人教版 (2019)必修 第一册第四节 地球的圈层结构学案

第四节　地球的圈层结构

自主梳理

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__。

(2)特征

(3)波速变化

①在地下33 km的C处(指大陆部分)：传播速度都明显__增加__。

②在地下2 900 km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

知识点　地球的内部圈层结构

┃┃问题探究__■

　《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。

据此探究下列问题：

(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)。

┃┃归纳拓展__■

1．纵波与横波的比较

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，来研究地球内部的结构、矿产资源和油气资源的分布以及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，来确定被研究储层的岩性、物性及含气性，从而为油田开发提供决策支持。

3．工程探测。在实施工程当中，由于地质条件复杂、施工环境恶劣、施工工艺不规范、工序不严格等诸多因素，可能导致混凝土结构存在振捣不密实、存有孔洞、出现蜂窝状等问题，从而给隧道、桥梁以及其他土木工程项目中的结构体带来质量隐患。因此在土木工程中常用地震CT对工程进行勘察。

2．地球的内部圈层结构

图解地球的内部圈层——两“面”三“层”

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——海底差异；高处厚，低处薄——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：

3．图解地球内部圈层结构及组成特点

┃┃典例剖析__■

例题1　(2019·广东佛山一中期中)读下面“地球内部结构图”，完成(1)～(2)题。

(1)地震波是研究地球内部结构的重要手段，当c处岩层发生地震时，地表科研人员测得地震波在经过f界面时的变化是(　B　)

①纵波速度加快　　　　②纵波速度减慢

③横波速度加快　　　　④横波速度减慢

A．①③　　 B．②④　　

C．①④　　 D．②③

(2)下列岩层组合表示岩石圈的是(　A　)

A．a＋b＋c　　 B．a＋c＋d

C．b＋c＋d　　 D．c＋d＋e

[解析]　(1)读图可知，图中c位于莫霍面以下，该地发生地震时，地震波向地表传播，经过f界面时，横波和纵波传播速度明显变慢，②④正确。故选B。(2)岩石圈包括软流层以上的部分，即图中d以上，包括a＋b＋c，A项正确。故选A。

┃┃对点训练__■

1．(2019·广东江门二中月考)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

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， 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，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，但幅度较小，A错。上、下地幔之间没有明显变化，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

┃┃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。

根据材料探究以下问题：

(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。探空火箭在3 000公里高空仍发现有稀薄大气，高于3 000公里的高空，空气极其稀薄。

(2)有。生物主要集中在大气层底部。

┃┃归纳拓展__■

1．地球的外部圈层结构比较

2．生物圈对地球其他圈层的作用

┃┃典例剖析__■

例题2　(2020·山东济宁微山二中月考)下图为“地球外部圈层图”。回答(1)～(2)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

A．①②　　 B．②③　　

C．③④　　 D．②④

[解析]　(1)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。(2)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等，并不是生物圈具有生命存在的条件，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；其中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。生物圈不单独占有空间，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。

┃┃对点训练__■

2．(2019·北京东城区春季会考考前训练)读“地球圈层局部示意图”，完成(1)～(2)题。

(1)图中表示大气圈的是(　D　)

A．A　　 B．B　　

C．C　　 D．D

(2)图中B圈层物质运动的主要动力是(　B　)

A．地球内部的能量

B．太阳辐射

C．地球的引力

D．人类活动

[解析]　第(1)题，图中表示大气圈的是D，D对。A表示岩石圈，B表示水圈，C表示生物圈，A、B、C错。所以选D。第(2)题，图中B圈层是水圈，物质运动的主要动力是太阳辐射，B对。地球内部的能量是地壳运动、岩浆活动的主要动力，A错。地球的引力是重力能，C错。人类活动不是主要动力，D错。所以选B。

素养培优

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。

[方法总结]

利用波速判定地震波类型的方法

(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2 900千米处，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，可判断为地球内部经过的介质发生变化。

考题展示

读“地震波的传播速度与地球内部圈层的划分图”，回答问题。

(1)图中A是__横__波，B是__纵__波，判断依据是__纵波传播速度较快，横波传播速度较慢__，__纵波能通过固体、液体和气体传播，横波只能通过固体传播__。

(2)D不连续面的名称是__古登堡界面__，在此处地震波速度发生了什么变化？__纵波传播速度突然下降，横波完全消失__。

(3)①②③④四个圈层中物质组成以岩石为主的是__①__，密度最大的是__④__。

课堂小结