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第三节　地球的圈层结构
第一章　宇宙中的地球
1．理解并掌握地震波的类型及传播特点。
2．明确地球外部圈层的组成、各圈层的主要特点及各圈层间的相互关系。
学习目标
对应学生用书第15页
必备知识·自主预习储备
一、地震和地震波
1．地震
(1)概念：地壳快速释放____过程中造成的地面____，是一种危害和影响巨大的自然灾害。
(2)地震构造
①图中C为____、B为震中、BC为________、
AB为震中距。
②D位于______上，等震线是将烈度相同的点连成的封闭曲线。
能量
震动
震源
震源深度
等震线
(3)衡量地震的指标
①震级：地震的____用震级表示。地震释放出来的能量越大，震级越__。一次地震，只有__个震级。
②烈度：地震对地表和建筑物等破坏强弱的程度，用烈度表示。一次地震，可以有__个烈度。
2．地震波
(1)概念：地震的能量以波动的形式向外传播，形成地震波。
大小
高
一
多
(2)分类与特点
(3)作用：“透视”地球内部的结构。
类型 传播速度 能通过的介质 共同点
横波(S) 较__ ____ 在不同介质中的传播速度不同；地震波经过不同介质的界面时，还会发生反射和折射现象
纵波(P) 较__ 固体、液体和气体
慢
固体
快
微思考　地震发生时，位于震中的人有什么感觉？
提示：当地震发生时，纵波传播速度快，先到达地面，引起震中地面上下跳动，人先感觉到上下颠簸；横波传播速度慢，后到达地面，引起震中地面左右晃动，人后感觉到左右、前后摇晃。
二、地球的内部圈层
1．划分依据：地震波的________。
传播速度
2．地壳(A)
(1)范围：地面以下、a______以上的固体外壳。
(2)厚度：平均厚度为__千米，大陆地壳平均厚度为______千米，大洋地壳平均厚度为______千米。
(3)分层
莫霍面
17
39～41
5～10
硅铝层
3．地幔(B)
(1)范围：介于地壳和地核之间，在莫霍面以下到b________以上，深度从地壳底界到_____千米。
(2)分层：分为上地幔和下地幔。上地幔上部存在一个______，可能是____的主要发源地。
(3)岩石圈：地壳和上地幔顶部(______以上)的合称。
4．地核(C)
(1)范围：地球的核心部分，即________所包围的球体。
(2)分层
古登堡面
2 900
软流层
岩浆
软流层
古登堡面
固态
微思考　地壳和岩石圈有什么区别？
提示：虽然岩石圈和地壳都由坚硬的岩石组成，但其范围不同，岩石圈不仅包括全部地壳，还包括上地幔的顶部(软流层以上的部分)。
三、地球的外部圈层
1．大气圈
(1)组成：包裹地球的气体层。
(2)特点：随着高度的增加，大气的密度________。
2．水圈
(1)组成：______、固态水和气态水。
(2)分类：海洋水、陆地水、大气水和生物水。
(3)意义：______与人类社会的关系最为密切。
3．生物圈
(1)组成：地球上所有生物及其________。
(2)范围：大气圈的底部、水圈的____和岩石圈的上部。
迅速减小
液态水
陆地水
生存环境
全部
判一判　判断下列说法的正误。
(1)地震波可在不同的介质中传播。 (　　)
(2)岩石圈包括地壳和上地幔两部分。 (　　)
(3)地球的外部圈层中，不断转化和循环运动最明显的是大气圈。 (　　)
(4)生物圈就是地球上所有生物组成的一个有生命的圈层。 (　　)
×
×
×
×
提示：(1)×　地震波分为横波和纵波，横波只能在固体中传播，纵波能在固体、液体和气体中传播。
(2)×　岩石圈包括地壳和上地幔顶部(软流层以上部分)。
(3)×　水圈的水处于不间断的循环运动中，各种水体之间可以相互转化。
(4)×　生物圈不仅是全球生物的总称，还包括这些生物的生存环境，其范围包括大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部。
关键能力·情境探究达成
地震波与地球的内部圈层
中国地震台网正式测定，2023年8月6日2时33分在山东省德州市平原县(北纬37.16度，东经116.34度)发生5.5级地震，震源深度10千米。本次地震为近年来山东省发生的最强地震，造成德州、聊城等地2 900余间房屋不同程度损坏，直接经济损失2.3亿元。到
目前为止，关于地球内部的知识，主要来自对地震波的研究。下图为地球内部地震波传播速度与圈层结构示意。
问题1　(区域认知)根据材料，分别说明地震波经过莫霍面和古登堡面时波速的变化特点。
提示：地震波穿过莫霍面时，横波和纵波的传播速度都明显增加；穿过古登堡面时，纵波的传播速度突然下降，横波完全消失。
问题2　(地理实践力)地震发生后推测地面上物体的震动形式。
提示：受地震波传播速度不同的影响，地面上的物体应该先上下震荡，再左右晃动。
问题3　(区域认知)地球内部可分为哪几个圈层？它们分别是哪种物质形态？
提示：地球内部可以分为地壳、地幔和地核三个圈层。地幔也可再细分为上地幔和下地幔，地核又分成外核和内核。地壳、地幔、内核为固体，外核因为横波不能通过，所以可能呈液态或熔融状态。
1．地球的内部圈层
2．地壳的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特征有着明显的区别(如下表)。
分层 名称 主要成分 密度 分布
上层 硅铝层 氧、硅、铝 小 不连续分布；在大洋底部非常罕见，即使有也非常薄
下层 硅镁层 氧、硅、镁、铁 大 连续分布；大陆和大洋地壳中均有分布
3．地壳与岩石圈的区别与联系
地壳位于莫霍面以上，是地球表面一层薄薄的、由岩石组成的坚硬的外壳。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：
[知识拓展]
1．地震波的应用
(1)划分地球内部圈层：地震波在不同介质中的传播速度是不同的，因此当地球内部圈层的物质成分发生明显变化时，地震波的传播速度也会发生明显的变化。如莫霍面处横波和纵波的传播速度都突然增加，古登堡面处横波完全消失，纵波的传播速度突然下降。根据这两个界面，把地球内部分为地核、地幔和地壳三个主要圈层。
(2)寻找矿产：地震波在不同介质中的传播速度不同，特别是横波只能在固体中传播，因此通过对地震波的研究可以探测石油、天然气等矿产资源。如横波消失处可能会有石油或天然气等液态或气态矿产。
(3)工程探伤：在工程施工中，地质条件复杂、施工环境恶劣、施工方式不规范、工序不严格等诸多因素，会给隧道、桥梁等工程带来质量隐患，因此常用“地震CT”对工程进行探伤。
(4)判断地震发生时感觉上的差异：由于横波传播速度比纵波慢，且横波只能在固体中传播，纵波在固体、液体和气体中均能传播。因此在地震发生时，若人在陆地上，则会先感觉到上下颠簸，然后才会感觉到左右、前后摇晃；若人在水中，则只能感觉到上下颠簸。
2．地震灾害的防御措施
(1)积极开展防灾、减灾的宣传教育，提高公众的减灾意识。
(2)建立地震灾害监测预报体系。
(3)加强地质灾害的管理，建立健全减灾工作的政策法规体系。
(4)提高建筑物的抗震强度。
(5)加强国际合作等。
4．地震灾害的自救与互救
(1)震前准备
(2)避震方法
(3)震后的自救与互救
1．下图是地球内部地震波传播速度与圈层结构示意图。读图，完成(1)～(2)题。
√
(1)下列关于地球内部圈层特征的叙述，正确的是　(　　)
A．①以外圈层的厚度陆地大于海洋
B．①与②之间的圈层下部有软流层
C．②与③之间的圈层最可能为固态
D．③以内的圈层压力和密度都较小
(2)关于地震波的叙述，错误的是(　　)
A．④可以通过固体、液体、气体传播
B．⑤只能通过固体和液体进行传播
C．④和⑤在经过①时传播速度明显增加
D．④在经过②时传播速度突然下降
√
(1)A　(2)B　[第(1)题，根据所学知识，观察图中信息可知，①为莫霍面，②为古登堡面，③为内、外核的分界面。①以外的圈层为地壳，地壳厚度陆地大于海洋；①与②之间为地幔，在上地幔上部有软流层；②与③之间为外核，外核呈液态；③以内的圈层为内核，内核的密度和压力极大。A正确。第(2)题，结合所学知识并观察图中信息可知，④为纵波，⑤为横波。纵波可以通过固体、液体和气体传播，横波只能通过固体传播；在莫霍面下，纵波和横波传播速度都明显加快；在到达古登堡面时，纵波速度下降，横波消失。B正确。]
2．下图为地球圈层局部示意图。据此完成(1)～(2)题。
(1)图中①～④对应正确的是(　　)
A．①—地壳　　　 B．②—岩石圈
C．③—下地幔 　 D．④—软流层
(2)下列叙述正确的是(　　)
A．①—在地球上呈连续分布
B．②—元素以铁、镍为主
C．③—岩石圈的组成部分
D．④—横波无法通过该层
√
√
(1)D　(2)C　[第(1)题，图中①②位于莫霍面以上，为地壳，①②③合起来为岩石圈，④为软流层。故选D。第(2)题，由图示可以看出，①只在大陆上分布，具有不连续性，A错误；②位于地壳的下部，主要成分是硅和镁，铁和镍等金属元素主要分布在地核，B错误；①②③合起来为岩石圈，C正确；④处岩层为软流层，纵波、横波都可以通过，D错误。]
黄果树瀑布位于中国贵州省安顺市镇宁布依族苗族自治县，为黄果树瀑布群中规模最大的一级瀑布，是世界著名大瀑布之一，以水势浩大著称。在瀑布对岸，筑有一座古雅的观瀑亭，亭柱上镌刻有古人所撰的一副对联：“白水如棉，不用弓弹花自散；红霞似锦，何须梭织天生成。”如图为黄果树瀑布景观图。
地球的外部圈层
问题1　(区域认知)材料中的景观图体现出的地球圈层有哪些？该景观的主体属于哪个圈层？
提示：大气圈、水圈、生物圈、岩石圈。水圈。
问题2　(综合思维)材料景观图中景观的形成，说明圈层之间有什么关系？
提示：该景观的主体要素是瀑布，该瀑布的形成说明地球的圈层之间是相互影响、相互联系的，它们之间不断进行着物质迁移和能量交换。
地球外部圈层的特点与联系
外部圈层 概念 组成 其他 相互关系
大气圈 包裹地球的气体层 气体和悬浮物，主要成分是氮和氧 厚度2 000～3 000千米，是地球自然环境的重要组成部分 相互联系，相互渗透
外部圈层 概念 组成 其他 相互关系
水圈 由各种水体组成的外部圈层 海洋水、陆地水、大气水、生物水 连续但不规则的圈层，且处于不间断的循环运动之中 相互联系，相互渗透
生物圈 地球上所有生物及其生存环境的总称 生物及其生存环境 生物圈与大气圈、水圈和岩石圈相互渗透、相互影响，是最活跃的圈层
3．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，如图为吉林雾凇景观图。据此回答(1)～(2)题。
(1)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
(2)构成雾凇景观的核心要素所属地球圈层的主体是(　　)
A．海洋 　 B．空气
C．岩石 　 D．植物
√
√
(1)C　(2)A　[第(1)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的，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，选C。第(2)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，选A。]
必备知识

1．地震是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。一次地震，只有一个震级，可以有多个烈度。
2．纵波的传播速度较快，在固体、液体和气体中均能传播；横波的传播速度较慢，只能在固体中传播。地震波在不同介质中的传播速度不同；地震波经过不同介质的界面时，还会发生反射和折射现象。
3．科学家通过对地震波传播速度的研究，把地球内部划分为地壳、地幔和地核三个主要圈层。三层之间的两个界面依次称为莫霍面和古登堡面。
必备知识

4．上地幔上部存在一个软流层，一般认为这里可能是岩浆的主要发源地。地壳和上地幔顶部(软流层以上)是由岩石组成的，合称岩石圈。
5．地球包括大气圈、水圈和生物圈三个外部圈层。生物圈不单独占有任何空间，分别渗透于大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部。
课堂小结

学习效果·随堂评估自测
题组1　地球的内部圈层
冰岛是欧洲第二大岛，全岛11.5%的面积被冰川覆盖，但冰岛是世界上地热资源最丰富的国家，85%的冰岛人口利用地热取暖。据此回答1～2题。
1．地热是来自地球内部的一种能源，一般认为它主要是地球内部熔岩的热量向地表传递产生的，这些熔岩主要分布在(　　)
A．地壳 　B．上地幔 　C．下地幔 　D．地核
√
2．下列有关熔岩所在圈层与地壳间界面的说法，正确的是(　　)
A．该界面为古登堡面
B．该界面处只有地震波的纵波能够穿过
C．该界面的地下深度在海洋上较大
D．地震波在该界面附近的传播速度明显加快
√
1．B　2．D　[第1题，在地幔上部存在一个由熔融状态物质组成的软流层，是岩浆的主要发源地。材料中所说的地热能量主要来自地球内部熔岩释放的能量，而熔岩物质主要分布在上地幔的软流层，故选B。第2题，根据上题分析可知，熔岩所在圈层在上地幔，与地壳的界面是莫霍面，A错误；横波和纵波均能穿过该界面，且波速明显加快，B错误，D正确；该界面的地下深度在陆地上比在海洋上大，C错误。]
题组2　地球的外部圈层
读图，完成3～4题。
3．②圈层的主体是(　　)
A．河流　B．湖泊　　C．冰川　D．海洋
4．下列有关地球圈层特点的叙述，正确的是(　　)
A．①圈层由地壳组成
B．②圈层的主体是陆地水，包括河流水、地下水、冰川水等
C．③圈层包括大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部
D．④圈层密度随高度增加而增加
√
√
3．D　4．C　[第3题，图中②圈层为水圈，水圈的主体是海洋。第4题，①圈层为岩石圈，由地壳和软流层以上的地幔部分组成；②圈层是水圈，由液态水、固态水和气态水组成，其主体是海洋；③圈层是生物圈，包括大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部；④圈层为大气圈，大气密度随高度增加而减小。]
[教学活动点拨]
教材P23探究
1．略。
2．科学家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、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。
教材P27活动
1．
圈层结构 界面 地震波传播特点 圈层特点
地壳 (莫霍面) (古登堡面) 纵波速度较快；横波速度较慢 由固体岩石组成的坚硬外壳，厚薄不一，海洋薄，大陆厚
地幔 横波和纵波速度明显增加 分为上地幔和下地幔
地核 纵波速度突然下降，横波完全消失 由铁和镍等金属组成，分为外核和内核，外核为液态，内核为固态
2．在内部圈层的结构和比例上，煮熟的鸡蛋和地球很相似。不同之处主要有：鸡蛋整体上呈明显的椭圆，而地球接近正圆；鸡蛋壳较均匀，而地壳(陆地和海洋)厚薄不均匀；熟鸡蛋的蛋白结构比较一致，呈固态，而地幔分为上地幔和下地幔，上地幔的上部存在软流层；外核呈液态或熔融状态，而熟鸡蛋的蛋黄呈固态。
教材P29活动
1．(1)不属同一概念。地震预警是地震发生后，利用地震波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警。地震预报是指在地震发生之前，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。
2．略。
下图为某同学绘制的关于某次地震的等震线图。读图，完成1～2题。
课时分层作业(三)　地球的圈层结构
1．若甲地为震中，下列叙述正确的是(　　)
A．震级a＞b＞c
B．②处受到的破坏程度一定比①③处大
C．通常情况下，②处比①处先感觉到地震
D．通常情况下，甲地为地震烈度最大区
2．下图中，能正确反映震中距与地震震级及烈度关系的是(　　)
√
A　　　　　　B
C　　　　　　D
√
1．D　2．D　[第1题，一次地震只有一个震级。等震线是烈度相同的点连成的封闭曲线，一般情况下，震中是地震烈度最大区，距震中越远，烈度越小。第2题，震级表示地震释放的能量大小，一次地震只有一个震级。]
2023年3月，位于塔克拉玛干沙漠腹地富满油田的果勒3C井顺利完钻，井深达9 396 m，标志着塔里木油田正式迈入9 000 m级油气勘探开发新阶段。据此完成3～4题。
3．钻井勘探影响最大的圈层为(　　)
A．大气圈　　　　　 B．生物圈
C．岩石圈 　 D．水圈
4．果勒3C钻井最深处可达的区域(　　)
A．位于莫霍面以下 　 B．所属圈层厚度均匀
C．可能存在软流层 　 D．横、纵波均能到达
√
√
3．C　4．D　[第3题，果勒3C井为由地面向地下钻并勘探油气资源，因此钻井勘探影响最大的圈层应为岩石圈，而对大气圈、生物圈和水圈影响很小，C正确。第4题，大陆地壳平均厚度为35 km，而果勒3C钻井最深处为9 396 m，可以推知最深处为地壳，应位于莫霍面以上，A错误；地壳厚度不均，大陆地壳厚，大洋地壳薄，B错误；软流层位于地幔，C错误；地壳物质为固态，横、纵波均能通过，D正确。]
读地球圈层结构示意图，完成5～6题。
5．下列有关图中各圈层的叙述，正确的是(　　)
A．A、B、C、D为地球外部圈层，C为生物圈
B．地球内部圈层由E、F、G三部分组成
C．A、B、C、D、E共同形成了人类赖以生存的地理环境
D．地震波在F、G交界面上，传播速度减为0
6．下列有关岩石圈的叙述，正确的是(　　)
①包括地壳和地幔　②主要是由各种岩石组成的　③位于软流层以上　④厚度不一，大陆部分厚，大洋部分薄，甚至缺失
A．①②　　B．②③　　C．①④　　D．②④
√
√
5．C　6．B　[第5题，图中C表示水圈，B表示生物圈，故A项错误；图中D表示地壳，属于地球内部圈层，故B项错误；地震波经过F、G之间的交界面，横波速度减小为0，但纵波速度不为0，故D项错误。第6题，岩石圈是指软流层以上，由岩石组成的部分，包括地壳和上地幔的顶部。]
读人类赖以生存和发展的自然环境图，回答7～8题。
7．①圈层的主要特点为(　　)
A．连续但不规则
B．由气体和悬浮物质组成
C．能够进行光合作用
D．由坚硬岩石组成
8．下列关于图示圈层的叙述，正确的是(　　)
A．各圈层上下平行分布
B．各圈层相互渗透
C．③圈层单独占有空间
D．都属于地球的外部圈层
√
√
7．A　8．B　[第7题，①圈层提供水、水蒸气、无机盐，为水圈，其主要特点是连续但不规则；由气体和悬浮物质组成的是②大气圈；能够进行光合作用的是③生物圈；由坚硬岩石组成的是④岩石圈。第8题，图示各圈层上下没有明确的界线，A错误；各圈层间交错分布、相互渗透，B正确。③是生物圈，跨大气圈、水圈、岩石圈三个圈层，没有单独占有空间，C错误；岩石圈包括地壳和上地幔顶部，属于地球的内部圈层，D错误。]
9．读地球圈层示意图，完成下列问题。
(1)指出甲圈层的名称，并说明该圈层空间范围的特点。
生物圈。特点：生物圈不单独占有空间；生物圈渗透于大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部；大部分生物集中在地表以上100米到水面以下200米范围，这一薄层处在大气圈、水圈、岩石圈的接触带，这里是生物圈的核心。
(2)地球外部圈层，厚度最大的是________，连续而不规则的圈层是________。
(3)水圈、大气圈、生物圈等圈层之间相互______、相互________，形成人类赖以生存和发展的自然环境。
大气圈
水圈
联系
渗透
[解析]　第(1)题，甲圈层处于大气圈、水圈和岩石圈的接触带，故甲圈层为生物圈。生物圈不单独占有空间，生物圈渗透于大气圈、水圈、岩石圈的接触带。第(2)题，地球外部圈层中，厚度最大的是大气圈，水圈是连续而不规则的圈层，生物圈渗透到其他圈层中。第(3)题，大气圈、水圈、生物圈等圈层之间相互联系、相互渗透，共同构成人类赖以生存和发展的自然环境。
(易错题)下图是某区域地壳厚度等值线图(单位：千米)。读图，回答10～11题。
10．图示区域地壳的厚度分布特点是(　　)
A．北部低，南部高 　 B．中间高，四周低
C．中部地区变化大 　 D．东部地区最薄
11．若绘制地壳厚度剖面图，其0千米为(　　)
A．海平面 　 B．岩石圈底部
C．莫霍面 　 D．软流层中部
√
√
10．C　11．C　[本题组易错是不会判读等值线图，不理解莫霍面与地壳的关系。第10题，图中地壳厚度等值线，北部高，南部低，中部地区等值线密集，地壳厚度变化大。第11题，地壳是莫霍面到地表的固体外壳，莫霍面是地壳的起算点，因此0千米可表示莫霍面。]
下图为青岛—拉萨地形起伏与相应地壳厚度变化对比剖面图。读图，回答12～13题。
12．图中甲为(　　)
A．地表　　　　 B．软流层
C．莫霍面 　 D．古登堡面
13．下列叙述正确的是(　　)
A．距离海洋越远，地壳厚度越薄
B．地形起伏与地壳厚度变化基本呈正相关
C．地壳厚度与距大陆中心距离呈正比
D．山地的地壳一般比平原的地壳薄
√
√
12．C　13．B　[第12题，软流层位于上地幔上部，岩石圈之下，深度在80～400千米，是一个基本上呈全球性分布的地内圈层。地壳最下部为莫霍面，地壳平均厚度为17千米，大陆地壳较厚，平均厚度为39～41千米，高山、高原地区地壳最厚处可达70千米；大洋地壳较薄，平均厚度为5～10千米。古登堡面在地球内部，深度约2 900千米。对照图示可知甲为莫霍面，故C正确。第13题，读图可知，地形起伏与地壳厚度变化基本呈正相关，B正确；地壳厚度与距海洋距离无关，与距大陆中心距离不呈正比，A、C错误；山地的地壳一般比平原的地壳厚，D错误。]
14．读地球内部圈层示意图，回答下列问题。
(1)图中甲、乙是地球内部的两个不连续面，其名称分别是：甲________，乙_________。
莫霍面
古登堡面
(2)当A地发生地震时，B、C、D、E、F五个观测点都测到了A地发出的地震波，对B、E两点的纵波波速进行比较，波速较快的是____观测点，造成两地波速差异的原因是___________________________________________________________________________________________。
(3)请在图中用斜线画出接收不到横波的区域。
E
纵波在地幔中的传播速度要
快于在地壳中的传播速度，AE之间经过了地幔，AB之间没有经过地幔
如图：
[解析]　第(1)题，根据所学知识可知，甲是莫霍面，乙是古登堡面。第(2)题，由于纵波在地幔中的传播速度要快于在地壳中的传播速度，所以E点的波速较快。第(3)题，过A点作地核这个小圆的切线，两线之间的地核小圆及小圆以下区域即为接收不到横波的区域。
THANKS

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