1、地球物理学全册配套完整课件地球物理学全册配套完整课件12主 要 参 考 书 地球十讲 傅承义 著 地球物理学概论（陈颙 等译；地震出版社） 原文: Introduction to Geophysics (G. D. Garland; 1980) Whole Earth Geophysics: An Introductory Textbook for Geologist and Geophysicists ( R. J. Lillie; Prentice Hall，1999 ) Fundamentals of Geophysics (W. Lowrie, Cambridge University
2、 Press, 2007) 地球物理学 原文: Physics of the Earth (F. Stacey; 1977)3太空中的地球：这张展现完整地球的照片是“阿波罗”17号宇航员于1972年12月7日拍摄的。一直以来，人们便将它誉为美国在太空探索过程中拍摄的最具影响力的照片。NASA Photo ID：AS17-148-22727 4地出：1968年12月22日阿波罗8号环绕月球飞行时拍摄的地球从月亮的地平线升起。地球看起来很孤独的样子。 完整地球目录曾这样评价该照片：“阿波罗8号拍摄的这张展现在月球上看地出的著名照片，完美地诠释了我们这颗星球的美丽与罕见性（干燥的月球与荒芜的太空无法
3、与之媲美），同时也开始改变人类的意识。”NASA Photo ID: AS08-14-2383 5人们对地球内部强烈的好奇心儒勒凡尔纳地心游记(1864年)Jules Verne Voyage au centre de la Terre 6人们对地球内部强烈的好奇心美国派拉蒙公司科幻电影地心末日(2003年)Paramount Pictures“The Core”7人们对地球内部强烈的好奇心科幻电影地心游记3D(2008年)Walden Media & New Line Cinema“Journey to the Center of the Earth 3D”8地球物理学的研究对象：地球物理学
4、的研究对象：人类赖以生存和发展的地球人类赖以生存和发展的地球地球是人类的摇篮，是人类赖以生存和发展的空间。地球上的各种地球是人类的摇篮，是人类赖以生存和发展的空间。地球上的各种物理条件，与人类的生存、生活和生产活动密切相关。物理条件，与人类的生存、生活和生产活动密切相关。1 1、人类赖以生存、繁衍生息和可持续发展的源泉、人类赖以生存、繁衍生息和可持续发展的源泉9地球物理学的研究对象：地球物理学的研究对象：人类赖以生存和发展的地球人类赖以生存和发展的地球地球是人类的摇篮，是人类赖以生存和发展的空间。地球上的各种地球是人类的摇篮，是人类赖以生存和发展的空间。地球上的各种物理条件，与人类的生存、生活
5、和生产活动密切相关。物理条件，与人类的生存、生活和生产活动密切相关。1 1、人类赖以生存、繁衍生息和可持续发展的源泉、人类赖以生存、繁衍生息和可持续发展的源泉 地球表层的沉积沃土，向人类提供粮食；地下的石油、天然气、煤地球表层的沉积沃土，向人类提供粮食；地下的石油、天然气、煤炭、矿物，为人类现代文明发展和可持续发展提供物质基础；接近炭、矿物，为人类现代文明发展和可持续发展提供物质基础；接近地面的大气层，为人类提供空气；高空的臭氧层吸收大量短波辐射，地面的大气层，为人类提供空气；高空的臭氧层吸收大量短波辐射，使人类免受其伤害；远离地面的高空磁场屏蔽射向地球的高能带电使人类免受其伤害；远离地面的高
6、空磁场屏蔽射向地球的高能带电粒子，以保护人类的安全粒子，以保护人类的安全102 2、自然灾害的策源地、自然灾害的策源地 地球在给人类带来生存空间和地球在给人类带来生存空间和“福音福音”的同时，也带来各种灾的同时，也带来各种灾难。难。112 2、自然灾害的策源地、自然灾害的策源地 地球在给人类带来生存空间和地球在给人类带来生存空间和“福音福音”的同时，也带来各种灾的同时，也带来各种灾难。难。20082008年年5 5月月1212日发生的震惊世界的四川汶川日发生的震惊世界的四川汶川8.08.0级特大地震，级特大地震，是是新中国成立以来破坏性最强、波及范围最广、救灾难度最大的一次新中国成立以来破坏性
7、最强、波及范围最广、救灾难度最大的一次地震，最大烈度达地震，最大烈度达1111度，余震度，余震1 1万多次，涉及四川、甘肃、陕西、重万多次，涉及四川、甘肃、陕西、重庆等庆等1010个省区市。灾区总面积约个省区市。灾区总面积约5050万平方公里、受灾群众万平方公里、受灾群众46254625万多万多人，其中极重灾区、重灾区面积人，其中极重灾区、重灾区面积1313万平方公里，造成万平方公里，造成6922769227名同胞遇名同胞遇难、难、1792317923名同胞失踪，房屋大量倒塌损坏，基础设施大面积损毁，名同胞失踪，房屋大量倒塌损坏，基础设施大面积损毁，工农业生产遭受重大损失，生态环境遭到严重破坏
8、，直接经济损失工农业生产遭受重大损失，生态环境遭到严重破坏，直接经济损失84518451亿多元，引发的崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等次生灾害举世亿多元，引发的崩塌、滑坡、泥石流、堰塞湖等次生灾害举世罕见。罕见。19761976年年7 7月月2828日发生的唐山日发生的唐山7.67.6级地震，使级地震，使99%99%房屋倒塌，房屋倒塌，2424万万余人丧生，余人丧生，1616万余人受伤。万余人受伤。20042004年年1212月印度尼西亚强烈地震引起的月印度尼西亚强烈地震引起的海啸带来一场世界浩劫，这次海啸横扫印度洋，全世界有超过海啸带来一场世界浩劫，这次海啸横扫印度洋，全世界有超过2020万万人
9、死亡。上百万人失去家园。火山喷发的熔岩流使意大利庞贝古城人死亡。上百万人失去家园。火山喷发的熔岩流使意大利庞贝古城化为灰烬。化为灰烬。20052005年年8 8月月“卡特里娜卡特里娜”给美国南部路易斯安那、密西西给美国南部路易斯安那、密西西比和亚拉巴马等州造成巨大破坏，整个受灾范围几乎与英国国土面比和亚拉巴马等州造成巨大破坏，整个受灾范围几乎与英国国土面积相当，被认为是美国历史上损失最大的自然灾害之一。在受灾最积相当，被认为是美国历史上损失最大的自然灾害之一。在受灾最重的密西西比州重的密西西比州, ,沿海损失最严重地区沿海损失最严重地区90%90%的建筑已的建筑已“完全消失完全消失”。 123
10、 3、基础科学的诞生与地球相关联、基础科学的诞生与地球相关联 人类有史以来就执著地对地球进行着探索，希望揭开地球内部人类有史以来就执著地对地球进行着探索，希望揭开地球内部的奥秘，渴望认识地球的起源于演化。可以说，各种基础科学的诞的奥秘，渴望认识地球的起源于演化。可以说，各种基础科学的诞生，无论是数学、物理、化学，还是天文、地质、生物，都在某种生，无论是数学、物理、化学，还是天文、地质、生物，都在某种程度上与地球相关联。由地亩与河道的丈量发展出三角学与几何学，程度上与地球相关联。由地亩与河道的丈量发展出三角学与几何学，进而上升为数学思维体系；地球上多种自然现象的发现，如引力、进而上升为数学思维体
11、系；地球上多种自然现象的发现，如引力、磁力、声、光、电、热以及后来的放射性，成为物理学的起源；由磁力、声、光、电、热以及后来的放射性，成为物理学的起源；由炼丹术引伸出对岩石、矿物的分析分析化验，则是化学的开端。地炼丹术引伸出对岩石、矿物的分析分析化验，则是化学的开端。地球物理学的研究与发展也必须要对其它学科，如：物理、力学、地球物理学的研究与发展也必须要对其它学科，如：物理、力学、地质学、地球化学、海洋学、天文学、古生物学和古地球学等产生影质学、地球化学、海洋学、天文学、古生物学和古地球学等产生影响，并且互相促进与渗透。响，并且互相促进与渗透。鉴于地球物理学研究在国民经济、军事、学术和哲学鉴于
12、地球物理学研究在国民经济、军事、学术和哲学上的重要性，当今美国、欧洲、日本等及所有发达的上的重要性，当今美国、欧洲、日本等及所有发达的国家都非常重视这方面的研究，无论是政府部门、科国家都非常重视这方面的研究，无论是政府部门、科学团体、大型企业、基金会、大专院校、还是海陆空学团体、大型企业、基金会、大专院校、还是海陆空三军，都设有专门的地球物理研究队伍和机构。三军，都设有专门的地球物理研究队伍和机构。13地球物理学的定义：地球物理学的定义：地球物理学是以地球为研究对象的一门地球物理学是以地球为研究对象的一门现代应用物理学。现代应用物理学。地球物理学地球物理学用物理学的方法研究与地球用物理学的方法
13、研究与地球系统有关的现象及其运动规律。系统有关的现象及其运动规律。14地球的起源和演化：地球的起源和演化：宇宙大爆炸理论（宇宙大爆炸理论（Big BangBig Bang）是天体物理学关于宇宙起源的理论，）是天体物理学关于宇宙起源的理论，它仅仅是一种学说，是根据天文观测研究后得到的一种设想。根据它仅仅是一种学说，是根据天文观测研究后得到的一种设想。根据大爆炸理论，大约在大爆炸理论，大约在150150亿年前，宇亿年前，宇宙所有的物质都高度密集在一点，宙所有的物质都高度密集在一点，有着极高的温度，因而发生了巨大的有着极高的温度，因而发生了巨大的爆炸。大爆炸以后，物质开始向外大爆炸。大爆炸以后，物质
14、开始向外大膨胀，就形成了今天我们看到的宇宙。膨胀，就形成了今天我们看到的宇宙。大爆炸的整个过程是复杂的，现在只大爆炸的整个过程是复杂的，现在只能从理论研究的基础上，描绘过去远能从理论研究的基础上，描绘过去远古的宇宙发展史。在这古的宇宙发展史。在这150150亿年中先后亿年中先后诞生了星系团、星系、我们的银河系、诞生了星系团、星系、我们的银河系、恒星、太阳系、行星、卫星等。现在恒星、太阳系、行星、卫星等。现在我们看见的和看不见的一切天体和宇宙我们看见的和看不见的一切天体和宇宙物质，形成了当今的宇宙形态，人类就物质，形成了当今的宇宙形态，人类就是在这一宇宙演变中诞生的。是在这一宇宙演变中诞生的。
15、15地球的起源和演化：地球的起源和演化：宇宙大爆炸之后，宇宙大爆炸之后，100100多亿年前，有一个巨多亿年前，有一个巨大的星系际云在自身引力作用下收缩，分成大的星系际云在自身引力作用下收缩，分成了若干云块，其中一块大云形成了银河系。了若干云块，其中一块大云形成了银河系。大云块在自身的引力作用下不断地收缩凝聚，大云块在自身的引力作用下不断地收缩凝聚，内部逐渐形成许多密度较大的球状团块，这内部逐渐形成许多密度较大的球状团块，这些团块在自身引力的作用下进一步收缩，最些团块在自身引力的作用下进一步收缩，最终破碎成许多更小的碎块，产生了原恒星。终破碎成许多更小的碎块，产生了原恒星。太阳系的形成和演化始
16、于太阳系的形成和演化始于4646亿年前，亿年前，整个太整个太阳系是由同一原始星云形成的。这个星云的阳系是由同一原始星云形成的。这个星云的主要成份是气体及少量固体尘埃。原始星云主要成份是气体及少量固体尘埃。原始星云一开始就有自转，并同时因自引力而收缩，一开始就有自转，并同时因自引力而收缩，形成星云盘，大多坍缩的质量集中在中间部形成星云盘，大多坍缩的质量集中在中间部分演化为太阳，边缘部分形成星云并进一步分演化为太阳，边缘部分形成星云并进一步吸积演化为行星吸积演化为行星、卫星、陨星和其他小型的、卫星、陨星和其他小型的太阳系天体系统。这被称为太阳系形成的星云假说。太阳系天体系统。这被称为太阳系形成的星
17、云假说。16地球的起源和演化：地球的起源和演化：太阳系沿着一个距离银河系银心大约太阳系沿着一个距离银河系银心大约3 3万光年的圆形轨道独自运行。万光年的圆形轨道独自运行。它的速度大约是每秒钟它的速度大约是每秒钟220220公里。太阳系公里。太阳系绕银心完成一周公转大约在绕银心完成一周公转大约在2.2-2.52.2-2.5亿年亿年的范围。自从太阳系的形成以来，它已的范围。自从太阳系的形成以来，它已经至少这样转了经至少这样转了2020周。周。地球的年龄估计大约有地球的年龄估计大约有4545亿亿7 7千万年，形千万年，形成原始地球的物质主要是星云盘的原始物成原始地球的物质主要是星云盘的原始物质，在星
18、云盘形成之后，由于引力的作用质，在星云盘形成之后，由于引力的作用和引力的不稳定性，星云盘内的物质，包和引力的不稳定性，星云盘内的物质，包括尘埃层，因碰撞吸积，形成许多原小行括尘埃层，因碰撞吸积，形成许多原小行星或称为星子，又经过逐渐演化，聚成行星或称为星子，又经过逐渐演化，聚成行星，原始地球亦就在其中诞生了，星，原始地球亦就在其中诞生了，并演化并演化为今天的地球。为今天的地球。根据估计，地球的形成所根据估计，地球的形成所需时间约为需时间约为1 1千万年至千万年至1 1亿年。亿年。17地球的起源和演化：地球的起源和演化：太阳系的四颗内行星太阳系的四颗内行星( (类地行星类地行星) )的的特点是高
19、密度、由岩石构成、只有特点是高密度、由岩石构成、只有少量或没有卫星，也没有环系统。少量或没有卫星，也没有环系统。它们由高熔点的矿物，像是硅酸盐它们由高熔点的矿物，像是硅酸盐类的矿物，组成表面固体的外壳和类的矿物，组成表面固体的外壳和半流质的内壳，以及由铁、镍构成半流质的内壳，以及由铁、镍构成的金属核心所组成。水星、金星和的金属核心所组成。水星、金星和火星与地球一样，由于距离太阳较火星与地球一样，由于距离太阳较近，可能有类似的形成方式，它们保留了较多的近，可能有类似的形成方式，它们保留了较多的重物质；而木星、土星等四颗外行星，由于离太重物质；而木星、土星等四颗外行星，由于离太阳较远，至今还保留着
20、较多的轻物质。离太阳较阳较远，至今还保留着较多的轻物质。离太阳较近的行星（类地行星），形成时间较短，离太阳近的行星（类地行星），形成时间较短，离太阳越远的行星，形成时间越越远的行星，形成时间越长，甚至可达数亿年。长，甚至可达数亿年。 18地球的未来：地球的未来：地球的未来与太阳有密切的关联，太阳光度将缓慢的增加，在未来地球的未来与太阳有密切的关联，太阳光度将缓慢的增加，在未来的的1111亿年中，它将增加亿年中，它将增加10%10%，之后的，之后的3535亿年又将增加亿年又将增加40%40%。气候模型。气候模型显示抵达地球的辐射增加，可能导致可怕的后果，包括海洋可能消显示抵达地球的辐射增加，可能
21、导致可怕的后果，包括海洋可能消失。地球表面温度的增加会加速无机的二氧化碳循环，使它的浓度失。地球表面温度的增加会加速无机的二氧化碳循环，使它的浓度在在9 9亿年间还原至植物致死的水平。缺乏植物会导致大气层中氧气的亿年间还原至植物致死的水平。缺乏植物会导致大气层中氧气的流失，那么动物也将在数百万年内绝种。而即使太阳是永恒和稳定流失，那么动物也将在数百万年内绝种。而即使太阳是永恒和稳定的，地球内部持续的冷却，也会造成海洋和大气层的损失。在之后的，地球内部持续的冷却，也会造成海洋和大气层的损失。在之后的十亿年，表面的水将完全消失，并且全球的平均温度将达到的十亿年，表面的水将完全消失，并且全球的平均温
22、度将达到7070C C。19地球的未来：地球的未来：太阳在演化过程中，在大约太阳在演化过程中，在大约5050亿年后将成为红巨星。模型预测届时亿年后将成为红巨星。模型预测届时的太阳直径将膨胀至现在的的太阳直径将膨胀至现在的250250倍。地球的命运并不很清楚，当太阳倍。地球的命运并不很清楚，当太阳成为红巨星时，大约已经流失了成为红巨星时，大约已经流失了30%30%的质量，当太阳达到最大半径时，的质量，当太阳达到最大半径时，地球会在距离太阳大约地球会在距离太阳大约1.7 1.7 天文单位（天文单位（254,316,380 254,316,380 公里）的轨道公里）的轨道上，因此，地球会逃逸在太阳松
23、散的大气层封包之外。然而，绝大上，因此，地球会逃逸在太阳松散的大气层封包之外。然而，绝大部分（如果不是全部）现在的生物会因为与太阳过度的接近而被摧部分（如果不是全部）现在的生物会因为与太阳过度的接近而被摧毁。可是，最近的模拟显示由于潮汐作用和拖曳将使地球的轨道衰毁。可是，最近的模拟显示由于潮汐作用和拖曳将使地球的轨道衰减，会使地球落入红巨星的太阳大气层内并被摧毁。减，会使地球落入红巨星的太阳大气层内并被摧毁。20地球的基本参数：地球的基本参数：在漫长的形成演化过程中，地球始终处于运动和变化之中，地球现在漫长的形成演化过程中，地球始终处于运动和变化之中，地球现今的状态是我们了解其过去历史的依据，
24、又是预测未来的出发点。今的状态是我们了解其过去历史的依据，又是预测未来的出发点。基本参数（物理特征）：基本参数（物理特征）：平均赤道半径平均赤道半径: a: ae e=6378136.49 =6378136.49 米米平均极半径平均极半径: a: ap p=6356755.00 =6356755.00 米米平均半径平均半径: a=6371001.00 : a=6371001.00 米米赤道重力加速度赤道重力加速度: g: ge e=9.780327 =9.780327 米米/ /秒秒2 2平均自转角速度平均自转角速度: : e e=7.292115=7.2921151010-5-5 弧度弧度/
25、 /秒秒扁率扁率: f=0.003352819: f=0.003352819质量质量: Me=5.9742 : Me=5.9742 1024 1024 公斤公斤地心引力常数地心引力常数: GE = 3.986004418 : GE = 3.986004418 10101414 米米3 3/ /秒秒2 2平均密度平均密度: : e e = 5.515 = 5.515 克克/ /厘米厘米3 321地球的基本参数：地球的基本参数：在漫长的形成演化过程中，地球始终处于运动和变化之中，地球现在漫长的形成演化过程中，地球始终处于运动和变化之中，地球现今的状态是我们了解其过去历史的依据，又是预测未来的出发点
26、。今的状态是我们了解其过去历史的依据，又是预测未来的出发点。基本参数（物理特征）：基本参数（物理特征）：太阳与地球质量比太阳与地球质量比: S/E = 332946.0: S/E = 332946.0太阳与地月系质量比太阳与地月系质量比: S/(M+E) = 328900.5: S/(M+E) = 328900.5回归年长度回归年长度: T = 365.2422 : T = 365.2422 天天离太阳平均距离离太阳平均距离: A = 1.49597870: A = 1.495978701011 1011 米米逃逸速度逃逸速度: v = 11.19 : v = 11.19 公里公里/ /秒秒表
27、面温度表面温度: t = - 89.2 : t = - 89.2 +57.7 +57.7 摄氏度摄氏度表面大气压表面大气压: p = 1013.250: p = 1013.250毫巴毫巴22地球的圈层结构：地球的圈层结构：地球形成后，有过各种各样的变化，其中影响特别深远的是整个地地球形成后，有过各种各样的变化，其中影响特别深远的是整个地球物质分异成若干同心圈层。即：地核、地幔、地壳、水圈、大气球物质分异成若干同心圈层。即：地核、地幔、地壳、水圈、大气圈和生物圈。这些圈层并非原始地球就有，而是地球长期演化的产圈和生物圈。这些圈层并非原始地球就有，而是地球长期演化的产物。从太阳星云中分化出来的地球
28、是一个近于球体的地球，温度很物。从太阳星云中分化出来的地球是一个近于球体的地球，温度很低，构成地球的各种物质混杂在一起，没有明显的分层。由于原始低，构成地球的各种物质混杂在一起，没有明显的分层。由于原始地球的收缩和放射性元素衰变等原因，使地球内部温度升高，使物地球的收缩和放射性元素衰变等原因，使地球内部温度升高，使物质出现可塑性，局部出现熔融状态，并在重力作用下物质开始分异，质出现可塑性，局部出现熔融状态，并在重力作用下物质开始分异，其中地核、地幔、地壳组成固体地球。水圈和大气圈对固体地球的其中地核、地幔、地壳组成固体地球。水圈和大气圈对固体地球的形成和改造有重要影响。形成和改造有重要影响。2
29、3地球的圈层结构：地球的圈层结构：地球在加热到铁能熔化的温度后，其物质结构和组成必然发生变异，地球在加热到铁能熔化的温度后，其物质结构和组成必然发生变异，地核的形成是地球内部物质分异作用的初始阶段，这一时期地球内地核的形成是地球内部物质分异作用的初始阶段，这一时期地球内部的物质大体上是均一的，在分异过程中，铁沉入地心，形成致密部的物质大体上是均一的，在分异过程中，铁沉入地心，形成致密铁质的地核，低熔点的较轻物质上浮，形成坚硬的地壳表层，地壳铁质的地核，低熔点的较轻物质上浮，形成坚硬的地壳表层，地壳与地核之间是分异生成的地幔。分异作用是地球内部最为重要的物与地核之间是分异生成的地幔。分异作用是地
30、球内部最为重要的物质与能量的交换过程。它最终导致地壳与大陆的形成。分异作用也质与能量的交换过程。它最终导致地壳与大陆的形成。分异作用也可能促使地球内部的气体逸出，最终导致大气圈和水圈的形成。可能促使地球内部的气体逸出，最终导致大气圈和水圈的形成。24地球的圈层结构：地球的圈层结构：地质时代冥古宙（46亿年38亿年）太古宙（38亿年25亿年）元古宙（25亿年5.7亿年）显生宙（5.7亿年现在）地球地球形成，小行星冲击壳、幔、核分离中心核增长层圈构造稳定地壳玄武质薄壳，局部岛弧早期为玄武岩薄壳与岛弧，晚期出现陆核陆核扩大形成稳定古陆，中晚期形成超大陆大陆经历了分裂聚合再分裂的历史大气圈早期H、He
31、（？）晚期CO2、H2O无游离O2、CO2 、H2O为主O2进入大气圈并逐渐增加O2增加CO2减少水圈可能为分散的浅水盆地（？）水圈主体形成，Eh、PH值低水圈积累，形成大量灰岩和白云岩水圈稳定接近现在水平生物圈无记录自养生物原核细胞生物，原始菌藻类真核细胞生物，菌藻类繁盛后生生物，各种植物、动物等25地球的圈层结构：地球的圈层结构：大气圈大气圈地球外圈中最外部的气体圈层，它包围着地球外圈中最外部的气体圈层，它包围着海洋和陆地。大气圈没有确切的上界，在海洋和陆地。大气圈没有确切的上界，在2000 16000 公里高空仍有稀薄的气体公里高空仍有稀薄的气体和基本粒子。在地下，土壤和某些岩石中和基本
32、粒子。在地下，土壤和某些岩石中也会有少量空气，它们也可认为是大气圈也会有少量空气，它们也可认为是大气圈的一个组成部分。地球大气的主要成份为的一个组成部分。地球大气的主要成份为氮、氧、氩、二氧化碳和不到氮、氧、氩、二氧化碳和不到0.04比例比例的微量气体。地球大气圈气体的总质量约的微量气体。地球大气圈气体的总质量约为为5.1361021克，相当于地球总质量的克，相当于地球总质量的百万分之百万分之0.86。由于地心引力作用，几乎。由于地心引力作用，几乎全部的气体集中在离地面全部的气体集中在离地面100公里的高度范围内，其中公里的高度范围内，其中75的大气又集中在的大气又集中在地面至地面至10公里高
33、度的对流层范围内。根据大气分布特征，在对流层之上还公里高度的对流层范围内。根据大气分布特征，在对流层之上还可分为平流层、中间层、热成层等。可分为平流层、中间层、热成层等。 26地球的圈层结构：地球的圈层结构：水圈水圈包括海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川和包括海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川和地下水等，它是一个连续但不很规则的地下水等，它是一个连续但不很规则的圈层。从离地球数万公里的高空看地球，圈层。从离地球数万公里的高空看地球，可以看到地球大气圈中水汽形成的白云可以看到地球大气圈中水汽形成的白云和覆盖地球大部分的蓝色海洋，它使地和覆盖地球大部分的蓝色海洋，它使地球成为一颗球成为一颗“蓝色的行星蓝色的行
34、星”。地球水圈总。地球水圈总质量为质量为1.661024克，约为地球总质量克，约为地球总质量的的3600分之一，其中海洋水质量约为陆分之一，其中海洋水质量约为陆地（包括河流、湖泊和表层岩石孔隙和地（包括河流、湖泊和表层岩石孔隙和土壤中）水的土壤中）水的35倍。如果整个地球没有倍。如果整个地球没有固体部分的起伏，那么全球将被深达固体部分的起伏，那么全球将被深达2600米的水层所均匀覆盖。大气圈和米的水层所均匀覆盖。大气圈和水圈相结合，组成地表的流体系统。水圈相结合，组成地表的流体系统。27地球的圈层结构：地球的圈层结构：生物圈生物圈由于存在地球大气圈、地球水圈和地表由于存在地球大气圈、地球水圈和
35、地表的矿物，在地球上这个合适的温度条件的矿物，在地球上这个合适的温度条件下，形成了适合于生物生存的自然环境。下，形成了适合于生物生存的自然环境。人们通常所说的生物，是指有生命的物人们通常所说的生物，是指有生命的物体，包括植物、动物和微生物。据估计，体，包括植物、动物和微生物。据估计，现有生存的植物约有现有生存的植物约有40万种，动物约有万种，动物约有110多万种，微生物至少有多万种，微生物至少有10多万种。多万种。据统计，在地质历史上曾生存过的生物据统计，在地质历史上曾生存过的生物约有约有510亿种之多，然而，在地球漫长亿种之多，然而，在地球漫长的演化过程中，绝大部分都已经灭绝了。的演化过程中
36、，绝大部分都已经灭绝了。现存的生物生活在岩石圈的上层部分、大气圈的下层部分和水圈的全部，现存的生物生活在岩石圈的上层部分、大气圈的下层部分和水圈的全部，构成了地球上一个独特的圈层，称为生物圈。生物圈是太阳系所有行星中构成了地球上一个独特的圈层，称为生物圈。生物圈是太阳系所有行星中仅在地球上存在的一个独特圈层。仅在地球上存在的一个独特圈层。28地球的圈层结构：地球的圈层结构：地壳地壳地壳地壳是地球表面至莫霍界面之间一个是地球表面至莫霍界面之间一个主要由硅酸盐矿物为主体的岩石构成的主要由硅酸盐矿物为主体的岩石构成的薄壳，平均厚度薄壳，平均厚度1717公里。它的质量只占公里。它的质量只占全地球全地球
37、0.2%0.2%，按结构分为大陆地壳和海，按结构分为大陆地壳和海洋地壳两种。洋地壳两种。大陆地壳大陆地壳有硅酸铝层有硅酸铝层（花岗岩质）和硅酸镁层（玄武岩质）（花岗岩质）和硅酸镁层（玄武岩质）双层结构，而双层结构，而海洋地壳海洋地壳只有硅酸镁层只有硅酸镁层（玄武岩质）单层结构，大陆地壳平均（玄武岩质）单层结构，大陆地壳平均厚度有厚度有3333公里，高山、高原地区地壳更公里，高山、高原地区地壳更厚，最高可达厚，最高可达7070千米；平原、盆地地壳千米；平原、盆地地壳相对较薄。海洋地壳平均厚度只有相对较薄。海洋地壳平均厚度只有1010公里。公里。29地球的圈层结构：地球的圈层结构：地壳地壳大陆地壳
38、的代表岩石为花岗岩，大陆地壳的代表岩石为花岗岩，大洋地壳的代表岩石为玄武岩。大洋地壳的代表岩石为玄武岩。 30地球的圈层结构：地球的圈层结构：上地幔上地幔从地核外围约从地核外围约29002900公里深处的古登堡界面公里深处的古登堡界面一直延伸到莫霍界面的区域被称作一直延伸到莫霍界面的区域被称作地幔地幔。平均密度是平均密度是3.3-5.5g/cm3.3-5.5g/cm3 3。地幔可再分为。地幔可再分为两部分：上地幔和下地幔。两部分：上地幔和下地幔。从莫霍界面到从莫霍界面到670km670km深处的部分称为深处的部分称为上地幔上地幔，上地幔的上部为固态（上地幔的上部为固态（60km60km），），
39、是一层薄是一层薄的固体岩石。的固体岩石。中部为部分熔融状态（中部为部分熔融状态（6060250km250km，岩浆发源地），上地幔上部固态与，岩浆发源地），上地幔上部固态与地壳组成岩石圈，中部低速层（部分熔融状地壳组成岩石圈，中部低速层（部分熔融状态）为态）为软流圈软流圈；下部为固态（；下部为固态（250670250670kmkm）。）。31地球的圈层结构：地球的圈层结构：上地幔上地幔上地幔由相当于基性岩（橄榄岩）物质上地幔由相当于基性岩（橄榄岩）物质组成，其主要矿物为橄榄石、辉石和石榴组成，其主要矿物为橄榄石、辉石和石榴子石，被称为地幔岩，与石陨石相似。上子石，被称为地幔岩，与石陨石相似。上
40、地幔上部存在的软流圈是岩浆的重要发源地幔上部存在的软流圈是岩浆的重要发源地。地。32地球的圈层结构：地球的圈层结构：下地幔下地幔从上地幔底部到古登堡界面之间的部分为从上地幔底部到古登堡界面之间的部分为下地幔下地幔（670-2889km670-2889km），），一般被认为是固一般被认为是固态的，态的，呈半固体的状态。下地幔呈半固体的状态。下地幔同上地同上地幔物质成分相比，铁的含量相对增加。幔物质成分相比，铁的含量相对增加。 33地球的圈层结构：地球的圈层结构：液体外核液体外核地核位于古登堡界面以下，地核又分为两地核位于古登堡界面以下，地核又分为两部分：一个半径约部分：一个半径约1250km12
41、50km的内核，以及一的内核，以及一个在内核外部一直到距地心约个在内核外部一直到距地心约3500km3500km的的液液态外核态外核。地核大部分是由铁所组成（占。地核大部分是由铁所组成（占80%80%），其余物质基本上是镍和硅。），其余物质基本上是镍和硅。地幔之下就是所谓的外核液体圈，它位于地幔之下就是所谓的外核液体圈，它位于地面以下约地面以下约29002900公里至公里至51205120公里深度。整公里深度。整个外核液体圈基本上可能是由动力学粘度个外核液体圈基本上可能是由动力学粘度很小的液体构成的，其中很小的液体构成的，其中29002900至至49804980公里公里深度完全由液体构成。深度
42、完全由液体构成。49804980公里至公里至51205120公公里深度层是外核液体圈与固体内核圈之间里深度层是外核液体圈与固体内核圈之间一个很簿的过渡层。一个很簿的过渡层。34地球的圈层结构：地球的圈层结构：固体内核固体内核最靠近地心的就是最靠近地心的就是固体内核固体内核圈，它位于圈，它位于51205120至至63716371公里地心处。根据对地震波公里地心处。根据对地震波速的探测与研究，证明内核为固体结构，速的探测与研究，证明内核为固体结构，主要由铁和一部分镍组成。主要由铁和一部分镍组成。最近的观测最近的观测证据显示内核可能要比地球其他部分自证据显示内核可能要比地球其他部分自转的快一点，一年
43、大约相差转的快一点，一年大约相差2 2。35地球内部的物理性质：地球内部的物理性质：密度密度（densitydensity） 密度密度= =质量质量/ /体积；体积；0km0km处密度约处密度约2.6g/cm32.6g/cm3；33km33km处密度约处密度约2.9g/cm32.9g/cm3；33km33km处密度约处密度约3.32g/cm33.32g/cm3；2885km2885km处密度约处密度约5.56g/cm35.56g/cm3；2885km2885km处密度处密度约约9.98g/cm39.98g/cm3；内核处为；内核处为12.51 g/cm312.51 g/cm3；总体规律是：从地
44、表到地心，密度；总体规律是：从地表到地心，密度逐渐增大，在逐渐增大，在33km33km、2885km2885km以及其他深度，密度突然增高。以及其他深度，密度突然增高。压力压力（compressive stress）静岩压力，即压强（静岩压力，即压强（intensity of pressureintensity of pressure）随深度增加压力不断增加；）随深度增加压力不断增加； 33km33km处为处为1200Mpa1200Mpa，28852885处为处为135200Mpa135200Mpa，地心处可达，地心处可达361700Mpa361700Mpa。 温度温度（temperature
45、temperature） 变温层（外热层）变温层（外热层）地表受太阳影响，温度一年四季，白天黑夜呈周地表受太阳影响，温度一年四季，白天黑夜呈周期变化的表层。常温层期变化的表层。常温层外热层之下，地温常年保持不变的地方。地热增外热层之下，地温常年保持不变的地方。地热增温率或地温梯度（温率或地温梯度（geothermal gradientgeothermal gradient）常温层之下，每向下加深常温层之下，每向下加深100m100m所升高的温度，平均所升高的温度，平均33。地热增温级。地热增温级温度每增加温度每增加11所增加的深度，是所增加的深度，是地温梯度的倒数。地温梯度的倒数。33km33
46、km处约处约40011004001100，2885km2885km处为处为37003700，地核高达，地核高达45004500。 36地球内部的物理性质：地球内部的物理性质：重力重力（gravity） 地球吸引力和离心力的合力。具有随纬度增高而增加的规律。地球吸引力和离心力的合力。具有随纬度增高而增加的规律。33km为为83Gal，2885km为为1069Gal， 0km2885km递增，且达最大值；递增，且达最大值；2885km地心递减，地心递减，最终变为最终变为0。磁场磁场（magnetic field）地球周围存在着磁场，称为地磁场（地球周围存在着磁场，称为地磁场（geomagnetic
47、 fieldgeomagnetic field）。）。 地磁要素地磁要素（geomagmetic ）磁偏角、磁倾角、磁场强度、磁异常（磁偏角、磁倾角、磁场强度、磁异常（magnetic anomalymagnetic anomaly）地球浅部具地球浅部具磁性物质引起的局部异常。磁性物质引起的局部异常。 地震波地震波（earthquake wave） 存在纵波与横波，存在纵波与横波，33km33km处，处，P P波的速度从波的速度从7.0km/s7.0km/s突然增加至突然增加至8.1km/s8.1km/s，S S波波的速度从的速度从4.2km/s4.2km/s突然增加至突然增加至4.4km/s
48、4.4km/s；60100km60100km处，处，P P波从波从 8.2km/s8.2km/s降至降至7.93km/s7.93km/s，S S波从波从4.6 km/s4.6 km/s降至降至4.36 km/s4.36 km/s；2885km2885km处，处，P P波从波从13.54km/s13.54km/s降降至至7.98km/s7.98km/s，S S波从波从7.23km/s7.23km/s降至降至0 0；5155km5155km处，处，S S波从波从0 0变为变为3.46km/s3.46km/s。 37地球各圈层划分和物理特征：地球各圈层划分和物理特征：三个一级圈层三个一级圈层： 地壳
49、地壳地幔地幔地核地核两个一级界面两个一级界面：莫霍面莫霍面古登堡面古登堡面 38地球的表面特征：地球的表面特征：地球总面积约地球总面积约29.2%29.2%（1.48941.4894亿亿kmkm2 2）是陆地，其余）是陆地，其余70.8%70.8%（3.611323.61132亿亿kmkm2 2）是海洋。地形起伏多变，复杂而多样。是海洋。地形起伏多变，复杂而多样。39地球表面活动带：地球表面活动带：活动带的标志是地震的发生和火山的喷发，它们和地球表面特征紧密联系活动带的标志是地震的发生和火山的喷发，它们和地球表面特征紧密联系在一起。在一起。40地球表面活动带：地球表面活动带：活动带的标志是地震
50、的发生和火山的喷发，它们和地球表面特征紧密联系活动带的标志是地震的发生和火山的喷发，它们和地球表面特征紧密联系在一起。在一起。41活动的地球：活动的地球：地球演化过程中，始终处于运动发展之中，地球内部的运动使得地球表面地球演化过程中，始终处于运动发展之中，地球内部的运动使得地球表面出现大陆和海洋，由地壳和上地幔顶部的坚硬岩石组成的岩石圈可分为几出现大陆和海洋，由地壳和上地幔顶部的坚硬岩石组成的岩石圈可分为几个大板块，他们个大板块，他们“漂浮漂浮”于相对具有塑性的软流圈之上，并受到地球内部于相对具有塑性的软流圈之上，并受到地球内部动力过程作用而产生缓慢的运动，以致在板块之间以及板块内部的活动带动
