1、,地球科學概論,旅游與環(huán)境學院,■自然災害與減災,■緒論,■地球的起源與演化,■地球的物理性質,■地球的圈層,■板塊運動與地質作用,■大氣圈,■水圈,■地表形態(tài),■生物圈,■地球環(huán)境及其變遷,■自然資源及其利用,,xgwei2007@163.com,主講：魏秀國,地球圈層與地球表層系統,,,第 4 章,● 四大圈層,● 地球表層系統的結構,● 地球表層系統的功能,● 人類與地球表層環(huán)境,地球科學概論,●地球各圈層物質組成,地球內部結構,

2、,地球呈現出圈層結構，可以劃分出內部圈層與外部圈層。內部圈層包括地殼、地幔、地核。巖石圈包括地殼與軟流圈之上的上地幔部分。,地球科學概論,地球內部的分層,,（引自繆啟龍主編《地球科學概論》）,據地震波在地下不同深度傳播速度的分布的研究，地球內部存在著兩個主要的分界面，在分界面上地震波傳播速度發(fā)生急劇變化。第一個間斷面位于地表以下平均33 km處，稱莫霍洛維奇間斷面，簡稱莫霍面；第二個間斷面位于地表以下2 900 km處，稱古登堡間斷面。

3、這兩個間斷面把地球內部分成三大層，即地殼、地幔和地核。這三大部門還可再分為7層。（P68）,,,地球科學概論,四大圈層,,,第四章 地球圈層與地球表層系統,外部圈層包括巖石圈、大氣圈、水圈、生物圈。巖石圈指地球表層由固體巖石組成的圈層；大氣圈指環(huán)繞地球的由氣體組成的圈層；水圈指地球表層由各種形式存在的水組成的圈層；生物圈指地球表層所有活著的有機體組成的圈層。,地球科學概論,人在四大圈層中的地位,,圖表示了三重含義：（1）人類是生物圈的

4、一部分，但又不同于一般的生物；（2）人類生存在四大圈層的交界面上，四大圈層是人類誕生與發(fā)展的環(huán)境；（3）人類對四大圈層均有著重要的作用與影響。 四大圈層之間及其與人類相互作用、相互影響，構成了地球表層系統。,生,物,圈,人是生物圈的一部分，又與一般的生物有著本質的區(qū)別。人類與四大圈層之間的關系以及人類在地球表層系統中的位置可以用下圖來表示：,地球科學概論,三大界,,通常物質可以劃分為無機物與有機物，自然界可以劃分為無機界與有

5、機界。但如果用無機界與有機界來概括表達地球表層系統，似乎還不夠全面。因為人類誕生、發(fā)生發(fā)展在地球表層。人類在地球表層系統中的地位與作用，以及人類與自然環(huán)境之間的相互作用、相互影響，僅僅用無機界與有機界還難以表達清楚。在自然地理學中，更有必要來強調一下人類的重要性。故有人提出了用人文界來表示人類在地球表層系統中的重要地位與作用，以及人類與自然環(huán)境之間的相互作用、相互影響?？梢赃@么說，地球表層系統是地球表層無機界、有機界與人文界相互作用、相

6、互影響而構成的一個系統。,地球科學概論,地球表層環(huán)境（系統）的結構,,不同空間尺度的環(huán)境系統在空間上相互交叉、疊置，并且相互聯系、相互作用。因此是多級嵌套。,1. 垂直分層,垂直分層現象非常明顯：從地核、地幔、地殼，到水圈、大氣圈等；大氣圈又可分為對流層、平流層、中間層、暖層和散逸層。,2. 水平分異,指在水平分布方面的差異與變化。,3. 立體交叉,組成地表環(huán)境的巖石圈、水圈、大氣圈、生物圈，不是絕然分開的，而是相互交叉、相互滲透，在空

7、間上構成了一個立體交叉的結構。,4. 多級嵌套,地球科學概論,地球表層系統的功能,,垂直方向上，各個圈層之間、各個圈層內部的各個次級層次之間。水平方向上，大洋與大陸之間、大洋與大洋之間、大陸與大陸之間、地區(qū)與地區(qū)之間。 生物圈與其他圈層之間。,1. 物質傳輸、能量流動、信息傳遞,通過研究地表系統物質傳輸、能量流動和信息傳遞的過程與規(guī)律，來預測系統的可能變化；通過改變系統的物質流、能量流或信息流，來改變系統的結構與演化的趨勢

8、，從而達到對地表系統進行優(yōu)化、調控的目的。,2. 地球表層系統的可預測、可調控功能,地球科學概論,地球系統科學,,,地球系統科學（Earth System Science）是20世紀80年代初國際科學界為迎接全球環(huán)境變化的挑戰(zhàn)而提出的一門全新的集成科學。今天，地球系統科學作為一個連接地球科學、生命科學、計算機科學技術、對地觀測技術和其它相關科學的新興的跨學科領域，深刻地影響著人們對地球系統的認識。,第四章 地球圈層與地球表層系統,地球科

9、學概論,地球系統科學產生的背景,,（1）人類活動在導致地球環(huán)境變化中的作用日益增大，并從局部范圍步入到全球影響時代，正威脅著人類自身的生存與發(fā)展。,（2）科學技術突飛猛進，傳統學科自身的成熟，促進了各學科之間的緊密聯系和相互依賴的認識。,（3）現代技術特別是空間技術的發(fā)展，使人類有能力對地球進行整體觀測。,,第四章 地球圈層與地球表層系統,地球科學概論,地球系統科學產生的思想基礎,（1）板塊理論面臨的困難使人們意識到，理解地球巖石圈演化

10、必須研究地幔與地核。,（2）固體地球的演化對水圈和大氣圈演化有著重要影響。,（3）大氣圈演化對巖石圈構造運動有重要作用。,（4）水圈演化對大氣圈演化具有關鍵作用。,（5）巖石圈演化導致生物圈重大變革。,（6）宇宙和行星演化對地球系統有著深刻影響。,（7）人類活動是地球演化最重要的營力之一。,,地球科學概論,地球系統科學的內涵,,,地球是一個由大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈和日地空間組成的復雜系統，是一個所有的組成要素處在相互作用之中的動態(tài)

11、系統，而引發(fā)地球系統變化的驅動力，來自于地球內部、太陽輻射和人類活動。在這種驅動力作用下，其中某一成分的變化都會引起其它成分的響應，某一成分的變化往往又是其它成分共同作用的結果。,,第四章 地球圈層與地球表層系統,地球科學概論,人類與地球表層環(huán)境,,1.地球環(huán)境對人類的作用與影響,地球環(huán)境的演化與人類的誕生人類是地球環(huán)境發(fā)展、演化、分異的產物地球環(huán)境的區(qū)域分異與三大人種的形成地球環(huán)境對人口分布的影響地球環(huán)境與人體健康自然災害對

12、人類的影響地球環(huán)境對社會發(fā)展的影響,,第四章 地球圈層與地球表層系統,,地球科學概論,2.人類對地球表層環(huán)境的作用與影響,,對環(huán)境的污染,改變地表環(huán)境的結構,改變地表環(huán)境演化的方向,改變了地表環(huán)境變化的速率,改變了地表環(huán)境的物質循環(huán),改變了地表環(huán)境的能量平衡,對資源的消耗與破壞,人類的影響,,,,,,,,地球科學概論,地球的物質組成,借助于宇宙的豐度和已知的觀測事實以及地球物理資料來構筑地球模型 ①必地球作為宇宙天體的一個成員并由

13、宇宙物質演化而來，地球的元素豐度應與宇宙的元素豐度大致相同，因此可以根據宇宙豐度構成地球基本成分的簡單模型；②地球基本成分及其分布必須符合深部地震資料所反映的物質密度、比重等物理參數；③地球成分分布必須與地球總的質量和慣性矩相協調；④地球元素分布必須符合地球內部溫度、壓力分布的狀況。,地殼的結構與物質組成,主量元素：是指那些在巖石中（≠地殼中）含量大于1％（或0.1％）的元素，在地殼中大于1％的8種元素都是主量元素，除氧以外的7種元素在

14、地殼中都以陽離子形式存在，它們與氧結合形成的氧化物（或氧的化合物），是構成三大類巖石的主體，因此又常被稱為造巖元素。O＞Si＞Al＞Fe＞Ca＞Na＞K＞Mg＞Ti＞H,微量元素：在地殼（巖石）中含量低于0.1％的元素，一般來說不易形成自己的獨立礦物，多以類質同象的形式存在于其他元素組成的礦物中，這樣的元素被稱為微量元素。 　硫（硒、碲）和鹵族元素：金屬成礦元素： 貴金屬元素、金屬元素 、過渡元素 、稀 有元素 、稀土元

15、素 放射性元素：,地殼的結構與巖石組成,巖石是由一種或一種以上的礦物或巖屑組成的有規(guī)律的集合體，是地質作用的產物。巖石是組成巖石圈的基本單位。巖石類型復雜多樣，可分為巖漿巖、沉積巖和變質巖三大巖類。,巖漿巖：,侵入巖 花崗巖 火山巖,沉積巖：,沉積巖僅占地殼巖石總體積的5％，但由于它形成于廣泛分布的陸地表面及海洋盆地中由沉積作用形成，因而，它占據地表75％面積。沉積巖最顯著的特征是成層性，在山區(qū)常?？梢钥吹揭粚訉拥?/p>

16、巖石，這就是沉積巖。,變質巖：,地殼內早先形成的巖石（巖漿巖、沉積巖）為適應新的溫度和壓力條件，在不發(fā)生整體熔融的固態(tài)前提下，礦物成分和巖石結構發(fā)生不同程度的變化，稱為變質作用。經歷變質作用后形成的巖石稱變質巖。變質巖形成后還可經歷新的變質作用過程，有的變質巖是多次變質作用的產物。,地球不同圈層間的物質-能量交換,不同圈層的能量交換 （1）地球的熱傳導（2）熱流觀測　大陸熱流：　海底熱流：不同圈層的物質交換（1）地殼-地幔物

17、質循環(huán)（2）海底熱泉,地殼-地幔的元素遷移和富集,（1）流體作用和地球化學循環(huán)（2）元素的活化和遷移（3）元素的沉淀和富集,,潘多拉魔盒--礦床開發(fā),作業(yè)1,,,,人類與地球表層環(huán)境的關系。,說明：內容可以選擇某一方面的關系展開論述。字數2000-3000，A4紙打印或手寫，統一在左上角標注《地球環(huán)境與人類》課程作業(yè)。下周課堂交。,,第四章 地球圈層與地球表層系統,地球科學概論,地球表層元素組成與人體健康,,,3.人類與環(huán)境的協