人教版 (2019)必修 第一册第四节 地球的圈层结构学案设计

第四节　地球的圈层结构

自主梳理·探新知

一、地球的内部圈层结构

1．地震波

(1)分类：图中A表示__横波__，B表示__纵波__。

(2)特征

(3)波速变化

①在地下33 km的C处(指大陆部分)：横波和纵波传播速度都明显__增加__。

②在地下2 900 km的D处：A波__完全消失__，B波传播速度__突然下降__。

2．圈层划分

(1)依据：地震波在地球内部传播速度的变化。

(2)界面：图中C__莫霍__界面，D__古登堡__界面。

(3)圈层：由内向外E＋F为__地核__，G为地幔，H为__地壳__。

3．岩石圈

包括地壳和__上地幔顶部__(软流层以上)，由坚硬的岩石组成。

 [易错提醒]

岩石圈不等于地壳，岩石圈不仅包含地壳而且还包含上地幔顶部(软流层以上)部分。

二、地球的外部圈层结构

1．大气圈

由__气体__和悬浮物质组成的复杂系统，主要成分是__氮气__和__氧气__。

2．水圈

是地表和__近地表__的各种形态水体的总称，其主体是__海洋__，还包括陆地上的__河流__、湖泊、__沼泽__、冰川、__地下水__等。

3．生物圈

是地球表层__生物__的总称。涉及__大气圈__、__水圈__和岩石圈。

合作探究·释疑难

知识点

地球的内部圈层结构

┃┃问题探究__■

《地心游记》讲述一位教授在一本古老的书籍里偶然发现一张羊皮纸，他从这张羊皮纸上的字里行间得到了启示：前人曾到地心旅行。这位教授决定也进行同样的旅行。他在某年带着侄子以及足够的粮食、仪器和武器等，由汉堡出发，到了冰岛，又请了一位向导随行。他们三人按照前人所留信息的指引，由冰岛的一个火山口进入地下，经过3个月的旅行，历尽千辛万苦，最后由于岩流的冲击，又从地中海的一个岛上的火山口回到了地面。

根据以上材料，探究下列问题：

(1)材料中讲述的故事可能发生吗？科学家利用什么手段来了解地球内部的结构？

(2)有人用“半熟的鸡蛋”形象地比喻地球的内部圈层结构，你认为合理吗？

(3)岩浆发源于地球内部的哪个圈层？

提示：(1)不可能。　利用地震波来研究地球内部结构。

(2)合理。用“半熟的鸡蛋”来比喻地球的内部圈层，则蛋壳为地壳；蛋白为地幔，由于半熟，所以有些蛋白浆代表软流层中的岩浆；蛋黄为地核。

(3)地幔(上地幔顶部)。

┃┃归纳拓展__■

1．纵波与横波的比较

拓展延伸：地震波的应用

1．根据地震波在地球介质中传播的规律，研究地球内部的结构、矿产资源和油气资源的分布以及研究与大型工程建设相关的近地表地层的复杂结构。

2．在油田开发中的应用。人们通过研究地震波在地下岩石中的传播规律，确定被研究储层的岩性、物性及含气性，为油田开发提供决策支持。

2．地球的内部圈层结构

图解地球的内部圈层——两“面”三“层”

 [方法技巧]

1．地壳“厚薄”歌

大陆厚，海洋薄——海陆差异；山地厚，平原薄——地貌差异。

海岭厚，海沟薄——海底差异；高处厚，低处薄——海拔差异。

2．地壳、地幔、岩石圈、软流层的关系

地壳是指从地面到地下33千米处的莫霍界面所包括的范围，它是由岩石组成的，但它只是岩石圈的一部分。岩石圈是指从地面向下，直至上地幔顶部的软流层之上的部分，它包括整个地壳以及上地幔的顶部。如下图：

┃┃典例剖析__■

例题1 (2020·湖北武汉华中科技大学附中期中)2019年6月17日22时55分，在四川宜宾市长宁县(28.34°N，104.90°E)发生6.0级地震。ICL(地震预警系统)提前61秒向成都预警，帮助很多距离震中较近的用户迅速撤离至安全场所。下图分别为宜宾市震中位置示意图，以及地震波与地球内部构造示意图。据此回答(1)～(2)题。

(1)本次地震震源位于(　D　)

A．内核 B．外壳

C．地幔 D．地壳

(2)推测ICL系统预警地震的原理是(　A　)

A．纵波的波速快于横波

B．横波的波速快于纵波

C．横波仅在固体中传播

D．纵波可在气体中传播

[解析]　第(1)题，地球内部圈层(从外到内)分为地壳、地幔和地核。地核厚度最大，地核与地幔分界面为古登堡界面，地幔与地壳的分界面为莫霍界面。地壳的平均厚度为17千米，陆地部分更厚，此次地震的震源深度为16千米，震源应位于地壳，D正确。第(2)题，纵波的波速快于横波，纵波先到达地面，且对地表破坏较小，横波晚到达地面，且破坏较大，ICL(地震预警系统)根据横波、纵波传播到地球的这个时间差发出了预警，A正确。

┃┃对点训练__■

1．下图为“地球内部圈层结构的局部图”，读图回答(1)～(2)题。

(1)下列有关说法正确的是(　D　)

A．地壳在海洋中常常缺失

B．横波在②层传播速度比③层快

C．②是软流层

D．①层和②层属于地壳

(2)在地球内部，地震波传播速度变化最快的地方是(　C　)

A．莫霍界面附近 B．上、下地幔之间

C．古登堡界面 D．内外核之间

[解析]　第(1)题，地壳分为硅铝层和硅镁层，硅铝层位于上部，是不完全圈层，在大洋中经常缺失。硅镁层是完整圈层，在大洋和大陆中都存在， A错。横波在②层传播速度比③层慢，B错。②是地壳的一部分，C错。①层和②层属于地壳，D对。第(2)题，在地球内部，地震波传播速度变化最快的地方是古登堡界面，地震波通过古登堡界面时横波消失，纵波速度减慢，C对。莫霍界面附近地震波速度加快，但变化幅度较小，A错。上、下地幔之间地震波波速没有明显变化，B错。内外核之间没有横波传播，D错。

知识点

地球的外部圈层结构

┃┃问题探究__■

2019年1月11日1时11分，中国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭，成功将“中星2D” 通信广播卫星发射到预定轨道。

根据以上材料，探究下列问题：

(1)长征三号乙火箭穿过的大气层的密度是否均一？

(2)长征三号乙火箭穿过的大气层中是否有生物存在？生物主要集中在地球圈层的哪个部位？

提示：(1)不均一。地球大气层是在地球引力作用下，大量气体聚集在地球周围，形成数千公里的大气层。气体密度随离地面高度的增加而变得愈来愈稀薄。

(2)有。生物主要集中在大气层底部。

┃┃归纳拓展__■

1．地球的外部圈层结构比较

2.生物圈对地球其他圈层的作用

┃┃典例剖析__■

例题2 (2020·山西太原五中高一月考)地球表面四个圈层联系紧密，存在物质迁移和能量转换，形成人类赖以生存和发展的自然环境。读图，完成(1)～(2)题。

(1)①圈层的主要特点是(　A　)

A．连续但不规则

B．由气体和悬浮物质组成

C．能够进行光合作用

D．由坚硬的岩石组成

(2)关于图示圈层的叙述，正确的是(　B　)

A．各圈层上下平行分布

B．各圈层相互渗透

C．③圈层单独占有空间

D．都属于地球的外部圈层

[解析]　本题组主要考查地球的圈层结构及特征，首先要根据题目中的信息判断出①圈层为水圈、②圈层为大气圈、③圈层为生物圈、④圈层为岩石圈，再结合各圈层的基本特点完成题目的解答。第(1)题，读图可知，①圈层为水圈，②圈层为大气圈，③圈层为生物圈，④圈层为岩石圈，水圈是连续但不规则的圈层。故选A项。第(2)题，生物圈贯穿于其他圈层之中，不是平行分布，没有单独占有空间，图中四大圈层相互联系、相互渗透，岩石圈属于地球的内部圈层，大气圈、水圈、生物圈属于地球的外部圈层。故选B项。

┃┃对点训练__■

2．(2020·山东济宁微山二中月考)下图为“地球外部圈层图”。回答(1)～(2)题。

(1)图中所示的圈层A、B、C分别是(　D　)

A．水圈、生物圈、岩石圈

B．生物圈、岩石圈、水圈

C．岩石圈、水圈、生物圈

D．生物圈、水圈、岩石圈

(2)A圈层不同于其他圈层的特点是(　D　)

①只有A圈层具有生命存在的条件

②不单独占有空间，渗透于其他圈层之中

③占有独立空间，厚度为300多米

④地球上非常活跃的特殊圈层

A．①② B．②③

C．③④ D．②④

[解析]　第(1)题，读图，图中所示的圈层均为地球外部圈层，根据各圈层所包括的范围，A占据大气圈的底部，水圈的全部和岩石圈的上部，应为生物圈；B、C分别是水圈、岩石圈。A、B、C错误，D正确。故选D。第(2)题，结合图示 A、B、C 及与大气圈的位置可判断A为生物圈，B为水圈，C为岩石圈。生命存在的条件主要有适宜生物呼吸的大气、适宜的温度和液态的水，并不是生物圈独有生命存在的条件，在地球的外部圈层里的地球表面部分一般都具有生命存在的条件，①错误；生物圈包括大气圈底部、水圈全部和岩石圈上部，即生物圈不单独占有空间，②正确，③错误；由于生物圈是生命存在的主要场所，故可称之为地球上非常活跃的特殊圈层，④正确。②④正确，故选D。

素养培优·提技能

策略指导

地震波传播速度与地球内部圈层划分图的判读

[信息提取]

①地震波的类型；②莫霍界面；③古登堡界面；④地球内部圈层的结构。

[方法总结]

利用波速判定地震波类型的方法

(1)看波速大小。根据在地球表面，纵波速度大约为8～9千米/秒，横波速度大约为4～5千米/秒，可判断纵波速度总比横波快。

(2)看波速变化。根据纵波能在固体、液体、气体中传播，横波只能在固体中传播。在地下(陆地部分)平均33千米处，纵、横波速度都明显加快，至2 900千米处，横波速度增加至约7千米/秒，纵波速度增加至约13千米/秒。之后横波完全消失，纵波突然下降至约8千米/秒，可判断在地球内部地震波经过的介质发生了变化。

考题展示

　(2020·江苏南通海安高级中学高一月考)分析地震波波速的变化可以了解地球内部的圈层结构。读下图完成(1)～(2)题。

(1)下列叙述正确的是(　A　)

A．①层中的地震波波速随深度增加而增快

B．①是地壳，②是地幔，③是地核

C．甲波由①层进入②层波速急剧上升

D．乙波无法通过地幔

(2)图中的X处为(　B　)

A．莫霍界面

B．古登堡界面

C．岩石圈与软流层交界

D．内核与外核交界

[解析]　第(1)题，由图分析可知，①层中的地震波波速随深度增加而增快，根据深度和波速大小、变化分析，①为地壳和地幔，②为外核；甲波由①层进入②层波速急剧下降，乙波为横波，可以通过地幔。故选A项。第(2)题，X为地幔和地核的分界面，即古登堡界面，B项正确。

课堂小结·理脉络

随堂巩固·测达标

一、单项选择题

(2020·福建霞浦一中期中)2019年9月，墨西哥中部地区发生7.1级地震，地震致使波波卡特佩特火山喷发。下图为“地震波的速度与地球内部圈层的划分”图，读图回答1～2题。

1．图中表示莫霍界面的是(　B　)

A．① B．②

C．③ D．④

[解析]　莫霍界面位于地壳和地幔之间，即图中②。

2．地震发生时，当地居民的感觉是(　D　)

A．左右摇晃  

B．上下颠簸

C．先左右摇晃后上下颠簸 

D．先上下颠簸后左右摇晃

[解析]　地震发生时，纵波传播速度快，先传播到地面，居民感觉上下颠簸，然后横波传播到地面，居民感觉左右摇晃。故选D。

(2021·湖北黄冈浠水实验高中月考)当地时间2019年7月2日17时57分31秒，南太平洋岛国斐济附近海域发生里氏6.1级地震，震源深度约83.5千米。太平洋岛国所罗门群岛东南端的圣克鲁斯群岛曾发生里氏8.0级地震，震源深度为5.8千米，震中位于所罗门群岛东部347千米处。结合材料，完成3～4题。

3．材料中的圣克鲁斯群岛里氏8.0级地震、南太平洋岛国斐济附近海域的里氏6.1级地震震源分别在(　A　)

A．地壳、地幔 B．上地幔、地核

C．地壳、地壳 D．岩石圈、上地幔

4．圣克鲁斯群岛的地震及其引发的海啸对下列哪一圈层的影响最小(　A　)

A．大气圈 B．岩石圈

C．水圈 D．生物圈

[解析]　第3题，整个地壳平均厚度约17千米，其中大陆地壳厚度较大，平均为33千米，地壳之下为上地幔。根据材料，圣克鲁斯群岛8.0级地震震源深度为5.8千米，故震源在地壳，斐济附近海域的里氏6.1级地震，震源深度约83.5千米，超过了地壳的厚度范围，故其震源在地幔。综上所述，A正确；B、C、D错误。故选A。第4题，地震发生于岩石圈，海啸发生于水圈，生物圈渗透于岩石圈、水圈、大气圈的下部。地震、海啸都对大气圈的影响较小，故A正确；地震对岩石圈、生物圈影响较大，故B错误；海啸对水圈、生物圈的影响较大，故C错误；地震、海啸都对生物圈的影响较大，故D错误；故选A。

(2021·江苏宿迁沭阳修远中学月考)读“地球外部圈层结构示意图”，完成5～6题。

5．关于地球圈层特点的正确叙述是(　D　)

A．大气圈的主要成分是二氧化碳和氧

B．水圈是被陆地分割成的不连续圈层

C．岩石圈包括地壳和上地幔的全部

D．生物圈是生物及其生存环境的总称

6．低层大气的主要成分是(　A　)

A．氧和氮 B．氢和氦

C．氢和氮 D．氧和氢

[解析]　第5题，大气圈的主要成分是二氧化碳、氧气还有氮气，A错；水圈一个是被陆地分割但仍连续的圈层，B错；软流层以上为岩石圈，软流层位于上地幔，所以岩石圈包括地壳全部和上地幔的一部分，C错；生物圈是地球上生物及其生存环境的总称，D对；故选D。第6题，地球低层大气的主要成分包括氧和氮。故选A。

二、综合题

7．读“地震波波速与地球内部构造”图，完成以下问题：

(1)图中地震波E是__横波__，F是__纵波__。

(2)图中分界面A是__莫霍面__，B是__古登堡面__。

(3)图中圈层C是__地幔__，D是__外核__，H是__内核__。

(4)简述E波在地下2 900千米的地方突然消失的原因__E波是横波，只通过固体物质传播，2_900千米的地方可能是由熔融态物质构成，横波不能通过。__。

[解析]　第(1)题，横波速度慢，横波只能在固态中传播。图中E波速度慢，在2 900 km处突然消失，可判断E波为横波。纵波速度快，可在固、液、气三态中传播，F波为纵波。第(2)题，横波和纵波在地下平均33 km处都明显加快，对应图中分界面A是莫霍面；地下2 900 km处横波消失，纵波减速，B是古登堡面。第(3)题，图中圈层C是地幔，在莫霍面和古登堡面之间； D是外地核，H是内地核，在古登堡面以下。第(4)题，E波是横波，只通过固体物质传播，2 900千米的地方可能是由熔融态物质构成，横波不能通过。