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第四节地球的圈层结构
一、地球的内部圈层
1．地震波
(1)概念：当地震发生时，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)分类：图中A表示横波，B表示纵波。
(3)特征
(4)波速变化：
①在地下33 km的C处(指大陆部分)：传播速度都明显增加。
②在地下2 900 km的D处：A波完全消失，B波传播速度突然下降。
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：图中C莫霍界面，D古登堡界面。
(3)圈层：由内向外E＋F为地核，G为地幔，H为地壳。
3．岩石圈
包括地壳和上地幔顶部(软流层以上)，由坚硬的岩石组成。
[易错提醒]
岩石圈不等于地壳。岩石圈不仅包含地壳而且还包含上地幔顶部(软流层以上)部分。
二、地球的外部圈层
1．大气圈
由气体和悬浮物组成的复杂系统，主要成分是氮和氧。是地球自然环境的重要组成部分。
2．水圈
(1)组成：包括地表水、地下水、大气水、生物水等。
(2)特点：连续但不规则的圈层，处于不间断的循环运动之中。
3．生物圈
——————— 情景导入先思考 ———————
2016年4月14日晚至15日凌晨，日本九州熊本县发生多次最大震级达里氏6.5级强烈地震，截至当地时间15日凌晨1时，监测到54次余震。据日本NHK最新消息，目前地震已造成9人死亡，950余人受伤。
地震发生时，位于震中的人们有怎样的震感？
提示：先上下颠簸，后左右摇晃。
——————— 核心要点掌握好 ———————
地球内部圈层具体划分及特点
以莫霍界面和古登堡界面为界，可以将地球内部分为地壳、地幔和地核三个圈层，具体比较见下表。
圈层名称
不连续面
厚度/ km
特　征
地壳
(莫霍
界面)
平均17
①固体外壳；
②大陆地壳厚，海洋地壳薄
地幔
上地幔
(古登堡
界面)
2 800
①固态；②上部存在一个软流层
下地幔
①可能为固态；②温度很高，压力和密度均很大
地核
外核
3 400
接近液态，横波不能通过
内核
①固态；②温度很高，压力和密度很大
——————— 应用体验不可少 ———————
地震波在不同媒介中的传播速度是不同的，科学家利用这一原理探究地球内部结构。据此回答1～2题。
1．地震波在地球内部传播时，科学家们发现在距离地面大约2 900 km深度处横波速度突然降低为零，纵波速度也突然降低，这说明了(　　)
A．地球内部存在着岩浆
B．该深度上下层次的温度变化明显
C．大陆地壳与大洋地壳的厚度不同
D．该深度上下层次的物质组成存在很大差异
2．人们在生产活动中还常利用地震波(　　)
A．传递声音信号　　　　　 B．进行地质探矿
C．调查农作物虫害情况 D．测量山峰的高度
解析：1.D　2.B　在不同物质组成的介质里，地震波的传播速度是不同的，其中横波只能通过固体物质，而纵波可通过固、液、气各态物质，因此，根据地下2 900 km处的波速变化可知，该处上下层物质组成存在较大差异，2 900 km以下为非固态物质。同理可知，如果地下某处存在矿产资源的话，那么它的物质组成肯定与周围地区有差异，地震波经过该处时，其波速会发生异常变化。
读火山景观图和地球的内部圈层结构图，回答3～4题。
3．从火山口喷发出的岩浆，一般来源于(　　)
A．①层 B．②层
C．③层 D．④层
4．下列关于地球圈层特点的叙述，正确的是(　　)
A．①层的厚度海洋较陆地大
B．②层横波不能通过
C．③层最可能为液态
D．④层的温度很低，压力和密度都较小
解析：3.B　4.C　第3题，从火山口喷发出的岩浆，一般来源于地幔的软流层，②层为地幔。第4题，③层为外核，最可能为液态，横波不能通过。①层为地壳，海洋部分较薄，大陆部分较厚。②层为地幔，横波能够通过。④层为内核，温度很高，压力和密度都很大。
——————— 情景导入先思考 ———————
2016年4月24日上午，“蛟龙号”载人潜水器在西北太平洋麦哲伦海山链北部海域成功进行今年以来首次工程下潜，最大下潜深度2 304 m。此次工程下潜旨在全面检测潜水器状态，同时兼顾富钴结壳资源调查和底栖生物多样性调查。
蛟龙号下潜的位置处于地球的哪个圈层？
提示：该位置属于地球的外部圈层中的水圈。
——————— 核心要点掌握好 ———————
地球外部圈层特点的比较
外部
圈层
概念
组成
其他
大气圈
由气体和悬浮物组成的包围地球的复杂系统
气体和悬浮物，主要成分是氮和氧
是地球自然环境的重要组成部分
水圈
地球表层水体构成的连续但不规则的圈层
地表水、地下水、大气水、生物水等
水圈的水处于不间断的循环运动之中
生物圈
地球表层生物及其生存环境的总称
大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部
是大气圈、水圈和岩石圈相互渗透、相互影响的结果
——————— 应用体验不可少 ———————
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、相互制约，形成人类赖以生存和发展的自然环境。结合地球圈层构造示意图，回答1～2题。
1．图中所示的圈层A、B、C分别是(　　)
A．水圈、生物圈、岩石圈　　 B．生物圈、岩石圈、水圈
C．岩石圈、水圈、生物圈 D．生物圈、水圈、岩石圈
2．A 圈层不同于其他圈层的特点是(　　)
①只有A圈层具有生命存在的条件　②不单独占有空间，渗透于其他圈层之中　③占有独立空间，厚度约为300多米　④地球上非常活跃的特殊圈层
A．①② B．②③
C．③④ D．②④
解析：1.D　2.D　按距离地球表层由远到近，地球圈层可分为大气圈、生物圈、水圈、岩石圈，其中生物圈包括大气圈底部、水圈全部和岩石圈上部，即生物圈不单独占有空间。结合图示A、B、C及与大气圈的位置，可判断A为生物圈，B为水圈，C为岩石圈；水圈的水处于不间断的循环运动中，是由地球表层水体构成的连续但不规则的圈层；由于生物圈是生命存在的主要场所，故可称之为地球上非常活跃的特殊圈层。
下图是地震波速度和地球构造图。据图完成1～3题。
1．关于地震波的叙述，正确的是(　　)
A．④能通过固体、液体传播，③只能通过液体传播
B．④传到②时，波速突然下降
C．④和③在①中波速明显减小
D．①②均为固体，所以纵波和横波都能通过
2．①上下两侧名称分别为(　　)
A．地幔和地壳　　　　　 B．岩石圈和地壳
C．地幔和地核 D．地壳和地幔
3．从地壳到地心(　　)
A．压力越来越大 B．温度越来越低
C．密度越来越小 D．波速越来越快
解析：1.B　2.D　3.A　第1题，从图中看出：③是横波能通过固体传播，④是纵波能通过固体、液体、气体传播；横波和纵波在①处速度加快，在②处纵波速度突然下降，横波完全消失。第2题，①是莫霍界面，是地壳和地幔的分界面。第3题，从地壳到地心，压力越来越大；波速先变大后变小，其中横波传递到古登堡界面完全消失；内核的密度较大。
读图，回答4～6题。
4．下列有关地球圈层结构的说法，不正确的是(　　)
A．大气圈的主要成分是氮和氧
B．水圈是连续但不规则的圈层
C．生物圈是地球上所有生物的总称
D．各圈层之间是相互制约、相互联系的
5．地球内部圈层划分的依据是(　　)
A．地震波速度的变化
B．地球内部温度的变化
C．地球内部组成物质的变化
D．地球内部压力的变化
6．有关岩石圈的说法，正确的是(　　)
A．岩石圈是由岩石组成的，属于地壳的一部分
B．岩石圈位于上地幔的上部、软流层以下
C．岩石圈包括地壳和上地幔的全部
D．岩石圈包括地壳和上地幔顶部，处于软流层以上
解析：4.C　5.A　6.D　第4题，生物圈是地球表层生物及其生存环境的总称。第5题，地球内部的结构，无法直接观察。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。第6题，地壳和上地幔顶部(软流层以上)，由坚硬的岩石组成，合称为岩石圈。
下图为地球圈层结构示意图。读图，完成7～8题。
7．关于图中各圈层的叙述，正确的是(　　)
A．地球外部圈层由A、B、C三部分组成，其中C为生物圈
B．地球内部圈层由E、F、G三部分组成，其中G为地核
C．一般认为，岩浆的主要发源地是G
D．E、D合为岩石圈
8．D层的平均厚度(　　)
A．大于岩石圈的平均厚度　　 B．约为33 km
C．小于岩石圈的平均厚度 D．约为6 km
解析：7.D　8.C　由图中可判断，A为大气圈，B为生物圈，C为水圈；D为地壳，E为上地幔，F为地幔，G为地核。第7题，地壳以外可以划分为大气圈、水圈和生物圈三个外部圈层，C为水圈，故A项错；内部圈层位于地表以下，包括地壳、地幔、地核，故B项错；岩浆的主要发源地是地幔，故C项错。第8题，岩石圈包括地壳全部、软流层以上的地幔部分(上地幔顶部)。
右图为地球内部圈层结构的局部图。读图回答9～10题。
9．有关图中说法正确的是(　　)
A．地壳在海洋中缺失
B．①层和②层属于地壳
C．②层是软流层
D．岩石圈是指①②层的全部和③层的大部分
10．在地球内部，地震波传播速度最快的地方是(　　)
A．莫霍界面附近 B．上、下地幔之间
C．古登堡界面上部附近 D．内、外核之间
解析：9.B　10.C　第9题，莫霍界面到地表的部分为地壳，由图可知，海洋中地壳没有缺失；岩石圈的范围是指①②层的全部和③层的小部分；地壳位于莫霍界面以上，为图中①层和②层；软流层属于地幔。第10题，地震波传播速度最快的地方是古登堡界面上部附近，此后横波消失，纵波速度迅速减小。
一、选择题
科学家通过对地震波的研究，划分地球内部圈层和寻找地下矿藏。读图回答1～2题。
1．若图中a是d的一部分，a和b组成c，则图中a、b、c可分别表示的概念是(　　)
A．外核、内核、地核
B．地壳、地幔、地核
C．上地幔顶部、地壳、岩石圈
D．上地幔、下地幔、地幔
2．地质学家常利用地震波来寻找海底油气矿藏，下面四幅地震波示意图中表示地下有石油储存的是(　　)
A．① B．②
C．④ D．③
解析：1.C　2.A　第1题，地壳和上地幔顶部合称岩石圈，所以a为上地幔顶部，b为地壳，c为岩石圈。第2题，由于石油为液态物质，所以横波不能通过，纵波传播速度变慢，由图可知，①符合题意。
右图为火山喷发图片。读图回答3～4题。
3．组成图中山体岩石的矿物直接来自(　　)
A．地表
B．地壳上部
C．地壳下部
D．地幔
4．这些蔓延的火山灰物质在地球圈层中迁移的顺序是(　　)
A．大气圈→水圈、生物圈→岩石圈
B．岩石圈→大气圈→水圈、生物圈
C．水圈、生物圈→大气圈→岩石圈
D．水圈、生物圈→岩石圈→大气圈
解析：3.D　4.A　第3题，组成山体岩石的矿物为岩浆冷凝形成，岩浆来源于上地幔的软流层。第4题，该题已经说明是火山灰在地球圈层中迁移的顺序，而不是从火山灰的来源开始，很显然火山灰漂浮在大气圈中，慢慢会沉降下来，进入到水圈、生物圈，最终沉积到岩石圈。
读地球圈层结构示意图(部分)，回答5～6题。
5．人类赖以生存的地理环境的空间范围最接近于(　　)
A．生物圈 B．水圈
C．①圈层 D．②圈层
6．有关图中地球圈层特点的叙述，正确的是(　　)
A．水圈都分布在海平面以下
B．生物圈孕育于其他圈层中
C．①圈层温度随高度增加而递减
D．②圈层中硅镁层在大洋洋底缺失
解析：5.A　6.B　第5题，图中①为大气圈、②为地壳，人类赖以生存的环境主要是大气圈底部、岩石圈上部和水圈上部，与生物圈大致相同。第6题，生物圈包含在岩石圈、大气圈和水圈之中，故B正确。大气圈底部的对流层温度随高度增加而递减，其上的平流层温度随高度增加而增加；图中显示硅铝层在大洋中缺失。
读图，回答7～8题。
7．图示景观体现出的地球圈层的个数是(　　)
A．2个 B．3个
C．4个 D．5个
8．该景观的形成过程，充分说明了(　　)
A．图中各圈层都是连续而不规则的，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
解析：7.C　8.B　第7题，景观图中涉及的圈层有水圈、生物圈、岩石圈、大气圈。第8题，该瀑布的形成说明地球的圈层之间是相互联系、相互影响的，它们之间不断进行着物质迁移与能量的转化。其所需能量主要来自三个方面，分别是地球内能、重力能、太阳辐射能。
二、综合题
9．结合下列材料，回答问题。
材料一　据国家地震台网测定，北京时间2015年11月23日5时2分，在青海省海北藏族自治州祁连县(38.0°N，100.4°E)发生里氏5.2级地震，震源深度约10 km。
材料二　甲图为我国大陆部分地壳等厚度线图，乙图为地震波地球内部传播速度图。
(1)为探测莫霍界面的情况，在下列四地同时进行了地震波的测定，最迟从莫霍界面传来地震波的是(　　)
A．海北　　　　　 B．济南
C．上海　　　　　 D．北京
(2)掌握地震发生规律可有效减少危害，要了解青海省地球各圈层组成物质和结构特征，目前主要的研究依据是________，材料二乙图中A为________B为________，并写出其判断依据。
(3)在地壳等厚度线图中，0 km表示________(界面)，说出该区域地壳厚度大致分布规律__________________，根据我国大陆部分地壳等厚度线图可以推断出，此次青海海北地震的震源位于________。(填地壳、地幔或地核)
解析：第(1)题，在地球的大范围固体表面，海拔越高，地壳越厚，故海北所处海拔高，地壳厚度大，故地震波到达的晚。第(2)题，了解地球内部圈层目前主要依靠地震波；图示A的传播速度较B慢，故判断A为横波，B表示纵波。第(3)题，地壳是指莫霍界面以上的部分，故地壳厚度为0，表示位于莫霍界面上，图示等值线的分布规律，直接读图即可。材料反映该次地震的震源位于10 km处，而大陆地壳的平均厚度约33 km，故判断地震震源位于地壳。
答案：(1)A
(2)地震波　横波　纵波　地震波的传播速度随所通过的介质不同而变化；纵波能通过固体、液体和气体传播，横波只能通过固体传播。
(3)莫霍界面　从西北向东南递减　地壳
[章末过关检测]　　　　　　　　　　行星地球　 　
(时间：45分钟　满分：100分)
一、选择题(每小题4分，共44分)
“嫦娥三号”携带的“玉兔号”探月车完成了多项月球探测，但并未发现有生命存在的迹象。据此完成1～2题。
1．在“嫦娥三号”探月过程中，尚未发现生物。地球上之所以存在生命现象，其主要原因是(　　)
A．地球上有大量的气体　　 B．地球与太阳的距离适中
C．地球上有昼夜交替现象 D．地球上四季分明
2．下列天体系统中不包括“嫦娥三号”的是(　　)
A．银河系 B．河外星系
C．太阳系 D．总星系
解析：1.B　2.B　日地距离适中才保证了地球上有适宜的温度，才有利于生命的存在。“嫦娥三号”不属于河外星系。
右图是美国宇航局2012年7月4日拍摄的太阳活动剧烈爆发图，大量速度达800 km/s的带电粒子喷射到太空。读图完成3～4题。
3．图示太阳活动发生在太阳大气层的(　　)
A．光球层 B．色球层
C．日冕层 D．大气层之外
4．图示太阳活动(　　)
A．没有活动周期，但可能持续较长的一段时间
B．地球是太阳系中最先受其影响的行星
C．爆发后8分钟左右引起两极极光产生
D．高峰年导致地球极端天气现象的频率增加
解析：3.B　4.D　第3题，图示太阳活动区域亮度明显高于周围区域，应为耀斑，发生在色球层。第4题，耀斑寿命仅有几分钟到几十分钟，随黑子的变化同步起落，周期约是11年；距太阳最近的行星(水星)最先受到太阳活动的影响；日地距离大约为1.5亿千米，太阳活动喷射的带电粒子8分钟左右到不了地球。
一架飞机从南半球 26°E 某地起飞，沿水平方向以837 km/h的速度低空匀速飞行，且飞行员看到太阳始终在正北方天空，保持静止不动(赤道上地球自转线速度为1 670 km/h)。据此回答 5～6题。
5．此时飞机飞行的方向是(　　)
A．自西向东 B．自东向西
C．自北向南 D．自南向北
6．飞机航线所对应的地理纬度约为(　　)
A．极点 B．南纬35°
C．南纬60° D．赤道
解析：5.B　6.C　第5题，飞机与太阳保持静止的条件是与地球自转角速度相同，方向相反，即以15°/h的速度向西飞行。第6题，飞机以837 km/h的速度飞行，相当于该纬度的线速度为 837 km/h，约为赤道处线速度的一半，即应为南纬60°。
下图是位于120°E经线上不同纬度三地夏至日的正午太阳高度角。读图回答7～8题。
7．三地的纬度从高到低的排序是(　　)
A．①②③ B．①③②
C．③②① D．③①②
8．此日昼长时间从短到长的排序是(　　)
A．①②③ B．②①③
C．③②① D．③①②
解析：7.A　8.C　第7题，据图可以看出，夏至日正午太阳均位于三地天顶以南的天空中，说明三地均位于北回归线以北。结合正午太阳高度的纬度变化规律，夏至日正午太阳高度由北回归线向南北递减，所以三地纬度由高到低为①②③，故A项正确。第8题，夏至日是北半球昼最长、夜最短的一天，纬度越高，白昼越长，正午太阳高度越小，可得出此日昼长从短到长的排序为③②①，故C项正确。
下图为3月21日北京天安门广场升国旗时旗和影子示意图，其中旗面与影子的夹角为45°。据此完成9～10题。
9．推测升旗时的风向为(　　)
A．西北风 B．西南风
C．东北风 D．东南风
10．此日过后2个月内(　　)
A．正午旗杆影长越来越长
B．正午旗杆影长越来越短
C．一天中影子的移动角速度越来越慢
D．一天中影子的移动角速度越来越快
解析：9.D　10.B　第9题，根据材料信息此时为3月21日，全球各地正东日出，确定旗子的影子朝向为正西，进而确定国旗飘扬的方向为西北，风向为东南。第10题，此日过后两个月内，北京的正午太阳高度角变大，正午的旗杆影子变短；由于地球自转的角速度不变，所以一天中影子的移动角速度不变。
11．下图为地球圈层间的物质交换示意图，序号所代表的圈层正确的是(　　)
A．①岩石圈 B．②大气圈
C．③生物圈 D．④水圈
解析：选C　直接根据图示的地理环境各个圈层之间的相互关系可判断，①为水圈，为③生物圈提供水资源，下渗而形成②岩石圈的水；降水主要来自④大气圈。故只有C项正确。
二、综合题(共56分)
12．下图分别为地球公转、月球公转示意图和我国北方某朝阳房屋阳光照射情况示意图。读图完成下列问题。(25分)
(1)在地球公转轨道上，用箭头表示出地球公转的方向。(4分)
(2)地球公转到图中A、B、C、D处中的________点位置时，正午照射进屋内的阳光面积达一年中最大；在________点位置时，房屋所在地的白昼最长。(6分)
(3)此图共包括________级天体系统，其中最低一级天体系统的中心天体是________________。(6分)
(4)当室内墙上的钟表到11点时，屋外人的影子最短，这说明该地的经度大约是________________。(5分)
(5)地球由图中B公转到D期间，窗外天亮的时间为________。(4分)
A．越来越长 B．越来越短
C．由长变短，再由短变长 D．由短变长，再由长变短
解析：第(1)题，地球公转方向为自西向东，在地球公转轨道上，地球公转的方向为逆时针。第(2)题，地球公转到冬至日这天，我国北方正午射进屋内阳光面积达一年中的最大值，与图中A点位置对应；在夏至日这天，房屋所在地的白昼最长，夏至日与图中C点位置对应。第(3)题，由图可知，此图共包括两级天体系统，为太阳系和地月系，其中最低一级天体系统的中心天体是地球。第(4)题，当室内墙上的钟表到11点时，说明东经120°地方时为11点，屋外人的影子最短，说明当地地方时为12点，根据时间差求经度差，这说明该地的经度大约是东经135°。第(5)题，由图可知，地球由图中B公转到D期间，日期为从春分日到秋分日，太阳直射点先北移后南移，故窗外天亮的时间为由短变长，再由长变短。
答案：(1)画图略。(逆时针方向画箭头)
(2)A　C
(3)两　地球
(4)135°E
(5)D
13．读某日昼夜半球示意图和太阳直射点移动示意图，回答下列问题。(31分)
(1)在甲图中用箭头画出太阳的直射光线。(4分)
(2)甲图表示的日期是________(前后)，该日正午太阳高度由________向其南北两侧递减，赤道上的昼夜状况是________________________。(9分)
(3)甲图所示日期太阳直射点位于乙图中的________位置(填序号)，此日三个月内太阳直射点向________(方向)移动。(6分)
(4)太阳直射点从①向②位置移动过程中，北极圈内出现________(极昼或极夜)现象，且其范围逐渐______。(6分)
(5)太阳直射点从③向④位置移动过程中，北京日出时间越来越________，正午人影长度越来越__________。(6分)
解析：第(1)题，只要注意太阳的直射光线一定过南回归线与球心，且与昏线垂直即可。第(2)题，图示晨昏线与极圈相切，北极圈内出现极夜，故判断为北半球的冬至日，此日太阳直射点位于南回归线上，故正午太阳高度自南回归线向南北两侧递减。赤道上终年昼夜平分。第(3)题，结合上题分析，此时为冬至日，太阳直射点位于南回归线上，即④位置。三个月内，太阳直射点不断向北运动。第(4)题，图示从①向②位置移动过程，太阳直射点位于北半球，故北极圈内出现极昼，由于直射点向北移，故北极圈内极昼范围扩大。第(5)题，太阳直射点从③向④位置移动过程中，太阳直射点向南移，故北京的昼长逐渐变短，故日出越来越晚，正午太阳高度逐渐变小，故正午人影不断变长。
答案：(1)图略。(太阳直射光线延长线过南回归线与球心并与昏线垂直)
(2)12月22日　南回归线　昼夜平分
(3)④　北
(4)极昼　扩大
(5)晚　长

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