第02讲 地球概况

地球圈层结构一、地球概况二、地球的表面形态三、地球的内部圈层结构四、地球的外部圈层结构太阳系的八大行星地球是太阳系九大行星之一一、地球概况目前仅在地球上有生命存在，其他行星未发现有生命存在的迹象。人们正在进行火星探索。美国航空航天局公布太阳系八大行星全家福水星金星地球冥王星海王星天王星土星木星火星太阳系的九大行星海盗二号着陆火星火星表面“勇气”号火星探测器“勇气”号传回的首批照片已被制作成3D的图片，图为戴上红蓝过滤眼镜后看到的火星图像“机遇”号首次传回火星土壤显微照片“勇气”号传回的火星东部丘陵镜头1.

地球的形态和大小

地球的形态是指地球的总的轮廓，尽管地面的高低起伏对人来说是很大的，但与整个地球相比是很小的。二、地球的表面形态从太空飞船上摄得的地球照片，地球是边缘很平滑的旋转椭球体。神舟5号飞船拍摄的地球照片地球参数赤道半径(a)6378.140km两极半径(c)6356.755km平均半径(R)6371.004km扁平率((a-c)/a1/298.257赤道周长(2πa)40075．36km子午线周长(2πc)39940．670km表面积(4πR2)510070100km2体积(4／3πR3)1083157900000km3大地水准面的平均子午线剖面(实线)与扁平率为l／298．25的理想旋转椭球体(虚线)的关系地球为一个椭球体地球的外形是其内部特征的反映。

第一，地球接近于旋转椭球体，说明地球具有一定的塑性，是地球自转离心力作用的结果。第二，地球的实际外形与旋转椭球体并不完全重合，说明地球内部物质是不均匀的2.固体地球表面的形态特征

地球固体外壳表面高低不平，以平均海平面为界，分为海洋和大陆两大地貌单元。海洋的总面积为3.61×108km2，占地表面积的70.8％；其平均深度为3729m，最深处是西太平洋的马里亚纳海沟(11034m)。大陆面积为1.495×108km2，占地表面积的29．2％；平均海拔高度为875m，最高的是珠穆朗玛峰。（1）大陆地表的形态（2）海底地表的形态大陆地表的形态与地貌划分地球表面特征陆地地形山地丘陵平原高原盆地裂谷洼地地球表面特征海陆面积海洋面积：3.61亿平方公里70.8%陆地面积：1.49亿平方公里29.2%海陆分布不均北半球：陆多洋少南半球：洋多陆少大陆轮廓的可拼合性大陆漂移学说（德国气象学家魏格纳）

海拔高度在500m以上，地形起伏高差在200m以上的地区叫山地或山岳，其分类见表。名称海拔高度(m)切割深度(m)举例极高山高山中山低山

＞50005000—35003500一10001000—500

＞10001000—500500—200200±喜马拉雅山脉主体昆仑山脉等主体秦岭、大巴山脉主体中、高山的较低部分

呈线状延伸的山地叫山脉，在成因上相联系的若干相邻的山脉总称山系。世界上有许多著名的山脉，如南、北美洲西缘的海岸山脉、亚洲的喜马拉雅山脉、欧洲的阿尔卑斯山脉等。陆地地形山地山地阿鲁纳恰儿邦美丽的地方丘陵

丘陵为大陆地表海拔高程在500m以下，切割深度不超过200m(一般为数十米)的起伏地形。如川中丘陵、东南沿海丘陵等。平原

平原是面积广阔、地势平坦或暗有起伏、海拔高程在600m以下的地区。如我国的华北平原、松辽平原、长江中下游平原等。成都平原高原

高原是海拔在600m以上，地势较为平坦或有一定起伏，四周常有崖壁与较低的地形单元分界的地区。如我国的青藏高原（最高）、云贵高原等。最大：非洲高原高原湖泊和沼泽盆地

四周是山地或高原、中央相对凹下且较平坦(平原或丘陵)的地形称盆地。如四川盆地、塔里木盆地、柴达木盆地等。塔里木盆地四川盆地（卫星照片）裂谷

裂谷系统是大陆上的一些规模宏伟的线状低洼谷地，其延伸可达数干公里，宽仅数十公里，两壁(或一壁)为断崖。如世界上著名的东非大裂谷裂谷

东非大裂谷现为一系列峡谷和湖泊组成，全长6500多公里。右东非裂谷示意图。海洋发展过程（假说）：裂谷-红海（幼年期）-太平洋（青年期）-大西洋（中年）-地中海（中年老年期）-地缝合线（消亡）洼地指高程在海平面以下的低洼地带,如吐鲁番盆地中的艾丁湖(-150m),克鲁沁洼地吐鲁番盆地卫星照片海底地表的形态与地貌划分

海底面积约占地表面积的71％。大量的海底考察表明：海底地形或洋底地形与陆地地形类似，有比大陆更广阔平坦的平原，也有更险峻、宏伟的山脉和陡深的峡谷，但形态相对简单。洋脊和海岭、大洋盆地、海山、岛弧与海沟、大陆边缘洋脊和海岭

一般海底的山脉叫海岭。贯穿洋盆，呈线状延伸几千公里的海岭，其顶部有中央裂谷的称洋脊或洋中脊；顶部无明显中央裂谷的称为洋隆。洋脊一般都是正在活动的海岭，经常发生地震。洋脊或洋隆宽可达1000一2000m，高出海底2000-4000m。每个大洋底都有一个；各大洋的洋脊或洋隆互相连接，主干洋脊从北冰洋经大西洋进入印度洋，然后横跨南太平洋进入北美洲西海岸的加利福尼亚湾，全长近65000km，占地球表面积的四分之一，是地表上最大的地形和地质单元。大西洋洋脊大洋盆地

大洋盆地(简称洋盆)是地球表面的最大洼地，约占海底面积的一半，一般水深为4000-5000m，平均水深3700m。洋盆中表面极为乎坦的部分称为深海平原，其坡度一般只有万分之几，最大不超过干分之一。洋盆中连绵起伏的小山丘叫深海丘陵，多为馒头状或覆盆状，相对高度仅敌十至数百米。海山

海山是洋底上孤立的隆起地形，其高度大于1000m，一般多呈圆锥状，边坡较陡。如果大的海山顶端露出水面，则成为岛屿，绝大多数海山都是由海底火山形成的。有的海山顶部平坦，叫平顶海山，一般认为平顶海山是高度在海平面附近的海山，其顶部被风化剥蚀和海水冲蚀夷平后，由于区域性下沉掩没于水中而形成的。岛弧与海沟

岛弧是呈弧状分布的火山列岛，它延伸距离长达数百到数干公里，常发育于大陆架的边缘。如太平洋中的阿留申、日本、菲律宾、印度尼西亚岛弧带。岛弧靠大洋一侧常发育有深度超过6km的长条形陆地，叫海沟，西太平洋边缘的马里亚纳海沟是世界上最深的海沟，深度超过11km；海沟很窄，宽度一般小于100km，但延伸可达数干公里。岛弧和海沟合称岛弧-海沟系。海底地貌的形成大陆边缘

大陆边缘是大陆和大洋盆地之间的连接地带，占海底总面积的五分之一左右，它主要包括：大陆架和大陆坡。大陆架大陆架也叫陆棚，是紧靠大陆分布的浅水台地，是大陆在水下的自然延伸部分。表面平坦，坡度一般小于0.1°。外缘有坡度明显变陡的坡折线，平均水深133m，最深可达500m，一般是指水深在200m以内的水域。平均宽度75km，我国的大陆架宽度由100km到300km以上不等。如渤海、黄海均为大陆架，水深分别为18m、44m；东海大陆架最宽处560km，水深70m；南海大陆架最宽处为278km，水深55m。大陆边缘

大陆坡大陆坡是在大陆架外缘转向深海海底、坡度较大的地带。其平均坡度为4.3°，最大可达20°，平均宽度只有28km，坡脚深度为1400-3200m。大陆坡在一些地方被通向深海底的深海“V”形峡谷所切割。这些海底峡谷深达数百米，两壁陡峭，坡度可达45°以上。大多数深海峡谷是由在近海底形成的含大量悬浮碎屑物质密度比一般海水大的浊流冲蚀而成的。大陆架大陆坡大陆海域大陆边缘中国领土--钓鱼岛3.地球的主要物理性质密度压力重力地磁地电放射性地热地球的弹塑性地球内部的圈层结构1.分层依据：地震波可分为S波和P波。其中S波不能穿过液态。根据地震波的这些特征及其反射折射的特点，科学家可以查明地球内部物质密度与物相的差异。发现了地球内部存在多个不连续界面。

单个地震震源发出的地震波的传播

根据地球物理资料，将地球内部划分为三个圈层：

地壳地幔地核地球的内部圈层划分地球的内部圈层划分内、外地核的界面深度约4703-5154km，也即其间存在厚约451km的过渡层。过渡层以下的内地核，P波波速达11.23km/s以上，并出现由P波派生出来的S波，说明内地核是固态物质，物质密度＞12-14g/cm3。古登堡面以下为外地核，它显然是液态物质，密度从9.71g/cm3向下增加到11.76g/cm3左右。（1）古登堡面是地核与地幔之间的界面，它的深度约2900km。S波的传播至此消失，P波的波速由13.64km/s骤降为8.10km/s，并出现P波的反射与折射，致使地面上较大跨度区域成为接收不到某个地震的P波的阴影带。古登堡面莫霍面是地壳与地幔之间的界面，平均深度33km。

P波的波速由6-7km/s陡然增加到8-8.1km/s。莫霍面的深度于海洋深处海底以下只有5km左右，于高山和青藏高原以下埋深达64-70km以下，平均深度17km左右。（2）莫霍面（2）莫霍面

以上为地壳，平均密度2.8g/cm3。莫霍面以下的地幔物质的密度约3.32-3.5g/cm3，至古登堡面增达5.66g/cm3，平均4.48g/cm3。大体在400km深度与700km深度为两个波速与密度的较快变化带。莫霍面（3）康拉德面

康拉德面为上下地壳的分界面它位于地壳内，表现为P波波速从6km/s向下增达6.6km/s，有的地方为突变，有的地方为渐变，海洋地壳中则没有这样的界面。因此，康拉德面反映了大陆地壳与大洋地壳的差异以及大陆地壳的双层结构。康拉德面2.各圈层主要特征：（1）地核

根据地质波速在4640km和5154km处有二个次级波速不连续面，因而把地和分为：外核、过渡层和内核三个层次。外核，厚1742km，横波不能通过，呈液态；过渡带，厚515km，测到速度不大的横波，液态开始向固态过渡；内核，厚1216km纵、横波均能通过，呈固态。地核是由铁与少量镍、硫的混合物组成的，总质量约1.947×1027g，平均密度10.7g/cm3。

（2）地幔地幔由超基性岩类物质组成。按相应的温度与压力实验为55%的橄榄石、35%的辉石与10%的石榴子石的混合物，下地幔则可能含有更多的铁、镁物质。自上至下，随着温度与压力的增加，物质的相态变化也比较大。

地壳是固体地球最外的一层，下界为莫霍面。地壳内有一纵波速度从6km/s，突变为6.6km/s的界面，称康拉德面，从而将地壳分为上、下两层。此面深约10公里，并非到处存在。

上层地壳的主要成分与花岗岩相似，称花岗岩层；下层地壳的成分与玄武岩相似，称玄武岩层。但前苏联在科拉半岛钻的12km的钻井中未发现岩层的性质有上述上、下的明显变化，因此，怀疑上，下地壳的模式是否符合实际。（3）地壳

我国于2001年8月7日在江苏省东海县毛北镇大陆科学钻探工程开钻，这是我国实施的首项重大地质科学工程。设计主钻孔深度５０００米。工程投资１.5亿元。中国大陆科学钻探工程是“九五”国家重大科学工程项目。

根据地表观察、钻探和物探资料，地壳的厚度分布变化很大，在大洋中较薄，在大陆上较厚，大陆地壳（简称陆壳）与大洋地壳（简称洋壳）有根本性的差别。

地壳

青藏高原是地球上陆壳最厚的地方，地壳厚度可达到75km。四、地球的外部圈层结构1.大气圈2.水圈3.生物圈4.冰雪圈1.大气圈

地球被大气包裹着。大气本身的可压缩性、太阳辐射、地球的形状与重力、地球的公转与自转、地球表面的海陆分布与地形起伏、地球的演化和地球上的各种生态系统，是形成地球大气特定成分、特定结构和特定运动状态的主要自然条件。人类活动及其对生态系统所起的作用，是影响地球组成、结构和运动的人为条件。大气成分及其占大气总体积的比例

三种主要气体：氮70.08%、氧20.95%、氩0.93%，共占99.96%。水汽：随时空及温度等变化，占0-3%。微量气体：含量少，但非常重要。液态、固态微粒：水滴、尘埃、花粉等。 气溶胶：除水滴外的一切液态和气态的悬浮物。

地球大气的密度、温度、压力、成分和电磁特性等都随高度发生变化，具有多层次的变化特征。大气的密度和压力一般按照指数率随高度变化；温度、成分和电磁特性等随高度的变化分别具有不同特征，可按照各自特征分成若干层次。大气圈分层大气无时无刻不在运动之中，形成风和风的系统。大气中的物质被风带往各处。风系中对天气和气候起主要作用的首先是对流层的风系，其次是平流层的风系。2.水圈水体：天然或人工聚集的水成为水体。水圈：地球表层水体的总称。水圈中的水以三相存在，分布于地表、地下和大气中。水圈中的水的总体积是13.86亿立方公里。水圈中的淡水占2.53%。水的更新：如果一个独立的、水量固定的水体与外界进行水的交换，则称该水体在进行更新。通过水的更新过程，水圈的各个部分相互交换，联系在一起，构成地球环境水循环的主要过程。水的循