第02講 地球概況

地球圈層結(jié)構(gòu)一、地球概況二、地球的表面形態(tài)三、地球的內(nèi)部圈層結(jié)構(gòu)四、地球的外部圈層結(jié)構(gòu)太陽(yáng)系的八大行星地球是太陽(yáng)系九大行星之一一、地球概況目前僅在地球上有生命存在，其他行星未發(fā)現(xiàn)有生命存在的跡象。人們正在進(jìn)行火星探索。美國(guó)航空航天局公布太陽(yáng)系八大行星全家福水星金星地球冥王星海王星天王星土星木星火星太陽(yáng)系的九大行星海盜二號(hào)著陸火星火星表面“勇氣”號(hào)火星探測(cè)器“勇氣”號(hào)傳回的首批照片已被制作成3D的圖片，圖為戴上紅藍(lán)過(guò)濾眼鏡后看到的火星圖像“機(jī)遇”號(hào)首次傳回火星土壤顯微照片“勇氣”號(hào)傳回的火星東部丘陵鏡頭1.

地球的形態(tài)和大小

地球的形態(tài)是指地球的總的輪廓，盡管地面的高低起伏對(duì)人來(lái)說(shuō)是很大的，但與整個(gè)地球相比是很小的。二、地球的表面形態(tài)從太空飛船上攝得的地球照片，地球是邊緣很平滑的旋轉(zhuǎn)橢球體。神舟5號(hào)飛船拍攝的地球照片地球參數(shù)赤道半徑(a)6378.140km兩極半徑(c)6356.755km平均半徑(R)6371.004km扁平率((a-c)/a1/298.257赤道周長(zhǎng)(2πa)40075．36km子午線周長(zhǎng)(2πc)39940．670km表面積(4πR2)510070100km2體積(4／3πR3)1083157900000km3大地水準(zhǔn)面的平均子午線剖面(實(shí)線)與扁平率為l／298．25的理想旋轉(zhuǎn)橢球體(虛線)的關(guān)系地球?yàn)橐粋€(gè)橢球體地球的外形是其內(nèi)部特征的反映。

第一，地球接近于旋轉(zhuǎn)橢球體，說(shuō)明地球具有一定的塑性，是地球自轉(zhuǎn)離心力作用的結(jié)果。第二，地球的實(shí)際外形與旋轉(zhuǎn)橢球體并不完全重合，說(shuō)明地球內(nèi)部物質(zhì)是不均勻的2.固體地球表面的形態(tài)特征

地球固體外殼表面高低不平，以平均海平面為界，分為海洋和大陸兩大地貌單元。海洋的總面積為3.61×108km2，占地表面積的70.8％；其平均深度為3729m，最深處是西太平洋的馬里亞納海溝(11034m)。大陸面積為1.495×108km2，占地表面積的29．2％；平均海拔高度為875m，最高的是珠穆朗瑪峰。（1）大陸地表的形態(tài)（2）海底地表的形態(tài)大陸地表的形態(tài)與地貌劃分地球表面特征陸地地形山地丘陵平原高原盆地裂谷洼地地球表面特征海陸面積海洋面積：3.61億平方公里70.8%陸地面積：1.49億平方公里29.2%海陸分布不均北半球：陸多洋少南半球：洋多陸少大陸輪廓的可拼合性大陸漂移學(xué)說(shuō)（德國(guó)氣象學(xué)家魏格納）

海拔高度在500m以上，地形起伏高差在200m以上的地區(qū)叫山地或山岳，其分類見(jiàn)表。名稱海拔高度(m)切割深度(m)舉例極高山高山中山低山

＞50005000—35003500一10001000—500

＞10001000—500500—200200±喜馬拉雅山脈主體昆侖山脈等主體秦嶺、大巴山脈主體中、高山的較低部分

呈線狀延伸的山地叫山脈，在成因上相聯(lián)系的若干相鄰的山脈總稱山系。世界上有許多著名的山脈，如南、北美洲西緣的海岸山脈、亞洲的喜馬拉雅山脈、歐洲的阿爾卑斯山脈等。陸地地形山地山地阿魯納恰兒邦美麗的地方丘陵

丘陵為大陸地表海拔高程在500m以下，切割深度不超過(guò)200m(一般為數(shù)十米)的起伏地形。如川中丘陵、東南沿海丘陵等。平原

平原是面積廣闊、地勢(shì)平坦或暗有起伏、海拔高程在600m以下的地區(qū)。如我國(guó)的華北平原、松遼平原、長(zhǎng)江中下游平原等。成都平原高原

高原是海拔在600m以上，地勢(shì)較為平坦或有一定起伏，四周常有崖壁與較低的地形單元分界的地區(qū)。如我國(guó)的青藏高原（最高）、云貴高原等。最大：非洲高原高原湖泊和沼澤盆地

四周是山地或高原、中央相對(duì)凹下且較平坦(平原或丘陵)的地形稱盆地。如四川盆地、塔里木盆地、柴達(dá)木盆地等。塔里木盆地四川盆地（衛(wèi)星照片）裂谷

裂谷系統(tǒng)是大陸上的一些規(guī)模宏偉的線狀低洼谷地，其延伸可達(dá)數(shù)干公里，寬僅數(shù)十公里，兩壁(或一壁)為斷崖。如世界上著名的東非大裂谷裂谷

東非大裂谷現(xiàn)為一系列峽谷和湖泊組成，全長(zhǎng)6500多公里。右東非裂谷示意圖。海洋發(fā)展過(guò)程（假說(shuō)）：裂谷-紅海（幼年期）-太平洋（青年期）-大西洋（中年）-地中海（中年老年期）-地縫合線（消亡）洼地指高程在海平面以下的低洼地帶,如吐魯番盆地中的艾丁湖(-150m),克魯沁洼地吐魯番盆地衛(wèi)星照片海底地表的形態(tài)與地貌劃分

海底面積約占地表面積的71％。大量的海底考察表明：海底地形或洋底地形與陸地地形類似，有比大陸更廣闊平坦的平原，也有更險(xiǎn)峻、宏偉的山脈和陡深的峽谷，但形態(tài)相對(duì)簡(jiǎn)單。洋脊和海嶺、大洋盆地、海山、島弧與海溝、大陸邊緣洋脊和海嶺

一般海底的山脈叫海嶺。貫穿洋盆，呈線狀延伸幾千公里的海嶺，其頂部有中央裂谷的稱洋脊或洋中脊；頂部無(wú)明顯中央裂谷的稱為洋隆。洋脊一般都是正在活動(dòng)的海嶺，經(jīng)常發(fā)生地震。洋脊或洋隆寬可達(dá)1000一2000m，高出海底2000-4000m。每個(gè)大洋底都有一個(gè)；各大洋的洋脊或洋隆互相連接，主干洋脊從北冰洋經(jīng)大西洋進(jìn)入印度洋，然后橫跨南太平洋進(jìn)入北美洲西海岸的加利福尼亞灣，全長(zhǎng)近65000km，占地球表面積的四分之一，是地表上最大的地形和地質(zhì)單元。大西洋洋脊大洋盆地

大洋盆地(簡(jiǎn)稱洋盆)是地球表面的最大洼地，約占海底面積的一半，一般水深為4000-5000m，平均水深3700m。洋盆中表面極為乎坦的部分稱為深海平原，其坡度一般只有萬(wàn)分之幾，最大不超過(guò)干分之一。洋盆中連綿起伏的小山丘叫深海丘陵，多為饅頭狀或覆盆狀，相對(duì)高度僅敵十至數(shù)百米。海山

海山是洋底上孤立的隆起地形，其高度大于1000m，一般多呈圓錐狀，邊坡較陡。如果大的海山頂端露出水面，則成為島嶼，絕大多數(shù)海山都是由海底火山形成的。有的海山頂部平坦，叫平頂海山，一般認(rèn)為平頂海山是高度在海平面附近的海山，其頂部被風(fēng)化剝蝕和海水沖蝕夷平后，由于區(qū)域性下沉掩沒(méi)于水中而形成的。島弧與海溝

島弧是呈弧狀分布的火山列島，它延伸距離長(zhǎng)達(dá)數(shù)百到數(shù)干公里，常發(fā)育于大陸架的邊緣。如太平洋中的阿留申、日本、菲律賓、印度尼西亞島弧帶。島弧靠大洋一側(cè)常發(fā)育有深度超過(guò)6km的長(zhǎng)條形陸地，叫海溝，西太平洋邊緣的馬里亞納海溝是世界上最深的海溝，深度超過(guò)11km；海溝很窄，寬度一般小于100km，但延伸可達(dá)數(shù)干公里。島弧和海溝合稱島弧-海溝系。海底地貌的形成大陸邊緣

大陸邊緣是大陸和大洋盆地之間的連接地帶，占海底總面積的五分之一左右，它主要包括：大陸架和大陸坡。大陸架大陸架也叫陸棚，是緊靠大陸分布的淺水臺(tái)地，是大陸在水下的自然延伸部分。表面平坦，坡度一般小于0.1°。外緣有坡度明顯變陡的坡折線，平均水深133m，最深可達(dá)500m，一般是指水深在200m以內(nèi)的水域。平均寬度75km，我國(guó)的大陸架寬度由100km到300km以上不等。如渤海、黃海均為大陸架，水深分別為18m、44m；東海大陸架最寬處560km，水深70m；南海大陸架最寬處為278km，水深55m。大陸邊緣

大陸坡大陸坡是在大陸架外緣轉(zhuǎn)向深海海底、坡度較大的地帶。其平均坡度為4.3°，最大可達(dá)20°，平均寬度只有28km，坡腳深度為1400-3200m。大陸坡在一些地方被通向深海底的深?！癡”形峽谷所切割。這些海底峽谷深達(dá)數(shù)百米，兩壁陡峭，坡度可達(dá)45°以上。大多數(shù)深海峽谷是由在近海底形成的含大量懸浮碎屑物質(zhì)密度比一般海水大的濁流沖蝕而成的。大陸架大陸坡大陸海域大陸邊緣中國(guó)領(lǐng)土--釣魚(yú)島3.地球的主要物理性質(zhì)密度壓力重力地磁地電放射性地?zé)岬厍虻膹椝苄缘厍騼?nèi)部的圈層結(jié)構(gòu)1.分層依據(jù)：地震波可分為S波和P波。其中S波不能穿過(guò)液態(tài)。根據(jù)地震波的這些特征及其反射折射的特點(diǎn)，科學(xué)家可以查明地球內(nèi)部物質(zhì)密度與物相的差異。發(fā)現(xiàn)了地球內(nèi)部存在多個(gè)不連續(xù)界面。

單個(gè)地震震源發(fā)出的地震波的傳播

根據(jù)地球物理資料，將地球內(nèi)部劃分為三個(gè)圈層：

地殼地幔地核地球的內(nèi)部圈層劃分地球的內(nèi)部圈層劃分內(nèi)、外地核的界面深度約4703-5154km，也即其間存在厚約451km的過(guò)渡層。過(guò)渡層以下的內(nèi)地核，P波波速達(dá)11.23km/s以上，并出現(xiàn)由P波派生出來(lái)的S波，說(shuō)明內(nèi)地核是固態(tài)物質(zhì)，物質(zhì)密度＞12-14g/cm3。古登堡面以下為外地核，它顯然是液態(tài)物質(zhì)，密度從9.71g/cm3向下增加到11.76g/cm3左右。（1）古登堡面是地核與地幔之間的界面，它的深度約2900km。S波的傳播至此消失，P波的波速由13.64km/s驟降為8.10km/s，并出現(xiàn)P波的反射與折射，致使地面上較大跨度區(qū)域成為接收不到某個(gè)地震的P波的陰影帶。古登堡面莫霍面是地殼與地幔之間的界面，平均深度33km。

P波的波速由6-7km/s陡然增加到8-8.1km/s。莫霍面的深度于海洋深處海底以下只有5km左右，于高山和青藏高原以下埋深達(dá)64-70km以下，平均深度17km左右。（2）莫霍面（2）莫霍面

以上為地殼，平均密度2.8g/cm3。莫霍面以下的地幔物質(zhì)的密度約3.32-3.5g/cm3，至古登堡面增達(dá)5.66g/cm3，平均4.48g/cm3。大體在400km深度與700km深度為兩個(gè)波速與密度的較快變化帶。莫霍面（3）康拉德面

康拉德面為上下地殼的分界面它位于地殼內(nèi)，表現(xiàn)為P波波速?gòu)?km/s向下增達(dá)6.6km/s，有的地方為突變，有的地方為漸變，海洋地殼中則沒(méi)有這樣的界面。因此，康拉德面反映了大陸地殼與大洋地殼的差異以及大陸地殼的雙層結(jié)構(gòu)。康拉德面2.各圈層主要特征：（1）地核

根據(jù)地質(zhì)波速在4640km和5154km處有二個(gè)次級(jí)波速不連續(xù)面，因而把地和分為：外核、過(guò)渡層和內(nèi)核三個(gè)層次。外核，厚1742km，橫波不能通過(guò)，呈液態(tài)；過(guò)渡帶，厚515km，測(cè)到速度不大的橫波，液態(tài)開(kāi)始向固態(tài)過(guò)渡；內(nèi)核，厚1216km縱、橫波均能通過(guò)，呈固態(tài)。地核是由鐵與少量鎳、硫的混合物組成的，總質(zhì)量約1.947×1027g，平均密度10.7g/cm3。

（2）地幔地幔由超基性巖類物質(zhì)組成。按相應(yīng)的溫度與壓力實(shí)驗(yàn)為55%的橄欖石、35%的輝石與10%的石榴子石的混合物，下地幔則可能含有更多的鐵、鎂物質(zhì)。自上至下，隨著溫度與壓力的增加，物質(zhì)的相態(tài)變化也比較大。

地殼是固體地球最外的一層，下界為莫霍面。地殼內(nèi)有一縱波速度從6km/s，突變?yōu)?.6km/s的界面，稱康拉德面，從而將地殼分為上、下兩層。此面深約10公里，并非到處存在。

上層地殼的主要成分與花崗巖相似，稱花崗巖層；下層地殼的成分與玄武巖相似，稱玄武巖層。但前蘇聯(lián)在科拉半島鉆的12km的鉆井中未發(fā)現(xiàn)巖層的性質(zhì)有上述上、下的明顯變化，因此，懷疑上，下地殼的模式是否符合實(shí)際。（3）地殼

我國(guó)于2001年8月7日在江蘇省東?？h毛北鎮(zhèn)大陸科學(xué)鉆探工程開(kāi)鉆，這是我國(guó)實(shí)施的首項(xiàng)重大地質(zhì)科學(xué)工程。設(shè)計(jì)主鉆孔深度５０００米。工程投資１.5億元。中國(guó)大陸科學(xué)鉆探工程是“九五”國(guó)家重大科學(xué)工程項(xiàng)目。

根據(jù)地表觀察、鉆探和物探資料，地殼的厚度分布變化很大，在大洋中較薄，在大陸上較厚，大陸地殼（簡(jiǎn)稱陸殼）與大洋地殼（簡(jiǎn)稱洋殼）有根本性的差別。

地殼

青藏高原是地球上陸殼最厚的地方，地殼厚度可達(dá)到75km。四、地球的外部圈層結(jié)構(gòu)1.大氣圈2.水圈3.生物圈4.冰雪圈1.大氣圈

地球被大氣包裹著。大氣本身的可壓縮性、太陽(yáng)輻射、地球的形狀與重力、地球的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)、地球表面的海陸分布與地形起伏、地球的演化和地球上的各種生態(tài)系統(tǒng)，是形成地球大氣特定成分、特定結(jié)構(gòu)和特定運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的主要自然條件。人類活動(dòng)及其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)所起的作用，是影響地球組成、結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)的人為條件。大氣成分及其占大氣總體積的比例

三種主要?dú)怏w：氮70.08%、氧20.95%、氬0.93%，共占99.96%。水汽：隨時(shí)空及溫度等變化，占0-3%。微量氣體：含量少，但非常重要。液態(tài)、固態(tài)微粒：水滴、塵埃、花粉等。 氣溶膠：除水滴外的一切液態(tài)和氣態(tài)的懸浮物。

地球大氣的密度、溫度、壓力、成分和電磁特性等都隨高度發(fā)生變化，具有多層次的變化特征。大氣的密度和壓力一般按照指數(shù)率隨高度變化；溫度、成分和電磁特性等隨高度的變化分別具有不同特征，可按照各自特征分成若干層次。大氣圈分層大氣無(wú)時(shí)無(wú)刻不在運(yùn)動(dòng)之中，形成風(fēng)和風(fēng)的系統(tǒng)。大氣中的物質(zhì)被風(fēng)帶往各處。風(fēng)系中對(duì)天氣和氣候起主要作用的首先是對(duì)流層的風(fēng)系，其次是平流層的風(fēng)系。2.水圈水體：天然或人工聚集的水成為水體。水圈：地球表層水體的總稱。水圈中的水以三相存在，分布于地表、地下和大氣中。水圈中的水的總體積是13.86億立方公里。水圈中的淡水占2.53%。水的更新：如果一個(gè)獨(dú)立的、水量固定的水體與外界進(jìn)行水的交換，則稱該水體在進(jìn)行更新。通過(guò)水的更新過(guò)程，水圈的各個(gè)部分相互交換，聯(lián)系在一起，構(gòu)成地球環(huán)境水循環(huán)的主要過(guò)程。水的循