地质学基础03-地球的圈层结构

1、第三章 地球的圈层结构,3.1 地球的外部圈层,3.2 地球的内部圈层,大气圈、水圈和生物圈 各圈层间并非孤立，它们相互联系、影响、渗透、作用共同促进地球外部环境的演化。,3.1 地球的外部圈层,指地表往上至地球大气的边界部位，包括：,3.1.1 大气圈,范围：下至地表，上至2-3千公里高空； 质量：5300万亿吨，相关于地球的百万分之一。,大气圈，是因地球引力而聚集在地球表层周围的气体圈层，由气体和悬浮物组成的流体系统。,3.1 地球的外部圈层,组成、结构、热传播和运动,3.1.1 大气圈,3.1 地球的外部圈层,大气的组成 是多种气体混合物，可分为： 恒定组分，主要指90km以下的低层组分

2、 几乎可以看成不变的成分。 可变组分， 随季节、气象和人类活动影响而发生变化的成分，如二氧化碳、臭氧和水蒸气。 不定组分， 一般来源于火山爆发、森林大火、地震等灾害及人类活动，如尘埃、硫化氢、硫氧化物等。,3.1.1 大气圈,3.1 地球的外部圈层,大气圈的结构,3.1.1 大气圈,3.1 地球的外部圈层,大气圈的热传播,3.1.1 大气圈,3.1 地球的外部圈层,大气圈的运动,3.1.2 水圈,水圈，是由地球表层水体所构成的连续圈层。,3.1 地球的外部圈层,分布、类型、循环,3.1.2 水圈,3.1 地球的外部圈层,1、水的分布,3.1.2 水圈,3.1 地球的外部圈层,海水 存在于海洋，

3、海洋是地球表面最大的积水盆地，是水圈的主体，包括海和洋。 最大特点，咸，含盐（主要为NaCl、MgCl2、MgSO4等）； 标准盐度35，高者为咸化海（红海、地中海），低者为淡化海（波罗的海、渤海）。 海水是运动，主要表现为波浪、洋流、潮汐和浊流。,2、水的类型,如按存在形式、含盐量和所处的环境：,3.1.2 水圈,3.1 地球的外部圈层,陆地水 地面流水，是沿陆地表面流动的水体，包括片流、洪流和河流； 地下水，埋藏在地表以下岩石和松散堆积物空隙中的水体，与我们的生活休息相关，泉、 井、矿泉水和温泉等。 湖泊，陆地上较大的集水洼地，水源主要来自地面流水、大气降水和地下水。 沼泽，陆地上洼地积水

4、淤塞的湿地。是喜湿植物的乐土。 冰川，积雪形成的缓慢移动的巨大冰体。,2、水的类型,如按存在形式、含盐量和所处的环境：,3.1.2 水圈,3.1 地球的外部圈层,大气水 以气态形式存在于大气圈中的水，大部分存在于对流层中。 多来源于海水和陆地水的蒸发、植物叶面的蒸腾作用及火山活动。,2、水的类型,如按存在形式、含盐量和所处的环境：,3.1.2 水圈,3.1 地球的外部圈层,3、水的循环,自然界的水在重力和太阳辐射热的作用下不断地进行循环。,大循环,大循环,小循环,小循环,3.1.3 生物圈,3.1 地球的外部圈层,范围：下至地下3公理，上至10公里高空；九成以上的生物生活在地表上下200m的范

5、围。 与其它圈层关系：相互渗透。,生物圈，地球表层由生物及其生命活动的地带所构成的连续圈层。,组成、形成,3.1.3 生物圈,3.1 地球的外部圈层,1、组成,人类认识的（上百万种）、目前存在的（上千万种）、地球上存在过的（上亿种）。,生物的分类，界、门、纲、目、科、属、种。,种，是物种的简称，是生物分类的最低级别，也是生物进化的基本单位，指具有共同起源、相同形态特征、能相互交配繁殖的一类生物群体。,界，是生物分类的最高级别，根据生物取得食料和细胞组成的特点，可划分为5类。,3.1.3 生物圈,3.1 地球的外部圈层,1、组成,界的划分 原核生物界，单细胞，无细胞核。包括某些细菌和蓝绿藻，前者

6、靠分解其他物尸体获得营养，后者可进行光和作用。 原生生物界，单细胞，有细胞核。包括某些细菌、藻和原生动物，如草履虫和变形虫等。 真菌界，低等的真核生物，不能进行光合作用，只能依靠腐生或寄生的方式生存在其他生物体上，如青霉素、蘑菇、木耳和灵芝等。,3.1.3 生物圈,3.1 地球的外部圈层,1、组成,界的划分 植物界，能进行光合作用自养的生物。进一步依据其是否具根茎叶分化划分为低等植物和高等植物，前者如藻类，后者如苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物。 动物界，生物圈中最庞大的一类，分为无脊椎动物和脊椎动物，前者最为庞大，后者又可分为鱼类、两栖类、爬行类、鸟类和哺乳类。,3.1.3 生物圈,3.1 地

7、球的外部圈层,2、形成,水圈形成后为生命的孕育创造了条件。,最早的生命记录，自格陵兰发现的变质岩中的生物合成的有机碳，其年龄有38亿年。,生命演化经历，原核细胞到真核细胞、由单细胞到多细胞、由无脊椎动物到脊椎动物、由水生动物到陆生动物。,3.1.3 生物圈,3.1 地球的外部圈层,2、形成,三类关键生物 蓝绿藻（35-7亿年前），为生物向海水表层及陆地发展创造条件； 维管植物（约4.5亿年前开始），具有强的造应性和生产能力，并带动陆生动物的繁盛，最终形成包括海洋和陆地的完整生物圈； 人类，人类对自然的影响和改造是主动的，其能力也是其他两种所不能比肩的。,3.1.3 生物圈,3.1 地球的外部圈

8、层,2、形成,人类起源 进化论,3.1.3 生物圈,3.1 地球的外部圈层,2、形成,人类起源 最早能人化石，东非的埃塞俄比亚和肯尼亚，时代约为300万年前，其他地方尚未发现，非洲是人类起源的唯一发祥地。,3.2 地球的内部圈层,从地表至地心，为地球的内圈层，对于地球内圈层的划分主要通过地震波进行。,1909年，克罗地亚地震学家莫霍洛维契奇,1914年，美籍德裔学者古登堡,物理性质、地壳、地幔、地核,3.2.1 内部物理性质,3.2 地球的内部圈层,根据地震波速探测结果、岩石高温高压变形实验、陨石和宇宙化学研究，可以推测地球的物理性质，主要包括：,密度、压力、重力、温度、磁性、弹塑性,3.2.

9、1 内部物理性质,3.2 地球的内部圈层,密度,压力,地球内部一点来自周围各方向的压力大致相等，其值相当于上覆岩层的总重量，称为静压力或围压。,3.2.1 内部物理性质,3.2 地球的内部圈层,温度 来源，太阳辐射和地球内热。 外热层：十几米，最大几十米； 常温层：等于或略高于外界温度； 增温层：受内热影响，温度向地球内部升高，存在地温梯度。,弹塑性 弹性，地震波的传播、固体潮； 塑性：岩石的弯曲变形。,3.2.1 内部物理性质,3.2 地球的内部圈层,重力：地球吸引和因地球自转而产生的离心力，将地球视作球体，根据地球的性质可以算出地球表面任一点的重力理论值。 理论与实测差异原因，测量点不在水

10、准面上、剩余物质和密度不均。 布格重力校正：消除前两因素影响； 布格重力异常：校正值-理论值；,3.2.1 内部物理性质,3.2 地球的内部圈层,布格重力异常与地壳厚度,3.2.1 内部物理性质,3.2 地球的内部圈层,重力补偿,3.2.1 内部物理性质,3.2 地球的内部圈层,磁性：围绕地球存在着一个具有南北两极的偶极的磁力场。 地磁三要素，磁偏角、磁倾角和磁场强度。 地磁场的组成：基本磁场（主体稳定，95%以上）、变化磁场（太阳辐射、太阳带电粒子流、太阳黑子活动所引起的周期性的干扰磁场）和磁异常（地球浅部具有磁性的矿物或岩石影响而产生的局部磁场变化）； 剩余磁性：岩石中含有磁性矿物，在地球

11、磁场的影响下，岩石形成时就受到磁化，从而保存了它们形成时间和地点的地球磁场方向的古地磁记录；地磁极倒转,3.2.2 地壳,3.2 地球的内部圈层,地壳是莫霍面以上的固体地球表层，平均厚度16km,大陆地区平均厚度33km,大洋地区平均厚度7km,分为：,大洋地壳、大陆地壳,3.2.2 地壳,3.2 地球的内部圈层,大洋地壳：主要分布在大陆坡以外的海水较深的大洋地区。 厚度，自洋中脊到两侧逐渐增厚。 分层，自上而下依次为沉积层、铁镁质火成岩和大洋层； 与陆壳对比：厚度小、密度大、变形较弱、年龄新,陆壳：主要位于大陆、大陆边缘海以及较小的浅海。 地壳的化学组成，以硅铝质为特点，变形强烈。,3.2.3 地幔,3.2 地球的内部圈层,是莫霍面与古登堡面之间的部分，厚约2850km,是地球的主体，可进一步划分为上地幔和下地幔。,3.2.3 地幔,3.2 地球的内部圈层,上地幔：上地幔由超基性物质组成，主要矿物成分为橄榄石。 软流圈，上部存在一低速带，据推测为固态和液态物质的混合地带，液态物质起到了润滑作用，使该带显得较软，易于发