地球物质大循环: 地球的圈层
2017-05-09 16:44 来源:忠言慧语 编辑:矿材网

 地球圈层结构分为地球外部圈层和地球内部圈层两大部分。地球外部圈层可进一步划分为三个基本圈层,即大气圈、水圈、生物圈;地球内圈可进一步划分为三个基本圈层,即地壳、地幔和地核。地壳和上地幔顶部(软流层以上)由坚硬的岩石组成,合称岩石圈。

 一、地球的内部圈层

地球的内部结构为一同心状圈层构造,由地心至地表依次分化为地核(core)、地幔(mantle)、地壳(crust)。地核、地幔和地壳的分界面,主要依据地震波传播速度的急剧变化推测确定:地核与地幔之间以古登堡面相隔,地幔与地壳之间,以莫霍面相隔。

 1、地核

 地核又称铁镍核心,其物质组成以铁、镍为主,又分为内核和外核。内核的顶界面距地表约5100公里,约占地核直径的1/3,可能是固态的,其密度为10.5—15.5克/立方厘米;外核的顶界面距地表2900公里,可能是液态的,其密度为9—11克/立方厘米。

 2、地幔

 地幔又可分为下地幔和上地幔。下地幔顶界面距地表1000公里,密度为4.7克/立方厘米,上地幔顶界面距地表33公里,密度3.4克/立方厘米,因为它主要由橄榄岩组成,故也称橄榄岩圈。

 3、地壳

 地壳的厚度约33公里,上部由沉积岩、花岗岩类组成,叫硅铝层,在山区最厚达40公里,在平原的厚度仅10余公里,而在海洋区则显著变薄,大洋洋底缺失。地壳的下部由玄武岩或辉长岩类组成,称为硅镁层,呈连续分布,在大陆区厚可达30公里,在缺失花岗岩的深海区厚仅5—8公里。

 地球各层的压力和密度随深度增加而增大,物质的放射性及地热增温率,均随深度增加而降低,近地心的温度几乎不变。

 地球不止一个核心,而是两个即内核和外核。地核之所以成为实心是因为地心引力在此创造出的压力是地球表面压力的300万倍。地核的高温可以达到华氏13000度,比太阳表面温度高上2000度。地核内的铁流使物质产生巨大的磁场,可以保护地球免受外来射线的干扰。地壳和上地幔顶部(软流层以上)由坚硬的岩石组成,合称岩石圈。

 二、地球的外部圈层

 地球的外部圈层与磁层及内部圈层之间并没有严格的界线,各圈层之间也没有明显的分界,特别在底层大气圈、水圈、生物圈相互交错。

 1、大气圈

 大气圈是地球外圈中最外部的气体圈层,存在于整个地球外层。大气圈是地球海陆表面到星际空间的过渡圈层,没有明显的上限,一直可以延续到800千米高度以上,只是越趋向外大气越少,在2000 ~ 16000 千米高空仍有稀薄的气体和基本粒子。它包围着海洋和陆地。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的一个组成部分。

 大气圈对生物的形成、发育和保护有很大的作用。由于大气圈的存在,挡住住绝大多数飞向地球的陨石,拦截下太阳辐射中的大部分紫外线和来自宇宙的高能粒子流,保护了地球生命,免遭外来的打击。因此,大气圈是地球表面和生命的盾牌。

 2、水圈

 水圈是指连续包围地球表面的水层,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圈层。既有液态水,也包括气态水和固态水。

 从离地球数万千米的高空看地球,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,它使地球成为一颗“蓝色的行星”,又是一颗“水球”。

 水圈是地球特有的环境优势。水圈的运动和循环影响了地球上各种环境条件的变化,影响各个圈层,使地球处在不断地变换之中。更重要的是水对亿万种生命以及人类能在地球上生存和发展,具有决定性的意义。

 3、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。生物圈是指地球表层生物有机体及其生存环境的总称,是一个有生命的特殊圈层。

 生物圈是地球特有的圈层,它是地球大气、水和地壳长期演化、相互作用的结果,它又参与了对岩石、大气和水等其他圈层的改造,对地表物质的循环、能量转换和积聚具有特殊作用。

 三、地球圈层之间的物质循环

 三大岩类岩石在板块运动中发生的俯冲作用将地表的岩石带到地下深部,在高温高压下首先发生变质,再继续向下俯冲与地幔熔融物质重新组合,形成大量的岩浆。岩浆通过断层等板块的缝隙向上侵入,或在地下深处形成深成岩、或在地下浅部形成浅成岩、或喷出地表火山爆发形成火山岩,在地壳运动的过程中,这些岩石都被抬升致地表,接受太阳能、风、温度、流水的风化剥蚀,形成碎屑和尘土等风化物,风和流水在搬运和沉积过程中,将这些新的物质重新分配到空气中、水中和土壤中,以此来保障空气、河流、湖泊、海洋、土壤中的肥力,提供了生命和人类的生存基础,保障了地球表面的绿色环境。


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