第4章 地球的圈层构造及能量系统

第一节 外部圈层
（一）大气圈（Atmosphere）
1. 大气组成
2. 大气结构
暖层
中间层（高空对流层） 平流层 对流层
（二）水圈（Hydrosphere）
1. 水圈组成
能够被人类直接利用的水不足1%。
2. 水的循环
地下水的循环
生物水的循环
（三）生物圈（Biosphere）
生物及其生命活动地带所构成的连续圈层，大气圈、水圈和地壳 表层的土壤和岩石里，都有生物存在，目前已知的生物有近两百 万个种类。
厚度约33km，平均密度2.7g/cm3， 平均Vp 5.8km/s
硅镁层（玄武质层）： 主要为富镁的硅酸盐矿物所组成，平均
厚度约7km，平均密度2.9g/cm3，平 均Vp 6.wk.baidu.comkm/s
2. 地幔的特征
厚度：2870km，体积约占地球83.4%，质量占地球67.8%。 组成：镁铁质硅酸盐（据地震、陨石、深成岩及实验室推测），绝
斑玄武岩及金伯利岩的源区。
均匀层（B3层），220-400km，固态，镁铁质和超镁铁质
岩石组成，碱性玄武岩的源区。
过渡层，C层，400-670km
物质结构调整，密度进一步增大。
下地幔，D层，670-2891km
物质结构不再发生变化，但进一步压缩。
现今对地幔（地核）结构、成分的研究，主要依赖陨石、地 球物理，不少认识仍有较大的推断成分。
地球物理学证据
（二）地球内部圈层的划分
地球内部有两个明显的波速不连续界面：
第一个界面：地下5-70km深处，平均厚度33km，大洋区较
浅，最浅处不足5km，称为“莫霍面”。
第二个界面：
位于地下2891km 处，称“古登堡面”。
（三）地球内部圈层的特点
1. 地壳的特征
地壳是地球的最外部圈层，与人类活动的关系最为密切，对 它的了解和研究也比较深入。
此外，地球自转的动能、矿物结晶及地幔物质的分异作用等 都可以转化出大量的热能。
地球自太阳吸收的能量可达每年4.2×1024焦耳，超过地球生 全部煤炭完全燃烧所获得热能的300倍，其中1/3被大气圈和 地表反射，2/3被地球表层吸收并转化为地球演化所需能量。
地球内部的热能来源尚无定论。
3. 地核的特征
厚度：3741km，体积约占地球的16.2%，质量是地球的 31.3%。
组成：铁、镍、少量的氢、硫化物和硅酸盐。 结构：分三层，外核（E层，液态）、过渡层（F层，液→固） 和内核（G层，固态）。
平均密度10.83g/cm3。
第三节 能量系统
内能：地球自转的旋转能、重力作用的重力能、
动物：由无脊椎动物和脊椎动物组成的多细胞复杂生物。
第二节 内部圈层
地球内部圈层：同心环状，非梨亦非球—“煮熟的鸡蛋”
（一）圈层结构的证据
地球化学
不同或同一构造层内 物质的化学成分不均 一。
陨石学
石陨石：主要由镁铁质的硅酸盐相组成，代表上地幔的成分。 铁石陨石：大致相等的硅酸盐相与铁镍金属相组成，含少量的硫化物相，代表 下地幔的成分。 铁陨石：主要是金属相，少量的硫化物相（铁、镍），代表地核的成分。
放射性元素衰变的热能及矿物结晶的结晶能和化 学能。
外能：太阳辐射能、天体引力能等。
一般认为，岩石中放射性元素衰变是地球热能的主要来源， 如果地球中放射性元素含量和地壳中的含量相当，那么地球所释 放的热量不仅足够使整个地球熔化，而且能够使它完全气化并蒸 发掉。
其次，由于自身的重力作用也可转化出大量热能，其总热量 可能十分接近放射性热能。
厚度：陆壳最厚，可达70km，洋壳最薄，最小不到5km， 平均厚度18km。
组成：陆壳，沉积岩、岩浆岩、变质岩；洋壳，玄武岩，密 度：2.6-2.9g/cm3。
年龄：陆壳老（38亿年），洋壳新（不超过2亿年）
上地壳 （大陆地壳） （ A1 ）
-康拉德面-
下地壳 （大洋地壳） （ A2 ）
硅铝层（花岗质层）： 主要为富铝的硅酸盐矿物所组成，平均
原核生物界 原生生物界 真菌界 植物界 动物界
原核生物
无细胞核的原核 生物，以细菌和 蓝绿藻为主。
原生生物
具有细胞核的单细胞生物，包括 细菌、藻和原生动物。
硅藻
真菌：没有叶绿素的真核生物，不能进行光合作用，包括蘑菇、
木耳、灵芝等。
植物：具有叶绿素，能进行光合作用的自养生物，包括蕨类植物、
裸子植物、被子植物等。
第4章 地球的圈层构造及能量系统
Chapter 4 Spheres Structure of the Earth
地球具有圈层结构，以地表为界分为内部圈层和外 部圈层。
每个圈层都有自己的物质组成、运动特征和物理、 化学性质。
对地质作用各有不同程度的、直接或间接的影响。
第一节 外部圈层 第二节 内部圈层 第三节 能量系统
大部分属于固体岩石。
结构：分三层。
B：上地幔（固/部分熔融）；C：过渡层（固）；D：下地幔（固）
地幔上部由坚硬的岩石组成，这部分和地壳一起构成岩石圈，
地壳中的资源、岩浆均直接或间接来自于地幔。
上地幔，B层，33-400km
盖层（岩石圈地幔），B1层，20-80km，固态，主要为
橄榄岩。
低速层（软流圈）， B2层，80-220km，部分熔融，拉