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地球的结构

史密斯老师率先向大家提问:“首先,我想问问在座的同学们,大家是如何认识地质的?大家认为地质有什么样的内涵和研究内容呢?”

前排的一位同学站起来说:“我认为地质就是与地球的内在相关的知识,应该包括地球的构造、地球的地表特征等。”

另一位同学说:“我认为地质应该是地球本身的性质,例如地球的表面、地球的内部、地球的构造、地球的成分,这些都属于地质的研究内容。”

史密斯老师看了看大家说:“大家对地质的理解还是比较到位的,但是在认识方面有些不全面。首先大家的定义是基本正确的,地质指的就是地球的性质和特征,包括地球的物质组成、结构、构造、发育历史等。进一步分析,还包括地球的圈层分异、物理性质、化学性质、岩石性质、矿物成分、岩层和岩体的产出状态、接触关系,地球的构造发育史、生物进化史、气候变迁史,以及矿产资源的赋存状况和分布规律等,这些内容都在地质的研究范围之内。”

同学们听了之后都很吃惊,没有想到地质学的内容竟然如此丰富,不由得对地质学的兴趣更加浓厚了。

史密斯老师接着说:“在这么丰富的地质学知识当中,我们要学习的最根本和最内在的知识就是地球的结构。因为地球所有的活动和发展,都和它本身的构造是分不开的。我们只有了解了地球本身,才能够了解与地球相关的各种知识。”

1909年,地震学家莫霍洛维奇意外地发现,当地震波传到地下50千米处的时候,会发生折射现象。他认为,这个发生折射的地带,就是地壳和地壳下面不同物质的分界面。1914年,德国地震学家古登堡又发现,在地下2900千米深的地方,存在着另一个不同物质的分界面。后来,人们为了纪念他们,就将两个面分别命名为“莫霍面”和“古登堡面”,并根据这两个面把地球分为地壳、地幔和地核三个圈层。

接着,史密斯老师在黑板上写下了“地球的内部结构”几个字,开始讲解:“首先我们要了解地球的内部结构。地球从内到外分别是地核、地幔和地壳三个部分。 地壳和地幔分界线叫莫霍面,地幔和地核的分界线叫古登 堡面。

史密斯老师接着讲:“从构造图当中我们能够看到,地球主要是由地壳、地幔、地核三部分组成的,下面来详细讲解这三个部分。”

“地壳指的是地球的表面层,是地球表面外部的一层固体外壳,是人类生存活动的场所。地壳是有断裂的,在不同的地方厚度是不一样的,呈现出高低起伏的形态。地壳的平均厚度是35千米,地壳的厚度也有规律,即海拔越高的地方,地壳越厚;海拔越低的地方,地壳越薄。因此在青藏高原地区,地壳厚度达到65千米以上;在海洋下面,地壳厚度仅有5千米到10千米。地壳是由多种元素组成的,很多都是以化合物的形式存在的,其中氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁等八种元素的质量占地壳总质量的98.04%,在地壳当中分布最广的是硅酸盐类矿物。

“地幔指的是地壳下面的一部分,是地壳和地核之间的中间层,厚度约2865千米,主要由致密的造岩物质构成,是地球内部体积最大的一层。地幔可以分为上地幔和下地幔,上地幔上层有软流层。一般认为,软流层因为集中了大量的放射性元素,所以会有元素放热的过程,并且将岩石熔融,这一层被认为是岩浆的发源地。上地幔呈现固态特征,主要由铁、镁的硅酸盐类矿物质组成。下地幔的温度、压力和密度都有所增大,呈现可塑性固态。

地球内部构造示意图

“地核是地球内部最核心的部分,它的平均厚度是3400千米。地核可以分为外核、过渡层和内核三个部分。外核的厚度约为2080千米,物质呈可流动的液态;过渡层的厚度约140千米;内核是一个半径为1250千米的球心,物质大概是固态的,主要由铁、镍等金属元素构成。一些科学家曾经推测地幔与地核的交界处温度高于3500摄氏度,外核与内核的交界处温度为6300摄氏度左右,核心的温度约为6600摄氏度。”

坐在一旁的魏格纳老师接着说:“所有关于地球的知识都建立在地球构造的基础上,同学们一定要好好体会其中的内涵。接下来,大家应该了解的就是地球的外部结构了。”

有的同学有些奇怪,说:“为什么除了内部结构,还有外部结构呢?”

魏格纳老师说:“刚才史密斯老师讲的内容都是关于地球内部结构的,但是我们都知道,人类是生活在地球表面的,所以地球表面的圈层对于我们人类来讲才具有更加重要的意义。因此,我们更应该了解的是地球的外部圈层。”

同学们听了魏格纳老师的话,觉得甚是有理。魏格纳老师继续讲:“地球的外圈分为四个圈层,分别是岩石圈、水圈、大气圈和生物圈。”

“其中岩石圈由地壳和上地幔的顶端组成。岩石圈的厚度是均匀的,平均厚度为100千米。岩石圈与地表形态、地球物理学和动力学有着非常紧密的联系。

“水圈指的是地壳表层、表面和围绕地球的大气层中存在着的各种形态的水,包括液态、气态和固态的水,具体包括地球上的海洋、江河、湖泊、沼泽、冰川和地下水等,即地球上所有水存在的环境空间。水圈是一个连续但是很不规则的圈层。

“大气圈指的是地球外圈最外部的一个气体圈层,是地球最外部的一个圈层,包围着海洋和陆地。大气的主要成分为氮和氧。根据大气的分布特征,可以分为对流层、平流层、中间层和高层大气。

“生物圈就是适宜生物生存的自然环境的条件。生物圈包括岩石圈的上层部分、大气圈的下层部分,以及水圈的全部。由于地球存在大气圈、水圈,地表存在矿物并且有适宜的温度,所以地球上就有了各种生命体,包括动物、植物和微生物。在地质历史上,地球上曾经存在的生物有五亿到十亿之多,但是随着时间的推移,绝大部分已经灭绝。生物圈与其他圈层最大的不同是,其他圈层都是独立的空间,但是生物圈是渗透于其他空间当中的,是非常特殊的一个结构。”

张小凡听完之后说:“真没想到,我们生活的地球竟然是一个这么复杂的地方啊!”

林安说:“当然复杂了,不然怎么能够有我们这么复杂的人类呢?”

魏格纳老师听到之后说:“即便是再复杂的地球,我们人类也可以经过不懈的努力,寻找到它的本质。”

同学们听完,对地理学更是信心满满。 aBC7tDMDPGUuhCsnbO2s9tdZFz3m5cvHgjiWIZIiAiREuZw/PNXz19HnHS+2xVe/

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