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第四节　地球的圈层结构
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课标要求 素养目标
　　运用示意图,说明地球的圈层结构。 1.结合地球圈层结构示意图,认识地球的内部圈层结构和外部圈层结构。(区域认知) 2.结合地震波的波速变化,掌握地球圈层结构的划分与各圈层的结构特点。(综合思维) 3.运用示意图,分析地球圈层和人类活动之间的关系,树立正确的环境观念。(人地协调观) 4.结合地震波的特点,解释生活中地震后出现的地理现象。(地理实践力)
一、地球的内部圈层结构
1.地震波
(1)概念:地震发生时,地下岩石受到强烈冲击,产生弹性震动,并以波的形式向四周传播。这种弹性波叫地震波。
(2)类型。
地震波 的类型 传播 速度 可通过的物质 到达地面时 人的感觉
P波纵波 较快 固体、液体、气体三种物质 上下颠簸
S波横波 较慢 只能通过固体物质 左右摇晃
[想一想] 地震发生时,在陆地上的人们和在大海中船上的人们感觉有什么差异
提示:在陆地上的人们先感觉上下颠簸,然后感觉左右摇晃;在大海中船上的人们只感觉上下颠簸。
2.地球的内部圈层结构
(1)划分依据:地震波在地球内部传播速度的变化。
(2)划分界面——不连续面。
名称 位置
莫霍界面 在地面下平均33千米处
古登堡界面 在地下约2 900千米处
(3)内部圈层结构。
名称 特征 界面
地壳 由固体岩石组成的坚硬外壳,地壳厚薄不一,海洋地壳薄,大陆地壳厚,有高大山脉的地方地壳会更厚 莫霍 界面 古登堡 界面
地幔 地幔分为上地幔和下地幔,上地幔上部存在一个软流层。 科学家推断,是岩浆的主要发源地
地核 外核 为液体的金属物质,其运动形成了地球的磁场
内核 密度极大的固体金属球
3.岩石圈
上地幔顶部与地壳都由坚硬的岩石组成,合称岩石圈。
二、地球的外部圈层结构
1.地球的外部圈层结构
[连一连] 将下列圈层名称与含义相应连线。
答案:
2.地球圈层的相互关系
大气圈、水圈、生物圈与岩石圈相互联系、相互渗透,共同构成人类赖以生存和发展的自然环境。
生物圈的特殊性
(1)组成成分特殊:生物圈由地球表层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,是唯一不占有独立空间的圈层。
(3)形成过程特殊:生物圈孕育于大气圈、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。
学习任务一　地球的内部圈层结构
【情境·探究导学】
　　中国地震台网正式测定:2024年4月7日16时46分在新疆阿克苏地区拜城县(42°N,82°E)发生5.4级地震,震源深度17千米。距离震中最近的乡镇为拜城县赛里木镇,约27千米,拜城县有震感。
(1)此次地震发生时,理论上受地震波影响,当地居民对地震波先后的感觉有何差异 分析原因。
提示:感觉:先上下颠簸,后左右摇晃。原因:纵波的传播速度快于横波。
(2)此次地震震源位于地球的哪个圈层 该圈层的海陆分布有何差异
提示:地壳。地壳厚薄不一,大陆地壳厚,海洋地壳薄,有高大山脉的地方地壳会更厚。
(3)研究地球内部圈层结构的主要依据是什么
提示:地震波。
【核心·归纳总结】
1.划分依据
根据地震波在地球内部的传播情况,将地球划分为三个圈层。三个圈层之间的界面依次称为莫霍界面和古登堡界面。如下图所示。
界面 深度/km 地震波波速的变化 分界圈层
莫霍 界面 平均33 横波和纵波的传播速度都明显增加 地壳与 地幔
古登堡 界面 约2 900 纵波传播速度突然下降,横波完全消失 地幔与 地核
2.内部结构
包括地壳、地幔、地核三部分。具体分析如表。
圈层 名称 主要组 成物质 物质 形态 特征
地壳 岩石 固态 ①由固体岩石组成的坚硬外壳; ②地壳厚薄不均,海洋地壳薄,大陆地壳厚
地 幔 上地幔 含铁、镁的硅酸盐类矿物 固态 上部存在一个软流层,被推断为岩浆的主要发源地
下地幔 温度、压力、密度均增大
地 核 外核 以铁、镍为主 液态 横波不能通过
内核 固态 温度很高,密度、压力都很大
3.地壳与岩石圈的区别与联系
　　地壳位于莫霍界面以上,是地球表面一层由固体岩石组成的坚硬外壳。岩石圈不同于地壳,岩石圈包括地壳和上地幔顶部(软流层以上),二者关系如下图所示:
【实践·学以致用】
　　人类利用地震波(图1)揭示地球内部物质组成。地震发生后,地震波对地球各圈层有着深刻影响。图2中甲、乙、丙、丁分别代表四大圈层,E为内部圈层的分界面。据此回答1~3题。
图1　地球内部地震波传播速度示意
图2　地球圈层
1.人类利用地震波揭示地球内部结构时,发现(　　)
[A]P波通过莫霍界面时速度降低
[B]软流层处地震波速度无变化
[C]S波在E界面处完全消失
[D]外核处S波速度加快
【答案】 C
【解析】 莫霍界面以下为地幔,地幔和地核的分界面为古登堡界面,即E为古登堡界面。P波通过莫霍界面时速度加快,A错误;软流层在莫霍界面和古登堡界面之间,地震波速度一直在加快,B错误;S波在古登堡界面处完全消失,C正确;S波在古登堡界面处已经消失,未进入外核,D错误。
2.岩石圈的范围是指(　　)
[A]地壳和上地幔顶部
[B]地壳和上地幔
[C]软流层及其以上部分
[D]地壳和地幔大部
【答案】 A
【解析】 上地幔顶部与地壳都由坚硬的岩石组成,合称岩石圈,A正确。
3.地震发生以后,建筑物并不会马上倒塌,一般都要间隔约12秒,这就是地震救援领域所说的“黄金12秒”,在这12秒中人们可以决定是躲是逃。根据所学知识推断“黄金12秒”确定的依据是(　　)
[A]人体对紧急事件的生理反应能力
[B]横波和纵波的传播速度差异
[C]横波和纵波的传播介质差异
[D]建筑物的抗震系数
【答案】 B
【解析】 地震波纵波传播速度快,横波传播速度慢。横波到达地表时,会使得地面物体水平摇晃,是造成人员伤亡最严重的时期。因此“黄金12秒”的确定依据是横波和纵波传播速度的差异,B正确。
　　下图为沿85°E西藏至准噶尔段地形与莫霍界面剖面图。读图,回答4~5题。
4.图中地壳最厚的地区是(　　)
[A]印度 [B]西藏
[C]塔里木盆地 [D]俄罗斯
【答案】 B
【解析】 莫霍界面以上为地壳,图中印度、西藏、塔里木盆地、俄罗斯等地中,西藏的地壳最厚,B正确。
5.下列说法正确的是(　　)
[A]莫霍界面是一个规则的球体表面
[B]莫霍界面是地幔与地核的分界面
[C]莫霍界面是软流层与岩石圈的分界面
[D]莫霍界面深度与地形海拔呈正相关
【答案】 D
【解析】 图示莫霍界面是一个凹凸不平的界面,没有规则性,A错误;莫霍界面是地幔与地壳的分界面,B错误;软流层与岩石圈的分界面位于上地幔上部,C错误;地表海拔高处,莫霍界面往往向下凹陷,因此莫霍界面深度大致与地形高度呈“倒影”式的正相关关系,D正确。
学习任务二　地球的外部圈层结构
【情境·探究导学】
黄河壶口瀑布
壶口瀑布为国家级风景名胜区,号称“黄河奇观”,是黄河上唯一的黄色大瀑布,也是中国的第二大瀑布。以壶口瀑布为中心的风景区,集黄河峡谷、黄土高原、古塬村寨为一体,展现了黄河流域壮美的自然景观和丰富多彩的历史文化积淀。1988年被确定为国家重点风景名胜区,1991年被评为“中国旅游胜地四十佳”,2016年,晋升为国家地质公园。2017年12月,被评选为全国中小学生研学实践教育基地。2018年在中国西北旅游营销大会暨旅游装备展上,入围“神奇西北100景”榜单。2022年被国家文化和旅游部确定为国家5A级旅游景区。
(1)图片中涵盖了地球的哪些圈层 属于外部圈层的是哪些
提示:图片中涵盖了大气圈、水圈、生物圈、岩石圈,其中,属于外部圈层的是大气圈、水圈、生物圈。
(2)图中各圈层分布范围最广的是哪个
提示:生物圈。
【核心·归纳总结】
地球外部圈层各部分的概况
圈层 名称 概念 组成 其他
大气圈 笼罩地球的气体层 气体和悬浮物质,主要成分是氮气和氧气 ①厚度2 000~ 3 000千米; 　 ②地球生命生存的基础条件之一
水圈 地表和近地表的各种形态水体的总称 由液态水、固态水和气态水组成,按存在位置和状态可分为海洋水、陆地水、大气水和生物水 ①连续但不规则的圈层; ②水圈里的水在地球表面物质迁移和能量转换中起着十分重要的作用
生物圈 地球表层生物及其生存环境的总称 生物及其生存环境 ①多数生物集中分布在大气圈、水圈与岩石圈很薄的接触带中; ②最活跃的圈层
图解地球的外部圈层——“3+1”圈
(1)外部三大圈层,可结合岩石圈的相对位置图示法来帮助识记,如下图。
(2)四大圈层关系。
【实践·学以致用】
　　读景观图,回答1~2题。
1.图示景观所呈现的地球圈层为(　　)
[A]水圈、生物圈
[B]水圈、岩石圈、生物圈
[C]水圈、岩石圈、大气圈
[D]水圈、岩石圈、生物圈、大气圈
【答案】 D
【解析】 图中树木花草属于生物圈,瀑布属于水圈,岩石属于岩石圈,大气属于大气圈,D正确。
2.该景观的形成过程,充分说明了(　　)
[A]图中各圈层都是连续但不规则的,且都相互联系
[B]图中的各圈层之间存在着物质迁移和能量转化
[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
【答案】 B
【解析】 只有水圈是连续但不规则的圈层,A错误;图中的各圈层不是独立发展变化的,它们之间存在着物质迁移和能量转化,B正确,C错误;岩石圈内部物质运动的能量有些来自地球内部,D错误。
　　2024年8月21日,日本鹿儿岛市的樱岛火山喷发,产生了高达2 700米的烟柱,并伴随着大量的火山灰和岩浆流(图1),对当地环境和居民生活造成了严重影响,图2为地球圈层结构局部示意图。据此回答3~4题。
图1
图2
3.喷发出来的火山灰物质在地球圈层中迁移的顺序是(　　)
[A]丁→甲和乙→丙 [B]丙→丁→甲和乙
[C]甲和乙→丁→丙 [D]甲和乙→丙→丁
【答案】 A
【解析】 图中甲不独占一个圈层,为生物圈;生物圈包括了整个水圈、大气圈的底部和岩石圈的上部,故乙圈层为水圈,丙圈层位于地球外部圈层的底部,为岩石圈,丁圈层为大气圈。喷发出来的火山灰先进入大气圈;可能成为凝结核,以降水形式进入水圈;火山灰沉降后形成肥沃的土壤,被植物根系吸收,进入地球生物圈;最终沉积在地表,进入岩石圈,故在地球各圈层中迁移的顺序是丁→甲和乙→丙,A正确。
4.乙圈层的特点是(　　)
[A]由坚硬的岩石组成
[B]地球表层生物及其生存环境的总称
[C]地表和近地表的各种形态水体的总称
[D]由气体和悬浮物质组成的复杂系统
【答案】 C
【解析】 乙是水圈,是地表和近地表的各种形态水体的总称,C正确;由坚硬岩石组成的是丙圈层,A错误;地球表层生物及其生存环境的总称是生物圈,B错误;由气体和悬浮物质组成的复杂系统是大气圈,D错误。
课堂小结 地理视野
发现莫霍界面与古登堡界面 科学家们发现,地震波速度在地球内部的某个深度会发生突然变化,并且表现为全球性。 1909年,克罗地亚地震学家莫霍洛维契奇发现波速在地下平均33千米处(大陆部分)发生不连续跳跃,确定了地壳与地幔的分界面——莫霍界面。1914年,德国地球物理学家古登堡发现波速在地下约2 900千米附近急剧改变,界定了地幔和地核的分界面——古登堡界面。
(时间:30分钟　满分:50分)
基础达标
　　张家口张北石柱群呈现四棱、五棱、六棱、七棱状,直径在15~80厘米,排列紧密。这些石柱是地下熔融的高温岩浆随着火山爆发喷出地面,沿着地表流动,逐渐冷却形成的熔岩。据此回答1~3题。
图1
图2
1.形成石柱群的高温岩浆主要发源地是(　　)
[A]① [B]② [C]③ [D]④
【答案】 C
【解析】 读图可知,①为大气圈;②为地壳;③为软流层;④为外核。软流层是岩浆的发源地,C正确。
2.若该地火山爆发时伴随地震,地震波的横波不可能穿越古登堡界面,原因是(　　)
[A]②③为液态 [B]④为液态
[C]④为固态 [D]②③④为固态
【答案】 B
【解析】 横波只能在固体中传播,地震波通过古登堡界面时,纵波传播速度下降,横波消失,即横波不能穿越古登堡界面,原因可能是④(外核)为液态;图中②③为固态,横波能穿越,B正确。
3.石柱群所在岩石圈属于地球的(　　)
[A]外部圈层 [B]内部圈层
[C]内外部圈层 [D]地壳及地幔
【答案】 B
【解析】 岩石圈包括地壳和上地幔的顶部,属于内部圈层,B正确。
　　2019年6月17日22时55分,在四川宜宾市长宁县(28.34°N,104.90°E)发生6.0级地震。ICL地震预警系统提前61秒向成都预警,帮助很多距离震中较近的用户迅速撤离至安全场所。下面分别为宜宾市震中位置示意图(图3),地震波与地球内部构造示意图(图4)。据此回答4~5题。
图3
图4
4.本次地震震源位于(　　)
[A]内核 [B]外核 [C]地幔 [D]地壳
【答案】 D
【解析】 地球内部圈层(从外到内)分为地壳、地幔和地核。地核厚度最大,地核与地幔的分界面为古登堡界面,地幔与地壳的分界面为莫霍界面。地壳的平均厚度为17千米,且陆地部分更厚,此次地震的震源深度为16千米,应位于地壳,D正确。
5.推测ICL地震预警系统预警地震的原理是(　　)
[A]纵波的波速快于横波
[B]横波的波速快于纵波
[C]横波仅在固体中传播
[D]纵波可在气体中传播
【答案】 A
【解析】 纵波的波速快于横波,纵波先到达地面,且对地表破坏较小,横波晚到达地面,且破坏较大,ICL地震预警系统根据这个时间差提前发出预警,A正确。
　　图5为云南省元阳梯田景观图。读图,回答6~7题。
图5
6.图中包含的地球圈层有(　　)
[A]水圈、生物圈
[B]水圈、岩石圈、生物圈
[C]水圈、岩石圈、大气圈
[D]水圈、岩石圈、生物圈、大气圈
【答案】 D
【解析】 图中包括的事物有岩石、水、树木、大气,包含的地球圈层有水圈、岩石圈、生物圈、大气圈,D正确。
7.关于图中各圈层特点的正确叙述是(　　)
[A]地壳是厚度最大的地球圈层
[B]生物圈属于地球的内部圈层
[C]水圈是连续但不规则的圈层
[D]岩石圈由厚度相同的岩石组成
【答案】 C
【解析】 地壳是地球内部圈层中最薄的圈层,A错误;生物圈属于地球的外部圈层,B错误;水圈是一个连续但不规则的圈层,C正确;岩石圈由岩石组成,但其厚薄相差很大,D错误。
能力提升
　　月球深部物质和内部结构是理解月球起源和演化奥秘的钥匙,根据天然月震和人为地震波提供的资料,天文学家确认:月球有着和地球类似的内部圈层结构。读月球内部地震波速度及物质密度变化示意图(图6),回答8~9题。
图6
8.月球内部变化最显著的不连续面主要有(　　)
[A]2个 [B]3个 [C]4个 [D]5个
【答案】 A
【解析】 月震波在地下有两个明显的突变点,大约在深度65千米和1 400千米处,它们各自两侧的波速明显不同,故月球内部变化最显著的不连续面主要有2个,A正确。
9.结合图文材料,可以推断(　　)
①月壳的厚度最薄　②月球内部可能存在软流层 ③月核不可能存在熔融状态　④月幔的密度最大
[A]①② [B]③④ [C]①③ [D]②④
【答案】 A
【解析】 月球内部有2个不连续面,可依照地球,把月球内部自上向下分为3个圈层,依次是:月壳、月幔、月核。月壳的平均厚度约65千米,是内部最薄的圈层,①正确;据图可知,在月幔顶部(第一个不连续面以下)月震波的波速都增大,说明月球可能有类似于地球的软流层,②正确;据图可知,在1 400~1 500千米深度处,横波波速接近为0,说明月核有可能处于熔融状态,③错误;从右侧密度图可以看出,月核的密度最大,④错误。故选A。
　　图7为我国某局部地区莫霍界面等深线示意图(单位:千米)。据此回答10~11题。
图7
10.下列有关图示莫霍界面的描述,最为准确的是(　　)
[A]东高西低 [B]西深东浅
[C]中间深,东西浅 [D]中间高,南北低
【答案】 B
【解析】 莫霍界面为地壳和地幔的分界面,地势越高,莫霍界面越深,地势越低,莫霍界面越浅。据图可知,地势西高东低,莫霍界面西深东浅,B正确。
11.关于34°N纬线附近的等深线向东凸出的原因,分析正确的是(　　)
[A]谷地的分布 [B]河流流向
[C]山地的延伸 [D]高原的分布
【答案】 C
【解析】 34°N纬线附近的等深线向东凸出是因为被东西走向的秦岭穿越,与山地的延伸有关,C正确。
　　读人类赖以生存和发展的自然环境图(图8),回答12~13题。
图8
12.①圈层的主要特点为(　　)
[A]连续且规则
[B]由气体和悬浮物质组成
[C]能够进行光合作用
[D]能够塑造地表形态
【答案】 D
【解析】 读图可知,①圈层是降水直接进入的圈层,且能为其他圈层提供水,应为水圈,水圈是连续但不规则的圈层,水循环的过程中可以塑造地表形态,D正确,A错误;②圈层是水蒸气进入的圈层,应为大气圈,由气体和悬浮物质组成,B错误;③圈层可提供有机物,能从大气圈中吸收二氧化碳等气体,并向大气圈释放氧气等气体,应为生物圈,能进行光合作用,C错误。
13.关于图示圈层的正确叙述是(　　)
[A]各圈层上下平行分布
[B]各圈层独立发展
[C]地球原始生物在①圈层中出现
[D]都属于地球的外部圈层
【答案】 C
【解析】 图中大气圈、水圈、生物圈等属于地球的外部圈层,各圈层并非独立发展,也并非平行分布,而是相互渗透,相互影响,A、B错误;图中的岩石圈属于地球内部圈层向外部圈层过渡的特殊圈层,D错误;地球上的原始生物在水圈——海洋中出现,C正确。
14.(11分)阅读图文材料,回答下列问题。
　　雅尼国家湿地公园位于林芝市境内的雅鲁藏布江与尼洋河交汇处,湿地补给水源主要是冰川融水和降水。近年来,随着全球气候变暖,景区水圈结构发生了明显的变化。图9为雅尼国家湿地公园景观图。
图9
(1)说出图示雅尼国家湿地公园涉及的地球外部圈层。(3分)
(2)植被是最能体现湿地特色的地理要素,简述其所属圈层的特点。(4分)
(3)推测随着全球气候变暖,该景区短期内水圈结构(气态水、液态水、固态水、生物水)的变化。(4分)
【答案】 (1)大气圈、水圈和生物圈。(3分)
(2)生物圈是最活跃的圈层,包括岩石圈的上部、水圈的全部和大气圈的下部,不单独占有空间。(4分)
(3)气态水和液态水增多,固态水减少,生物水增加。(4分)
【解析】 第(1)题,图示可看到的地理事物有空气、云彩、水体、植被与岩石等,故涉及大气圈、水圈、生物圈和岩石圈,其中属于地球外部圈层的有大气圈、水圈和生物圈,岩石圈属于地球内部圈层。第(2)题,植被属于生物圈,生物圈是地球表层生物及其生存环境的总称;生物圈的范围包括了大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部,不单独占有空间;是地理环境中最活跃的圈层。第(3)题,雅尼国家湿地公园的补给水源主要是冰川融水和降水,全球气候变暖,气温升高,蒸发加剧,气态水会增多;气温升高,冰川融化,固态水变少,补给湿地的液态水增多,区域生物数量增多,生物水会增多。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)第四节　地球的圈层结构
(时间:30分钟　满分:50分)
基础达标
　　张家口张北石柱群呈现四棱、五棱、六棱、七棱状,直径在15~80厘米,排列紧密。这些石柱是地下熔融的高温岩浆随着火山爆发喷出地面,沿着地表流动,逐渐冷却形成的熔岩。据此回答1~3题。
图1
图2
1.形成石柱群的高温岩浆主要发源地是(　　)
[A]① [B]② [C]③ [D]④
【答案】 C
【解析】 读图可知,①为大气圈;②为地壳;③为软流层;④为外核。软流层是岩浆的发源地,C正确。
2.若该地火山爆发时伴随地震,地震波的横波不可能穿越古登堡界面,原因是(　　)
[A]②③为液态 [B]④为液态
[C]④为固态 [D]②③④为固态
【答案】 B
【解析】 横波只能在固体中传播,地震波通过古登堡界面时,纵波传播速度下降,横波消失,即横波不能穿越古登堡界面,原因可能是④(外核)为液态;图中②③为固态,横波能穿越,B正确。
3.石柱群所在岩石圈属于地球的(　　)
[A]外部圈层 [B]内部圈层
[C]内外部圈层 [D]地壳及地幔
【答案】 B
【解析】 岩石圈包括地壳和上地幔的顶部,属于内部圈层,B正确。
　　2019年6月17日22时55分,在四川宜宾市长宁县(28.34°N,104.90°E)发生6.0级地震。ICL地震预警系统提前61秒向成都预警,帮助很多距离震中较近的用户迅速撤离至安全场所。下面分别为宜宾市震中位置示意图(图3),地震波与地球内部构造示意图(图4)。据此回答4~5题。
图3
图4
4.本次地震震源位于(　　)
[A]内核 [B]外核 [C]地幔 [D]地壳
【答案】 D
【解析】 地球内部圈层(从外到内)分为地壳、地幔和地核。地核厚度最大,地核与地幔的分界面为古登堡界面,地幔与地壳的分界面为莫霍界面。地壳的平均厚度为17千米,且陆地部分更厚,此次地震的震源深度为16千米,应位于地壳,D正确。
5.推测ICL地震预警系统预警地震的原理是(　　)
[A]纵波的波速快于横波
[B]横波的波速快于纵波
[C]横波仅在固体中传播
[D]纵波可在气体中传播
【答案】 A
【解析】 纵波的波速快于横波,纵波先到达地面,且对地表破坏较小,横波晚到达地面,且破坏较大,ICL地震预警系统根据这个时间差提前发出预警,A正确。
　　图5为云南省元阳梯田景观图。读图,回答6~7题。
图5
6.图中包含的地球圈层有(　　)
[A]水圈、生物圈
[B]水圈、岩石圈、生物圈
[C]水圈、岩石圈、大气圈
[D]水圈、岩石圈、生物圈、大气圈
【答案】 D
【解析】 图中包括的事物有岩石、水、树木、大气,包含的地球圈层有水圈、岩石圈、生物圈、大气圈,D正确。
7.关于图中各圈层特点的正确叙述是(　　)
[A]地壳是厚度最大的地球圈层
[B]生物圈属于地球的内部圈层
[C]水圈是连续但不规则的圈层
[D]岩石圈由厚度相同的岩石组成
【答案】 C
【解析】 地壳是地球内部圈层中最薄的圈层,A错误;生物圈属于地球的外部圈层,B错误;水圈是一个连续但不规则的圈层,C正确;岩石圈由岩石组成,但其厚薄相差很大,D错误。
能力提升
　　月球深部物质和内部结构是理解月球起源和演化奥秘的钥匙,根据天然月震和人为地震波提供的资料,天文学家确认:月球有着和地球类似的内部圈层结构。读月球内部地震波速度及物质密度变化示意图(图6),回答8~9题。
图6
8.月球内部变化最显著的不连续面主要有(　　)
[A]2个 [B]3个 [C]4个 [D]5个
【答案】 A
【解析】 月震波在地下有两个明显的突变点,大约在深度65千米和1 400千米处,它们各自两侧的波速明显不同,故月球内部变化最显著的不连续面主要有2个,A正确。
9.结合图文材料,可以推断(　　)
①月壳的厚度最薄　②月球内部可能存在软流层 ③月核不可能存在熔融状态　④月幔的密度最大
[A]①② [B]③④ [C]①③ [D]②④
【答案】 A
【解析】 月球内部有2个不连续面,可依照地球,把月球内部自上向下分为3个圈层,依次是:月壳、月幔、月核。月壳的平均厚度约65千米,是内部最薄的圈层,①正确;据图可知,在月幔顶部(第一个不连续面以下)月震波的波速都增大,说明月球可能有类似于地球的软流层,②正确;据图可知,在1 400~1 500千米深度处,横波波速接近为0,说明月核有可能处于熔融状态,③错误;从右侧密度图可以看出,月核的密度最大,④错误。故选A。
　　图7为我国某局部地区莫霍界面等深线示意图(单位:千米)。据此回答10~11题。
图7
10.下列有关图示莫霍界面的描述,最为准确的是(　　)
[A]东高西低 [B]西深东浅
[C]中间深,东西浅 [D]中间高,南北低
【答案】 B
【解析】 莫霍界面为地壳和地幔的分界面,地势越高,莫霍界面越深,地势越低,莫霍界面越浅。据图可知,地势西高东低,莫霍界面西深东浅,B正确。
11.关于34°N纬线附近的等深线向东凸出的原因,分析正确的是(　　)
[A]谷地的分布 [B]河流流向
[C]山地的延伸 [D]高原的分布
【答案】 C
【解析】 34°N纬线附近的等深线向东凸出是因为被东西走向的秦岭穿越,与山地的延伸有关,C正确。
　　读人类赖以生存和发展的自然环境图(图8),回答12~13题。
图8
12.①圈层的主要特点为(　　)
[A]连续且规则
[B]由气体和悬浮物质组成
[C]能够进行光合作用
[D]能够塑造地表形态
【答案】 D
【解析】 读图可知,①圈层是降水直接进入的圈层,且能为其他圈层提供水,应为水圈,水圈是连续但不规则的圈层,水循环的过程中可以塑造地表形态,D正确,A错误;②圈层是水蒸气进入的圈层,应为大气圈,由气体和悬浮物质组成,B错误;③圈层可提供有机物,能从大气圈中吸收二氧化碳等气体,并向大气圈释放氧气等气体,应为生物圈,能进行光合作用,C错误。
13.关于图示圈层的正确叙述是(　　)
[A]各圈层上下平行分布
[B]各圈层独立发展
[C]地球原始生物在①圈层中出现
[D]都属于地球的外部圈层
【答案】 C
【解析】 图中大气圈、水圈、生物圈等属于地球的外部圈层,各圈层并非独立发展,也并非平行分布,而是相互渗透,相互影响,A、B错误;图中的岩石圈属于地球内部圈层向外部圈层过渡的特殊圈层,D错误;地球上的原始生物在水圈——海洋中出现,C正确。
14.(11分)阅读图文材料,回答下列问题。
　　雅尼国家湿地公园位于林芝市境内的雅鲁藏布江与尼洋河交汇处,湿地补给水源主要是冰川融水和降水。近年来,随着全球气候变暖,景区水圈结构发生了明显的变化。图9为雅尼国家湿地公园景观图。
图9
(1)说出图示雅尼国家湿地公园涉及的地球外部圈层。(3分)
(2)植被是最能体现湿地特色的地理要素,简述其所属圈层的特点。(4分)
(3)推测随着全球气候变暖,该景区短期内水圈结构(气态水、液态水、固态水、生物水)的变化。(4分)
【答案】 (1)大气圈、水圈和生物圈。(3分)
(2)生物圈是最活跃的圈层,包括岩石圈的上部、水圈的全部和大气圈的下部,不单独占有空间。(4分)
(3)气态水和液态水增多,固态水减少,生物水增加。(4分)
【解析】 第(1)题,图示可看到的地理事物有空气、云彩、水体、植被与岩石等,故涉及大气圈、水圈、生物圈和岩石圈,其中属于地球外部圈层的有大气圈、水圈和生物圈,岩石圈属于地球内部圈层。第(2)题,植被属于生物圈,生物圈是地球表层生物及其生存环境的总称;生物圈的范围包括了大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部,不单独占有空间;是地理环境中最活跃的圈层。第(3)题,雅尼国家湿地公园的补给水源主要是冰川融水和降水,全球气候变暖,气温升高,蒸发加剧,气态水会增多;气温升高,冰川融化,固态水变少,补给湿地的液态水增多,区域生物数量增多,生物水会增多。
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第四节　地球的圈层结构
【目标导航】
课标要求 素养目标
运用示意图,说明地球的圈层结构。 1.结合地球圈层结构示意图,认识地球的内部圈层结构和外部圈层结构。(区域认知)
2.结合地震波的波速变化,掌握地球圈层结构的划分与各圈层的结构特点。(综合思维)
3.运用示意图,分析地球圈层和人类活动之间的关系,树立正确的环境观念。(人地协调观)
4.结合地震波的特点,解释生活中地震后出现的地理现象。(地理实践力)
必备知识·预习导学
一、地球的内部圈层结构
1.地震波
(1)概念:地震发生时,地下岩石受到强烈冲击,产生弹性震动,并以波的形式向四周传播。这种弹性波叫地震波。
(2)类型。
地震波的类型 传播速度 可通过的物质 到达地面时人的感觉
P波 较快 固体、液体、气体三种物质 上下颠簸
S波 较慢 只能通过 物质 左右摇晃
纵波
横波
固体
[想一想] 地震发生时,在陆地上的人们和在大海中船上的人们感觉有什么差异
提示:在陆地上的人们先感觉上下颠簸,然后感觉左右摇晃;在大海中船上的人们只感觉上下颠簸。
2.地球的内部圈层结构
(1)划分依据:地震波在地球内部 的变化。
(2)划分界面——不连续面。
传播速度
名称 位置
莫霍界面 在地面下平均 千米处
界面 在地下约2 900千米处
古登堡
33
(3)内部圈层结构。
名称 特征 界面
地壳 由固体岩石组成的坚硬外壳,地壳厚薄不一,海洋地壳薄,大陆地壳厚,有高大山脉的地方地壳会更厚
界面
界面
地幔 地幔分为上地幔和下地幔,上地幔上部存在一个 。
科学家推断,是岩浆的主要发源地
地核 外核 为液体的金属物质,其运动形成了地球的磁场
内核 密度极大的固体金属球
软流层
莫霍
古登堡
3.岩石圈
顶部与地壳都由坚硬的 组成,合称岩石圈。
二、地球的外部圈层结构
1.地球的外部圈层结构
上地幔
岩石
[连一连] 将下列圈层名称与含义相应连线。
答案:
2.地球圈层的相互关系
大气圈、水圈、生物圈与 圈相互联系、相互渗透,共同构成人类赖以生存和发展的自然环境。
岩石
生物圈的特殊性
(1)组成成分特殊:生物圈由地球表层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,是唯一不占有独立空间的圈层。
·知识拓展·
(3)形成过程特殊:生物圈孕育于大气圈、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·
关键能力·情境导学
学习任务一　地球的内部圈层结构
【情境·探究导学】
中国地震台网正式测定:2024年4月7日16时46分在新疆阿克苏地区拜城县(42°N,82°E)发生5.4级地震,震源深度17千米。距离震中最近的乡镇为拜城县赛里木镇,约27千米,拜城县有震感。
(1)此次地震发生时,理论上受地震波影响,当地居民对地震波先后的感觉有何差异 分析原因。
提示:感觉:先上下颠簸,后左右摇晃。原因:纵波的传播速度快于横波。
(2)此次地震震源位于地球的哪个圈层 该圈层的海陆分布有何差异
提示:地壳。地壳厚薄不一,大陆地壳厚,海洋地壳薄,有高大山脉的地方地壳会更厚。
(3)研究地球内部圈层结构的主要依据是什么
提示:地震波。
1.划分依据
根据地震波在地球内部的传播情况,将地球划分为三个圈层。三个圈层之间的界面依次称为莫霍界面和古登堡界面。如下图所示。
【核心·归纳总结】
界面 深度/km 地震波波速的变化 分界圈层
莫霍
界面 平均33 横波和纵波的传播速度都明显增加 地壳与
地幔
古登堡
界面 约2 900 纵波传播速度突然下降,横波完全消失 地幔与
地核
2.内部结构
包括地壳、地幔、地核三部分。具体分析如表。
圈层名称 主要组成物质 物质形态 特征
地壳 岩石 固态 ①由固体岩石组成的坚硬外壳;
②地壳厚薄不均,海洋地壳薄,大陆地壳厚
地
幔 上地幔 含铁、镁的硅酸盐类矿物 固态 上部存在一个软流层,被推断为岩浆的主要发源地
下地幔 温度、压力、密度均增大
地
核 外核 以铁、镍为主 液态 横波不能通过
内核 固态 温度很高,密度、压力都很大
3.地壳与岩石圈的区别与联系
地壳位于莫霍界面以上,是地球表面一层由固体岩石组成的坚硬外壳。岩石圈不同于地壳,岩石圈包括地壳和上地幔顶部(软流层以上),二者关系如下图所示:
人类利用地震波(图1)揭示地球内部物质组成。地震发生后,地震波对地球各圈层有着深刻影响。图2中甲、乙、丙、丁分别代表四大圈层,E为内部圈层的分界面。据此回答1~3题。
【实践·学以致用】
图1　地球内部地震波传播速度示意
图2　地球圈层
1.人类利用地震波揭示地球内部结构时,发现(　　)
[A]P波通过莫霍界面时速度降低
[B]软流层处地震波速度无变化
[C]S波在E界面处完全消失
[D]外核处S波速度加快
C
【解析】 莫霍界面以下为地幔,地幔和地核的分界面为古登堡界面,即E为古登堡界面。P波通过莫霍界面时速度加快,A错误;软流层在莫霍界面和古登堡界面之间,地震波速度一直在加快,B错误;S波在古登堡界面处完全消失,C正确;S波在古登堡界面处已经消失,未进入外核,D错误。
2.岩石圈的范围是指(　　)
[A]地壳和上地幔顶部
[B]地壳和上地幔
[C]软流层及其以上部分
[D]地壳和地幔大部
A
【解析】 上地幔顶部与地壳都由坚硬的岩石组成,合称岩石圈,A正确。
3.地震发生以后,建筑物并不会马上倒塌,一般都要间隔约12秒,这就是地震救援领域所说的“黄金12秒”,在这12秒中人们可以决定是躲是逃。根据所学知识推断“黄金12秒”确定的依据是(　　)
[A]人体对紧急事件的生理反应能力
[B]横波和纵波的传播速度差异
[C]横波和纵波的传播介质差异
[D]建筑物的抗震系数
B
【解析】 地震波纵波传播速度快,横波传播速度慢。横波到达地表时,会使得地面物体水平摇晃,是造成人员伤亡最严重的时期。因此“黄金12秒”的确定依据是横波和纵波传播速度的差异,B正确。
下图为沿85°E西藏至准噶尔段地形与莫霍界面剖面图。读图,回答4~5题。
B
【解析】 莫霍界面以上为地壳,图中印度、西藏、塔里木盆地、俄罗斯等地中,西藏的地壳最厚,B正确。
4.图中地壳最厚的地区是(　　)
[A]印度 [B]西藏 [C]塔里木盆地 [D]俄罗斯
5.下列说法正确的是(　　)
[A]莫霍界面是一个规则的球体表面
[B]莫霍界面是地幔与地核的分界面
[C]莫霍界面是软流层与岩石圈的分界面
[D]莫霍界面深度与地形海拔呈正相关
D
【解析】 图示莫霍界面是一个凹凸不平的界面,没有规则性,A错误;莫霍界面是地幔与地壳的分界面,B错误;软流层与岩石圈的分界面位于上地幔上部,C错误;地表海拔高处,莫霍界面往往向下凹陷,因此莫霍界面深度大致与地形高度呈“倒影”式的正相关关系,D正确。
【情境·探究导学】
黄河壶口瀑布
壶口瀑布为国家级风景名胜区,号称“黄河奇观”,是黄河上唯一的黄色大瀑
布,也是中国的第二大瀑布。以壶口瀑布为中心的风景区,集黄河峡谷、黄土高原、古塬村寨为一体,展现了黄河流域壮美的自然景观和丰富多彩的历史文化积淀。1988年被确定为国家重点风景名胜区,1991年被评为“中国旅游胜地四十佳”,2016年,晋升为国家地质公园。2017年12月,被评选为全国中小学生研学实践教育基地。
学习任务二　地球的外部圈层结构
2018年在中国西北旅游营销大会暨旅游装备展上,入围“神奇西北100景”榜单。2022年被国家文化和旅游部确定为国家5A级旅游景区。
(1)图片中涵盖了地球的哪些圈层 属于外部圈层的是哪些
提示:图片中涵盖了大气圈、水圈、生物圈、岩石圈,其中,属于外部圈层的是大气圈、水圈、生物圈。
(2)图中各圈层分布范围最广的是哪个
提示:生物圈。
地球外部圈层各部分的概况
【核心·归纳总结】
圈层名称 概念 组成 其他
大气圈 笼罩地球的气体层 气体和悬浮物质,主要成分是氮气和氧气 ①厚度2 000~3 000千米; 　
②地球生命生存的基础条件之一
水圈 地表和近地表的各种形态水体的总称 由液态水、固态水和气态水组成,按存在位置和状态可分为海洋水、陆地水、大气水和生物水 ①连续但不规则的圈层;
②水圈里的水在地球表面物质迁移和能量转换中起着十分重要的作用
生物圈 地球表层生物及其生存环境的总称 生物及其生存环境 ①多数生物集中分布在大气圈、水圈与岩石圈很薄的接触带中;
②最活跃的圈层
·技巧点拨·
图解地球的外部圈层——“3+1”圈
(1)外部三大圈层,可结合岩石圈的相对位置图示法来帮助识记,如下图。
·技巧点拨·
(2)四大圈层关系。
读景观图,回答1~2题。
1.图示景观所呈现的地球圈层为(　　)
[A]水圈、生物圈
[B]水圈、岩石圈、生物圈
[C]水圈、岩石圈、大气圈
[D]水圈、岩石圈、生物圈、大气圈
【实践·学以致用】
D
【解析】 图中树木花草属于生物圈,瀑布属于水圈,岩石属于岩石圈,大气属于大气圈,D正确。
2.该景观的形成过程,充分说明了(　　)
[A]图中各圈层都是连续但不规则的,且都相互联系
[B]图中的各圈层之间存在着物质迁移和能量转化
[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
B
【解析】 只有水圈是连续但不规则的圈层,A错误;图中的各圈层不是独立发展变化的,它们之间存在着物质迁移和能量转化,B正确,C错误;岩石圈内部物质运动的能量有些来自地球内部,D错误。
2024年8月21日,日本鹿儿岛市的樱岛火山喷发,产生了高达2 700米的烟柱,并伴随着大量的火山灰和岩浆流(图1),对当地环境和居民生活造成了严重影响,图2为地球圈层结构局部示意图。据此回答3~4题。
图1
图2
3.喷发出来的火山灰物质在地球圈层中迁移的顺序是(　　)
[A]丁→甲和乙→丙 [B]丙→丁→甲和乙
[C]甲和乙→丁→丙 [D]甲和乙→丙→丁
A
【解析】 图中甲不独占一个圈层,为生物圈;生物圈包括了整个水圈、大气圈的底部和岩石圈的上部,故乙圈层为水圈,丙圈层位于地球外部圈层的底部,为岩石圈,丁圈层为大气圈。喷发出来的火山灰先进入大气圈;可能成为凝结核,以降水形式进入水圈;火山灰沉降后形成肥沃的土壤,被植物根系吸收,进入地球生物圈;最终沉积在地表,进入岩石圈,故在地球各圈层中迁移的顺序是丁→甲和乙→丙,A正确。
图1
图2
4.乙圈层的特点是(　　)
[A]由坚硬的岩石组成
[B]地球表层生物及其生存环境的总称
[C]地表和近地表的各种形态水体的总称
[D]由气体和悬浮物质组成的复杂系统
C
图2
【解析】 乙是水圈,是地表和近地表的各种形态水体的总称,C正确;由坚硬岩石组成的是丙圈层,A错误;地球表层生物及其生存环境的总称是生物圈,B错误;由气体和悬浮物质组成的复杂系统是大气圈,D错误。
图2
课堂小结·视野拓展
课堂小结 地理视野
发现莫霍界面与古登堡界面
科学家们发现,地震波速度在地球内部的某个深度会发生突然变化,并且表现为全球性。 1909年,克罗地亚地震学家莫霍洛维契奇发现波速在地下平均33千米处(大陆部分)发生不连续跳跃,确定了地壳与地幔的分界面——莫霍界面。1914年,德国地球物理学家古登堡发现波速在地下约2 900千米附近急剧改变,界定了地幔和地核的分界面——古登堡界面。

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