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地球概况
主板书设计
第一章地球概况
1.1.地球的形态
1.1.1.地球的形状和大小
1.1.2.地球的表面形态
1.2.地球的主要物理性质
1.2.1.地球的质量和密度
1.2.2.地球的重力
1.2.3.地球内部的压力
1.2.4.地球内部的温度
1.2.5.地球的磁性
1.2.6.地球的弹性和塑性
1.3.地球的圈层构造
1.3.1.地球的外部圈层
1.3.2.地球的内部圈层
1.4.地壳的物质组成
1.4.1.地壳的化学组成
1.4.2.矿物
1.4.3.岩石
1.5.地质作用
1.5.1.地质作用的概念
1.5.2.地质作用的分类
知识点
序号
知识点
1
相关概念:
重力异常;磁偏角;地温梯度;克拉克值;地壳与岩石圈;矿物与岩石;
2
地球的物理性质及其变化规律;
3
地球内部的圈层构造及其划分依据;
4
地壳的特征以及洋壳与陆壳的区别;
5
作业布置
计划布置
地球内部的圈层如何划分,其主要依据是什么?
课后自评
第一章地球概况
宇宙在空间上是无限的,在时间上无始无终的,天体总是处与不断的运动之中,天体之间既相互吸引又相互排斥,并按一定的规律组合在一起,按一定的速度和周期进行自转和公转。
包含大量恒星的天体体系称为星系,地球所在的星系叫银河系,由1400多亿颗恒星组成,是一个巨大的旋涡状星系,众多的恒星围绕银河系中心旋转,银河系就像一个铁饼,中间厚,四周薄。
太阳是银河系中的一颗普通恒星,以太阳为中心的天体系统称为太阳系,它以巨大的引力吸引着太阳系中的所有成员。
太阳系中共有九大行星,上万个小行星,其中已定轨道的小行星有4千个。
地球的起源与太阳系的起源是密不可分的,关于太阳系起源的各种学说已不下四十多种,一般归纳为三大类:
⑴星云说:
认为太阳系是由一个星云物质组成的,其附近有超新星爆发提供核能量;
⑵灾变说认为先有一个原始的太阳,在后来被另一个天体的吸引或撞击下分离出大量的物质而形成行星和小行星等天体;
⑶俘获说:
认为先有一个原始太阳,以后太阳俘获了银河系中的其他物质而形成的。
一、地球的形状和大小
1、地球的形状
地球的形状通常是指大地水准面所圈闭的形状,即大地水准体形状。
(如下图)
大地水准面即地球平均海平面并延伸通过大陆所形成的一个封闭曲面。
目前通过人造地球卫星观测和计算能比较精确的获得地球的形状和大小。
地球不是一个圆球体,而是一个实心椭球体,赤道半径长,两极半径短,而且北极比旋转椭球体凸出约18.9m南极却凹进约25.8m,中纬度在北半球稍凹进,而在南半球稍凸出(不到10m)。
用夸大了的比例尺来看,地球近似一个“梨”形。
因此科学家认为:
第一、地球极近于旋转椭球体,这是地球自转导致的,表明地球有弹塑性;第二、地球不是严格的旋转椭球体,说明地球内部物质分布不均匀。
2、地球的大小
根据1975年第16届国际大地测量和地球物理协会公布的数据介绍如下:
赤道半径a=6378.137km
两极半径c=6356.755km
平均半径R=(a
*c)1/3=6371.004km
扁率f=(a-c)/a=1:
298.257
表面积S=4πR2=510064472km2
体积V=4πR2/3=10832×108km2
二、地球的表面形态特征
地球表面高低不平,以海平面为界分为海洋和陆地两大地理单元。
海洋面积3.61×108km2占70.8%
陆地面积1.49×108km2占29.2%
海洋:
平均深度:
3800m最深11033m(马里亚纳海沟)
陆地:
平均高度:
825m最高:
8844.43m(珠穆朗玛)
两者相差近20km。
1、陆地地形:
按高程和起伏程度,划分为以下几类地形单元:
(1)山地:
海拔高程大于500m、切割深度大于200m的正地形称为山或山地。
呈线状延伸的山地称为山脉。
(2)丘陵:
海拔低于500m、起伏幅度在200m以内的地区。
(3)平原
海拔低于500m、广阔而较为平坦的地区。
(4)高原
海拔500m以上、广阔而较为平坦的地区。
(5)盆地
四周被山地或高地包围,中间起伏而较为平坦的地区。
2、海底地形:
海底崎岖程度不亚于陆地,其规模和高低之差更有过之而无不及。
海底地形可分为大路边缘、大洋盆地和大洋中脊三个单元。
⑴大陆边缘:
是大陆与大洋连接的边缘地带,进一步可分为大陆架、大陆坡、大陆基。
①大陆架
又称陆棚。
是指围绕大陆的浅水海底谷底,地势平坦,平均坡度大于0.3°。
深度各地不一,平均水深约130m,对于坡度变化不明显的地区通常以200m水深处作为与大陆坡的分界。
世界大陆架平均宽度约为75km,我国的大陆架宽度超过200km。
国际上主要依据大陆架来圈定一个国家的领海范围。
②大陆坡
大陆架外缘陡倾斜地带,坡度较陡,平均为4.3°,最大可达到20°以上。
其下界平均水深约为2000m,宽度平均30km。
大陆坡上长发育海底峡谷,谷壁陡峭,剖面形态呈“V”字形。
③大陆基
又称大陆裙。
是大陆坡与大洋盆地之间的缓坡地带,其坡度一般小于1°。
通常是浊流和滑塌作用在大陆坡麓堆积而成的较为平坦的地形。
④海沟与岛弧
太平洋西部的阿留申群岛、千岛群岛、日本群岛、琉球群岛、菲律宾群岛等,无论是这些岛屿本身还是把它们连接起来,都呈弧形,称为岛弧。
岛弧靠大洋一侧发育有带状的巨型凹地。
横剖面类似不对称的“V”字型,深度在6000m以下,称为海沟。
⑵大洋中脊
海底的山脉泛称为海岭,其中最主要的一条呈线状贯穿于大洋盆地中央或一侧,称为大洋中脊或洋中脊。
洋中脊通常高出海底2000~3000m,宽度可达2000~4000km。
各大洋中的洋中脊首尾相连,全长大约6500km。
洋中脊是地震、火山活动强烈的海岭,其轴部常发育有巨大的中央裂谷。
⑶大洋盆地
又称洋盆。
是指介于大陆边缘与洋中脊之间的较平坦地带。
一般水深4000~6000m,面积约157.2×106,km2,可分为洋底丘陵和洋底平原两个次级地形单元。
①洋底丘陵
一般分布于靠近洋中脊的部位,由高出海底几十到几百米的圆形火山组成。
②洋底平原
指洋底极为平坦的地区,表面坡度小于1/1000,是主要靠近大陆边缘方向分布的平缓地形。
洋底平原中范围不大、地形比较突出的相对高度超过500m的孤立高地,称为海山。
二、地球的主要物理性质
1、地球的质量与密度
根据牛顿万有引力定律及多次实验,求出地球的质量为:
5.9742×1024kg,由此求得地球的平均密度:
5.516g/cm3
但是按实际测得的地表岩石密度平均都为2.6~2.8g/cm3仅为地球平均密度的一半。
根据地震波在地球内部传播速度与密度的关系,说明地球内部的密度随着深度的增加而逐渐增加
2、地球的重力(附图)
地球的重力=地球的引力(F)与地球自转产生的离心惯性力(P)的合力(G)。
地球重力随纬度变化而变化根据理论计算出各地的正常重力值称为理论计算值。
重力异常——由于地球各部分的物质组成和地壳构造不同,因而实际测量的重力值往往与理论值不符,称为重力异常。
正异常——实测重力值等于理论值,一般为金属矿区,由于物质密度大,对地面物质的引力较大。
负异常——实测重力值小于理论值,一般为石油,炔,石膏等非金属矿区,物质密度小,引力小。
利用重力异常找矿的方法称为重力探矿法。
并且对研究地球的形状,地壳的物质组成,地壳的构造,地壳运动和地震等都是有很高的价值。
3、地球的压力
地球的压力——指地球内部物质受上覆物质的重力而产生的压力即静压力。
深度越大压力越大,并且随着地球内部物质密度加大,压力增加越大。
4、地球内部的温度(地热)
日变化一般为1—1.5m
1.外热层(变温层)受太阳辐射影响
年变化影响深度达20—30m
2.恒温层———与当地年平均温度大致相当,常年不变,其深度一般为20—40m
3.增温层——地温随深度增加而逐渐增加,受地球内部热能影响,深度每增加100米就升高的温度称为地温梯度。
地温梯度的适用范围为地下20km以内。
通过间接测算,越接近地心低温的增加趋于缓慢:
地下100km约为1300℃
1000km约为2000℃
2900km约为2700℃
地心温度约为4000~5000℃
目前有不同的说法:
①地球余热说;
②重力差异说;
③放射热说。
5、地球的磁性
指南针为什么能够指示方向,就是因为地球是有磁性的。
在它的周围形成了一个磁力作用的空间——地磁场。
位于南半球的叫磁南极(S)和位于北半球的称为磁北极(N)。
某地磁针指示的磁南北为磁子午线,与该地地理子午线之间存在一个夹角,为磁偏角。
磁针在地磁赤道呈水平状态,由此向南或向北都会倾斜,其与水平面的夹角,称为磁倾角。
磁力的强弱称为磁场强度。
磁偏角、磁倾角、磁场强度统称为地磁要素。
地磁场的正常值(背景值)——是各地经过校正和清除变化等影响的地磁要素数据。
地磁异常——实地测量的地磁要素数据与正常值不符。
磁法找矿——就是通过地磁测量寻找有磁性异常的矿产。
(如磁铁矿等)
古地磁法——地球磁场是在不断变化的,有日变化,年变化,也有长期的周期变化(磁极倒转)。
通过对岩石中剩余磁性的研究,了解地质历史上磁场的变化,例如通过对比不同时期的古地磁极的位置(或同一地点不同时期所处的磁纬度)可以帮助了解地壳不同部分的相对位移情况,据古地磁场反转周期则可确定岩石的形成年代。
6、地球的弹性和塑性
⑴弹性
地震是地下某一点发生振动,并通过地震波向四周转播,引起各种破坏。
因此说明地球具有一定的弹性,地震波在不同介质中传播速度也不一样。
像地表海水在日月引力作用下发生潮汐现象一样,地球固体表层在日月引力作用下也有潮汐现象,可以引起地壳升降7~15cm,叫固体潮。
也可以说固体地球具有弹性。
⑵塑性
地球是一个旋转椭球体,表明地球具有一定的塑性。
地壳岩石中大量存在褶皱变形没完全断开,也是地壳岩石的塑性表现。
地震测量法——通过测定人工地震产生的地震波在地下传播速度的变化情况,探测地下的岩层、构造及有用矿产。
三、地球的圈层构造
1、地球的外部圈层构造
⑴大气圈
是地球的最外圈,是由包围地球的大气层所构成。
水中、土壤中及一些岩石中也有少量空气,深度一般不超过4km。
其底界为海、陆表面,没有明显的上界,为自然过渡到星际空间。
对地表气候分带和生命活动起着很大的作用。
大气圈的物质成分主要有N(约占78%),O(约占21%),其他是Ar、CO2、水蒸气和微尘(约占1%)。
根据大气温度、密度等物理特征,大气圈由下而上可分为:
①对流层——大气圈的下部,底界为海、陆表面~18KM高空。
由于温度、湿度分布不均匀,大气产生对流。
是地球上风云,雨雪、冰川等气候现象以及各种外力地质作用的发源地,对改变地表形态起着非常重要的作用。
②平流层亦称同温层,是地球大气层里上热下冷的一层,此层被分成不同的温度层,当中高温层置于顶部,而低温层置于低部。
它与位于其下贴近地表的对流层刚好相反,对流层是上冷下热的。
③中间层自平流层顶到85公里之间的大气层。
氮气和氧气主,几乎没有臭氧。
④电离层空气稀薄,在宇宙射线和太阳辐射的作用下气体分子被电离,故统称为电离层,是无线电波的传播层。
⑤扩散层——大气圈的最外层,地球引力极小,一部分大气分子可逃逸到星际空间去。
⑵水圈
地球表面约占3/4面积的海洋、湖泊、河流、海洋、冰川、沼泽及地下水等,组成一个连续但不规则的圈层,称为水圈。
水在太阳能和重力作用下,不断地进行着循环。
以各种方式对地面(或地下)岩石进行破坏、改造,并且把破坏的物质带到另一些地方堆积下来,形成削高补低结果。
⑶生物圈
是生物及其生命活动的地带所构成的连续圈层。
生物生存的范围可以从海平面以上10km高空到岩石圈以下数千米深处的岩石中,几乎包括整个水圈,所以,生物圈与大气圈、水圈,以及岩石圈都是互相渗透的,很难划分其严格的界限。
2、地球的内部圈层构造
地球的内部圈层是指从地面往下直至地心的各个圈层,包括地壳、地幔、地核。
地震波研究发现,地球内部存在着地震波速度突变的若干界面,显示了地球内部物质的差异,具有层圈状构造。
纵波可以通过固体和流体,速度较快;横波只能通过固体,速度较慢。
地震波在地下若干深度处,传播速度发生剧烈变化的面,称为不连续面。
①莫霍面——是由南斯拉夫学者莫霍洛维奇(Mohorovicic)于1909年首先发现的,因此被称为莫霍洛维奇面,简称莫霍面。
位于地表下(自海平面算起)平均33km(指大陆部分)处,纵波到达这一界面后,其速度由平均7.6km/s,突升为8.0km/s。
大洋浅(平均8km)、大陆深(平均33km)。
莫霍面之上为地壳,之下为地幔。
②古登堡面——位于地下2900km深度。
横波到这一界面就消失了,纵波却能够通过。
表明该面尚未固态岩石,下为液态物质。
以最早(1914年)研究这一界面的美国地球物理学家古登堡的名字命名。
古登堡面之上为地幔,之下为地核。
根据两个不连续界面,将地球内部划分为三个圈层:
层圈名称
特征
地壳
岩石圈
1.是由岩石组成的地球外壳。
2.大陆地壳平均厚33km(最厚>70km),广泛分布有沉积岩、岩浆岩、变质岩,最老的岩石年龄为38亿年,具有硅铝层和硅镁层。
大洋地壳平均厚8km(最薄<3km),主要为玄武岩类及现代沉积物,只有硅镁层没有硅铝层。
3.是所有地质作用的场所,也是目前地质学研究的主要对象。
4.陆壳中部普遍存在一个次一级不连续面,称为康德拉面。
将地壳分为上地壳和下地壳。
上部花岗质层(硅铝层)平均密度为2.7g/cm3,下部玄武质层(硅镁层)平均密度为3.3g/cm3。
莫霍面
地幔
上地幔
为坚硬岩石,与地壳共同构成地球外表。
(上地幔该层)
60km
共同特征:
为超铁镁质岩石。
平均密度:
3.5g/cm3
软流圈
地震横波传播速度明显降低,横波在局部通不过,推测部分物质可能呈熔融状态。
是岩浆的发源地,也是构造运动的动力源。
60~400km
过渡层
地震波速迅速增加,物质密度增大由3.64g/cm3增至4.64g/cm3。
下地幔
地震波速平缓增加,密度为5.1g/cm3,化学成分与上地幔相似,铁的含量增加。
1000~2900km
古登堡面
地核
外核
平均密度10.5g/cm3,地震纵波速度急剧降低横波消失,推测为液态,温度约3000℃,压力大于3×1011Pa
2900~4640km
过渡层
纵波速度加快,推测其物质从液态过渡到固态。
4640~5155km
内核
纵波突然加速,并出现由纵波转换成横波,表明物质为固态,平均密度12.9g/cm,与陨石相似推测内核物质主要成分为铁、镍,故称为铁镍核。
5155km~地心
3、均衡原理
一般地壳越厚的地方,地势越高;地壳越薄的地方,地势越低。
与此相应的是,莫霍面表现出明显起伏。
地势高的地方,莫霍面低;地势低的地方莫霍面高。
地势的起伏同莫霍面的起伏呈镜像关系,很显然均衡现象是存在的,但是引起均衡的动力不是岩块的浮力,而是重力。
拓展:
宇宙、太阳系、地球的起源
一、地球的形状和大小
形状
大小
二、地球的表面形态特征
陆地地形
海底地形
二、地球的主要物理性质
地球的质量与密度
地球的重力
地球的压力
地球内部的温度
地球的弹性和塑性