《地球概况》教案.docx

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《地球概况》教案

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本学期授课次序

3－4

授课班级

课题名称

地球概况

教学目的要求：

了解地球的演化及其在宇宙中的位置；地球的形状、大小及表面形态特征和外部圈层构造；基本掌握内部圈层构造特征及地球的主要物理性质。

教学重点及难点：

重点是地球内部圈层构造特征及主要物理性质；

教学程序设计

次序

内　　　　　　　容

计划时间

第一章

地球概况

第一章地球概况

第一节地球的演化

第二节地球的形状、大小

一、地球的形状

二、地球的大小

三、地球的表面形态

第三节　地球的主要物理性质

一、地球的质量与密度

二、地球的重力和压力

三、地球的磁性

四、地球的温度（地热）

五、地球的弹塑性

第四节地球的圈层构造

一、地球的外部圈层构造

二、地球的内部圈层构造

作业及思考题：

　　1.地球表面的主要形态有哪些？

2.地球的主要物理性质有哪些？

　　3.地球外部有哪些圈层？

4.地球内部有哪些圈层？

内部圈层主要是依据什么来划分的？

5.陆壳与洋壳有何差别？

教学实施经验小记（请写后面）

第一章地球概况

第一节地球的演化

一、宇宙、太阳系、地球的起源

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：

一星云说：

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；

二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；

三俘获说：

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。

二、地球的早期演化（录像——天体的来龙去脉）

第二节地球的形状、大小

一、地球的形状（附图）

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14m南极却凹进24m，中纬度在北半球稍凹进，而在南半球稍凸出（不到10m）

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。

二、地球的大小（附图）

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=6356.752KM

平均半径R=（a

*c）1/3=6371.004KM

长短半径差a-c=21.385KM

扁平δ=（a-c）/a=1/298.257

表面积S=4πr2=510064472KM2

体积V=4πr2/3=10832亿KM2

三、地球的表面形态

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3亿6千万平方公里占70.8%

陆地面积1亿449百万平方公里占29.2%

海洋：

陆地：

平均深度：

3729m最深11034m（马里亚纳海沟）平均高度：

875m最高：

8844m（珠穆朗玛）

两者相差近20km

海底地形：

陆地地形：

大的陆块叫大陆小的叫岛屿

（1）大陆边缘

（1）山地（500m）以上切割度大于200m

①大陆架

（2）高原—500m以上广阔而平坦的地区

②大陆基（3）丘陵—低于500m，相对高差小于200m

③海沟、岛屿（4）盆地—四周被山地或高地包围

（2）大样盆地——2500—6000m深中间低平，外形似盆的地形

有丘陵平原海山（5）平原—7200m广阔而平坦的地区

（3）洋脊——洋底山脉

第三节、地球的物理性质

一、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:

由此求得地球的平均密度：

g/cm3

但是按实际测得的地表岩石密度平均都为2.6—2.8g/

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

二、地球的重力和压力（附图）

（一）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。

（二）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。

三、地球的磁性（图）

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）。

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。

四、地球的温度（地热）

日变化一般为1—1.5m

1.外热层（变温层）受太阳辐射影像

年变化影响深度达20—30m

2.常温层———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。

一般大陆为1—5℃/100m，海底为4—8℃/100m。

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4000－6000℃

（附地球的温度录像）

地球内部如此大量的热能从何而来的呢？

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。

五、地球的弹性

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。

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。

第四节地球的层圈构造

一、地球的外部圈层构造

（一）、大气圈

——是地球的最外圈，由空气、水气和尘埃组成，对地表气候分带和生命活动起着很大的作用。

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。

（附图）

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

3.中间层空气稀薄，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。

4.热成层

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。

（二）水圈

——通常人们把地球表面上的海洋、河流、湖泊、冰川以及地下水等看成是一个包围地球的连续水层，称为水圈。

水在这样不停的运动中，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。

（三）生物圈

——是生命活动的地带所构成的连续圈层。

二、地球的内部圈层构造

（一）地球内部地震波速度突变的主要界面

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。

1.莫霍面——位于地表以下数公里－40km±，纵波到达这一界面后，其速度由平均6－7km/s，突升为8.1km/s。

大洋浅（平均8km）、大陆深（平均33km）。

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。

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。

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。

3.康拉德面——位于地壳内部。

表现为纵波速度由6km/s突变为6.6km/s。

由此而推断地壳分为密度不同的上、下两层，上层为花岗岩（硅铝层），下层为玄武岩层（硅镁层）。

（二）地球内容各层圈的特征

层圈名称

特征

地壳

岩石圈

1.是由岩石组成的地球外壳。

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。

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。

莫霍面

地幔

上地幔

为坚硬岩石，与地壳共同构成地球外表。

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，<10%的岩石处于熔融状态，其强度降低、塑性增加，物质发生蠕变，并缓慢流动。

是岩浆的发源地，也是构造运动的动力源。

250km

地震波速迅速增加，物质密度增大由3.64g/cm3增至4.64g/cm3。

650km

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。

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

4642km

过渡层

纵波速度加快，推测其物质从液态过渡到固态。

5157km

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。

三、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。

其原理是，设想在地幔内部（很可能在软流圈内）的某一深度上可以找到一个水平面，称为补偿基面。

在此面的单位面积上所承受的上覆岩块的总重量都相同。

即是以此补偿基面为准，高山地区的地势虽高，但其下部地幔的厚度小；大洋地区的地势虽低，但其拥有的地幔厚度大，故两处岩块的总重量相等（图1-20），从而能保持重力均衡。

这种均衡总是暂时的和相对的。

因为高处易剥蚀，低处被填平，以及构造运动等因素都可能打破这种平衡。