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新湘教 必修一
第一章 宇宙中的地球
第三节 地球的圈层结构
必备干货
课标解读
1.了解横波、纵波的传播特点,掌握地球内部圈层的划分依据、结构特点。
2.明确地球外部圈层的组成、作用及相互关系,树立正确人地观念。
田家大院倾情力作
①地壳 ②地幔 ③地核
目 录
CONTENT
01
地震和地震波
02
地球的内部圈层
03
地球的外部圈层
①大气圈②水圈③生物圈
①地震 ②地震波
自1970年起,苏联在科拉半岛进行科学钻探,其中最深的一个钻井达12262米。它当时是世界上最深的钻井。该记录先后被卡塔尔的油井(12289米)和俄罗斯的油井(12345米)打破。截止2016年,科拉超深钻井的深度居世界第三位。
目前,人类在地球表面的最深钻井不足13千米,地球平均半径为6371千米,人类已达部分只占地球平均半径1/516,因此缺乏地球内部状况的直接证据。
1.说一说,你了解哪些关于地球内部的知识?
2.俗话说,“上天有路,入地无门。”议一议,在“入地无门”的情况下,科学家是如何探测地球内部奥秘的?
人们发现可以通过地球上的一些自然现象认识地球内部,比如火山、地震(波)、温泉等,还可以通过自然形成的大裂谷、大断层等了解地球结构。
图1—16 科拉超深钻井地标及其地理位置
讲练结合
下图为黄河壶口瀑布景观图。读图,完成下面小题。
1.图中地理事物,属于岩石圈的有( )
A.瀑布、森林 B.峡谷、山脉 C.蓝天、峡谷 D.瀑布、山脉
2.壶口瀑布形成的过程,说明了( )
A.图中涉及的圈层相互独立,互不干涉
B.图示岩石圈连续不规则,与其他圈层互不联系
C.图示圈层受地球内能、重力能、太阳辐射能作用
D.图示景观只涉及地球内部圈层无外部圈层
答案:B C
解析:1.瀑布属于水圈、森林属于生物圈、峡谷、山脉属于岩石圈,蓝天属于大气圈;所以B正确,ACD错误。故选B。
2.图中各圈层之间是相互联系、相互制约的,A错误;水圈连续但不规则的圈层,B错误;四大圈层受地球内能、重力能、太阳辐射能影响,C正确;图中外部圈层有水圈、大气圈、生物圈,有地球的内部圈层岩石圈,所以该景观既有内部圈层也有外部圈层,D错误。故选C。
点睛:地球的内部圈层是岩石圈;外部圈层有水圈、大气圈、生物圈;各圈层之间是相互联系、相互制约。
一、地震和地震波
(一)地震
地壳快速释放能量过程中造成的地面震动,是一种危害和影响巨大的自然灾害。
①一次地震仅一个震级,但有无数烈度
②概念:震源,岩石发生错动或断裂的地方,浅源地震(0---60km,占地震大部分)、中源地震、深源地震(﹥300km)。
震级,地震释放能量的大小,5级以上造成破坏,7级以上破坏极大。
烈度,地震在不同地点造成的破坏程度:地面和建筑物的破坏程度、人员伤亡和财产损失状况。 影响烈度的因素:震级、震源深度、震中距、余震的次数、地质构造、地震时间、建筑物抗震强度、人口密度和社会经济发展水平、防灾意识、灾后救灾能力。
震中,震源在地表上的投影,当次地震烈度最大区,距震中越远烈度总趋势越低,但不是规则的同心圆。震中距,观测点与震中的直线距离。
③、危害:破坏建筑物和其他工程设施,引起火灾、水灾、海啸、滑坡、崩塌、地裂缝、煤气或有毒气体泄漏 ,细菌或放射性物质扩散。
震级和烈度一样吗
如同一个炸弹,其所含的炸药量相当于震级;炸弹爆炸后对不同地点的破坏程度有大有小,这相当于地震烈度。
一、地震和地震波
(一)地震波
地震的能量以波动的方式向外传播。地震波有纵波(P波)和横波(S波)之分。
纵波速度快, 能通过固、液、气体介质,人感受到上下颠簸;横波速度慢,仅能通过固体介质,人感受到左右晃动,破坏较大。
由于地震波通过不同界面时,传播速度会有明显变。所以科学家依据地震波传播速度的变化,“透视”了地球内部结构,把地球分成了地壳、地幔、地核。
2022年1月8日青海发生地震(6.9级,震源深度10km),当地震发生时,陆地上的人感觉先上下颠簸,后左右摇晃;此时在青海湖中航行的人只能感觉到上下颠簸。
考点拓展
地震灾害避防
1、灾前准备:预防为主,加强研究和监测;地震多发区建筑要提高抗震能力(地基深、低层和材料轻),应准备应急包、保温雨衣和应急卡片,门口、走廊等不要堆积杂物,经常参加地震演习,树立防震意识,牢记撤离路线和附近应急避难场所。
2、地震发生时:跑躲:保持镇静,充分利用10多秒,勿贪恋财物。若在门口或平房窗口,要跑到室外空旷区;若室内来不及跑出,要蹲在承重墙墙根、墙角、水管和暖气管处、结实家具旁;若在单元楼,卫生间、厨房利于避震,勿躲在电梯间,不要跳楼;在车站、商场等公共场所,勿涌向出口,要就地避震;在户外,要避开高大建筑、围墙、广告牌、高压线、变压器,迅速向开阔地转移,寻找上风向和靠近水源地方;山区,要注意滚石。
自救:迅速关闭电源和煤气,低头、闭眼,手护住头部、后颈,用衣服、手帕等捂住口鼻,保持呼吸畅通;若被废墟掩埋,要避开身体上方易掉落物,用砖块、木棍等支撑周边断壁,稳定扩大生存空间;尽量寻找食物和水,尽量保持体力,通过敲击发出信号等待救援。 外出血应抬高患肢,骨折要简单固定再运转。大面积创伤,口服糖盐水,预防休克。
3、地震发生后:组织专业救援队进行有效救援(先救易,后救难;先救近,后救远);恢复灾区群众的生活、生产;提高警惕,防患余震,不要立即返回家中。
实践应用
考点拓展
世 界 主 要 地 震 带 图
二、地球的内部圈层
地震波发生突然变化的地方,说明此处物质不连续。在地球内部,地震波传播速度最快的地方是古登堡面附近。
(一)地壳
在莫霍面,纵波速度由7.6km/秒急增为8.0km/秒,横波速度由4.2km/秒增至4.4km/秒。地壳是莫霍面以上的固体外壳,组成物质主要是岩石,平均厚度17km,大陆地壳平均厚度为39—41km(青藏高原可达70km),大洋地壳平均厚度为5—10km。
组成地壳的元素
地壳由90多种化学元素组成,氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁8种元素含量最多。硅酸盐类矿物在地壳中分布最广。
地壳上层为硅铝层,密度相对较小,在大洋中非常罕见,即使有也非常薄;地壳下层为硅镁层,密度相对较大,连续分布。
讲练结合
1.图中曲线表示的地震波是( )
A.纵波 B.横波
C.纵波和横波 D.无法判断2.该地莫霍界面大约位于地下( )
A.5千米处 B.17千米处
C.33千米处 D.2 900千米处
3.在莫霍界面以下( )
A.纵波和横波传播速度都增加
B.纵波传播速度下降,横波传播速度增加
C.纵波和横波传播速度都下降
D.纵波传播速度增加,横波传播速度下降
答案:B A A
讲练结合
2021年8月4日4时33分,日本本州东岸近海(36.20°N,141.95°E)发生5.8级地震,震源深度20千米。
1.此次地震的震源位于地球内部圈层中的( )
A.外核 B.岩石圈 C.软流层 D.下地幔
2.图示四地,地震波传播速度最快的位置是( )
A.① B.② C.③ D.④
答案:B C
解析:此次震源深度20千米。外核位于地下2900千米以下,软流层位于地下平均100~110千米以下,下地幔位于地下670千米以下,因此此次震源不可能发生在这些圈层,排除ACD;岩石圈平均厚度约100~110千米,而此次地震震源深度为20千米,因此此次地震的震源位于岩石圈。
2.地震波传播速度因传播介质变化而变化,与地壳相比,地幔物质更加致密,因此地震波的传播速度较快,而向下传播速度增快。图中①、②位于莫霍界面以上,属于地壳部分,④位于莫霍界面上,③位于莫霍界面以下,属于地幔部分,因此四地中地震波传播速度最快的位置是③,C符合题意,排除ABD。故选C。
讲练结合
北京时间2021年9月16日,四川泸县(29.2°N,105.34°E)发生的6.0级地震,震源深度10千米。下图为泸县及周边区域简图。完成下面小题。
1.此次地震震源所在圈层( )
A.硅酸盐类矿物分布最广 B.平均厚度为60-70千米
C.呈固态位于莫霍面以下 D.硅镁层在上硅铝层在下
2.此次地震( )
A.只有一个烈度 B.虚线圈内区域破坏程度相同
C.可能引发海啸 D.可能诱发贡嘎山雪崩
答案:A D
解析:1.大陆地壳平均厚度为39—41km,所以震源位于所在圈层是岩石圈;岩石圈以硅酸盐类矿物分布最广。岩石圈的平均厚度为60~120千米。岩石圈包括莫霍面以上的地壳和莫霍面以下的上地幔顶部,都呈固态。硅镁层位于硅铝层在下部。
2.一次地震只有一个震级,可以有多个烈度。虚线圈是距离震源距离相同的点连成的线,虚线圈内区域距离震源越近,破坏程度越大。海底火山、地震有可能引发海啸,本次地震发生在四川泸县,在我国内陆地区。由于震源距离贡嘎山较近,所以可能诱发贡嘎山雪崩。
二、地球的内部圈层
(二)地幔
位于莫霍面和古登堡面之间,地幔能传播横波,所以具有固态特征,主要由含铁、镁的硅酸盐类矿物组成。上地幔中的软流层,可能是岩浆的主要发源地。软流层以上的地幔(上地幔顶部)和地壳,共同构成岩石圈。
在2900km处,纵波突然下降但继续向深处传播;横波完全消失。
(三)地核
地球的核心,被古登堡面包围,分为内核和外核,可能由极高温高压下的铁和镍组成。横波不能在外核传播,表明外核呈液体或熔融状态,相对于地壳是“流动”的 ,可能导致地球产生磁场。一般认为内核呈固态。
地壳、软流层、岩石圈
地壳是岩石圈的部分组成,软流层(放射性元素衰变积累的热量使岩石处于熔融状态)是岩石圈的下界,软流层以上的地幔(上地幔顶部)和地壳共同构成岩石圈。岩石有岩浆岩、沉积岩和变质岩三类。
易混释疑
1.结合所学知识,完成下表内容。
2. 阅读如上图所示,我们将煮熟的鸡蛋一切两半,便会呈现蛋壳、蛋白、蛋黄三个圈层。结合所学知识和生活常识,比较煮熟的鸡蛋与地球内部圈层的异同。
同:在内部圈层的结构和比例上,煮熟的鸡蛋和地球很相似。
异:①鸡蛋整体呈明显椭圆,地球接近征求提;②鸡蛋壳较均匀,而地壳(陆地和海洋)厚薄不均匀;③熟鸡蛋蛋白结构一致,呈固态,地幔分上地幔和下地幔,上地幔上部有软流层;④地核呈液态或熔融状态,而熟鸡蛋的蛋黄呈固态。
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三、地球的外部圈层
(一)大气圈
包裹地球的气体层,是厚度最大的圈层。由气体和悬浮物质组成,主要成分是氮气和氧气。随着高度的增加,大气密度迅速减小,在2000—3000千米的高空与星际空间很接近,为大气圈上界。
作用:缓和温度变化,提供氧气,天气现象发生地,地球生命生存的基础条件之一。
(二)水圈
一个连续不规则的圈层。按照存在的位置和状态,可分为海洋水、陆地水、大气水和生物水。陆地水与人类社会关系最密切,主要分为地表水和地下水(潜水、承压水;浅层地下水、深层地下水)。
(三)生物圈
地球上所有生物及其生存环境的总称。生物绝大部分集中地面以上100米到水面以下200米范围。这一薄层处在大气圈、水圈、岩石圈接触带,是生物圈核心部分。
1.阅读下列材料,完成相关任务。
2017年8月8日21时19分,四川省阿坝藏族羌族自治州九寨沟县发生里氏7.0级地震。地震预警系统在地震波抵达甘肃陇南前19秒、抵达四川成都前71秒对外发布预警信息,预警信息以广播预警、电视弹窗、手机APP报警、专用接收终端预警等形式发出。地震预警是一个全自动的物联网。通过在主要地震区布设密集的地震预警监测仪,在地震发生时,利用地震波比电波传播速度慢的特点,在地震造成破坏前,通过手机、应急广播和专业接收终端等,提前几秒到几十秒为用户发出全自动秒级响应的预警警报。
(1)地震预警与地震预报属同一概念吗?为什么?
不是同一概念。地震预警是地震发生后,利用地震纵波比横波传播速度快的特点,根据监测到的纵波对即将到来的横波进行预报。地震预报是指在地震发生前,对地震发生的时间和地点进行预报。目前,科学界还做不到对地震进行准确的预报。
(2)略 (3)略 (4) 略
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讲练结合
下图1示意地震波在地球内部传播速度和地球内部结构(a~d为地球内部圈层)。图2为媒体报道截图。
1.依据图1地震波的传播速度变化可知( )
①地震发生时,震区的人先感受到水平晃动,后感受到上下颠簸 ②在地幔,地震波传播速度明显增加 ③在古登堡界面,横波完全消失,纵波速度突降 ④在地球内部,纵波传播速度最快的位置属于地核
A.①② B.②③ C.③④ D.②④
2.关于图1中地球内部圈层的说法,正确的是( )
A.a是岩石圈 B.b存在软流层 C.c是下地幔 D.d圈层压力、密度极小
答案: B B
解析:1.地震发生时,纵波传播的速度快,因此震区的人首先感受到上下颠簸然后左右摇晃,①错误;地震在经过莫霍面以下的地幔部分时速度都增加,②正确;由于古登堡面以下为外壳,呈液态或熔融态,横波无法穿过,纵波的速度也减慢,③正确;根据图示和所学知识可知,地震波传播速度最快的部分是在地幔,④错误。因此正确选项为B。A、C、D错误。
2.a为地壳,A错误;软流层存在于上地幔顶部,在b圈层,B正确;c层是外核,C错误;d为内核,压力、密度大,D错误。故选B。
讲练结合
下图1示意地震波在地球内部传播速度和地球内部结构(a~d为地球内部圈层)。图2为媒体报道截图。
3.下列关于图2火山喷发的说法,正确的是( )
A.火山烟雾会进入水圈、生物圈
B.火山喷发和地震的能量来自于太阳辐射
C.火山岩浆一般认为来自于岩石圈
D.火山喷发只会带来不利影响
答案:A
解析:火山喷发出的烟雾会进入水圈、生物圈,A正确;火山喷发和地震的能量来自地球内部,B错误;火山喷发的岩浆一般认为来自于软流层,C错误;火山喷发会造成人员伤亡,但也会带来肥沃的土壤和矿产资源,D错误。故选A。
1.阅读下列材料,完成相关任务。
2017年8月8日21时19分,四川省阿坝藏族羌族自治州九寨沟县发生里氏7.0级地震。地震预警系统在地震波抵达甘肃陇南前19秒、抵达四川成都前71秒对外发布预警信息,预警信息以广播预警、电视弹窗、手机APP报警、专用接收终端预警等形式发出。地震预警是一个全自动的物联网。通过在主要地震区布设密集的地震预警监测仪,在地震发生时,利用地震波比电波传播速度慢的特点,在地震造成破坏前,通过手机、应急广播和专业接收终端等,提前几秒到几十秒为用户发出全自动秒级响应的预警警报。
(1)地震预警与地震预报属同一概念吗?为什么?
(2)讨论开展地震预警应用的重大意义。
(3)当地震发生时,不同的地方、不同的情况应采取不同的应对方法。收集相关资料,与同学交流避震方法。
(4)在教师的组织下,开展地震应急演练,以掌握应急避震的正确方法,提高应急反应能力。
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