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第4讲　地球的历史和地球的圈层结构
必备知识 学科素养
1.地层和化石的特点。2．不同地质年代地理环境变化、生物演化和矿产的形成。3．地震波的分类及特点。4．不连续界面及地球内部圈层。5．地球外部圈层及特点。 1.综合思维：结合图文材料，识别地层和化石的特点，分析地球的演化特征及古地理环境。2．区域认知：结合图文材料，分析不同地质年代地球演化的特点。3．地理实践力：结合地球内、外圈层示意图，熟练掌握各圈层的分布，并说出各圈层的特点。
一、地球的历史
1．化石和地质年代表
(1)地球历史：约有46亿年。
(2)认识途径：研究地层是最主要的途径。
(3)地层
①含义：具有时间顺序的层状岩石。
②
③
④研究意义：通过研究地层和它们包含的化石，了解地球的生命历史和古地理环境。
地层和化石是记录地球历史的“书页”和“文字”
一般而言，各个地质时代所形成的沉积岩层，如同历史的“书页”一样，记录着岩层下老上新顺序排列的地球发展历史。沉积岩中的化石保存着沉积岩形成的年代和当时的地理环境信息，就好像是写在岩层里的“文字”一样，记录着地球发展的历史。
(4)地质年代表
①含义：根据地层顺序、生物演化阶段、岩石年龄等，科学家把漫长的地球历史按照宙、代、纪等时间单位，进行系统性地编年，这就是地质年代表。
②地质年代表(距今时间/百万年)
冥古宙 太古宙 元古宙 显生宙
前寒武纪 古生代 中生代 新生代
寒武纪 奥陶纪 志留纪 泥盆纪 石炭纪 二叠纪 三叠纪 侏罗纪 白垩纪 古近纪 新近纪 第四纪
4 600　　　　 541　　　　　　　　　　 　252　　　　　　66　　　　2.6
2．地球的演化历程
(1)前寒武纪
①地质年代：自地球诞生到距今5.41亿年的漫长时期，包括了冥古宙、太古宙和元古宙，约占地球历史的90%。
②演变历程
a．海陆格局：海洋和陆地慢慢形成。
b．生物演化
c．地质矿产：前寒武纪是重要的成矿时期，大量的铁、金、镍、铬等矿藏出现在这一时期的地层中。
(2)古生代
①地质年代
②演变历程
a．海陆格局：发生多次大的变迁，形成联合古陆。
b．生物演化
c．地质矿产：晚古生代，蕨类植物繁盛，形成了茂密的森林，是地质历史上重要的成煤期。
③古生代末期，发生了地球生命史上最大的物种灭绝事件，几乎95%的物种从地球上消失，古生代由此告终。
(3)中生代
①地质年代：三叠纪、侏罗纪、白垩纪。
②演变历程
a．海陆格局：板块运动剧烈，三叠纪晚期联合古陆开始解体，各大陆向现在的位置漂移。
b．生物演化
c．地质矿产：中生代裸子植物极度兴盛，也是主要的成煤期。
(4)新生代
①地质年代：古近纪、新近纪和第四纪。
②演变历程
a．海陆格局：联合古陆最终解体，各大陆板块漂移到现在的位置，形成了现代海陆分布格局；地壳运动剧烈，形成了现代地势起伏的基本面貌。
b．生物演化
c．气候变化：第四纪时期，全球出现数次冷暖交替变化，目前地球处于温暖期。
地球上动植物的演化顺序
动物演化：鱼类→两栖类动物→爬行动物→鸟类→哺乳动物。
植物演化：海生藻类→陆生蕨类→裸子植物→被子植物。
二、地球的圈层结构
1．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特性
分类 特点
传播介质 传播速度
P表示纵波 固体、液体、气体 较快 传播速度都随着所通过物质的性质而变化
S表示横波 固体 较慢
③波速变化
不连续面 地下深度 波速变化
莫霍界面 平均33 km(大陆平均) 该不连续面下，横波和纵波的速度都明显增加
古登堡界面 约 2__900 km 纵波的传播速度突然下降，横波完全消失
(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：上图中A为莫霍界面，B为古登堡界面。
③圈层：由内向外C＋D为地核，E为地幔，F为地壳。
地壳厚薄口诀
海陆差异：大陆厚，海洋薄。
地貌差异：山地厚，平原薄。
海底差异：海岭厚，海沟薄。
海拔差异：高处厚，低处薄。
④岩石圈：上地幔顶部(软流层以上)与地壳都由坚硬的岩石组成，合称岩石圈。
2．地球的外部圈层结构
(1)大气圈
①组成：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意义：使得地球上的温度变化和缓；提供了生物生存所必需的氧气；大气圈中的风、云、雨、雪等天气现象，与人类息息相关。
(2)水圈
①组成：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。
②意义：水是最活跃的自然环境要素之一，在地球表面物质迁移和能量转换中起着十分重要的作用。
(3)生物圈
①概念：地球表层生物及其生存环境的总称。
②范围：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。
③意义：促进太阳能转化、改变大气圈和水圈组成、改造地表形态。
生物圈对地球其他圈层的影响
(1)影响大气圈：绿色植物能降低大气中的二氧化碳含量，调节气温。
(2)影响水圈：生物影响一些元素在水中的迁移和沉淀过程；生物体中的水通过被吸收和被排出实现水的生命系统内部的运动。
(3)影响岩石圈：生物成矿作用。
　地球的演化历程
地质年代的先后顺序，从古至今依次是前寒武纪—寒武纪—奥陶纪—志留纪—泥盆纪—石炭纪—二叠纪—三叠纪—侏罗纪—白垩纪—古近纪—新近纪—第四纪。读图，完成1～2题。
1．关于图中甲、乙两个地质年代，下列说法正确的是(　　)
A．甲是古生代，乙是中生代
B．甲是中生代，乙是古生代
C．甲是古生代，乙是元古宙
D．甲是新生代，乙是古生代
2．乙的末期(　　)
A．蕨类植物明显衰退　　　 B．恐龙灭绝
C．出现被子植物 D．爬行动物盛行
【解题流程】
【尝试解答】　1.B　2.A
地球的演化历程
时间变化 太古宙→元古宙→古生代→中生代→新生代(可用首字“太元古中新”加以记忆)
海陆演变 前寒武纪 地球形成，原始海洋出现，形成最初的海洋、陆地分布状况
古生代 地壳运动剧烈，形成联合古陆
中生代 地壳运动剧烈，联合古陆解体，各大陆漂移
新生代 形成现代海陆分布格局。地壳运动剧烈，形成了现代地势起伏的基本面貌
大气变化 原始大气 主要成分是二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨，缺少氧气
现代大气 主要成分是氮气和氧气
生物演化 动物演化 动物孕育、萌芽和发展的初期阶段→海生无脊椎动物→鱼类→两栖动物→爬行动物→哺乳动物→人类
植物变化 海生藻类→蕨类植物→裸子植物→被子植物
自然地理环境的变化会影响物种的生存和发展，读某地质时期全球气候距平变化图，回答1～2题。
1．图示五个时期中，最有可能出现物种灭绝的是(　　)
A．Ⅰ、Ⅱ B．Ⅰ、Ⅲ
C．Ⅲ、Ⅴ D．Ⅱ、Ⅳ
2．对比下面甲、乙两图，下列关于乙图中的数字序号所表示的地理事物，叙述正确的是(　　)
A．②时期真核生物出现
B．③时期恐龙灭绝
C．④时期无脊椎动物大量出现在地球表层
D．⑤时期鱼类和两栖动物出现
解析：第1题，出现物种灭绝的时期即该时期不适合生物生存，适合生命存在的条件有适宜的温度、适合呼吸的大气和充足的液态水。Ⅲ时期较现代过于湿冷，有可能导致物种灭绝；Ⅴ时期较现代过于干热，有可能会导致物种灭绝。相比于Ⅲ、Ⅴ时期，其他时期气候特点与现代相差较小。故选C。第2题，读图可知，①为太古宙，②为元古宙，③为古生代，④为中生代，⑤为新生代。元古宙时期出现真核生物，中生代末期恐龙灭绝，早古生代出现大量无脊椎动物，鱼类和两栖类出现在晚古生代。故选A。
答案：1.C　2.A
　地球的内部圈层结构
(高考江苏卷改编)下图为地球系统物质循环示意图。读图回答下题。
地球内部圈层与大气圈的关系是(　　)
a．生物圈是大气中的碳进入内部圈层的纽带
b．地球内部能量的释放导致全球气候变暖
c．火山活动使地球内部的碳释放到大气圈
d．大气圈吸收太阳能使地球内部不断增温
A．a、b　　　　　　　　　 B．a、c
C．c、d D．a、d
【解题流程】
【尝试解答】　B
地球内部圈层的划分及特征
依据地震波在地球内部传播速度的变化，地球固体表面以下可划分为地壳、地幔、地核三个圈层。具体分析如下所示：
圈层名称 特征
地壳 ①固体外壳；②各圈层中厚度最小，其中大陆地壳较厚，大洋地壳较薄
地幔 上地幔 ①固态，上地幔上部存在一个软流层，物质处于熔融状态；②温度、压力、密度增大
下地幔
地核 外核 呈液态
内核 呈固态，温度很高，压力、密度很大
读四大圈层位置示意图，其中c圈层是一个连续的但不规则的圈层，据此完成1～2题。
1．图中a、b、c、d四个圈层依次是(　　)
A．大气圈、岩石圈、水圈、生物圈
B．岩石圈、生物圈、水圈、大气圈
C．生物圈、岩石圈、水圈、大气圈
D．大气圈、岩石圈、生物圈、水圈
2．d圈层的特征是(　　)
A．随着海拔上升，温度逐渐降低
B．由自然界的各种水体构成
C．由岩石构成，包括地壳和上地幔顶部
D．由生物及其生存环境构成
解析：第1题，根据材料信息可知，c圈层是一个连续但不规则圈层，应为水圈，排除D；a圈层位于最外围，应为大气圈，B、C错误；b圈层应为岩石圈，d圈层包括大气圈底部、水圈全部以及岩石圈上部，应为生物圈，故选A。第2题，结合上题分析可知，d圈层为生物圈，是由生物及其生存环境构成，D正确；随着海拔上升，温度逐渐降低是大气圈中对流层的特点，水圈是由自然界的各种水体构成，岩石圈是由岩石构成，包括地壳和上地幔顶部，A、B、C错误。故选D。
答案：1.A　2.D
一、选择题
下图示意北美洲四个相距较远地点的岩层剖面，岩层没有发生翻转，数码①②③④代表岩层中的化石。据此完成1～2题。
1．指示化石是指通常只和某一特定时代的岩石共生的化石。数码①②③④最能代表指示化石的是(　　)
A．①　　　　　　　　　　　 B．②
C．③ D．④
2．四地岩层中最古老的是(　　)
A．黄褐色砂岩 B．灰色石灰岩
C．黑色页岩 D．绿色页岩
解析：第1题，指示化石是指通常只和某一特定时代的岩石共生的化石，结合材料可知，图中甲、乙、丙、丁四个采样点中黑色页岩层中均含有①这种类型的化石，推断①最能代表指示化石。故A正确。第2题，根据材料可知，该区域岩层没有发生翻转，说明沉积岩层中，越往下，地层越老；根据沉积岩层的新老关系，推测甲、乙、丙、丁四地中岩层的新老关系，最古老的为绿色页岩，故D正确。
答案：1.A　2.D
读地质时期全球气温、降水量变化示意图，完成3～4题。
3．下列属于主要造煤时期的是(　　)
A．元古宙和新生代 B．古生代和中生代
C．太古宙和元古宙 D．太古宙和新生代
4．古生代末期(　　)
A．被子植物繁盛
B．大陆冰川覆盖面积广
C．海平面高于现代
D．水稻、小麦等频频歉收
解析：第3题，煤是亿万年前大量植物埋在地下慢慢形成的，它的形成与气候暖湿，植被生长旺盛有关。结合所学可知，古生代末期是重要成煤期，中生代是主要造煤期。第4题，古生代末期被子植物并没有出现，A错误；该时期气温较低、降水较多，大陆冰川覆盖面积广，B正确；气温低，海平面较低，C错误；古生代还没有出现水稻、小麦，D错误。故选B。
答案：3.B　4.B
(2022·滨州期末检测)植被类型百分比可直观地展示植被类型随时间的变化，当草原、荒漠比例高于森林时，可指示相对干旱的气候条件；反之亦然。下图示意新生代距今36Ma以来我国西北地区部分植被类型百分比序列，其中图1为主要森林类型比例变化，图2为荒漠和草原比例变化(注：Ma指百万年)。据此完成5～6题。
5．新生代距今36Ma以来我国西北内陆植被演化序列表明，西北地区(　　)
A．36～28Ma期间气候炎热
B．36～28Ma期间气候寒冷
C．图示期间气候趋于湿润
D．图示期间气候趋于干旱
6．图示时期(　　)
A．联合古陆形成 B．冷暖交替变化
C．裸子植被繁盛 D．爬行动物出现
解析：第5题，由图可知，新生代距今36Ma以来我国西北内陆森林比例不断变化，当出现亚热带常绿阔叶林时反映气候变暖，总体气候经历了冷－暖－冷的变化过程，荒漠与草原比例的变化反映了降水的变化，由草原整体增多可以看出，气候总体由湿变干，C错误、D正确。36～28Ma期间森林以温带森林为主，气候温和，A、B错误。故选D。第6题，联合古陆形成在古生代，图示时期属于新生代，A错误。 由上题分析可知，该地区气候冷暖交替变化，B正确。 裸子植被繁盛是在中生代时期，C错误。爬行动物出现在古生代，D错误。故选B。
答案：5.D　6.B
(2022·宁波高三检测)下图为大陆某地地层及化石分布年代图。据此完成7～8题。
7．若在该地层甲地发现a、b、d三种化石，乙地发现a、c、e三种化石，丙地发现a、c、d三种化石，则甲、乙、丙三地岩层形成的先后顺序是(　　)
A．甲→乙→丙 B．甲→丙→乙
C．乙→甲→丙 D．丙→甲→乙
8．已知b为三叶虫化石，说明该地区地质时期曾是(　　)
A．寒冷的冰原 B．茂密的丛林
C．干旱的沙漠 D．浩瀚的海洋
解析：第7题，从图中信息可知，a、b、d三种生物开始出现的时间早于c和e，箭头表示生物完全灭绝。甲处发现了a、b、d三种化石，b在2.5亿年前的时候就完全灭绝了，说明甲地地层形成的时间最早；丙地发现了d化石，其在2亿年前完全灭绝，说明丙地地层形成的时间较乙地早，综合分析可知，三个岩层的先后顺序是甲→丙→乙，故B正确。第8题，三叶虫为典型的海生无脊椎动物，因此出现三叶虫化石，说明该地区地质时期曾经是浩瀚的海洋，故D正确。
答案：7.B　8.D
(2022·济宁质检)干热岩是一种高温岩体，埋藏于地下3～10千米，温度在150 ℃以上，通过注入凉水，吸收岩体热量转化成蒸汽，再抽取到地表加以利用，可用于发电、供暖等。在综合分析地质条件后，2017年9月我国在青海省钻获236 ℃的高温干热岩体。读地球内部圈层结构示意图，回答9～10题。
9．岩石圈(　　)
A．就是指地壳　　　　　 B．全球厚度均一
C．包括软流层 D．由岩石组成
10．干热岩位于(　　)
A．地壳 B．地幔
C．地核 D．软流层
解析：第9题，岩石圈全球厚度不均，包含地壳及上地幔顶部(软流层以上)的部分，由岩石组成，故选D。第10题，根据材料“干热岩是一种高温岩体，埋藏于地下3～10千米”，而地壳的平均厚度约17千米，则干热岩应位于地壳中，故选A。
答案：9.D　10.A
(2022·连云港高三二模)下图示意横跨帕米尔高原主体、阿莱谷地、西天山、费尔干纳盆地等主要构造单元及对应的莫霍界面分布，据此完成11～12题。
11．图中地壳厚度最大处为(　　)
A．费尔干纳盆地 B．西天山
C．阿莱谷地 D．中帕米尔
12．图示剖面断层发育的根本原因是(　　)
A．地壳垂直运动 B．地壳扩张运动
C．岩浆活动 D．地壳挤压运动
解析：第11题，莫霍界面以上的部分为地壳，图中莫霍界面与地表起伏线之间的间隔即地壳厚度，读图可知，选项四个地区相比而言，中帕米尔两者之间间隔最宽，地壳厚度最大，故选D。第12题，该区域位于帕米尔地区，岩层受地壳挤压，当内力挤压超过岩层的承受能力，岩层破裂并沿破裂面发生位移，形成断层，因此主要受地壳水平挤压运动形成，D正确。
答案：11.D　12.D
(2022·长沙高三专练)南设得兰群岛是南极洲的火山群岛，它处于一个岛弧的地质环境，早期基本上和南极半岛连在一起，后来群岛逐渐与半岛分离，形成布兰斯菲尔德海峡。下图为布兰斯菲尔德海峡附近区域莫霍界面深度的等值线分布图(单位：千米)。据此完成13～14题。
13．判断图示区域莫霍界面深度的主要依据是(　　)
A．海底地貌类型 B．深海钻探探测
C．地震波速度变化 D．潜水实地观测
14．图中四地(　　)
A．①处为海底盆地 B．②处海平面较高
C．③处大洋地壳较②处薄 D．④处海水深度最大
解析：第13题，莫霍界面距离陆地地表平均深度约33 km，以人类目前的技术尚不能通过钻探获取其位置，也不能通过海底地貌确定其深度，海底潜水更是不能到达莫霍界面处，人类目前确定莫霍界面的深度主要是依据地震波在地下传播速度的变化来判断的，C正确。第14题，根据图中等值线可知，①处数值范围是30～32，①处莫霍界面深度较大，但根据莫霍界面深度难以判断海底地形，A错误；图示区域海平面是相同的，B错误；②处数值范围是36～38，③处数值范围是28～30，③处较②处莫霍界面深度浅，说明③处大洋地壳较薄，C正确；由莫霍界面的深度不能判断海水的深度，D错误。故选C。
答案：13.C　14.C
二、非选择题
15．阅读图文材料，完成下列要求。
地球内部活动是地壳厚度和地势起伏变化的根本原因，地球内部活动影响着人们的生产生活。下图为我国某区域地球内部莫霍界面等深线分布示意图。
(1)据图说明莫霍界面深度与地势高低的关系。
(2)判断图中河流的大体流向，并依据莫霍界面等深线分布说明理由。
(3)推测某地质勘探队利用地震波在该地探测是否有油气资源的最简单方法。
解析：(1)莫霍界面是地壳和地幔的分界面，地壳厚薄不一，地势较高处地壳较厚，莫霍界面深度较大；地势较低处地壳较薄，莫霍界面深度较小，故莫霍界面深度与地势高低呈正相关。(2)莫霍界面深度与地势高低呈正相关。读图可知，河流附近的莫霍界面等深线数值自西向东减小，说明河流沿线地区地势西高东低，可判断河流自西向东流。(3)地震波有纵波和横波之分，横波的传播速度较慢，只能通过固体传播；纵波的传播速度较快，可以通过固体、液体、气体传播。因为油气资源是液态或气态，所以探测此地是否有油气资源可测定是否有横波穿过。
答案：(1)莫霍界面深度与地势高低呈正相关。
(2)流向：自西向东流。理由：河流沿线的莫霍界面等深线数值自西向东逐渐减小，说明地势西高东低。
(3)测量该地是否有横波穿过。

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