2022-2023学年高中地理新人教版必修第一册 第一章 第四节 地球的圈层结构 学案

第8节地球的圈层结构

学习目标核心素养目标

区域认知：观察、识别、描述与地球圈层有

1.理解并掌握地震波的类型及传播特点，地

关的一些自然现象。

震波在莫霍界面、古登堡界面传播速度的变

综合思维：能够运用圈层理论，说明各圈层

化特点。

之间的关系和变化过程。

2.理解并掌握地球内部圈层的划分依据、各

人地协调观：从人地关系的角度，描述地球

层的特点。

各圈层和人类活动的关系。

3.明确地球外部圈层的组成、各圈层的主要

地理实践力：从地球圈层的角度，认识地球

特点及各圈层间的相互关系。

的内部圈层和外部圈层。

1.地球的内部圈层包括土也壳、地幔和地核，上地幔的上部存在软流层，

上地幔顶部和地壳合称岩石圈。

本节重点

2.地球的外部圈层包括「太气圈、水圈和生物圈，它们和岩石圈相互联

系、相互渗透，共同构成人类赖以生存和发展的自然环境。

自主梳理•探新知

一、地球的内部圈层结构

1.地震波

(1)分类：图中A表示横波,B表示纵波。

'A波：传播速度慢，只可以通过固体

蚌/〈传播

Q)特征］B波:传播速度快，可以通过固体、液体和

、气体传播

(3)波速变化

①在地下33km的C处(指大陆部分)：横波和纵波传播速度都明显增加

②在地下2900km的D处：A波—完全消失B波传播速度突然下降

2.圈层划分

(1)依据：地震波在地球内部传播速度的变化。

(2)界面：图中C莫霍界面,D古登堡界面。

(3)圈层：由内向外E+F为地核，G为地幔，H为地壳。

3.岩石圈

包括地壳和上地幔顶部(软流层以上),由坚硬的岩石组成。

［易错提醒］

岩石圈不等于地壳，岩石圈不仅包含地壳而且还包含上地幔顶部(软流层以上)部分。

二、地球的外部圈层结构

1.大气圈

由气体和悬浮物质组成的复杂系统，主要成分是氮气和氧气。

2.水圈

是地表和近地表的各种形态水体的总称,其主体是海洋，还包括陆地上的

河流、湖泊、沼泽、冰川、地下水等。

3.生物圈

是地球表层生物的总称。涉及大气圈、水圈和岩石圈。

合作探究•释疑难

知识点

地球的内部圈层结构

II问题探究一■

《地心游记》讲述一位教授在一本古老的书籍里偶然发现一张羊皮纸，他从这张羊皮纸

上的字里行间得到了启示：前人曾到地心旅行。这位教授决定也进行同样的旅行。他在某年

带着侄子以及足够的粮食、仪器和武器等，由汉堡出发，到了冰岛，又请了一位向导随行。

他们三■人按照前人所留信息的指引，由冰岛的一个火山口进入地下，经过3个月的旅行，历

尽千辛万苦，最后由于岩流的冲击，又从地中海的一个岛上的火山口回到了地面。

2

根据以上材料，探究下列问题：

(1)材料中讲述的故事可能发生吗？科学家利用什么手段来了解地球内部的结构？

(2)有人用“半熟的鸡蛋”形象地比喻地球的内部圈层结构，你认为合理吗？

(3)岩浆发源于地球内部的哪个圈层？

提示：(1)不可能。利用地震波来研究地球内部结构。

(2)合理。用“半熟的鸡蛋”来比喻地球的内部圈层，则蛋壳为地壳；蛋白为地幔，由

于半熟，所以有些蛋白浆代表软流层中的岩浆；蛋黄为地核。

(3)地幔(上地幔顶部)。

II归纳拓展・

1.纵波与横波的比较

分类纵波横波

别称P波S波

概念波的振动方向与传播方向一致波的振动方向与传播方向垂直

传播速度快慢

状况介质可以通过固体、液体和气体传播只能通过固体传播

传播速度都随着所通过物质的性质而变化；都是弹性波；都是能量的载体

共性

和传递形式

表现上下颠簸左右摇晃

拓展延伸：地震波的应用

1.根据地震波在地球介质中传播的规律，研究地球内部的结构、矿产资源和油气资源

的分布以及研究与大型工程建设相关的近地表地层的复杂结构。

2.在油田开发中的应用。人们通过研究地震波在地下岩石中的传播规律，确定被研究

储层的岩性、物性及含气性，为油田开发提供决策支持。

2.地球的内部圈层结构

图解地球的内部圈层——两“面”三“层”

圈层不连续面特征

地壳地壳位于莫霍界面之上，是地球表面一层薄薄

3

的、由岩石组成的坚硬外壳。它厚薄不一，大

陆部分比较厚，平均厚度为39〜41千米；大

莫霍界面

洋部分比较薄，一般为5〜10千米

上地幔顶部地幔介于莫霍界面和古登堡界面之间，占地球

上地

软流层总体积的80%。根据地震波波速的变化，地幔

幔

地幔上地幔下部分为上地幔和下地幔两层。上地幔上部存在一

古登堡

个软流层，一般认为这里可能是岩浆的主要发

下地幔界面

源地

液态或熔融地核以古登堡界面与地幔分

外核

状态界，地核主要由铁和银等金属

组成，厚度为3400多千米。

地核根据地震波波速的变化，可将

内核固体金属球地核分为外核和内核两层。外

核液态物质的运动形成了地

球的磁场

［方法技巧］

1.地壳“厚薄”歌

大陆厚，海洋薄——海陆差异；山地厚，平原薄——地貌差异。

海岭厚，海沟薄一海底差异；高处厚，低处薄一海拔差异。

2.地壳、地幔、岩石圈、软流层的关系

地壳是指从地面到地下33千米处的莫霍界面所包括的范围，它是由岩石组成的，但它

只是岩石圈的一部分。岩石圈是指从地面向下，直至上地幔顶部的软流层之上的部分，它包

括整个地壳以及上地幔的顶部。如下图：

II典例剖析一■

■例题1（2020・湖北武汉华中科技大学附中期中）2019年6月17日22时55分，

在四川宜宾市长宁县（28.34。：\,104.90吨）发生6.0级地震。ICL（地震预警系统）提前61秒向

成都预警，帮助很多距离震中较近的用户迅速撤离至安全场所。下图分别为宜宾市震中位置

示意图，以及地震波与地球内部构造示意图。据此回答⑴〜⑵题。

4

|中国地震台网测定：|

1晾时间：6月17日闻遍

震中：

北纬28.34度

东经104.90度

震源深度：16千米

震级：6.0级

速度(千米型)

03691215

地壳

1000

深

度2000

(

千3000

米

)

4000

5000

(1)本次地震震源位于(D)

A.内核B.外壳

C.地幔D.地壳

(2)推测ICL系统预警地震的原理是(A)

A.纵波的波速快于横波

B.横波的波速快于纵波

C.横波仅在固体中传播

D.纵波可在气体中传播

［解析］第(1)题，地球内部圈层(从外到内)分为地壳、地幔和地核。地核厚度最大，地

核与地幔分界面为古登堡界面，地幔与地壳的分界面为莫霍界面。地壳的平均厚度为17千

米，陆地部分更厚，此次地震的震源深度为16千米，震源应位于地壳，D正确。第(2)题，

纵波的波速快于横波，纵波先到达地面，且对地表破坏较小，横波晚到达地面，且破坏较大,

ICL(地震预警系统)根据横波、纵波传播到地球的这个时间差发出了预警，A正确。

II对点训练―■

1.下图为“地球内部圈层结构的局部图”，读图回答(1)〜(2)题。

(1)下列有关说法正确的是(D)

A.地壳在海洋中常常缺失

B.横波在②层传播速度比③层快

5

C.②是软流层

D.①层和②层属于地壳

(2)在地球内部，地震波传播速度变化最快的地方是(C)

A.莫霍界面附近B.上、下地幔之间

C.古登堡界面D.内外核之间

［解析］第(1)题，地壳分为硅铝层和硅镁层，硅铝层位于上部，是不完全圈层，在大洋

中经常缺失。硅镁层是完整圈层，在大洋和大陆中都存在，A错。横波在②层传播速度比

③层慢，B错。②是地壳的一部分，C错。①层和②层属于地壳，D对。第(2)题，在地球内

部，地震波传播速度变化最快的地方是古登堡界面，地震波通过古登堡界面时横波消失，纵

波速度减慢，C对。莫霍界面附近地震波速度加快，但变化幅度较小，A错。上、下地幔之

间地震波波速没有明显变化，B错。内外核之间没有横波传播，D错。

知识点

地球的外部圈层结构

II问题探究■

2019年1月11日1时11分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功

将“中星2D”通信广播卫星发射到预定轨道。

根据以上材料，探究下列问题：

(1)长征三号乙火箭穿过的大气层的密度是否均一？

(2)长征三号乙火箭穿过的大气层中是否有生物存在？生物主要集中在地球圈层的哪个

部位？

提示：(1)不均一。地球大气层是在地球引力作用下，大量气体聚集在地球周围，形成

6

数千公里的大气层。气体密度随离地面高度的增加而变得愈来愈稀薄O

(2)有。生物主要集中在大气层底部。

II归纳拓展・

1.地球的外部圈层结构比较

圈层名称概念组成其他

①厚度2000—3000千

包裹地球的气体气体和悬浮物质，主要成分是氮米；

大气圈

层气和氧气②地球生命生存的基础

条件之一

①连续但不规则的圈

由液态水、固态水和气态水组

水由各种水体组成层；

成,按存在位置和状态可分为海

圈的外部圈层②水圈里的水处于不间

洋水、陆地水、大气水和生物水

断的循环运动之中

①集中分布在大气圈、

生

地球表层生物的水圈与岩石圈很薄的接

物生物及其生存环境

总称触带中；

圈

②最活跃的圈层

2.生物圈对地球其他圈层的作用

对大气圈的影响绿色植物能降低大气层中的二氧化碳浓度，调节气温

生物影响一些元素在水中的迁移和沉淀过程；生物体中的水通过被吸收

对水圈的影响

和排出以及在生命系统内部的运动，参与水圈的循环

对岩石圈的影响生物风化作用和生物成矿作用

II典例剖析.■

■例题2(2020.山西太原五中高一月考)地球表面四个圈层联系紧密，存在物质迁

移和能量转换，形成人类赖以生存和发展的自然环境。读图，完成(1)〜(2)题。

(1)①圈层的主要特点是(A)

A.连续但不规则

7

B.由气体和悬浮物质组成

C.能够进行光合作用

D.由坚硬的岩石组成

(2)关于图示圈层的叙述，正确的是(B)

A.各圈层上下平行分布

B.各圈层相互渗透

C.③圈层单独占有空间

D.都属于地球的外部圈层

［解析］本题组主要考查地球的圈层结构及特征，首先要根据题目中的信息判断出①圈

层为水圈、②圈层为大气圈、③圈层为生物圈、④圈层为岩石圈，再结合各圈层的基本特点

完成题目的解答。第⑴题，读图可知，①圈层为水圈，②圈层为大气圈，③圈层为生物圈,

④圈层为岩石圈，水圈是连续但不规则的圈层。故选A项。第(2)题，生物圈贯穿于其他圈

层之中，不是平行分布，没有单独占有空间，图中四大圈层相互联系、相互渗透，岩石圈属

于地球的内部圈层，大气圈、水圈、生物圈属于地球的外部圈层。故选B项。

II对点训练一■

2.(2020・山东济宁微山二中月考)下图为“地球外部圈层图”。回答⑴〜⑵题。

(1)图中所示的圈层A、B、C分别是(D)

A.水圈、生物圈、岩石圈

B.生物圈、岩石圈、水圈

C.岩石圈、水圈、生物圈

D.生物圈、水圈、岩石圈

(2)A圈层不同于其他圈层的特点是(D)

①只有A圈层具有生命存在的条件

②不单独占有空间，渗透于其他圈层之中

③占有独立空间，厚度为300多米

④地球上非常活跃的特殊圈层

8

A.①②B.②③

C.③④D.②④

［解析］第⑴题，读图，图中所示的圈层均为地球外部圈层，根据各圈层所包括的范围,

A占据大气圈的底部，水圈的全部和岩石圈的上部，应为生物圈；B、C分别是水圈、岩石

圈。A、B、C错误，D正确。故选D。第(2)题，结合图示A、B、C及与大气圈的位置可

判断A为生物圈，B为水圈，C为岩石圈。生命存在的条件主要有适宜生物呼吸的大气、

适宜的温度和液态的水，并不是生物圈独有生命存在的条件，在地球的外部圈层里的地球表

面部分一般都具有生命存在的条件，①错误；生物圈包括大气圈底部、水圈全部和岩石圈上

部，即生物圈不单独占有空间，②正确，③错误；由于生物圈是生命存在的主要场所，故可

称之为地球上非常活跃的特殊圈层，④正确。②④正确，故选D。

素养培优•提技能

策略指导

地震波传播速度与地球内部圈层划分图的判读

［信息提取］

①地震波的类型；②莫霍界面；③古登堡界面；④地球内部圈层的结构。

传播速度慢，只

传播速度快，固、液、

在固体中传播

气三态中都可传播

莫

霍

界

速度面

(km/s)地

深O.•

与

壳

地

度

幔

分

/1o的

界

k2OO面

moOOO

古

登

3OOO堡

界

面.•

地

幔

4000与

核的

地

界面

5000分

6000

［万法总结］

利用波速判定地震波类型的方法

9

(1)看波速大小。根据在地球表面，纵波速度大约为8〜9千米/秒，横波速度大约为4〜

5千米/秒，可判断纵波速度总比横波快。

(2)看波速变化。根据纵波能在固体、液体、气体中传播，横波只能在固体中传播。在

地下(陆地部分)平均33千米处，纵、横波速度都明显加快，至2900千米处，横波速度增加

至约7千米/秒，纵波速度增加至约13千米/秒。之后横波完全消失，纵波突然下降至约8

千米/秒，可判断在地球内部地震波经过的介质发生了变化。

考题展示

(2020•江苏南通海安高级中学高一月考)分析地震波波速的变化可以了解地球内部的

圈层结构。读下图完成⑴〜⑵题。

速5

4

度

(3

mk2

s/1

)O

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

100020003000400050006000深度(km)

(1)下列叙述正确的是(A)

A.①层中的地震波波速随深度增加而增快

B.①是地壳，②是地幔，③是地核

C.甲波由①层进入②层波速急剧上升

D.乙波无法通过地幔

(2)图中的X处为(B)

A.莫霍界面

B.古登堡界面

C.岩石圈与软流层交界

D.内核与外核交界

［解析］第(1)题，由图分析可知，①层中的地震波波速随深度增加而增快，根据深度和

波速大小、变化分析，①为地壳和地幔，②为外核；甲波由①层进入②层波速急剧下降，乙

波为横波，可以通过地幔。故选A项。第(2)题，X为地幔和地核的分界面，即古登堡界面,

B项正确。

10

课堂小结•理脉络

纵波

厂T划分依据I——I地震波Iw

莫霍界面

—|不连续面jTI

-I古登堡界面I

,地壳片______________

地

球组成卜T地极卜|物质组成和特点

-I~7~1

的“地核I

圈

层

结

构不大气圈匕

——范围和特点।

d地球的外部圈层结构I-u生物圈口

——।相互关系।—।相互联系、相互渗透।

随堂巩固•测达标

一、单项选择题

（2020•福建霞浦一中期中）2019年9月，墨西哥中部地区发生7.1级地震，地震致使波波

卡特佩特火山喷发。下图为“地震波的速度与地球内部圈层的划分”图，读图回答1〜2题。

1.图中表示莫霍界面的是（B）

A.①B.②

C.③D.④

［解析］莫霍界面位于地壳和地幔之间，即图中②。

2.地震发生时，当地居民的感觉是（D）

A.左右摇晃

B.上下颠簸

C.先左右摇晃后上下颠簸

D.先上下颠簸后左右摇晃

［解析］地震发生时，纵波传播速度快，先传播到地面，居民感觉上下颠簸，然后横波

传播到地面，居民感觉左右摇晃。故选D。

（2021•湖北黄冈流水实验高中月考）当地时间2019年7月2日17时57分31秒，南太平

洋岛国斐济附近海域发生里氏6.1级地震，震源深度约83.5千米。太平洋岛国所罗门群岛东

南端的圣克鲁斯群岛曾发生里氏&0级地震，震源深度为5.8千米，震中位于所罗门群岛东

11

部347千米处。结合材料，完成3〜4题。

3.材料中的圣克鲁斯群岛里氏8.0级地震、南太平洋岛国斐济附近海域的里氏6.1级地

震震源分别在（A）

A.地壳、地幔B.上地幔、地核

C.地壳、地壳D,岩石圈、上地幔

4.圣克鲁斯群岛的地震及其引发的海啸对下列哪一圈层的影响最小（A）

A.大气圈B.岩石圈

C.水圈D.生物圈

［解析］第3题，整个地壳平均厚度约17千米，其中大陆地壳厚度较大，平均为33千

米，地壳之