地球的外部圈层

第二部分地球表层系统第四章地球的外部圈层

四大圈层:大气圈,水圈,生物圈,岩石圈 外动力地质作用第一节大气圈一、大气的组成氮气的循环氧气的循环水蒸气的作用:能量交换,水的分配,温室效应甲烷二氧化碳一氧化二氮臭氧:同温层中,城市中温室气体二、大气圈的结构大气圈的分布：-3km～+2000-3000km对流层平均厚度:11—13km

特征:(1)具大气降温率

(2)强烈的对流运动及复杂的气候现象

(3)气象要素的水平分布不均匀

(4)受人类影响大,包括污染全球大气对流模式3.

平流层（对流层～35-55km）

水平运动 气层稳定，透明度高 上部有臭氧层 向上增温快4.

中间层（平流层～85km）

降温快，有垂直对流5.

暖层即电离层（中间层～800km）

空气稀薄，氧、氦电离 向上增温快6.散逸层（暖层～2000-3000km） 空气极为稀薄，气体向外逃逸， 向上增温

三、大气的热力状况大气对太阳辐射的削弱作用 吸收、反射、散射太阳辐射能：可见光：50%（λ=0.4—0.76μm)

紫外光:7%（λ<0.4μm)

红外光:43%（λ>0.76μm)大气的选择性吸收:臭氧对紫外光 水气、二氧化碳对红外光 可见光吸收少云层、尘埃的反射空气分子对可见光中波长较短的蓝光、紫光的散射较强。

2.大气的保温效应地面辐射为长波辐射—主要在红外线对流层中水气和二氧化碳对地面辐射的吸收—大气增温大气也向外辐射红外线,小部分向太空,大部分向地面—称为

大气逆辐射.大气的保温效应:大气对太阳短波辐射是透明体,而对地面辐射 是隔热层,使大部分太阳辐射能保留在大气中.3.全球的热量平衡 来自太阳的能量=返回大气中的能量 大气对太阳辐射的削弱和对地面的保温效应使地球表面气温温和,适合生物生活.

太阳辐射热能的传播与平衡4.温室效应

--大气通过对辐射的选择性吸收而防止地表热能 耗散的效应. --大气的存在使地表的辐射平衡温度升高.影响温室效应的因子:水气,二氧化碳,云,以及甲烷,氮氧化物,

这些物质称温室气体.近百年来工业化使温室气体增多,引起全球气候变暖.

四、大气的运动大气运动的复杂性：水平、垂直，全球性的或小尺度的1.大气运动的动力--来自太阳辐射产生的气压差.空气温度差—密度差—热力环流2.大气环流--大范围的大气运动状态,是不同尺度的天气系统发生、发展和移动的背景。

1）低纬度的热带环流圈

赤道低压带（赤道无风带）

副热带高压带（静风带）

低纬信风带2）中纬度的中纬环流与高纬环流

极地高压带 副极地低压带 极地东风带 中纬西风带 高纬的极地环流圈 中纬环流圈3.厄尔尼诺现象和拉尼娜现象

厄尔尼诺现象:指数年一次的海水增温现象向西扩展， 整个赤道东太平洋海面温度增高的现象。 后果：全球大气环流异常、气候异常。

拉尼娜现象（反厄尔尼诺现象）：赤道太平洋东部和中部 海水温度大范围持续异常变冷的现象。 可以是持续数年。 指标：连续6个月±0.5℃第二节水圈地球表层水体所构成的连续圈层一、水圈的组成

以气态、固态、液态分布于大气圈、生物圈、海洋、大陆表层中。主要分为：海洋水、陆地水、大气水 水量和水的年龄二、水圈的循环水圈运动的主要动力：太阳辐射能和地球的重力能蒸发、蒸腾、径流（地表、地下）、冰川运动、大气输运等。三、水体污染与自净水体：地表水、地下水、海洋的总称。在环境科学中，也包括水中的溶解物、悬浮物、水生生物、底泥，形成一个完整的生态系统。水体污染：指进入水体中的污染物质超过了水体的本底值或水体的自净能力，而使水体失去或部分失去功能或用途。水质指标污染物：耗氧有机物，难降解有机物，植物营养物，无机悬浮物，石油类，重金属，放射性污染物，酸碱盐类，病原体，热污染等。指标：DO,BOD,COD,TOC,TN,TP,SS,石油类，各种 有毒物质，放射性，pH，细菌总数，水温等。2.水体自净指受到污染的水体通过生物降解消耗或吸收了水体中的污染物,使水体向净化的方向转变的过程.

生物降解分好氧生物降解和厌氧生物降解 好氧微生物在上层，会消耗氧气。 厌氧微生物在下层，造成还原环境。3.水体富营养化氮、磷等植物营养物的浓度超过一定数值时引起湖泊生态系统的一种恶性循环。藻类大量生长，消耗氧气，其他生物大量死亡。是产生“赤潮”的原因。 也与水循环慢有关。第三节生物圈一、生物圈的概念

地球表层由生物及其生命活动的地带所构成的连续圈层。范围：地下3km～10km高空,深海底.

主要在地表～200m高空,水面～-200m水域.已发现的:动物150×104

；植物50×104

种。分类：界-门-纲-目-科-属-种 如：原核生物界，真菌生物界，植物界，动物界二、生物圈中的能量循环和物质循环太阳能—植物光合作用—化学能—进入生态系统能量流动的单向性能量流动的逐级减少生物圈内部能量不断转换和流动，且进行物质循环，物质可以被重复利用。物质循环主要有水、碳、氮、磷。碳循环碳五种形式:(1)生物中的有机分子;(2)大气中的二氧化碳; (3)土壤中的有机质;(4)岩石圈中的化石燃料和沉积岩; (5)海洋中的溶解二氧化碳,生物壳碳循环:大气中的二氧化碳—碳水化合物—生物体—代谢出 二氧化碳.大气中的二氧化碳20年完全更新一次.人类干扰：燃料，植被破坏，火灾2.氮循环分子氮,无机结合氮,有机结合氮大多数植物只能利用无机氮(氨盐,硝酸盐)合成氨基酸-蛋白质,动物利用植物合成的蛋白质,经分解为氨基酸后再合成蛋白质.动物代谢出氨氮，动植物残体经微生物分解为无机氮。人类活动的干扰：化肥，化石燃料，污水第四节风化作用与土壤一、风化作用砂石、土壤从哪里来的？岩石永远是坚硬的吗？高山永远是高山吗？风化作用--地表岩石在温度、大气、水、生物的作用下，发生机械破碎或化学分解，在原地产生碎屑、新矿物的作用。1.风化作用的类型按风化作用的方式分：1)物理（机械）风化作用–phisicalweathering

地表岩石在原地发生机械破碎而不改变其化学作用，也不形成新矿物的作用。 产物：岩石碎屑、矿物碎屑按方式（机理）分：a.温差风化（热胀冷缩）岩石是热的不良导体--温差导致表层与内部之间的引张力,产生裂缝;--各种矿物的膨胀系数不同;结果:层层剥落,破裂b.2.冰劈作用空隙中的水结冰膨胀撑裂岩石条件:有水,有裂隙,反复冻融.主要在高寒地区.冰劈作用c.盐类的结晶与潮解岩石裂隙\孔隙中的盐分-水分d.卸载作用上覆岩石剥去,下伏岩石膨胀产生脆性裂隙和层裂现象;e.生物活动根劈作用、挖掘作用根劈作用2）化学风化作用—chemicalweathering

-地表岩石在H2O、O2、CO2和生物物质的作用下发生化学变化，并产生新矿物的作用。

-产物：新矿物（黏土、褐铁矿等）、矿物屑、离子和胶体水、气体等。方式：a.溶解作用

-含有O2,CO2等物质的水溶解矿物的作用.-矿物的溶解度从大到小:石盐,石膏,方解石,橄榄石,辉石,角闪石滑石,钾长石,黑云母,白云母,石英

-产物:离子,胶体,难溶物质如:CaCO3+H2O+CO2=Ca2++2HCO3-b.氧化作用

--矿物中的元素与大气、水中的氧结合,矿物中的变价元素从低价变成高价:

如:4FeS2+14O2+13H2O2(Fe2O3.3H2O)

+8H2SO4 (黄铁矿)

(褐铁矿)

如:4Fe3O4+O2+18H2O6(Fe2O3.3H2O)

(磁铁矿)

(褐铁矿)c.水化作用

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

--矿物遇水离解成离子,形成含OH-的新矿物.如:4K(AlSi3O8)+6H2OAl4(Si4O10)(OH)8+8SiO2+4KOH (钾长石)(高岭石)

当水解作用中有碳酸根参与时称为碳酸化作用

--溶解于水中的碳酸与矿物中的金属离子结合成易溶的碳酸盐而使矿物分解.如:4K(AlSi3O8)+4H2O+2CO2

Al4(Si4O10)(OH)8+8SiO2+2K2CO3 (钾长石)(高岭石)2.风化作用的影响因素影响岩石风化的因素：1）气候条件气温、降雨量及形式、植被等热带、亚热带温湿气候区化学风化作用强；寒冷、干旱地区物理风化作用强；2）地形条件高低、坡向、地势起伏地形高低影响到气候、植被类型；坡向影响气温、植被情况；地势起伏影响地下水位、植被、风化物质的保留。3）岩性三大岩类的差异:沉积岩抗风化能力强，岩浆岩、变质岩弱；岩浆岩中的酸性岩抗风化能力强；低温形成的岩石、矿物抗风化能力强；结晶岩石中细粒岩石抗风化能力强；含二价铁的、可溶性的矿物抗风化能力弱。矿物的抗风化能力氧化物和氢氧化物强硅酸盐碳酸盐硫化物卤化物和硫酸盐弱常见矿物的抗风化能力石英强白云母长石黑云母角闪石辉石橄榄石弱差异性风化现象:相邻岩石由于岩性不同造成风化速度不同,形成凹凸的地貌.4）地质构造岩石裂隙能促进风化作用的深入；球状风化作用：5）时间风化作用虽然肉眼看不见，却是进行速度较快的地质作用。

3.风化壳 风化产物的类型

a．碎屑物质：岩屑，矿物碎屑等残留原地；

b．溶解物质：离子－胶体，大部分随水搬运走；

c．难溶物质：Fe,Al等形成黏土、褐铁矿、铝土矿等新生 矿物残留原地。

1)残积物 岩石风化后在原地残留的物质。 特征：结构松散，岩屑大小不均，棱角分明，无层理，与 基岩呈过渡状态。其中的有用重矿物富集时成残积砂矿或 高岭土、铝土、铁、锰矿,统称残积矿床。残积物与残积地貌2)风化壳 覆盖在基岩之上的风化产物的不连续的薄壳。包括残积物及其上覆的土壤。 风化壳的分层：

1.土壤

2.残积层

3.半风化岩石

4.基岩古风化壳：在地质历史时期形成、保留在地质剖面或被