(huán)境的能量平衡對資源的消耗與破壞人類的影響

地球科學概論第16頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月地球的物質(zhì)組成借助于宇宙的豐度和已知的觀測事實以及地球物理資料來構(gòu)筑地球模型①必地球作為宇宙天體的一個成員并由宇宙物質(zhì)演化而來，地球的元素豐度應與宇宙的元素豐度大致相同，因此可以根據(jù)宇宙豐度構(gòu)成地球基本成分的簡單模型；②地球基本成分及其分布必須符合深部地震資料所反映的物質(zhì)密度、比重等物理參數(shù)；③地球成分分布必須與地球總的質(zhì)量和慣性矩相協(xié)調(diào)；④地球元素分布必須符合地球內(nèi)部溫度、壓力分布的狀況。第17頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月地殼的結(jié)構(gòu)與物質(zhì)組成主量元素：是指那些在巖石中（≠地殼中）含量大于1％（或0.1％）的元素，在地殼中大于1％的8種元素都是主量元素，除氧以外的7種元素在地殼中都以陽離子形式存在，它們與氧結(jié)合形成的氧化物（或氧的化合物），是構(gòu)成三大類巖石的主體，因此又常被稱為造巖元素。O＞Si＞Al＞Fe＞Ca＞Na＞K＞Mg＞Ti＞H第18頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月微量元素：在地殼（巖石）中含量低于0.1％的元素，一般來說不易形成自己的獨立礦物，多以類質(zhì)同象的形式存在于其他元素組成的礦物中，這樣的元素被稱為微量元素。硫（硒、碲）和鹵族元素：金屬成礦元素：貴金屬元素、金屬元素、過渡元素、稀有元素、稀土元素放射性元素：

第19頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月地殼的結(jié)構(gòu)與巖石組成巖石是由一種或一種以上的礦物或巖屑組成的有規(guī)律的集合體，是地質(zhì)作用的產(chǎn)物。巖石是組成巖石圈的基本單位。巖石類型復雜多樣，可分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大巖類。第20頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月巖漿巖：侵入巖花崗巖火山巖第21頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月第22頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月沉積巖：沉積巖僅占地殼巖石總體積的5％，但由于它形成于廣泛分布的陸地表面及海洋盆地中由沉積作用形成，因而，它占據(jù)地表75％面積。沉積巖最顯著的特征是成層性，在山區(qū)常?？梢钥吹揭粚訉拥膸r石，這就是沉積巖。第23頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月變質(zhì)巖：地殼內(nèi)早先形成的巖石（巖漿巖、沉積巖）為適應新的溫度和壓力條件，在不發(fā)生整體熔融的固態(tài)前提下，礦物成分和巖石結(jié)構(gòu)發(fā)生不同程度的變化，稱為變質(zhì)作用。經(jīng)歷變質(zhì)作用后形成的巖石稱變質(zhì)巖。變質(zhì)巖形成后還可經(jīng)歷新的變質(zhì)作用過程，有的變質(zhì)巖是多次變質(zhì)作用的產(chǎn)物。第25頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月地球不同圈層間的物質(zhì)-能量交換不同圈層的能量交換（1）地球的熱傳導（2）熱流觀測大陸熱流：海底熱流：不同圈層的物質(zhì)交換（1）地殼-地幔物質(zhì)循環(huán)（2）海底熱泉第27頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月第28頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月地殼-地幔的元素遷移和富集（1）流體作用和地球化學循環(huán)（2）元素的活化和遷移（3）元素的沉淀和富集第29頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月潘多拉魔盒--礦床開發(fā)第30頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月作業(yè)1人類與地球表層環(huán)境的關系。說明：內(nèi)容可以選擇某一方面的關系展開論述。字數(shù)2000-3000，A4紙打印或手寫，統(tǒng)一在左上角標注《地球環(huán)境與人類》課程作業(yè)。下周課堂交。第四章地球圈層與地球表層系統(tǒng)

地球科學概論第31頁，課件共33頁，創(chuàng)作于2023年2月地球表層元素組成與人體健康地殼巖石中元素平均含量／μg.g-1人體血液中元素平均含量／μg.mL-1元素原子序數(shù)鉻錳銅鎂鈣鈹氫鈹氟氟氫銣鎘