中图版必修一第1章第4节《地球的圈层结构

第四节 地球的圈层结构 课标领航 课程标准 说出地球的圈层结构 ， 概括各圈层的主要特点 。 学习目标 1.了解地震波的类型及传播特征 、 地球的外部圈层的构成及各层的基本特征 、 低层大气的组成及分层现象 。 2.掌握地球内部圈层的划分及岩石圈与软流层的区别 。 3.理解地震波在研究地球内部结构方面的意义。 知能层级突破 教材深化透析 学业水平达标 第四节 基础自主梳理 基础自主梳理 一 、 地球的内部圈层 1.地震波 (1)纵波 (P)：速度较 _， 可以在固 、 液 、 气体中传播 。 (2)横波 (S)：速度较 _， 只可通过 _体传播 。 2 地球内部圈层结构 (1)以莫霍面为界 地壳：厚度不一 ， 大洋较薄 ， 大陆较厚 ， 平均17千米 。 地幔：分为上地幔和下地幔 。 快 慢 固 (2)以古登堡面为界 地核：分为内地核 (固态 )和外地核 (熔融状态 )。 思考 1 日本地震时 ， 地面上的人 、 海中的游鱼分别会有什么感觉 ？ 为什么 ？ 【 提示 】 地震发生时，地面上的人先感到上下颠簸，后感到前后左右摇晃。由于横波不能通过液态和气态传播，所以游鱼只能感觉到上下颠簸。地震发生时能量以地震波的形式向外释放，地震波分纵波和横波。纵波传播速度快，能通过固态、液态和气态物质，到达地面时地面上的动物会感到上下颠簸；横波传播速度慢，只能通过固体传播，到达地面时动物会感到前后左右摇晃。 二 、 地球的外部圈层 1 大气圈 (1)组成成分 干洁空气： N2 ：含量最大 ， 生命体的_。 O2：维持生命活动的基本物质 。 O3：地球生命的保护伞 ， 吸收 _。 CO2：光合作用的基本物质；地面 _气体。 水汽：成云致雨的基本物质 ， 影响 _变化的重要因素 。 固体杂质：降水的 _。 基本成分 紫外线 保温 天气 凝结核 (2)垂直分层：对流层； _层；高层大气 (中间层 、 热层 、 外大气层 )。 2 水圈 (1)组成： 主体是 _， 占水圈总水量的 _%。 陆地水体类型：目前人类大量利用的淡水资源(河流水 、 淡水湖泊水 、 _水 )。 (2)作用：水是地表最重要的物质，参与地理环境_的重要因素；水分和热量的不同组合使地球表面形成了不同 _和 _；水溶解岩石和土壤中的 _，为满足生物需要创造了前提；水循环可以 _，净化大气。 平流 海洋 97 浅层地下 物质能量转化 自然带 自然景观类型 营养物质 调节气候 3 生物圈 存在于 _、 _和 _表面，生物圈是自然地理环境中 _的圈层。 思考 2地球的外部圈层及岩石圈之间是不是相互独立的？ 【 提示 】 不是。在岩石圈中，土壤和某些岩石中有少量空气，它们是大气圈的一个组成部分；水圈是一个包括海洋水、陆地水、大气水和生物水在内的一个连续而不规则的圈层；现存的生物生活在岩石圈的上部、大气圈的底部和水圈的全部。由此可见，各圈层之间是相互渗透甚至是相互重叠的。 水圈 大气圈下层 地壳 最活跃 知能层级突破 地球内部圈层结构 地球内部圈层构造 不连续界面 (圈层界线 ) 深度(千米 ) 地震波的速度变化 主要组成物质 各圈层的主 要特点 地壳 莫霍面 古登堡面 17 (全球平均 ) 1000 2900 纵波和横 波速度明显加快 纵波速度突然减慢，横波消失 岩石 由岩石组成， 厚度不均 地幔 上地幔 铁、镁的硅酸盐类 上部由岩石组成，密度较大，有软流层 下地幔 地核 外地核 以铁、镍为主 外地核可能呈熔融状态，内地核是固态金属球 内地核 技巧点拨 图示分析地壳和岩石圈的区别 地壳和上地幔的顶部 (软流层以上 )合起来称为岩石圈。地壳只是岩石圈的一个组成部分，厚度比岩石圈小，如图如所： 【 巧学速记 】 歌诀法记忆地壳的厚度差异 “厚”“薄”歌 大陆厚，大洋薄 海陆差异。 高山厚，平原薄 地貌差异。 海岭厚，海沟薄 深度差异。 高处厚，低处薄 海拔差异。 读地震波速度与地球内部构造图，回答下列各题。 例 1 (1)指出图中 A、 B各代表什么地震波： A_， B_。判断依据是_。 (2)A和 B两种地震波大约在地下 _千米处 (大陆部分 )，速度明显加快，从而发现了 C_为不连续面。 (3)在 2900千米深处 ， A波和 B波发生了什么变化 ？ A 波 _ ， B 波 _ 。 从而发现了D_为不连续面 。 (4)C 面以上为 _ ， C 面和 D 面之间为_， D面以下为 _。 (5)说出 E和 F的主要不同点。 【 解析 】 本题考查地球内部结构的相关知识 。地震波传播速度的变化 ， 不仅是地球内部圈层划分的依据 ， 同时也可推知地球内部物质的组成 。因此正确读图是解答本题的关键 。 (1)左图反映地震波由地表向地心传播过程中波速随深度的变化情况，右图是地球内部结构， C、 D为分界面。 (2)读左图先分析纵、横坐标。纵坐标表示深度，横坐标表示地震波波速。再分析图中曲线。曲线表示地震波，其中速度快的为纵波，速度慢的为横波。 地震波在 33千米处 (大陆部分 )和 2900千米处波速发生较大的变化，说明这两处是上下层不同介质的分界面。与右图 C相对应的 33千米处 A、 B波速度均明显加快。 C为莫霍面。与 D对应的 2900千米处，横波消失、纵波速度下降。 D为古登堡面。(3)E处横波不能通过，说明 E处物质为液态或熔融状态。 F处纵波速度增加，物质为固态。 【 答案 】 (1)横波 纵波 A波波速慢 ， B波波速快 (2)33 莫霍面 (3)突然消失 (或不能通过 ) 速度突然下降 古登堡面 (4)地壳 地幔 地核 (5)E为液态或熔融状态， F为固态。 学以致用 1 地震会给人类带来巨大灾害 ， 人类也可以利用地震技术探索地球内部物质分异 、 勘探石油 。填图并回答问题 。 (1)根据地震波的传播状况可以划分地球内部圈层构造。在 “ 地球内部圈层构造示意图 ” 中的方框内，填写地球内部各圈层和分界面的名称。 (2)下列关于地球内部圈层特点的叙述 ， 正确的是 (双选 )( ) A 地壳的厚度陆地较海洋大 B 地壳和地幔合称岩石圈 C 软流层呈熔融状态 D 外核的物质状态为固态 (3)最近，我国在渤海湾发现储量逾 10亿吨的大油田。该油田储量的探明是采用三维地震勘探技术的结果。地震波分为纵波与横波，根据地震波传播原理，在通过含油层时，传播速度发生明显变化的主要是 _波。 解析： (1)地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层，三个圈层的分界面分别是莫霍面和古登堡面。 (2)此题较简单，为教材基础知识，地壳和上地幔顶部全称岩石圈，外核由于横波不能通过，一般认为它是接近液态的。 (3)横波只能在固态介质中传播，而纵波可在三态介质中传播。所以地震波在通过含油层(液态介质 )时，横波速度会发生明显变化。 答案： (1)详见下图： (2)AC (3)横 依据大气在垂直方向上的物理性质及运动状况，可将大气自下而上分为对流层、平流层、高层大气，具体分析如下： 大气的垂直分层及特点 分层 高度分布 主要特点 特点成因 与人类的关系 高层大气 平流层顶到大气上界 气压低，空气密度很小 80 500千米高空有若干电离层，能反射无线电波 电离层在太阳紫外线和宇宙射线的作用下，处于高度电离状态 80 500千米高空有若干电离层，能反射无线电短波，对无线电通信有重要作用 分层 高度分布 主要特点 特点成因 与人类的关系 平流层 对流层顶到5055千米 下层气温随高度变化小； 30千米以上，随高度增加迅速上升 该层中的臭氧大量吸收太阳紫外线 臭氧大量吸收紫外线，是人类生存环境的天然屏障 大气稳定，利于高空飞行 气流以平流运动为主 有利于高空飞行 该层大气上热下冷，大气稳定；水汽、杂质极少，云雨绝迹，能见度好，气流平稳 分层 高度分布 主要特点 特点成因 与人类的关系 对流层 低纬：17 18千米 中纬：10 12千米 高纬：8 9千米 气温随高度的增加而递减 (每升高 100米，温度大约降低0.6 ) 地面是对流层大气主要的直接热源，离地面越近，受热越多 人类生活在对流层底部，与人类关系最密切 空气对流运动显著 该层上部冷，下部热，有利于空气对流运动 天气现象复杂多变 几乎全部的水汽、固体杂质都集中在该层，对流运动易成云致雨 技巧点拨 图示及推理法学习大气的垂直分层 大气在垂直方向上的分层，可以从在垂直方向上气压、大气密度、水汽和尘埃的变化及各层的平均高度、气温在垂直方向上的变化、大气的运动状况、天气状况及与人类活动的关系等方面概括总结如下： 从图中可以看出各层气温在垂直方向上的变化决定着大气层结是否稳定 ， 大气层结又决定着各层大气的运动状况 ， 大气的运动状况又直接影响着各层的天气状况 ， 各层的天气状况 、 组成成分直接影响着人类的活动 。 各知识之间是环环相扣 、紧密联系的 。 臭氧主要分布在平流层中，其中在 22 27千米高度处，臭氧含量达到最大值，形成臭氧层。在此高度以上和以下臭氧含量都逐渐减少。 【 巧学快记 】 地球的圈层结构 同心圈层分内外，内外分界是地面。 内部圈层壳幔核，莫霍古登来分界。 气水生物共属外，一起构成自然界。 气圈最厚排在外，生物构成活跃圈。 读图，高度 H1至 H2在地球大气分层中应为 ( ) 例 2 A 对流层 B 平流层 C 中间层 D 热层 【 解析 】 随海拔高度的变化 ， 大气的物理性质和运动状况都发生了很大变化 。 因而依据大气在垂直方向上的物理性质和运动状况 ， 可将大气分为三层 ， 即对流层 、 平流层和高层大气 。 对流层厚度一般小于 20千米 ， 而平流层范围是从对流层顶至 50 55千米高度 。 由图示可知 ， H1与 H2之间应该为平流层 。 而且平流层大气气温状况为下部冷 ， 上部热 ， 也同样符合本图所示 。 【 答案 】 B 学以致用 2 大气圈是自然界最活跃的组成部分 。 在不同的大气分层中 ， 演绎着各种自然现象 。 在下列各组大气垂直分层中 ， 总体而言 ， 温度随着高度的增加而上升的一组是 ( ) A 对流层 、 电离层 B 平流层 、 电离层 C 平流层 、 中间层 D 对流层 、 中间层 解析： 选 B。平流层和电离层随高度增加温度逐渐上升，对流层和中间层随高度增加，温度逐渐降低。 教材深化透析 图标解读 1 教材图 1 4 1 地球内部圈层结构示意 该图有左 、 右两部分组成 。 左半部是地震波在地球内部传播速度的变化情况；右半部是地球内部圈层结构 。 从图中左半部可知，地震发生以后，地震波以纵波和横波两种形式同时向外传播，图示的是向地球深处传播，纵波传播速度较快，横波传播速度较慢。在地面至 2900千米深度范围内随着深度增加，纵波和横波的传播速度都是在加快的。 其中在地下 33千米处，不管是纵波还是横波，波速都明显加快，说明该深度上下的物质性质发生显著变化，这一界面叫莫霍界面，它是地壳和地幔的分界面。在地下 2900千米处，纵波的速度大幅下降，横波的速度则降为零，不能继续向下传播，这说明 2900千米以下的物质并不是固体，这一界面叫古登堡界面，是地幔和地核的分界面。 从图中左半部显示的波速发生突然变化的两个界面：莫霍界面和古登堡界面为界 ， 将地球内部划分为地壳 、 地幔和地核三个圈层 。 (图中用不同的颜色区分开来 ) 读图中右半部，找出地球内部的三个圈层地壳、地幔、地核及划分三圈层的界面 莫霍面和古登堡面，图中还显示地幔还可分为上地幔和下地幔，其分界深度约为地下 1000千米处。在上地幔上部有一软流层，被认为是岩浆的发源地。地壳和上地幔顶部 (软流层以上的上地幔 )，合称岩石圈，地核又可分为外地核和内地核。 2 教材图 1 4 5 大气的垂直分层 (中纬度地区 ) 该图结合配备的文字说明，形象而又详尽地描述了各层大气的范围、特点及各层出现的自然现象以及与人类活动的关系。阅读该图，首先要找出每层大气的高度范围，然后结合文字说明，了解各层大气的主要特点以及出现的自然现象和人类活动。特别应当注意，高层大气又分为中间层、热层和外大气层 (外逸层 )，各层的厚度、特点、自然现象及对人类的影响。 教材 P24探索 在我们的日常生活中有这样的经验，当你拿起一个瓷碗或瓦罐想要检验有没有裂纹时，只要轻轻一敲，便能从它发出的声音判断是否完好；同样的方法也可以检验出西瓜是生是熟。装在密封小盒子，我们可以通过摇、拍、称重等，听其声，测其重，也能猜到盒子中装的是什么。那么我们能不能用同样的方法来研究地球的内部呢？答案是肯定的。但是地球如此巨大，用普通的方法是无法把它“敲”响的，于是，人们想到地震，它就像是大自然赠与人类的“音响”，只要仔细探测地震波，便有可能知道一些地球内部的秘密。 活动点拨 地震发生时，地下岩石受强烈冲击，产生弹性震动，并以波的形式向四周传播，这种弹性波就叫地震波。地震波有纵波 (P波 )和横波 (S波 )之分。纵波的传播速度较快，可以通过固体、液体和气体传播；横波的传播速度较慢，只能通过固体传播。纵波和横波的传播速度都随着所通过的物质的性质而发生变化。 在地震波的传播过程中，如果在一定深度发生明显变化，就可以断定该处物质的结构和组成有了明显的不同，人们把地震波的波速突然发生变化的面叫做不连续面，又称界面。地球内部有两个明显的不连续面：一个在地面下平均 33千米处 (指大陆部分 )，叫莫霍面；另一个在地下 2900千米深处，称为古登堡面，根据这两个明显的界面，人们把地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层。 地球的同心圈层结构：地球是由不同物质和不同状态的圈层所组成的球体。一般可分为外部圈层和