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1、2023/11/16,1,第五节 地球的圈层构造,1 地球的圈层分化2 地球的内部构造3 地球的外部构造,2023/11/16,2,1 地球的圈层分化,1.1 初始阶段：均一化的凝聚作用根据已知的陨石年龄(大致45亿年)、月球年龄(大约46亿年)和地球上最古老岩石的年龄（大约40亿年）估计，约50-47亿年开始了获得微星体及微星体增积的行星集聚过程。那时可能是一种无分选的凝聚，主要是硅化合物、铁与镁的氧化物和少量多种天然元素。不过，还应增加考虑的是不定向的微星体的集聚使早期行星获得了自身的旋转运动，旋转运动又有利于加快增积集聚过程。,2023/11/16,3,1.2 增温过程首先是投落的微星体
2、所具有的运动能量在集聚中转化为热能。它一方面被后来增集的微星体层掩埋，另一方面则不断地增加吸纳后来投落的微星体所带入的能量，特别是摩擦产生热量和压缩增温效应。接着是放射性元素的自发衰变释放热量，并由于导热率低而积累。,2023/11/16,4,1.3 内部熔融分异过程获得了自身旋转的地球，内部因增温而熔融。内部熔融的铁向地心方向渗聚，并挤动原处在中心位置的其它物质，同时产生内部物质的对换和分层。铁向地心方向渗聚，又释放巨大的重力能，再转变为热能并积累起来，会使地球内部增温到2000以上，并引起大部分熔融。地球内部大部分熔融，更有利于重力分异物质的翻转对流：热膨胀的与本来就较轻的物质上浮，重的与
3、散热的物质下沉并压缩，最终造成了地表层的冷却成为地壳，内部则按压力与温度关系构成圈层。,2023/11/16,5,1.4水圈与大气圈的形成：大洋水是地球内部加热和分异作用的产物。当熔岩到达地表时，大部分水就呈热的蒸汽云逸散出来。即使按现代的火山活动速率估计，在过去的进程中，确有足够的时间由上升熔岩带出足够多的水蒸汽，成为充满大洋所需要的水。一般认为地球大气也主要来自地球的分异脱气作用。,“地球脱气作用”,2023/11/16,6,1.5 生物圈的形成,生命的合成、生物的出现是在大气圈、水圈形成之后的事件，是在气圈、水圈演化到适合生命生存的条件下形成的。构成有机质细胞的主要元素：、在原始气圈均有
4、。一般认为生命是由于这些元素，在特定的环境条件下通过一系列极复杂的化学反应之后合成的。最初生命源于海洋，已是公众接受的。,（包括紫外线作用、宇宙射线作用、雷电轰击、陨石撞击）,2023/11/16,7,1 地球的圈层分化,经过以上过程，逐步形成了现在地球内部和外部的各圈层，其基本特征为：,2023/11/16,8,2 地球的内部构造,十九世纪中叶，地球科学家开始使用地震的方法研究地球内部的结构与构成。根据地震波传播速度的突变，先后发现地球内部存在着7个显著的不连续介面，其中最主要的不连续介面有两个，并据此判定地球内部存在地壳、地幔和地核三个圈层。,2023/11/16,9,2 地球的内部构造,
5、地壳由低密度的富铝硅酸盐岩石组成；地幔主要由中密度、固态富镁硅酸盐岩石组成；地核主要由高密度的铁镍合金组成，外核呈液态，内核呈固态。,2023/11/16,10,2.1 地壳,地壳：地表至莫霍洛维奇面之间厚度极不一致的岩石圈的一部分。莫霍面：前南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇(Mohorovicic)1909年研究萨拉布地区一次地震时发现在地下33km处地震波的波速发生了明显的变化，由原来的67km/s突变到8km/s，说明组成物质明显不同。持续研究发现，这一界面具有全球性，并经证实是地壳和地幔的分界线。因此，该不连续面称为莫霍面。地壳是地球表面的构造层，只占地球体积的1%，质量只占0.4。,202
6、3/11/16,11,2.1 地壳,据地壳的性质可分大陆地壳和大洋地壳。大陆地壳：一般厚度为35km。我国青藏高原是世界上地壳厚度最大的地区之一，平均厚度达65km以上。大陆地壳化学组成以硅铝质为特点，最表层为风化壳，其余自上而下为沉积岩层、硅铝层和硅镁层。大洋地壳极薄，厚度约58km，上部为疏松沉积物，中部为固结沉积物和玄武岩，下部为硅镁层。洋壳和陆壳在岩石组成上最明显的区别在于大洋地壳中至今没有发现花岗岩层，而在大陆地壳中花岗岩体却大面积分布。,2023/11/16,12,2.2 地幔,地幔：莫霍面以下，深度为352900km的圈层。体积占地球的83，质量占68，平均密度3.85.6g/c
7、m3。地幔与地核的界面是古登堡面。古登堡面：1914年，美国学者古登堡(Gutenberg)发现地下2900km处存在地震波速的间断面，首先是发现距震中1150016000km的范围内存在地震波的阴影区，解释为存在地核，其次是传播速度发生了明显的变化，纵波存在一次由13.6km/s突然降低的截面，而横波则突然消失了。后证实这是地核与地幔的分界层。该不连续面称为古登堡面。,2023/11/16,13,2.2 地幔,分层：地幔分上下两层。上地幔：深度351 000km，主要由橄榄岩质的超基性岩石构成。除硅和氧外，铁镁含量比地壳显著增加，铝大大减少。有21万个大气压，温度4003 000。上地幔上部
8、大致60250km深度间，放射性元素大量集中，温度超过物质熔点，处于熔融状态，成为岩浆源地，有软流圈之称。岩浆侵入、火山喷发、地震、板块运动等过程均由此发生。下地幔：深度1 0002 900km。组成物质中铁镍大量增加。有150万个大气压，1 8504 400。,2023/11/16,14,2.3 地核,地核：2900km深度以下至地心部分。主要由铁镍等致密物质组成，密度9.513g/cm3，体积与质量分别占地球的16和31.5。温度高达37006000。分层：29004980km为外地核，49805120km为过渡层，5120km以下为内地核。外地核呈熔融态，内地核可能呈固态。,2023/1
9、1/16,15,3 地球的外部构造,3.1大气圈3.2水圈3.3生物圈,2023/11/16,16,3.1大气圈,地球最外部的圈层。大气是地球上密度最小，最易流动的部分，物质成分以氮和氧为主，它们以原子或离子的状态存在。由于大气圈的存在，挡住了绝大多数飞向地球的陨石，拦截了大部分的太阳辐射中的紫外线和来自宇宙的高能粒子流，保护了地球生命免遭外来的打击。因此，大气圈是地球表面和生命的盾牌。大气圈具有成层结构。可进一步分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。,2023/11/16,17,3.1大气圈,大气圈层与自然现象和人类活动,2023/11/16,18,3.2水圈,水圈是地球特有的环境优势。
10、液态水具有决定性的意义。地球上的水分布于海洋、湖泊、沼泽、冰川和地下，其97%以上是液态。这些水体通过蒸发、降水、下渗、和径流等形式，处在不断地变换之中，由此构成水循环。水圈与其它圈层的相互作用是地球表层物质和能量转换的过程，也是改造地表形态的主要营力。例如，水体的蒸发与降水直接影响大气的温度环流，影响生物圈；水的径流对岩石圈表层进行“削高填低”的活动；海水温度升高而带来的厄尔尼诺现象，导致全球性的气候变化。,2023/11/16,19,3.3生物圈,生物圈是位于大气圈、水圈和岩石圈三者相邻的界面的一个特殊的圈层。根据科学家对地层古生物化石与遗迹的研究，约在38亿年前，地球有了适宜生命发生的环境，首先在水体中出现了生命活动，约在4.5亿年前从海洋扩展到陆地，逐步形成笼罩全球的生物圈。人的出现仅有几百万年，是生物进化达到高级阶段的标志。生物圈的形成是大气、水、生物与岩石各圈层相互作用的结果，同时它也对其他圈层发生巨大作用,2023/11/16,20,3.3生物圈,生物圈对地球其他圈层的作用,2023/11/16,21,本节小结,地球圈层的特点：在高空和地球内部，基本上是上下平行分布；在地球表面附近，各圈层互相渗透互相重叠。地球表面这个特殊的圈层也叫地理圈、地理壳、地球表层，是自然地理学的研究对象。天文科学、大气科学、地理科学、地球科学,
