資源簡介

第四節(jié)　地球的圈層結(jié)構(gòu)
【學(xué)習(xí)目標(biāo)】
1.結(jié)合圖文材料,了解地球內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu),分析不同地區(qū)地殼厚度的差異。(區(qū)域認(rèn)知)
2.結(jié)合圖文材料,分析地震波的特點及其應(yīng)用。(綜合思維)
3.通過野外觀察,了解地球外部圈層的范圍并能觀察說明其特點。(地理實踐力)
4.結(jié)合日常生活,認(rèn)識保護(hù)人類生存圈層的重要性,促進(jìn)人地協(xié)調(diào)。(人地協(xié)調(diào)觀)
【自主預(yù)習(xí)】
一、地球的內(nèi)部圈層
1.劃分依據(jù):①　　　　的傳播速度。
2.縱波:能在②　　　　　　　　　中傳播,速度③　　　　。
橫波:只能在④　　　　中傳播,速度⑤　　　　。
3.結(jié)構(gòu)
(1)地殼
a.厚度不均,海拔越高,地殼越厚。
b.分界:⑥　　　　　　。
　　(2)地幔
a.⑦　　　　:其中的⑧　　　　一般被認(rèn)為可能是巖漿的主要發(fā)源地之一。
b.下地幔。
c.分界:⑨　　　　　　。
(3)地核
外核:橫波不能在其中傳播,表明其物質(zhì)狀態(tài)為液態(tài)或熔融態(tài)。
內(nèi)核:一般認(rèn)為呈固態(tài)。
　　
二、地球的外部圈層——與地殼或巖石圈共同組成地球的生態(tài)系統(tǒng)
　　1.大氣圈
(1)地球生命生存的基礎(chǔ)條件之一。
(2)大氣圈主要成分是⑩　　　　和氧氣。
2.水圈
(1)　　　　。
(2)陸地水。
3.生物圈
(1)廣泛分布于地殼、大氣圈和水圈中。
(2)是地球上最活躍的圈層。
　　【答案】　 ①地震波　②固體、液體、氣體　③快　④固體　⑤慢　⑥莫霍界面　⑦上地幔　⑧軟流層　⑨古登堡界面　⑩氮氣　海洋水
【合作探究】
情境導(dǎo)入　左圖示意20世紀(jì)世界最深的鉆井——科拉鉆井,深12 226 m,利用該鉆井能夠認(rèn)識地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)嗎 右圖示意人類生存的自然環(huán)境,組成自然環(huán)境的各圈層間存在怎樣的關(guān)系
進(jìn)入今天的課堂,我們可以揭開這兩個謎底。
提示:不能,地球的半徑約6 300 km,該鉆井的深度不及地球半徑的1/500,因而無法認(rèn)識地球的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。人類生存的各圈層是相互聯(lián)系、相互滲透的。
主題1：地球的內(nèi)部圈層
主題探究
情境　科學(xué)家用地震波的方法“透視”地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)。地震波分為橫波和縱波,縱波傳播速度快于橫波,縱波可以在固、液、氣三相態(tài)物體中傳播,而橫波只能在固態(tài)物質(zhì)中傳播。科學(xué)家根據(jù)地震波在地球內(nèi)部傳播速度的變化發(fā)現(xiàn)兩個不連續(xù)面,并以此為界,將地球內(nèi)部分為三層結(jié)構(gòu)。下圖示意地球內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)。
任務(wù)1　說出地球內(nèi)部的兩個不連續(xù)面名稱。
　　【答案】　莫霍界面和古登堡界面。
任務(wù)2　簡述科學(xué)家用地震波方法發(fā)現(xiàn)兩個不連續(xù)面的依據(jù)。
　　【答案】　莫霍界面在地表以下平均33 km處,地震波通過該界面?zhèn)鞑ニ俣让黠@加快;古登堡界面在地表以下約2 900 km處,橫波突然消失,縱波速度減慢。
任務(wù)3　說出圖中a、b、c代表的地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)名稱。
　　【答案】　a為地殼,b為地幔,c為地核。
素養(yǎng)培育
干熱巖新能源的開發(fā)——培育人地協(xié)調(diào)觀
情境　2020年4月29日,干熱巖地?zé)嵘罹畠?nèi)開展的超長重力熱管取熱試驗在河北唐山海港經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)馬頭營取得成功。這標(biāo)志著我國在世界范圍內(nèi)首次實現(xiàn)中深層地?zé)豳Y源的“無泵式”開采(如圖)。通過開發(fā)類似“地下鍋爐”的新技術(shù),實現(xiàn)了干熱巖地?zé)豳Y源開采技術(shù)的重大突破,為地?zé)豳Y源利用開辟了新模式、新路徑。
任務(wù)　結(jié)合所學(xué)知識,分析干熱巖中儲存的熱能的來源。
　　【答案】　軟流層中放射性元素的衰變產(chǎn)生的熱能,隨巖漿向地殼表層傳播。
知識小結(jié)
1.地震波的特點及應(yīng)用
分類 縱波 橫波
別稱 P波 S波
傳播 狀況 速度 快;固體中最快,氣體中最慢 慢
介質(zhì) 可以通過固體、液體和氣體傳播 只能通過固體傳播
共性 傳播速度都隨著所通過物質(zhì)的性質(zhì)變化而變化
地物表現(xiàn) 上下顛簸 左右搖晃
應(yīng)用 研究地球內(nèi)部的結(jié)構(gòu)、礦產(chǎn)資源的分布和油氣資源的分布,以及與大型工程建設(shè)相關(guān)的近地表地層的復(fù)雜結(jié)構(gòu)
2.地球內(nèi)部圈層具體劃分及特點
以莫霍界面和古登堡界面為界,可以將地球內(nèi)部分為地殼、地幔和地核三個圈層,具體比較見下表。
圈層名稱 厚度/km 不連續(xù)面 地震波波速變化 特征
地殼 平均 33 (莫霍界面) (古登堡界面) 縱波和橫波的波速都明顯增加 縱波波速突然下降,橫波消失 由巖石組成的固體外殼;厚薄不一,大洋部分比較薄,大陸部分比較厚;在陸地部分,一般情況下,地勢越高,地殼越厚
地幔 上地幔 2 900 為固態(tài),上部存在一個軟流層,可能為巖漿的主要發(fā)源地
下地幔 為固態(tài),溫度很高,壓力和密度均很大
地核 外核 3 400 呈熔融狀態(tài),橫波不能通過
內(nèi)核 為固態(tài);溫度很高,壓力和密度均很大
3.地殼與巖石圈的關(guān)系
(1)區(qū)別:地殼是地表至莫霍界面,全球平均厚度約17 km;巖石圈是地表至軟流層,平均厚度在60~120 km。如下圖所示。
(2)聯(lián)系:巖石圈包括地殼,由堅硬的巖石組成。
對點訓(xùn)練
　　超深孔地質(zhì)鉆探是指為研究地殼深處和上地幔地質(zhì)、礦藏等情況而進(jìn)行的鉆探工程。目前,人類最深的鉆孔位于俄羅斯的科拉半島上,深度達(dá)12 262 m。超深鉆孔對于研究地殼和上地幔物質(zhì)組成、礦產(chǎn)分布規(guī)律等有重要的意義,但對各類孔底動力機(jī)、鉆頭、測井儀器、電纜等鉆探工具要求很高。讀地球內(nèi)部圈層局部示意圖,回答1~2題。
1.俄羅斯科拉半島上的鉆孔最深處到達(dá)了上圖中的(　　)。
A.甲層底部 B.乙層底部
C.甲層上部 D.乙層上部
2.科拉半島上超深鉆井鉆探過程中探測到地層中的物質(zhì)可信的是(　　)。
A.高溫的巖漿
B.大量的巖石
C.大量液態(tài)或熔融狀態(tài)的鐵和鎳物質(zhì)
D.大量鐵、鎂含量很高的硅酸鹽礦物
　　【答案】　1.C　2.B
【解析】　第1題,根據(jù)材料可知,該鉆孔最深到達(dá)俄羅斯科拉半島地下12 262 m處,而大陸地殼平均厚度約為39~ 41 km,故鉆孔的最深處應(yīng)在地殼上部,圖中莫霍界面上部的甲層為地殼,故俄羅斯科拉半島上的鉆孔最深處到達(dá)了上圖中的甲層上部。第2題, 科拉半島上超深鉆井最深處在地殼上層,高溫的巖漿位于地幔;地殼是由固態(tài)巖石組成的,因此鉆探過程中探測到的物質(zhì)中最可能是大量巖石;大量液態(tài)或熔融狀態(tài)的鐵和鎳物質(zhì)位于地核;地殼上層一般是含硅、鋁較多的硅酸鹽礦物。
主題 2：地球的外部圈層
主題探究
情境1　下圖為四個圈層構(gòu)成示意簡圖。
任務(wù)1　判斷甲、乙、丙、丁圈層的名稱。
　　【答案】　甲為生物圈,乙為大氣圈,丙為水圈,丁為巖石圈。
任務(wù)2　圖中哪幾個圈層與泥石流的形成相關(guān)
　　【答案】　丙、丁圈層。
任務(wù)3　說出甲圈層的特點。
　　【答案】　是地球特有的圈層,是非常活躍的圈層。
任務(wù)4　由其他三個圈層相互作用而成,反過來又對其他三個圈層產(chǎn)生不可忽視影響的是哪個圈層
　　【答案】　生物圈。
情境2　圖Ⅰ是某同學(xué)拍攝的一張自然景觀圖。圖Ⅱ是該同學(xué)繪制的地球圈層間的物質(zhì)交換示意圖,圖中序號①②③代表外部圈層。
任務(wù)1　圖Ⅰ中的自然景觀能反映出哪些地球圈層
　　【答案】　大氣圈、水圈、生物圈、巖石圈。
任務(wù)2　圖Ⅱ中①②③分別代表哪些外部圈層
　　【答案】　①——水圈,②——生物圈,③——大氣圈。
任務(wù)3　“落紅不是無情物,化作春泥更護(hù)花”反映了各圈層之間怎樣的關(guān)系
　　【答案】　反映了各圈層之間相互聯(lián)系、相互制約的關(guān)系。
任務(wù)4　哪個圈層是自然地理環(huán)境系統(tǒng)中最活躍的圈層 說明原因。
　　【答案】　生物圈。生物圈中的生物,不僅使自然界中的化學(xué)元素進(jìn)行了遷移,而且改造了大氣圈、水圈和巖石圈,從而使地球面貌發(fā)生了根本的變化。因此,自然地理環(huán)境系統(tǒng)中最活躍的圈層是生物圈。
知識小結(jié)
1.三大外部圈層的比較
圈層 概念 組成 特點 作用
大氣圈 由氣體和懸浮物組成的、包圍地球的復(fù)雜系統(tǒng) 氣體的主要成分是氮和氧,還含有一定數(shù)量的二氧化碳和臭氧等氣體;懸浮物主要為固態(tài)雜質(zhì),同時大氣中還有一定數(shù)量的水汽 大氣的密度隨著高度的增加而逐漸減小,在2 000~3 000 km的高空,地球大氣的密度已經(jīng)與星際空間的密度非常相近 地球生命的保護(hù)傘,它避免了大多數(shù)流星體對地球的撞擊,且削弱了紫外線對地球生物的影響,保護(hù)了地球上的生命
水圈 由地球表層水體構(gòu)成的連續(xù)但不規(guī)則的圈層 地表水、地下水、大氣水、生物水等 水圈的水處于不間斷的循環(huán)運(yùn)動之中 在地表物質(zhì)遷移和能量轉(zhuǎn)化中起著重要作用,是人類或其他生物生存和發(fā)展不可或缺的
生物圈 地球表層生物及其生存環(huán)境的總稱 大氣圈的底部、水圈的全部和巖石圈的上部 生物圈是地球特有的圈層,也是最為活躍的圈層 從環(huán)境中獲取物質(zhì)和能量,同時也促進(jìn)太陽能的轉(zhuǎn)化,改變大氣圈和水圈的組成,改造地表形態(tài)
2.各個圈層之間的關(guān)系
地球的大氣圈、水圈、生物圈與巖石圈之間,相互聯(lián)系、相互制約、相互滲透,不斷地進(jìn)行著物質(zhì)和能量的交換,形成了人類賴以生存的地球表層環(huán)境。
對點訓(xùn)練
　　李白的《望廬山瀑布》:“日照香爐生紫煙,遙看瀑布掛前川。飛流直下三千尺,疑是銀河落九天。”為人熟知,名揚(yáng)天下。讀廬山瀑布景觀圖,回答1~2題。
1.廬山瀑布景觀圖反映出的地球圈層個數(shù)是(　　)。
A.2個 B.3個 C.4個 D.5個
2.“飛流”所在圈層的主要特點是(　　)。
A.最活躍的外部圈層
B.由堅硬的巖石組成
C.主要成分是氮氣和氧氣
D.圈層連續(xù)而不規(guī)則
　　【答案】　1.C　2.D
【解析】　第1題,圖中大氣體現(xiàn)的是大氣圈,瀑布體現(xiàn)的是水圈,植被等體現(xiàn)的是生物圈,巖石體現(xiàn)的是巖石圈,一共體現(xiàn)了4個地球圈層。第2題,“飛流”屬于水圈,水圈的特點是連續(xù)而不規(guī)則;生物圈是最活躍的外部圈層,巖石圈由堅硬的巖石組成,大氣圈主要成分是氮氣和氧氣。
【隨堂檢測】
思維構(gòu)建
　　【答案】　①水圈　②地殼
即時訓(xùn)練
　　地震發(fā)生后,某地理學(xué)習(xí)小組繪制了地震波波速在地球內(nèi)部的變化圖。讀圖,回答1~3題。
1.若該次地震震源深度約為10 km,則此次地震的震源位于(　　)。
A.內(nèi)核 B.地幔
C.外核 D.巖石圈
【答案】　D
【解析】　大陸地殼平均厚度為39~41 km,此次地震的震源在地表以下10 km,所以此次地震的震源位于巖石圈。
2.下列有關(guān)甲、乙、丙、丁的敘述,正確的是(　　)。
A.丙為莫霍界面
B.先到達(dá)地面的是甲波
C.丁為古登堡界面
D.先到達(dá)地面的是乙波
　　【答案】　B
【解析】　地震發(fā)生時,地下巖石受強(qiáng)烈沖擊,產(chǎn)生彈性振動,并以波的形式向四周傳播,這就是地震波。地震波有縱波和橫波之分,縱波傳播速度較快,可以通過固體、液體和氣體介質(zhì);橫波傳播速度較慢,只能通過固體介質(zhì),圖中甲波為縱波,乙波為橫波,故先到達(dá)地面的是甲波。
3.地震波橫波(S波)和縱波(P波)的傳播速度在莫霍界面處發(fā)生的顯著變化是(　　)。
A.S波、P波的波速都明顯增加
B.S波完全消失,P波的波速突然下降
C.S波、P波的波速都明顯下降
D.P波完全消失,S波的波速突然下降
　　【答案】　A
【解析】　莫霍界面是地殼和地幔的分界面,縱波、橫波在這個不連續(xù)面下,其傳播速度都明顯加快。
　　霧凇,俗稱樹掛,是低溫時空氣中水汽直接凝華,或過冷時霧滴直接凍結(jié)在物體上的乳白色冰晶沉積物,是非常難得的自然奇觀。霧凇景觀以吉林霧凇最為有名。讀吉林霧凇景觀圖,回答4~5題。
4.霧凇的形成,體現(xiàn)的地球圈層數(shù)量有(　　)。
A.1個 B.2個 C.3個 D.4個
　　【答案】　C
　　【解析】　據(jù)圖文材料可知,霧凇是空氣中的水汽在樹木等物體上凝華而成的,故霧凇的形成體現(xiàn)的地球圈層有大氣圈、水圈和生物圈,共3個。
5.構(gòu)成霧凇景觀的核心要素所屬地球圈層的主體是(　　)。
A.海洋 B.空氣
C.巖石 D.植物
　　【答案】　A
【解析】　由材料可知,構(gòu)成霧凇景觀的核心要素是冰晶,屬于水圈,水圈的主體是海洋。
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