高中地理必修一《地球的内部圈层结构》
冷战时期,美国和苏联是当时的两个超级大国,一直在暗中较劲。太空探索领域,美国宇航员阿姆斯特朗登上了月球,苏联落了下沉,因此便将目光转移到了地底下,开启了一项挖穿地心的宏伟计划,克拉超声钻空。然而这项计划却在挖到地下 12262 米时,钻头难以继续下挖而以失败告终了。地球的内部究竟有什么呢?这节课我们就一起来学习地球的内部圈层结构。
苏联以实际行动向我们证明,地球的内部结构难以直接观察。睿智的科学家发现,可以通过地震波来了解地球的内部结构。当地震发生时,地下的岩石会受到强烈的冲击,必应产生弹性震动,以波的形式向四周传播,成为地震波。
2022 年9月5日,四川省甘孜州泸定县发生了 6. 8 级地震,牵动着国人的心。许多四川民众表示,在地震到来之前,手机上提前 70 秒受到了地震横波预警,避免了更大的人员伤亡。请同学们阅读教材中关于地震波的相关内容,说出地震预警的原理。好这位同学,他说地震波分为横波和纵波,纵波的传播速度更快,很波的传播速度较慢,所以可以利用技术手段,一旦捕获到传播速度更快的纵波之后,就发出预警。从从而可以在破坏性更强的横波到来之前,进行人员的撤离,避免更大的伤亡。
什么是横波?什么是纵波?这位同学说一说。非常好。传播方向和震动方向一致的波称为纵波。比如老师这里有个弹簧,老师上下拉动这个弹簧,你手一松,它的传播方向也是在上下传播。再来老师手里有一个绳子,老师上下晃动这个绳子,它的传播方向却是水平传播的,传播方向和震动方向相垂直,这样的波就称为横波。
老师现在来考大家,当地震发生的时候,在陆地上的人是先感受到上下晃动还是左右晃动?在湖面游船的人是先感受到上下晃动还是左右晃动?这位同学说一说,他说在陆地上的人是先感受到上下晃动,才感受到左右晃动,而在湖面游船的人只能感受到上下晃动。这是因为纵波可以在固体、液体和气体中刘传播,而横波只能在固体中传播。非常好,介质的不同使得横波和纵波的传播有所差异,同时也会影响着纵波和横波的传播速度。请同学们一起来看一看地球内部地震波的曲线图。
从曲线图上,同学们能不能发现地震波的速度有什么样明显的变化?这位同学,他发现图中地震过的速度在两处发生了明显的改变,一处是在大陆平均地下 33 千米处,纵波和横波的速度都减慢了。一处是在地下 2900 千米处,纵波的速度减慢,横波则完全消失了。我们将地震波的速度发生变化的面称为不连续面,大陆平均地下 33 千米处的不连续面称为末货界面,地下 2900 千米处的复联序面称为古登堡界面。
以末货界面和古登堡界面为界,就可以将地球的内部圈层分为地壳、d、man,以及 d 和 3 个井结构。下面就请同学们阅读教材中关于地壳的相关内容,回答几个问题。地壳主要是由什么物质组成的?海洋地壳的平均厚度是多少?大陆地撬的平均厚度又是多少?
这位同学很好,地撬是由岩石组成的坚硬外壳,它的厚度不均。一大陆地壳的平均厚度是 39- 41 千米,海洋地壳的平均厚度是 5- 10 千米,在没货界面和古登堡界面之间称之为地曼。根据地震波在这里传播速度的变化,又可以分为上地脉和下地脉。
请同学们阅读教材中关于地曼的相关内容,回答几个问题。一般认为岩浆的发源地是哪里?岩石圈又是指哪里?这位同学一般认为岩浆发源于软流层,软流层位于地幔的上部,这里温度非常的高,岩石部分熔能够缓慢流动,一般认为是岩浆的发源地。岩石圈是指上地幔的顶部和地壳的全部,也就是这一部分上帝幔的顶部和地壳的全部。根据这个描述,其实我们可以将上帝幔分为下部、上部和顶部,上部是软流层,顶部以及地下的全部。是岩石圈很好,在古深古登堡界面的更深处是地核。
根据纵波在这里传播速度的变化,可以分为外合和内核。请同学们阅读教材中关于 d 核的相关内容,回答几个问题。 1 d 核主要是由什么物质组成?推测外核的物态,并说明理由以及内核的物态,并说出理由。这位同学,很好。地核是由铁和镊等一些金属物质构成,它推测外核是液态,因为恒波在这里完全消失了。推测内核是固态,因为纵波的传播速度在这里有了明显的上升,推测的非常正确。外核实际上是熔融状态的精属物质,科学家认为这里液态物质的流动造就了地球的磁场。内核是密度极大的固体金属球。
老师来考,同学们,泸定县地震,震源深度 16 千米 2021 年盐城大丰海域发生地震,震源深度 19 千米。这两次地震分别发生在地球内部圈层结构中的哪个圈层?这位同学说一说,他说都是发生在地壳,因为末货界面的平均深度是 33 千米。这位同学有不同意见,来说一说。他说,泸定县地震发生在地壳,因为大陆地撬的平均厚度是 39- 41 千米。而盐城大丰海域的地震震源发生在地幔,因为海洋地壳的平均厚度只有 5- 10 千米。非常好,同学们要注意了,这节课我们通过地震波了解了地球的内部圈层结构。在地震面前,人类是渺小的,但是中国人民刻在骨子里的善良和团结却是伟大的。泸定县地震发生时,各方紧急驰援,他们与时间赛跑,用身体搭桥,在绝壁开路,爱的传承从未停止。