地球的物理性质和圈层结构
【初中地理】地球的圈层结构

【初中地理】地球的圈层结构地球是一个具有同心圈层结构的非均质体,以地球固体表面为界分为内圈和外圈,它们又可分别再分为几个圈层,每个圈层都有自己的物质运动特征和物理化学性质。
一、地球外层地球固体表面以上,根据物质性状可以分为大气圈、水圈和生物圈。
大气圈是包围着地球的气体,厚度有几万千米,总质量约5136108t。
由于受地心的引力,以地球表面的大气最稠密(约有3/4集中在地面到100km高度范围内,1/2集中在地面至10km高度范围内),向外逐渐稀薄,过渡为宇宙气体,故大气圈无明确的上界。
大气有明显的可压缩性,其密度和压力与温度成反比,并与高度成反比,以海平面的密度和压力最大。
根据温度和密度等大气物理特征可将大气圈自下而上分为对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层,其中与人类关系最密切的是对流层和平流层。
水圈是地球表面的水体,占地球总质量的0.024%。
其中大部分集中在海洋中(占总水量的97%),另一部分分布在陆地河流、湖泊和地表岩石的孔隙中。
此外,地球上的水也以固体水(极地和山地冰川)或水蒸气的形式存在,其中冰川约占总水量的2%。
陆地上河流、湖泊和沼泽的水直接或通过水蒸气和地下水与海洋相连。
因此,地球上的水体构成了环绕地球的完整水圈。
水圈不仅独立存在,还渗透到大气圈、岩石圈和生物圈中,并在其间不断循环。
水循环是地球外层物质循环最重要的方式之一。
生物圈是地球上生物(包括动物、植物和微生物)生存和活动的范围。
现代地球的大气圈、水圈和岩石圈构成了一个适宜生命存在的环境。
地球独特的天文条件,加上大气圈、水圈和生物圈本身等的调节作用,提供了适于生命的各种气候条件;磁层和大气层将有害于生命的高能辐射和带电离子阻挡或吸收;生物通过呼吸或光合作用在大气中进行着必不可少的氧与二氧化碳的交换;水圈和岩石圈为生物提供着必需的水分和矿物养料等等。
这样,在岩石圈上部、大气圈下部和水圈的全部,到处都有生命的踪迹。
生物所导致的或以生物活动为中心的物质循环不仅是地球各圈层间物质循环的重要内容,还是各圈层相互联系的重要纽带。
3-地球的物理性质和圈层结构-78

地球的粘性
从理论上讲,在一个完全弹性体中应该没有 能量的损耗。因此,地震时除了面波因扩展 而发生的几何衰减外,其它类型的地震波应 该没有运动衰减。这样地球如果一旦发生某 种形式的振荡,也就应该永远继续下去。但 这一分析结果与观察事实相矛盾,表明地球 有一定的衰减存在,并非是一个完全的弹性 体。说明地球具有一定的粘性 粘性特征。 粘性
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洋壳的组成
枕状玄武岩
39
地 幔(Mantle) )
地幔分上、下地 幔;顶部由超基性岩 (相当于辉石橄榄岩) 组成,称岩石圈地幔, 与地壳合称岩石圈。 岩石圈地幔以下,存在一个地震波的低 速层,深度在60-350 km。低速层内岩石强 度低,处于部分熔融状态,称软流圈。
41
地 核(Core) )
7
固体潮与地球的弹性
地球在日月引力作用下发生弹性变形。 地球的固体表层存在与潮汐相似的周期 性升降现象-固体潮。陆地表面的升级幅度 达7~15 cm。 地震波(弹性波)能够在地球内部进行传播 也说明地球具有弹性。
8
固体潮与地球的弹性
地球同时还具有一定的塑性 塑性。地球在其自转 塑性 的过程中逐渐演化成为一个旋转椭球体 旋转椭球体并保 旋转椭球体 持下来,这表明看似刚体的地球实际上存在 着永久性的塑性变形。在野外常常也可以看 到,各种坚硬的岩石中往往发育有高度的弯 曲现象,同样是岩石形成后在长期的地应力 作用下再发生塑性变形的结果。
26
地球的内部分层
圈层 代号 A 地 壳 B 上地幔 地 幔 过渡层 C 名 称 下地幔 地 外 核 过渡带 核 内 核 D E F G 底界深 度(km) 0->100 60 400 670 2891 4771 5150 6371 密 度 (g/cm3) 2.0-2.9 3.37 -3.48 3.7-4.0 4.7-5.6 9.9-11.9 12.06 12.8-13.1 物 态 固态 岩石圈 软流圈 固态 中间圈 液态 固态
地球内部圈层结构的划分依据

地球内部圈层结构的划分依据
地球内部圈层结构的划分依据:
1、根据物质的性质:地球内部可以划分为外壳、内核和中间带三大层。
外壳由固体岩石构成,内核由高密度的金属构成,中间带由液态的铁-硅合金构成。
2、根据物理状态:依次向内分为地壳、地幔、地核三大层。
地壳是最外层,地幔大部分由融态熔融物质组成,地核主要由半固态物质组成,其中还包括一小部分液态物质。
3、根据温度:依次向内分为地表、地球内部热带、地球内部寒带三大层。
地表是最外层,其温度范围在0-100℃之间;地球内部热带温度范围在3000-4000℃;地球内部寒带温度范围在4000-5000℃。
解读地球-3-地球的内部圈层结构

地球的内部圈层 2 物理性质
★ 压力
指在不同深度 处单位面积上 的静岩压力
地球内部压力值与该处上覆岩石的总重量相等, 称为静岩压力
地球内部压力随深度加大而增高
地球的内部圈层 2 物理性质
★ 重力 地球上的任何物体都受到 地心的引力F和地球自转 产生的离心力作用P 重力值随纬度的增加而增加
因为离心作用仅是地心引力的0.3%, 所以地球上的重力,基本上就是地球 的引力
地球的内部圈层 1 圈层划分
★ 在上地幔内部,还存在一 个地震波的低速层,其深度一 般在地表之下60 km-250 km 之间 ★ 低速层的上下并没有明显 的界面,地震波速表现为渐变 的特征。低速层后来被命名为 软流圈。 ★ 软流圈以上,岩石强度较 大的部分(包括地壳和上地幔 顶部)称为岩石圈。
地球的内部圈层 1 圈层划分
重力值随高度的增加而减少
地球的内部圈层 2 物理性质
★ 重力
正常重力: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
☆ 十分接近地球大地水准面形状的 扁球体代表地球 ☆ 地球内部的物质成同心层状分布 每一层密度均匀
重力异常:实测重力值与理 论重力值的差异
☆ 地面观测点不在大地水准面上 ☆ 剩余物质产生附加重力值 ☆ 地内物质密度分布不均匀
地球内部温度比较公认的推算结果: ☆ 在莫霍面附近地温约为400~1000℃ ☆ 在岩石圈底面约在1100℃左右 ☆ 上、下地幔界面附近温度大致在1900℃左右
☆ 古登堡面附近的温度大约为3700℃左右 ☆ 地心处的温度大约为4300~4500℃
地球的内部圈层 2 物理性质
★ 磁性 地磁场:地球周围存在着的磁场 ☆ 地磁轴与地球 自转轴并不重合, 二者约呈11.5°
地球科学概论第三章 地球的内部圈层

变化磁场:是起源于地球外部并叠加在基本磁 场上的各种短期变化磁场。它只占地磁场的很 小部分(<1%)。这种磁场主要是由太阳辐射、 太阳带电粒子流、 太阳的黑子活动等因素所引 起的。 磁异常:是地球浅部具有磁性的 矿物和岩石所引起的局部磁场, 它也叠加在基本磁场之上。 正磁异常---负磁异常 磁异常的研究意义:找矿和揭 示地球物理数据
(四)温度
温度在地球内部的分布状况称为地温场。 通常把地表常温层以下每向下加深100 m所升 高的温度称为地热增温率或地温梯度(温度每 增加1℃所增加的深度则称为地热增温级)。
地球表层平 均地温梯度为3 ℃/100m. 莫霍面处地 温400-1000℃ ,在岩石圈底 部约为1100℃ ,在上、下地 幔界面约为 1900℃,在古 登堡面约为 3700℃,地心 处的温度约为 4300-4500℃。
通常把单位时间内通过地表单位面积的 热量称为地热流密度。目前全球实测的平 均地热流值为1.47×41.686mW/m2,大陆地 表热流的平均值(1.46 HFU)与海底的平均 值(1.47)基本相等。 地表热流值或地温梯度明显高于平均 值或背景值的地区称为地热异常区。 地热及地热异常的研究意义。
(五)磁场
古登堡不连续面(简称古登堡面,G面)位于地下2885 km的深处,从上往下,纵波速度由13.64km/s突然降低为 7.98km/s,横波速度由7.23 km/s向下突然消失, 且地 震波出现极明显的反射、折射现象。
低速带(或低速层)出现的深度一般介于60~250 km之间, 接近地幔的顶部,在低速带内,地震波速度不仅未随深度而 增加,反而比上层减小5%~10%左右;并且,局部地段横 波消失。该圈层称为软流圈。软流圈以上为岩石圈。
因此,地球的内部构造可以以莫霍面和古登堡面 划分为地壳、地幔和地核三个主要圈层。根据次一级 界面,还可以把地幔进一步划分为上地幔和下地幔, 把地核进一步划分为外地核、过渡层及内地核。在上 地幔上部存在着一个软流圈,软流圈以上的上地幔部 分与地壳一起构成岩石圈。
地球的内部圈层和特征

三、地球内部各圈层旳物质构成及物理状态 3. 地壳 (3)岩石
岩浆岩:岩浆冷凝后形成旳岩石称为岩浆岩,又称火 成岩。
根据形成 环境又可 分为两种 类型:喷 出岩和侵 入岩
文象花岗岩
辉石花岗岩
美国夏威夷Kilauea火山中旳熔岩
三、地球内部各圈层旳物质构成及物理状态 3. 地壳 (3)岩石
一、地球内部旳主要物理性质
3. 重力
地球吸引力与离心力旳合力就是重力,主要取决于地球 旳引力。
重力场旳强度用重力加速度来衡量,重力加速度也简称 重力。 重力随纬度升高而增长。
4. 温度
外热层:因为受太阳辐射热旳影响,温度可变旳地球表层, 平均深度约15m。 常温层:外热层旳下界处温度常年保持不变,这一深度带 称常温层。 地热增温率或地温梯度:常温层下列每向下100m所升高温 度。
解理旳等级: 据其产生旳难易
程度及完好性,一般分为五级: 1)极完全解理:矿物受力后
极易裂成薄片,解理面平整而光 滑。
2)完全解理:矿物受力后易裂成光滑旳 平面或规则旳解理块,解理面明显而平 滑,常见∥解理面旳阶梯。
3)中档解理: 矿物受力后常破裂成较小旳不很平 滑旳平面,解理面不太连续,常呈阶 梯状,且闪闪发亮,清楚可见。
三、地球内部各圈层旳物质构成及物理状态 3. 地壳 (3)岩石
(3) 岩石 天然形成旳、由固体矿物或岩屑构成旳集
合体。 ① 岩石旳矿物成份及构造、构造
不同旳岩石具有不同旳矿物成份及构造、构造 岩石旳构造:构成岩石旳矿物(或岩屑)旳
结晶程度、颗粒大小、形状及其相互关系。 如 等粒构造、碎屑构造等
等粒构造
矿物对光全部吸收时,矿物呈黑色 对全部波长旳色光均匀吸收,矿物呈不同程度旳灰色 基本上都不吸收则为无色或白色 选择吸收某些波长旳色光,矿物呈现吸收色光旳互补色
地质学基础-地球概况

(三)地核 古登堡面以下直至地心的部分称地核,半径为3480km的球体, 平均密度为10.83g/cm3; 一般认为物质成分主要为铁; 划分为外核、过渡层、内核。
(四)岩石圈
地壳与上地幔的顶部(软流圈以上部分),都是由固态岩石
组成的,因而称岩石圈;
平均厚80km,大陆区厚60-150km,大洋区厚30-90km; 平均密度为3.25g/cm3;体积分数为3.72%,质量分数为2.19%。
二.地球的重力
地球上某处的重力是该处所受地 心引力与地球自转离心力(垂直 地面分力)的合力。 地球表面的重力随纬度值的增大 而增大(赤道 978.0318cm/s2, 两极 983.2177cm/s2,g随海拔高 度的增高而减小)。
由于地面起伏和地球物质密度不均匀以及结构差异 等原因使实测重力值与理论值不符,这种现象称为重 力异常(正、负异常)。
第一章 地球概况
本章共分四个部分: 1、地球的形状和大小 2、地球的外部圈层结构 3、固体地球的主要物理性质 4、地球内部的圈层结构
第一节 地球的形状和大小
一.地球极近似旋转椭球体 (自转所致,表明地球具有弹性) 二.地球不是严格的旋转椭球体 (内部物质分布不均匀) 三.地球形状的主要参数 赤道半径a 6378.140km 两极半径c 6356.755km 平均半径R 6371.004km 扁率(a-c)/a 1/298.253 表面积 510064472km2 体积 10832×108km3
生物的作用:产生氧气,促进化学循环。
第三节 固体地球的主要物理性质
地球的质量和密度 地球的重力 地球的压力 地球的磁性 地球内部的温度 地球的弹性和塑性
一.地球的质量和密度
根据牛顿万有引力定律计 算 出 地 球 的 质 量 为 5.9472×1024kg , 地 球 的 平均密度为5.516g/cm3。 砂、页、灰岩平均密度为 2.6g/cm3, 花 岗 岩 密 度 为 2.67g/cm3,玄武岩密度为 2.85g/cm3 , 因 而 推 论 , 地球内部大部分物质密度 应大于平均密度。 地球的密度随深度增加而 增大,且是不均匀的。
地球概论-地球的结构和物理性质3

有磁力作用的空间叫磁场。表征磁场特征的一个要素 是磁场强度。地球磁场是弱磁场。地面附近的磁场强度, 大约只有50μT。赤道附近较弱,约30-40μT;两极较强, 约为60μT。它因时因地而发生变化的量就更微弱了。
地球磁场强度(F)在空间是一个有方向的量。它的方 向对于水平面的俯角叫做磁倾角(I)。有了磁倾角,地球 磁场强度就有它的水平分量(H)和垂直分理(Z)。
海岭一般位于大洋中部。世界各大洋的洋底,都贯穿 着一条高大的海岭,彼此首尾相接,连绵不绝,称为洋中 脊。最引人瞩目的首推大西洋中脊,它呈S形纵贯南北, 与两岸大陆轮廓完全吻合。洋中脊的轴部,有一条深为 1—2km的断裂谷把洋脊劈开。海沟的位置往往同岛弧相邻 近;典型的海沟,通常位于大洋的边缘。
第十五节 地球内部的物理性质
海可以分为边缘海、内陆海和地中海。 边缘海既是海洋的边缘,又是临近大陆前沿;这类海与 大洋联系广泛,一般由一群海岛把它与大洋分开。我国 的东海、南海就是太平洋的边缘海。
地中海介于大洲之间,面积很大,最典型的就是介 于欧、亚、非三洲之间的地中海。
被欧、亚、非大陆包围的地中海
内海深入陆地内部,面积较小,例如我国的渤海、北 欧的波罗的海和南欧的黑海等。
地磁偏角的分布,不仅与地磁两极有关,而且还同地 理两极有关。
地磁两极所在的地理子午线上,地磁偏角为0°或 180°,该子午线称为无偏线。无偏线分全球为东偏和 西偏两半球。在东偏半球,地磁北极位于地理北极的 偏东方向,地磁偏角都是东偏角;而在西偏半球,地 磁北极位于地理北极之西,地磁偏角都是西偏角。然 而,地磁偏角的大小因地而异,并不是简单地因经度 或纬度而不同。
——在大陆架向深海的一方,有一个深度不很大而坡度特 大的地带。其深度约为200—2500m,坡度则达3.5% —6 %,即2°—3.5°。这是海底地形中特大的坡度。因此, 这个地带被叫做大陆坡,是陆块与洋底的真正界限。
地球科学概论 第14讲 地幔外核和内核

1 地球内部圈层结构
当µ=0,Vs=0,即S波不能通过液体。 地震波在介质突变界面将发生反射和折射,这种界 面称为波速的不连续面。
地震波总是沿着弯曲的路径传播—最短时间原理 (最经济原理;费马原理)
地震波波速和传播方向的变化是地球内部圈层划分 的基本依据。
1 地球内部圈层结构
地 球 内 部 的 密 度 分 布 状 况
一级圈层:三个
地壳(Crust) 地幔(Mantle) 地核(Core)
莫霍面 古登堡面
1 地球内部圈层结构
二级圈层:七个
从地表向地球深部依次为
A(地壳); B,C,D(地幔); 以及 E,F 和 G 层(地核)。
三级分层:11个
大陆地壳还可再分为上、下地壳两层,即A1和A2; 在地幔的B层中则包括三个三级分层:B1、B2(为地震波 低速层,推断为熔融状态,故也称软流圈)和 B3; C层 D层中包含两个三级分层,它们依次称作 D′和 D″层。 E,F,G层
第 14 讲
地幔、外核和内核
申文斌 徐新禹 霍学深 金涛勇 2015年4月6-13日
1
提纲
地球内部圈层结构 地球内部主要物理性质 地球内部各圈层的物质组成及物理状态 地球不同圈层的相互作用
2
1 地球内部圈层结构
(1)划分依据
A. 人类可以直接观察到的地下深度十分有限。世界 上最深的矿井仅4~5km,最深的钻井不过12.5km。火山 喷出来的岩浆,最深也只能带出地下几十到200km左右 的物质。
B. 天然和人工地震是“透视”地球内部的主要工具 。
1 地球内部圈层结构
地震波是照亮地 球内部的“明灯”
1 地球内部圈层结构
地震波传播速度与介质的密度和弹性参数有以 下关系:
第四章 第一节 地球的物理性质

某点的重力值只与该点的纬度有关,沿经度没变化, 其 最大值和最小值分别位于两极和赤道。
2. 重力异常
重力异常:广义上讲,即实测的重力值与正常值之间 的差。
重力校正:为了了解地壳中物质密度变化,消除高度 和地形的影响,把实测重力值校正到相当于海平面高 度时的重力值,这一过程称为重力校正。
但实际测量却发现,地表常见沉积岩的平均密度只有 2.60g/cm3,地表出露的花岗岩的密度为2.85 g/cm3,显 然,地球内部的物质密度大于地表。
地球内部的密度
原理——地震波通过不同密度介质 时的波速不同,在越过两种不同介 质时还会发生折射现象。
地内密度测量有三处突变,反映了 密度(和物质)的不连续;
实际补偿方式=密度补偿(37%)+深部补偿(63%)
4.地球的压力
地球某处的压力是由上覆地球物质的重量产生 的静压力。
10km处压力:3,000大 气压
33km处为12,000大气 压
地心达360万大气压
(1大气压=1.01325*105Pa)
压 力
地壳 地 幔 地 核
图 3—6 地球内部 压力分布曲线
第四章 地球的物理性质及内 部圈层
第一节 地球的物理性质
地球的物理性质包括:重力、密度、弹 塑性、重力、压力、磁性、地热、放射 性、电性等。
了解、掌握和正确应用地球的物理性质 是打开地球奥秘的重要手段。
Earth
一、 地球的质量、密度和弹塑性
1、地球的质量和密度
地球的质量为:5.9472×1024t 根据质量和体积计算的平均密度为:5.516g/cm3
地球科学概论第三章 地球构造

由水平运动造成的构造形迹,大多数比较清楚。 由水平运动造成的构造形迹,大多数比较清楚。 强烈的挤压总是和紧密的褶皱、 强烈的挤压总是和紧密的褶皱、逆掩断层以及断层 面呈波状的辗掩断层相联系。 面呈波状的辗掩断层相联系。 由于褶皱、辗掩而使地壳缩短变形、甚至重复。 由于褶皱、辗掩而使地壳缩短变形、甚至重复。 当重复地层遭受长期风化后, 当重复地层遭受长期风化后,有时会形成飞来峰或 构造窗。 构造窗。
地球内部的主要物理性质
地震波: 地震波: 纵波—质点振动方向与传播方向相同, 纵波—质点振动方向与传播方向相同,速度 任何物质均可通过,又称P 快,任何物质均可通过,又称P波; 横波—质点振动方向与传播方向垂直, 横波—质点振动方向与传播方向垂直,速度 不能通过液态介质,又称S 慢,不能通过液态介质,又称S波; 33km处 波的速度突然增加; 33km处,P波、S波的速度突然增加; 2885km处 的速度下降 下降, 波降至0 2885km处,P波、 S波的速度下降,S波降至0; 5155km处,S波从0变为3.46km/s。 5155km处 波从0变为3.46km/s。 3.46km/s
上部为固态(33~60km); 上部为固态(33~60km); 上地幔上部固态与地壳组成岩石圈) (上地幔上部固态与地壳组成岩石圈) 中部为部分熔融状态(60~250km,岩浆发源地) 中部为部分熔融状态(60~250km,岩浆发源地) 中部低速层(部分熔融状态)为软流圈) (中部低速层(部分熔融状态)为软流圈) 下部为固态(250~650km)。 下部为固态(250~650km)。
在大陆内部, 在大陆内部,垂直 运动可以通过大地水准 测量来发现。 测量来发现。 在海边可以利用各 种标志来验证。 种标志来验证。 如 意大利那不勒斯湾 海岸波簇里奥城神庙前 的三根大理石柱, 的三根大理石柱,就因 地壳的升降一渡没入海 中,人们就根据海生动 物在柱上的钻孔痕迹来 判断地壳升降的幅度。 判断地壳升降的幅度。
地球的基本知识

重力在地球内部的变化
影响重力大小的不是整个地球的总质量, 而主要是所在深度以下的质量。
由于地壳与地幔的密度都比较小,从地表 到地下2900km的核幔界面,重力大体上是随 深度增加而略有增加,但有波动。在核幔界 面上,重力值达到极大(约1069伽),再往深 处去,各个方向上的引力趋向平衡,重力值逐 渐减少,直至变小为零。
六、地球的弹塑性
弹塑性:地球具有弹性,表现在地球内部能传播 地震波,因为地震波是弹性波。地表的固体岩石 在日、月引力的作用下也有交替的涨落现象,其 幅度为7—8cm,这种现象称为固体潮。也说明固 体地球具有弹性。地球也具有塑性,地球的自转 能引起地球赤道半径加大而成为椭球。在应力的 作用下引起岩石发生弯曲而不破裂等,这些都说 明地球具有塑性。
地核 古登堡面以下地心的一个球体。 半径为3480km。地核的密度达 9.98~12.5g/cm3。其成分以铁镍物 质为主.根据其状态可分为外核和 内核。外核:物态为液态,其成分 除铁镍外,可能还有碳、硅和硫; 内核:物态为固态,其成分为铁镍 物质。
第三节 地球的主要物理性质
一、地球的密度 二、地球的压力 三、地球的重力 四、地球的磁场 五、地球的温度 六、地球的弹塑性
重力异常
实际测得的重力值与理论重力值之间的差 值,称重力异常。
当实测重力值 > 理论重力值,称正异常 当实测重力值 < 理论重力值,称负异常 在埋藏有密度较小物质(如石油、煤、盐 等非金属矿产)的地区,常显示负异常;而 埋藏有密度大物质(如铁、铜、铅、锌等金 属矿产)的地区,就显示正异常。所以人们 就可以通过重力测量,来圈定重力异常的区 域,寻找那些引起重力异常的非金属和金属 矿产。这就是地质勘查中常用的重力探勘方 法
普通地质学第二章 地球

自学) 三 密度与压力(自学) (一)密度
平均密度: 平均密度:5.516g/cm3 据布伦的研究:地壳表层的密度: 据布伦的研究:地壳表层的密度:2.7g/cm3 地内33km处:3.32g/cm3 ;2885公里处: 公里处: 地内 处 公里处 陡增至9.98g/cm3 自5.56陡增至 陡增至 6371公里处:12.51g/cm3 公里处: 公里处
(二)压力(自学) 压力(自学)
地球内部的压力是指不同深度处单 位面积上的压力,实质上是压强, 位面积上的压力,实质上是压强,地内 压力随深度而增大: 压力随深度而增大:
地下10km处:压力约为 ×103atm,约304kpa 处 压力约为3× 地下 约 莫 霍 面 ( 33km 处 ) : 约 为 10×103atm 约 × 1200Mpa 古登堡面( 约为150×103atm , 古登堡面 ( 2885km处 ) : 约为 处 × 13.52万兆帕 万兆帕 地心压力: 地心压力:36.17万兆帕 压力 万兆帕 (1大气压=101.3kpa) 大气压= ) 大气压
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五 地球的磁性 (一) 地磁场和地磁要素 一 (2)磁倾角:是磁场强度矢量与水平面间的夹角。通常以磁 )磁倾角:是磁场强度矢量与水平面间的夹角。 场强度矢量指向下为正值,指向上为负值,在赤道为0 场强度矢量指向下为正值,指向上为负值,在赤道为 0。由磁 赤道到磁北极磁倾角由0 北极磁倾角由 赤道到磁北极磁倾角由 0变900。 (3)磁场强度(磁感应强度):是指磁场强度矢量的绝对值, )磁场强度(磁感应强度) 是指磁场强度矢量的绝对值, 地球平均为50µt(微特斯拉),在赤道附近最小,为30µt 。 地球平均为 (微特斯拉) 在赤道附近最小,
地球具弹塑性是地内物质能发生变形运动和移位的重要原21第三节地球的结构大量资料充分证明地球不是一个均质体它具有明显的圈层结构而且各圈层之间的物理化学性质和物质运动状态的差异较大
第2讲地球的基本知识

一、地球的基本特征 二、地球的圈层结构 三、地球的物质组成 四、地球的地质作用
一、地球的基本特征
形态特点:形状、大小、质量、 形态特点:形状、大小、质量、密度等 物理性质:重力、地热、地电、 物理性质:重力、地热、地电、地磁等
地球是太阳系从内到外的第三颗行星,是太阳系最大的类地行星。 地球是太阳系从内到外的第三颗行星,是太阳系最大的类地行星。 类地行星
二、地球的圈层结构
外部圈层: 外部圈层:
1)大气圈(atmosphere) )大气圈( 2)水 圈(hydrosphre) ) 3)生物圈(biosphere) )生物圈
内部圈层: 内部圈层:
1)地壳 )地壳(Earth’s crust) 2)地幔(Earth’s mantle) )地幔 3)地核(Earth’s core) )地核
1. 大气圈
无明显上界,下界到地下 无明显上界,下界到地下3km。 。 N2 78%,O2 21%,Ar 0.93%,CO2 0.03% , , , 1)对流层(troposphere):10~12km,赤道 )对流层( : ,赤道17km,两极 ,两极9km, , 大气降温率-0.6℃/100m,有水平运动和垂直运动。 大气降温率 ℃ ,有水平运动和垂直运动。 2)平流层(stratosphere):10~52km,其中12~55km处为臭氧层 2)平流层(stratosphere):10~52km,其中12~55km处为臭氧层 (ozone layer,吸收紫外线辐射,保护地球上的生物)。 ,吸收紫外线辐射,保护地球上的生物)。 3)中间层(mesosphere):52~80km,空气稀薄。 )中间层 : ,空气稀薄。 4)热离子层(thermosphere):80~800km,吸收太阳紫外辐射热, )热离子层 : ,吸收太阳紫外辐射热, 白天温度高达1700℃。 白天温度高达 ℃ 5)外大气层(outer atmosphere):>800km,向行星际空间过渡 )外大气层 : ,
地球的内部圈层

1980年实测的磁北极位于北纬78.2度、西经102.9 度(加拿大北部),磁南极位于南纬65.5度,东 经139.4度(南极洲)。
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地球内部的物理性质 地球的磁场(magnetic field)
地磁场的磁场强度是一个具有方向(磁力线的方向) 和大小的矢量。地磁场三要素:磁场强度、磁偏角、 磁倾角。知道了某地的磁偏角、磁倾角和磁场强度, 该点的地磁场就完全了解了。
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地球内部的物理性质 地球的磁场(magnetic field)
磁偏角:是磁力线在水平 面上的投影与地理正北方 向之间形成的夹角,即磁 子午线与地理子午线之间 的夹角。
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地球内部的物理性质 地球的磁场(magnetic field)
磁倾角:是指磁针北端与 水平面的交角。通常以磁 针北端向下为正值,向上 为负值。
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地球内部的物理性质 地球的磁场(magnetic field)
磁异常(magnetic anomaly):地壳浅部具有磁性的矿物 或岩石所引起的局部磁场,叠加在基本磁场之上。 一个地区的磁异常可以首先通过对实测磁场强度进行变 化磁场的校正,然后再减去基本磁场的正常值来求得。 如所得值为正值称正磁异常,为负值称负磁异常。
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地球内部的物理性质 地球的磁场(magnetic field)
地球表面磁倾角为零度的 各点的连线称为地磁赤 道;由地磁赤道到地磁南 极,磁倾角由0°逐渐变 为+90°;由地磁赤道到 地磁北极,磁倾角由0° 逐渐变为-90°。
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地球内部的物理性质 地球的磁场(magnetic field)
地磁场由基本磁场、变化磁场和磁异常三个部分组成。 基本磁场占地磁场的99%以上,是构成地磁场主体的 稳定磁场。 基本磁场的强度在地表附近较强,远离地 表则逐渐减弱,说明基本磁场起源于地球内部。 自激发电机假说认为,基本磁场起源于地球内部的外 地核液态圈层(铁、镍组成) 。
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3. 什么是矿物?可以分为哪些大类? 4. 组成岩石圈的岩石有哪几大类? 5. 什么是岩浆岩?主要有哪几类?它们和化学成分
及矿物成分有什么关系?
6. 请列出相同岩浆形成的侵入岩和火山岩 的对应关系.
7. 什么是沉积岩?它是怎样形成的?沉积岩 有哪些类别?
中 间
下地幔
D′ D D″ 2891
11.7 13.7
6.5 7.3
4.73 固态,下部波速梯度大
5.55
古登堡面
圈
地 外核 E
8.0 0 9.90 液态 4771 10.0 0 11.87
内
过渡层 F 核
内核 G
5150 10.2 0 12.06 液态,波速梯度小 11.0 3.5 12.77 固态
B3 220 8.7
400 670
9.1 10.3
3.2
3.9 4.5 4.4 4.7 4.9 5.6
2.65 2.90
固态,陆壳区横向变化大, 许多地区夹有中间低速层。 固态 莫霍面
岩 石
构 造
3.37 固态
圈 圈
3.36 塑性为主
软流圈
3.48 固态,波速较均匀
3.72 固态,波速梯度大 3.99
圈层
深度
名 称 代号 (km)
Vp (km/s)
Vs (km/s)
密度 (g/cm3
)
特征
其它
地 上地壳 A
壳 下地壳
盖层
地
上 地 幔
低速层 均匀层
B
幔 过渡层 C
陆洋 A1 壳 壳 5.8
A2 15;0-2 6.8
B1 33;12 8.1
B2 80 8.0
第三章
地球的物理性质 与圈层结构
并且可以看到、听到,研究物理性质的历 史中产生过许多优美的科学传奇,从中可 以帮助领略地学家是如何巧妙地揭开地球 内部奥秘的这一精神。
•地球的质量 M=5.9472×1024t,
若一头大象的质量以平均3t计, 相当于1.9824×1024t 即约等于 2万亿兆头大象的质量。
8. 变质岩与岩浆岩在形成机制上有哪些异 同?
9. 主要是哪些元素构成可供人类利用的矿 质资源?这些资源是不是取之不尽的?
10. 在岩石圈内部元素的活化\迁移和沉淀 受哪些因素制约?
退暖
场
辐
圈化
消异
转
射
变学
亡常
向
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ动异
常
生态动力系统与生态链的失稳与重组
生物大绝灭与生态系复苏
思考题
1. 地球有哪些基本的物理性质? 2. 怎么确定地球的密度? 3. 哪些证据可以说明地球具有弹性\塑性和
粘性? 4. 地球的振荡和地球的摆动有何异同? 5. 简述地球内部重力的分布特征. 6. 何谓重力均衡?地学家是如何解释重力均
普拉特认为山脉是由于地下物质从某个补偿 深度起,向上膨胀而形成的。山愈高,密度 愈小,但补偿深度以上的每一个截面积相等 的岩石柱体的总质量都相等。
同年(1855年),英国天文学家艾利 (A.Airy) 又提出另一个假设——艾利均衡模式(深度 补偿模式):艾利认为山脉是较轻的岩石巨 块浮在较重的介质上。山越高,它的下部伸 入介质的深度也越深,即所谓山有“根”。
衡现象的?
7. 试简述地球内部圈层的划分依据和划分 方案.
8. 举例说明圈层耦合. 9. 地磁场有哪些基本特征和起源假说. 10. 地球内部的温度是怎样分布的? 11. 地球是怎样获得能量的? 12. 断层弹性回跳模型是怎样解释地震发生
过程的?
4 思考题
1. 人们只能直接观测地球表层岩石圈的物质组成, 而地下深部的样品目前还没有能力取得,我们怎 样推测地球深部的物质组成呢?
6371 11.3 3.7 13.09
圈
地球内部波速圈层厚度,可见一低速区
根据地震波可以将其划分为:地壳,地幔和地核
泛 大 陆聚 散
洋中脊活动
巨型地幔柱活动
小
地
行
海退
大陆火山
核
星
偏
碰
地球表层生态环境变化
移
撞
洋 海气热碳缺冰全
与
与
流 洋候带同氧川球
地
宇
和 地干雨位
进变
磁
宙
水 球燥林素