第4章地球的圈層構(gòu)造及能量系統(tǒng)Chapter4SpheresStructureoftheEarth

地球具有圈層結(jié)構(gòu)，以地表為界分為內(nèi)部圈層和外部圈層。每個(gè)圈層都有自己的物質(zhì)組成、運(yùn)動(dòng)特征和物理、化學(xué)性質(zhì)。對(duì)地質(zhì)作用各有不同程度的、直接或間接的影響。第一節(jié)外部圈層第二節(jié)內(nèi)部圈層第三節(jié)能量系統(tǒng)第一節(jié)外部圈層（一）大氣圈（Atmosphere）1.大氣組成2.大氣結(jié)構(gòu)對(duì)流層平流層中間層（高空對(duì)流層）暖層（二）水圈（Hydrosphere）能夠被人類直接利用的水不足1%。1.水圈組成2.水的循環(huán)地下水的循環(huán)生物水的循環(huán)（三）生物圈（Biosphere）生物及其生命活動(dòng)地帶所構(gòu)成的連續(xù)圈層，大氣圈、水圈和地殼表層的土壤和巖石里，都有生物存在，目前已知的生物有近兩百萬(wàn)個(gè)種類。原核生物界原生生物界真菌界植物界動(dòng)物界原核生物無(wú)細(xì)胞核的原核生物，以細(xì)菌和藍(lán)綠藻為主。硅藻原生生物具有細(xì)胞核的單細(xì)胞生物，包括細(xì)菌、藻和原生動(dòng)物。真菌：沒(méi)有葉綠素的真核生物，不能進(jìn)行光合作用，包括蘑菇、木耳、靈芝等。植物：具有葉綠素，能進(jìn)行光合作用的自養(yǎng)生物，包括蕨類植物、裸子植物、被子植物等。動(dòng)物：由無(wú)脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物組成的多細(xì)胞復(fù)雜生物。第二節(jié)內(nèi)部圈層地球內(nèi)部圈層：同心環(huán)狀，非梨亦非球—“煮熟的雞蛋”（一）圈層結(jié)構(gòu)的證據(jù)不同或同一構(gòu)造層內(nèi)物質(zhì)的化學(xué)成分不均一。地球化學(xué)石隕石：主要由鎂鐵質(zhì)的硅酸鹽相組成，代表上地幔的成分。鐵石隕石：大致相等的硅酸鹽相與鐵鎳金屬相組成，含少量的硫化物相，代表下地幔的成分。鐵隕石：主要是金屬相，少量的硫化物相（鐵、鎳），代表地核的成分。隕石學(xué)地球物理學(xué)證據(jù)（二）地球內(nèi)部圈層的劃分地球內(nèi)部有兩個(gè)明顯的波速不連續(xù)界面：第一個(gè)界面：地下5-70km深處，平均厚度33km，大洋區(qū)較淺，最淺處不足5km，稱為“莫霍面”。第二個(gè)界面：位于地下2891km處，稱“古登堡面”。（三）地球內(nèi)部圈層的特點(diǎn)1.地殼的特征

地殼是地球的最外部圈層，與人類活動(dòng)的關(guān)系最為密切，對(duì)它的了解和研究也比較深入。

厚度：陸殼最厚，可達(dá)70km，洋殼最薄，最小不到5km，平均厚度18km。組成：陸殼，沉積巖、巖漿巖、變質(zhì)巖；洋殼，玄武巖，密度：2.6-2.9g/cm3。年齡：陸殼老（38億年），洋殼新（不超過(guò)2億年）上地殼（大陸地殼）（A1）硅鋁層（花崗質(zhì)層）：主要為富鋁的硅酸鹽礦物所組成，平均厚度約33km，平均密度2.7g/cm3，平均Vp5.8km/s下地殼（大洋地殼）（A2）硅鎂層（玄武質(zhì)層）：主要為富鎂的硅酸鹽礦物所組成，平均厚度約7km，平均密度2.9g/cm3，平均Vp6.8km/s-康拉德面-2.地幔的特征

厚度：2870km，體積約占地球83.4%，質(zhì)量占地球67.8%。組成：鎂鐵質(zhì)硅酸鹽（據(jù)地震、隕石、深成巖及實(shí)驗(yàn)室推測(cè)），絕大部分屬于固體巖石。結(jié)構(gòu)：分三層。

B：上地幔（固/部分熔融）；C：過(guò)渡層（固）；D：下地幔（固）地幔上部由堅(jiān)硬的巖石組成，這部分和地殼一起構(gòu)成巖石圈，地殼中的資源、巖漿均直接或間接來(lái)自于地幔。上地幔，B層，33-400km蓋層（巖石圈地幔），B1層，20-80km，固態(tài)，主要為橄欖巖。低速層（軟流圈），B2層，80-220km，部分熔融，拉斑玄武巖及金伯利巖的源區(qū)。均勻?qū)樱˙3層），220-400km，固態(tài)，鎂鐵質(zhì)和超鎂鐵質(zhì)巖石組成，堿性玄武巖的源區(qū)。過(guò)渡層，C層，400-670km下地幔，D層，670-2891km現(xiàn)今對(duì)地幔（地核）結(jié)構(gòu)、成分的研究，主要依賴隕石、地球物理，不少認(rèn)識(shí)仍有較大的推斷成分。物質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)整，密度進(jìn)一步增大。物質(zhì)結(jié)構(gòu)不再發(fā)生變化，但進(jìn)一步壓縮。3.地核的特征

厚度：3741km，體積約占地球的16.2%，質(zhì)量是地球的31.3%。組成：鐵、鎳、少量的氫、硫化物和硅酸鹽。結(jié)構(gòu)：分三層，外核（E層，液態(tài)）、過(guò)渡層（F層，液→固）和內(nèi)核（G層，固態(tài)）。平均密度10.83g/cm3。第三節(jié)能量系統(tǒng)內(nèi)能：地球自轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)能、重力作用的重力能、放射性元素衰變的熱能及礦物結(jié)晶的結(jié)晶能和化學(xué)能。外能：太陽(yáng)輻射能、天體引力能等。

一般認(rèn)為，巖石中放射性元素衰變是地球熱能的主要來(lái)源，如果地球中放射性元素含量和地殼中的含量相當(dāng)，那么地球所釋放的熱量不僅足夠使整個(gè)地球熔化，而且能夠使它完全氣化并蒸發(fā)掉。

其次，由于自身的重力作用也可轉(zhuǎn)化出大量熱能，其總熱量可能十分接近放射性熱能。

此外，地球自轉(zhuǎn)的動(dòng)能、礦物結(jié)晶及地幔物質(zhì)的分異作用等都可以轉(zhuǎn)