地理必修 第一册第二节 地球的圈层结构学案设计

第二节　地球的圈层结构

一、地球的内部圈层结构

1.划分:依据地震波传播速度在地球内部的变化,将地球内部大致分为三个圈层——地壳、地幔和地核。

2.地球内部圈层:

(1)地壳。

①范围:地表至莫霍面之间的部分,由岩石组成的坚硬外壳。

②特点:厚薄不一,海洋地壳薄,大陆地壳厚。

(2)地幔。

①范围:莫霍面以下至古登堡面之间部分。

②特点:在上地幔的上部存在一个软流层,被认为是岩浆发源地。

二、地球的外部圈层

1.地球的外部圈层包括:A大气圈、B水圈和C生物圈。

2.外部圈层的相互关系:

大气圈、水圈、生物圈之间相互联系,相互制约,形成人类赖以生存的自然地理环境。

3.圈层划分:

在图中合适位置填出地球内部圈层、不连续圈层的名称。

当某处发生地震时,附近有明显震感的城镇中,街道上的行人与湖中船上的人感觉是否一样?

提示: 不一样。处于街道上的行人首先感到地面上下颠簸,然后左右晃动,因为陆地上纵波、横波都能通过,且纵波传播速度比横波快;处于船上的人只能感到上下颠簸,因为只有纵波可以通过液态水。

能力一　地球内部圈层的特点

【能力形成】

地球的内部圈层划分

　 以莫霍面和古登堡面为界,可将地球内部划分为地壳、地幔和地核三个圈层。

【特别提醒】

岩石圈不仅包括地壳,还包括上地幔顶部(软流层以上部分)。

　　　　　　　【知识拓展】地壳物质组成和结构特征

根据地壳化学组成的差异和地震波传播速度的不同,将地壳分为上下两层(如下图),这两层的物质组成和结构有着明显的区别(如下表)。

【情境探究】

　　中国地震台网正式测定:2020年9月22日02时05分在俄罗斯贝加尔湖地区(北纬51.80度,东经103.49度)发生5.4级地震,震源深度10/km,当地震感强烈。结合地震波的传播速度与地球内部圈层的划分图。

探究

(1)此次地震的能量是如何传到地面的?发生在地球内部的哪个圈层?(区域认知:对区域的特征、问题进行分析)

提示:地震的能量是以地震波的形式传到地面的;地壳。

(2)图中A、B为地震波在地球内部传播速度的变化,A、B分别是哪种地震波?为什么? (地理实践力:搜集和处理地理信息的能力)

提示:A为横波,B为纵波。纵波传播速度较快,横波传播速度较慢。

(3)图中的D、F分别是哪个界面?地震波在穿过这两个界面时发生了怎样的变化?这说明了什么问题? (综合思维:要素的综合)

提示:D为莫霍面,F为古登堡面。

地震波在穿过莫霍面后,纵波和横波的传播速度都明显增加。地震波在通过古登堡面后,纵波的传播速度突然下降,横波完全消失。

在莫霍面和古登堡面附近,地震波的波速突然变化,说明其上下层的物质组成、结构、性质、状态可能存在很大差异,这两个面可以作为地球内部圈层划分的依据。

　　厄瓜多尔的桑盖火山当地时间2020年9月20日凌晨发生喷发,喷出的火山灰在周围村镇飘落,部分道路被火山灰覆盖,能见度较低。据报道,20日桑盖火山发生了数次喷发,喷出的火山灰柱高达6000m。下图示意火山喷发和地球的内部圈层结构。据此完成(1)、(2)题。

(1)此次火山喷发的岩浆最有可能来自 (　　)

A.①   B.②

C.③   D.④

(2)在地球内部,地震波传播速度变化最快的地方是 (　　)

A.①与②交界处

B.②层内部

C.②与③交界处

D.③与④交界处

【思路点拨】解答该类题可从以下思路进行:

【解析】(1)选B,(2)选C。第(1)题,软流层是岩浆的发源地,软流层位于上地幔,图中②表示地幔;①表示地壳;③表示外核;④表示内核。第(2)题,地震波经过古登堡面时,横波突然消失,纵波突然减速;图中②与③交界处为古登堡面。

【类题再练】

　　中国地震台网发布消息:北京时间2020年6月23日23时29分(当地时间10时29分),墨西哥南部瓦哈卡州发生7.4级地震,此地距离海岸仅23千米,震源深度10千米,属于破坏力极强的浅表层地震。本次地震发生之后,导致了瓦图尔科海滩的海平面上升了60cm。据此完成(1)、(2)题。

(1)此次地震的震源位于 (　　)

A.地幔   B.莫霍面

C.地壳   D.软流层

(2)地震发生时释放出巨大的能量,下列说法正确的是 (　　)

A.游轮上的游客只感受到左右摇晃

B.地球的内能主要来源于太阳辐射

C.地震发生时,首先到达地面的是地震波中的纵波

D.发生在海洋中的强烈地震不会对人类产生危害

【解析】(1)选C,(2)选C。第(1)题,莫霍面位于地下33km深处,莫霍面至地面为地壳,根据材料可知,此次地震震源深度为10km,因此,可以判断此次地震的震源位于地壳。莫霍面至古登堡面为地幔。软流层位于上地幔的上部。第(2)题,纵波可以在固体、液体和气体中传播、横波只能在固体中传播,游轮上的游客只感受到上下颠簸。地球的内能主要来源于地球内部放射性元素的衰变。纵波传播速度快,横波传播速度慢,地震发生时,首先达到地面的是纵波。发生在海洋中的强烈地震也会对人类产生危害。

　　　　【补偿训练】

　　下图为地球内部圈层局部示意图。读图完成(1)、(2)题。

(1)图中 (　　)

A.①为岩石圈

B.③为地壳

C.软流层以上由岩石圈组成

D.古登堡面以下为地幔

A.①　　　　　　B.②

C.③　　　　　　D.④

(2) 图中①、②、③之间关系表示正确的是 (　　)

【解析】(1)选C,(2)选D。 第(1)题,岩石圈的范围为软流层之上,据图可知,③为岩石圈的范围。第(2)题,据图可知,①为地表以下莫霍面以上,为地壳范围;②为两个界面之间的区域,为地幔范围;③为岩石圈范围,包括地壳和上地幔顶部。

能力二　地球的外部圈层

【能力形成】

1.外部圈层的组成及特征:

地球的外部圈层包括大气圈、水圈、生物圈等,这些圈层之间相互联系、相互渗透,形成了人类赖以生存和发展的自然环境。各圈层的基本概况如下表所示:

2.生物圈的特殊性:

(1)组成成分特殊:生物圈由所有生物和它们的生存环境组成,是唯一有生命存在的有机圈层,也是最活跃的圈层。

(2)空间分布范围特殊:生物圈占有大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部,是唯一不占独立空间的圈层。

(3)形成过程特殊:生物圈寓于大气圈、水圈、岩石圈之中,离开了它们,生物圈将不复存在。生物圈是大气圈、水圈和岩石圈相互渗透、相互影响的结果,也正因为如此,这些圈层才能紧密相连。

　　　　　　　【知识拓展】“歌诀法”记忆地球外部圈层

 同心圈层分内外,内外划界有地面;

气水生物圈层外,一起构成自然界。

气圈最厚排在外,水圈水体有三态;

生物生存三圈界,生命活跃添光彩。

【典例示范】

　　下图是地球圈层间的物质交换示意图,图中序号①②③④代表四大圈层,回答(1)、(2)题。

(1)图中序号依次是 (　　)

A.大气圈、水圈、岩石圈、生物圈

B.岩石圈、大气圈、生物圈、水圈

C.水圈、岩石圈、生物圈、大气圈

D.水圈、生物圈、岩石圈、大气圈

(2)“落红不是无情物,化作春泥更护花”,反映的圈层关系是 (　　)

A.①②   B.②③   C.①③   D.③④

【思路点拨】解答该类题的思路如下:

【解析】(1)选C,(2)选B。第(1)题,图中①向③供水,同时又能向②进行渗透,说明是水圈;③需要供水,且能提供氧气,则是生物圈;④能降水,说明是大气圈;②接受降水和渗透,是岩石圈。第(2)题, “落红”来自生物圈,“化作春泥”是指花经过分解成为无机物,释放到岩石圈中;“护花”是指存在岩石圈中的无机养分,重新被植物吸收。所以反映了生物圈和岩石圈之间的关系。

　　　　【补偿训练】

　　(2020·天津高一检测)读图,回答(1)、(2)题。

(1) 圈层分为外部圈层和内部圈层,20元人民币背面的景观体现出的地球外部圈层的个数是              (　　)

A.5个　　B.4个　　C.3个　　D.2个

(2)图中的各圈层景观的形成过程,充分说明了(　　)

A.图中各圈层都是连续而不规则的

B.图中的各圈层之间是相互联系、相互影响的

C.图中的各圈层是独立发展变化的

D.图中各圈层的内部物质运动的能量都来自太阳辐射能

【解析】(1)选C,(2)选B。第(1)题,据图可知,20元人民币背面的景观体现出的地球圈层有大气圈、水圈和生物圈、岩石圈四个圈层,其中属于外部圈层的有大气圈、水圈和生物圈。第(2)题,图中的各圈层景观的形成过程,充分说明了各圈层是独立发展变化,之间是相互联系、相互渗透的;水圈是连续但不规则的圈层,岩石圈物质运动的能量不是来自太阳辐射能。

【常见图形】

图形1　地球内部结构示意图

图形2　地震波传播速度随深度的变化图

【探源母图】

1.图形实质:试题中的各种地球内部结构图实质都是教材图呈现的“地震波的传播速度与地球内部圈层的划分图”的变式图。主要考查横波、纵波的区别,地球内部圈层划分的依据、原理、分界面等知识。

2.学科素养:读懂此图需要具备一定的综合思维、区域认知和地理实践力等学科素养。

【母图探究】

地震波的传播速度与地球内部圈层的划分图

思考

(1)结合横波、纵波的区别,分析地球内部圈层划分的依据。

提示:划分依据是地震波的传播速度。纵波传播速度较快,横波传播速度较慢;纵波在固体、液体和气体均能传播,横波只能在固体中传播。

(2)古登堡面划分的原理是什么?

提示:横波突然消失,纵波速度明显降低。

(3)推测地幔和地核的物质状态。

提示:地幔为固态,外核为液态或熔融状态,内核为固态。

　　(水平1)北京时间2020年5月24日,希腊克里特岛附近海域发生5.2级地震,震源深度20km,下图为震中所在区域图,●为震中。读下图,完成1、2题。

1.本次地震的震源位于 (　　)

A.地壳  B.上地幔  C.下地幔  D.软流层

2.本次地震发生时,地震波在传播过程中经过莫霍面时波速变化是 (　　)

A.纵波、横波波速均变小

B.纵波波速变大、横波波速变小

C.纵波、横波波速均变大

D.纵波波速变小、横波波速变大

【解析】1选B,2选A。第1题,“希腊克里特岛附近海域发生5.2级地震,震源深度20km”,因为海洋的地壳较薄,平均厚度约为6km,所以本题地震的震源不在地壳,而是在地壳以下。软流层的深度大约为80～400km,可见震源在软流层以上,地壳以下的上地幔。第2题,本次地震发生时,地震波自下而上传播,所以在传播过程中经过莫霍面时纵波、横波波速均变小。

　　(水平1、2)五大连池被誉为“天然火山博物馆”和“打开的火山教科书”。一条蜿蜒曲折的河流将五个火山堰塞湖连在一起,形成了五大连池。结合五大连池(局部)景观图和地球的内部圈层结构图,完成3、4题。

3.从火山口喷出的炽热岩浆一般来源于 (　　)

A.①圈层 B.②圈层 C.③圈层 D.④圈层

4.五大连池景观的形成过程充分说明了图中各圈层 (　　)

A.是连续而不规则的

B.存在着物质迁移和能量转换

C.是独立发展变化的

D.内部物质运动的能量都来自太阳辐射

【解析】3选B,4选B。第3题,岩浆一般来源于地幔,图中①为地壳、②为地幔、③为外核、④为内核,因此岩浆一般来源于②圈层。第4题,五大连池景观有湖泊、植被和山地,其形成过程充分说明了各圈层存在着物质迁移和能量转换;水圈是连续而不规则的;各圈层之间相互渗透、相互制约和相互联系的整体;内部物质运动的能量来源于地球内部。

　　(水平2)雾凇,俗称树挂,是低温时空气中水汽直接凝华,或过冷雾滴直接冻结在物体上的乳白色冰晶沉积物,是非常难得的自然奇观。雾凇景观以吉林雾凇最为有名。下图为吉林雾凇景观图。据此回答5、6题。

5.雾凇的形成,体现的地球圈层数量有 (　　)

A.1个  B.2个  C.3个  D.4个

6.构成雾凇景观的核心要素所属的地球圈层的主体是 (　　)

A.海洋 B.空气 C.岩石 D.植物

【解析】5选C,6选A。第5题,据图文材料可知,雾凇是空气中的水汽在树木等物体上凝结而成,故雾凇的形成体现的地球圈层有大气圈、水圈和生物圈,共3个。第6题,据图文材料可知,雾凇是低温时空气中水汽直接凝华,或过冷雾滴直接冻结在物体上的乳白色冰晶沉积物,所以构成雾凇景观的核心要素是冰晶,属于水圈,水圈的主体是海洋。

7. (水平1、2)读地球圈层结构局部示意图,回答下列问题。

(1)在图上标出岩石圈、大气圈、水圈的名称。

(2)地球外部圈层中,连续而不规则的圈层是________,由其他圈层相互渗透、相互影响而形成的是________。 

(3)大气圈包围着地球,它的主要成分是________和________;水圈中的水处于不间断的________之中;生物圈占有________圈的底部、________圈的全部和________圈的上部。 

(4)地壳厚度有什么特点?具体表现是什么?

【解析】第(1)题,地球外部圈层中厚度最大的是大气圈,莫霍面以上到地表是地壳,地壳和上地幔顶部合称为岩石圈,地壳与大气圈之间的部分是水圈。第(2)题,地球外部圈层中,水圈连续而不规则;由其他圈层相互渗透、相互影响而形成的是生物圈。第(3)题,大气圈主要成分为氮气和氧气;生物圈占有大气圈的底部、水圈的全部、岩石圈的上部。第(4)题,地壳的厚度是不均匀的,大陆部分较厚,大洋部分较薄。

答案:(1)略。

(2)水圈　生物圈　

(3)氮气　氧气　循环运动　大气　水　岩石　

(4)地球的地壳厚度是不均匀的,大陆地壳较厚,平均厚度约为39～41千米,高原和高山地区的地壳更厚;大洋地壳较薄,平均厚度约为5～10千米,各大洋的平均厚度也不相同。