1.地球的一般概念及特征(10')
(1)地球的一般特征。
地球由固体地球和覆盖其上的水圈、大气圈和生物圈构成。固体地球分为地壳、地幔和地核三大层圈。
(2)地球的表面形态及内部圈层。
① 地球的表面形态
地球的表面形态复杂多样,主要由以下几种主要地貌构成:
陆地
- 山脉:由地壳板块运动形成,如喜马拉雅山脉和安第斯山脉。
- 高原:地势较高且相对平坦的地区,如青藏高原。
- 平原:地势低平,适合农业和城市发展,如亚马逊平原。
- 盆地:四周高中间低的地形,如四川盆地。
- 丘陵:地势起伏较小,坡度较缓的地区。
水体
- 海洋:覆盖地球表面约71%,分为太平洋、大西洋、印度洋和北冰洋四大洋。
- 湖泊:如贝加尔湖和苏必利尔湖,通常是淡水湖泊。
- 河流:如亚马逊河和尼罗河,连接陆地和水体,输送淡水资源。
- 冰川:覆盖极地和高山地区,如南极洲和格陵兰的冰盖。
其他地貌
- 火山:如夏威夷的火山,由地壳内部岩浆喷发形成。
- 峡谷:如美国的大峡谷,由河流侵蚀形成。
- 沙漠:如撒哈拉沙漠,气候干旱,植被稀少。
② 地球的内部圈层
地球内部由多个不同的圈层组成,主要分为地壳、地幔、地核:
地壳
- 地球最外层的固体岩石层,平均厚度约为30到40公里。
- 由大陆地壳和大洋地壳组成,前者较厚,后者较薄。
- 地壳板块运动是地震和火山活动的主要原因。
- 大陆地壳的成分接近于中性火成岩,其下地壳岩石成分相当于基性麻粒岩,上地壳岩石成分相当于花岗岩;地壳表层则为沉积岩。大陆地壳形成的年代老,内部构造复杂;地壳中最古老的岩石仅产于大陆地壳之中。
- 洋壳位于大洋底,占地壳面积的2/3,洋壳岩石主要由玄武岩和橄榄岩组成,构造简单。分布在地球上的洋壳都是中生代以来才开始形成的。
莫霍面
- 莫霍面位于地表以下数公里到30-40km深度。纵波速度从平均为6-7km/s,突然上升到8.1km/s。这一突变具有全球性,此界面的深度在大陆深,在海洋浅。地质上将莫霍面以上部分称为地壳,以下部分称为地幔。
地幔
- 上地幔 + 过渡层(地幔转换带)+ 下地幔 + D''层(地幔底部层)= 地幔
- 位于地壳之下,厚度约为2900公里。
- 主要由硅酸盐岩石组成,分为上地幔和下地幔。
- 上地幔:
- 上地幔部分熔融,形成软流圈,是板块运动的主要动力来源。
- 岩石圈:地壳+软流圈以上的固体地幔
- 软流圈:地下从平均70km深处开始到大约200km深的地带。物质是固态和液态的混合物。由于混有液态物质,所以这一地带的物质比较“软”,易于发生塑性流动,故称之为软流圈。
- 下地幔: 下地幔主要由更致密的硅酸盐矿物组成,如钙钛矿和镁铁硅酸盐。由于高压和高温,岩石在这里呈固态,但具有可塑性。
古登堡面
- 古登堡面是地幔与地核的分界面,位于地球表面以下约2900公里处。这一界面是地球内部两个主要圈层之间的分界线,标志着物质状态的显著变化。
- 在古登堡面之上,地震波(特别是纵波P波和横波S波)能够正常传播。然而,在该面之下,P波的传播速度显著下降,而S波则完全消失。这是因为地核的外核部分是液态的,而S波只能在固体中传播。
地核
- 外核:
- 位于地幔之下,厚度约为2270公里。
- 主要由液态铁和镍组成,温度极高。
- 液态外核的流动产生了地球的磁场。
- 内核:
- 位于外核的中心,半径约为1220公里。
- 主要由固态铁和镍组成,温度和压力极高。
- 内核的旋转和运动对地球的磁场和自转有重要影响。
(3)地球的物理性质。
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形状:
- 扁球体:地球并非完美的球体,而是一个赤道略鼓、两极略扁的椭球体。这种形状被称为“扁球体”,是由于地球自转产生的离心力造成的。赤道半径约为6,378公里,极半径约为6,357公里。
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质量和密度:
- 质量: 地球的质量约为5.97 × 10^24千克,是太阳系中质量最大的类地行星。
- 密度: 地球的平均密度约为5.51克/立方厘米,是太阳系中密度最高的行星。地球的密度随着深度增加而增加,地核的密度远高于地壳和地幔。
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温度:
- 地表温度: 地球表面的平均温度约为15°C,但温度变化范围很大,从极地的低温到赤道的高温不等。
- 内部温度: 地球内部温度随着深度增加而升高。地壳底部温度约为1000°C,地幔温度约为1300-3000°C,地核温度高达6000°C。
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磁场:
- 地磁场: 地球有一个强大的磁场,由地核中的液态铁流动产生。地磁场对地球的保护作用至关重要,它能够偏转太阳风和宇宙射线,保护地球大气层和生物圈。
- 磁极: 地球的磁极并非固定不变,历史上曾多次发生磁极倒转。磁极的位置也在缓慢变化,目前北磁极位于加拿大北部,正向俄罗斯方向移动。
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地震波传播:
- 地震波: 地球内部的物理性质可以通过地震波的传播特性来研究。地震波分为纵波(P波)和横波(S波),它们在不同深度和物质状态下的传播速度不同。例如,外核是液态的,S波不能传播,而P波可以传播。
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大气层:
- 大气组成: 地球被一层由多种气体组成的大气层包围,主要成分包括氮气(约78%)、氧气(约21%)和氩气(约1%),还有少量的二氧化碳、水蒸气和其他气体。
- 大气压力: 海平面上的标准大气压为101.325千帕。大气压力随着海拔升高而降低。