地球圈层

地质学术语

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。

简介

在地球外圈和地球内圈之间还存在一个软流圈，它是地球外圈与地球内圈之间的一个过渡圈层，位于地面以下平均深度约150km处。这样，整个地球总共包括八个圈层，其中岩石圈、软流圈和地球内圈一起构成了所谓的固体地球。

对于地球外圈中的大气圈、水圈和生物圈，以及岩石圈的表面，一般用直接观测和测量的方法进行研究。

而地球内圈，主要用地球物理的方法，例如地震学、重力学和高精度现代空间测地技术观测的反演等进行研究。

地球各圈层在分布上有一个显著的特点，即固体地球内部与表面之上的高空基本上是上下平行分布的，而在地球表面附近，各圈层则是相互渗透甚至相互重叠的，其中生物圈表现最为显著，其次是水圈。

地球内部圈层

形成依据

一般认为，从太阳星云分化出来的原始地球是均质的。后来由于放射性元素蜕变、微星碰撞及地球本身物质压缩等因素，地球累积了大量热能，使原始均质物质发生局部持续的熔融，从而导致了地球内部物质物理和化学的垂直分异与调整。较轻的硅铝物质缓慢上升，较重的铁、镁硅酸盐物质及铁镍物质下沉，原始地球乃逐渐形成了内部圈层结构。

划分

地球内部情况主要是通过地震波的记录间接地获得的。地震时，地球内部物质受到强烈冲击而产生波动，称为地震波。它主要分为纵波和横波。由于地球内部物质不均一，地震波在不同弹性、不同密度的介质中，其传播速度和通过的状况也就不一样。例如，纵波在固体、液体和气体介质中都可以传播，速度也较快；横波只能在固体介质中传播，速度比较慢。地震波在地球深处传播时，如果传播速度突然发生变化，这突然发生变化所在的面，称为不连续面。根据不连续面的存在，人们间接地知道地球内部具有圈层结构。

地壳

指固体地球表层莫霍诺维奇地震不连续面（简称莫霍界面）以上的一圈岩石，平均厚约16km。地壳的结构基本上有两种类型，即陆壳和洋壳。

陆壳具有双层结构，上部为硅铝层，下部为硅镁层。地壳厚度各处不一，平均厚度为35km，高大山系地区的地壳较厚，欧洲阿尔卑斯山的地壳厚达65km，亚洲青藏高原某些地方超过70km，而北京地壳厚度与大陆地壳平均厚度相当，约36km。

洋壳主要为硅镁层，平均厚度为6km。大洋地壳很薄，例如大西洋南部地壳厚度为12km，北冰洋为10km，有些地方的大洋地壳的厚度只有5km左右。整个地壳平均厚度约17km。

一般认为，地壳上层由较轻的硅铝物质组成，叫硅铝层。大洋底部一般缺少硅铝层；下层由较重的硅镁物质组成，称为硅镁层。大洋地壳主要由硅镁层组成。

地幔

地幔介于地壳与地核之间，由地壳底部一直延伸到地核的外围，即介于莫霍面与古登堡面之间，又称中间层。其厚度约2880km，其体积占地球总体积的83%，质量为4030×1024g，占地球质量68.1%，平均密度为4.5g/cm3，根据地震波速度变化的情况，将地幔分为上下两层，上部称为上地幔，下部为下地幔。

从地壳最下层到100-120km深处，除硅铝物质外，铁镁成分增加，类似橄榄岩，称为上地幔，又称橄榄岩带。下层为柔性物质，呈非晶质状态，大约是铬的氧化物和铁镍的硫化物，称为下地幔。地震资料说明，大致在70-150km深处，震波传播速度减弱，形成低速带，自此向下直到150km深处的地幔物质呈塑性，可以产生对流，称为软流圈。这样，地幔又可分为上地幔、转变带和下地幔三层。了解地幔结构与物质状态，有助于解释岩浆活动的能量和物质来源，及地壳变动的内动力。

地核

地核指从地下2898km古登堡面以下向内到地心，一个半径为3473km的地球核心部分。其体积为固体地球总体积的16%。据推测，地核的密度为9.7～13g/cm3，质量占地球总质量的31.5%，压力为1.52～3.75×105MPa，温度为2860～6000℃。

地震波显示，地核内4640km和5155km处尚存在两处不连续界面，因而可进一步划分为外核（2898～4640km）、过渡层（4640～5155km）和内核（5155～6371km）三部分。外核不能传播横波、纵波波速降至8.1～8.9km/s，认为呈液态；内核可传播横波，认为具固态特征，过渡层可传播横波，但波速很低，认为具有塑性状态。一般认为地核主要由铁和镍组成，可能还含有硅、硫等其它元素。

地核之所以成为实心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。地核是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。

岩石圈

岩石圈其在软流圈之上，是个刚性的固体圈层，它与软流圈之间没有截然的界限。岩石圈包括包括属于地壳的硅铝层（花岗岩层）、玄武岩层（硅镁层）和属于上地幔最上部的超基性岩层（橄榄岩层），厚约60～120km。岩石圈的基底被认为是板块的基底，板块在软流圈面上滑移。大多数中源地震均发生于此。

地球外部圈层

形成依据

近年来发现地球大气圈和水圈的成分同“普通球粒陨石类”物质释放的气体较为一致，因此，认为大气圈和水圈可能是由普通球粒陨石类物质构成的原始地球“表层”释放的气体形成的，其中水汽成分凝结降落形成了原始水圈。原始大气圈和原始水圈经长期演化，特别是经过生物作用后才形成了现今的大气圈和水圈。原始大气圈和水圈形成之后，在它们与岩石圈的接触地带，无机物经化学演化形成有机物质，生命从无机界中产生出来，再经过长期的进化形成了现今的生物圈。大气圈、水圈和生物圈，是互相渗透的，也是互相重叠的。

大气圈

大气圈指连续包围地球的最外面的空气圈。大气圈的下界为地面及水面，但无明显的上界，地面以上数万千米高空仍有极稀薄的空气存在。大气圈的总质量为5.6×1019g。由于地球引力使绝大部分大气集中在地面到100km高度范围内。大气的成分随高度而不同。在100km高度以下的大气，主要由氮气和氧气组成。大气的温度随高度而有不规则的变化。在距地表10km高度内，平均每升高100m气温下降约0.6℃。大气的密度和压力与高度成反比，与温度也成反比。在20km高度的气压约为地面气压的1/10，在40km高度的气压约为地面的1/100。依照大气的成分、密度、温度以及其流动状况，自地表到高空分为四层：对流层、平流层、中间层、热层（暖层）和外大气层（散逸层）。

经历了几十亿年复杂演化过程的现代大气的组成除含有各种气体元素外，还有水滴，冰晶、尘埃和花粉等杂质。大气中除去水汽和杂质的空气称为干洁空气，它的主要成分有氮，占78.09%；氧，占20.95%；氩，占0.93%，三者共计约占空气总量的99.9%，其他各种气体含量合计不到0.1%。

水圈

水圈是地球上所有水的总称。包括地表、地下及大气中以液态、固态和气态各种形态存在的所有水。与大气圈、生物圈、岩石圈共同组成地理壳。海洋是水圈中一个连续的最大水体，约占地球表面积的70.8%。地球上总水量约为1.37109km3，约占地球体积的0.12%。其中绝大部分存在于海洋中，陆地水只占2.8%。

水圈与大气圈和地壳互相渗透，无明确界限。地面水、大气水和地下水因受到太阳辐射的影响，不停地进行水的大小循环，引起多种表生地质作用，对地壳进行巨大的改造（破坏和建设）作用。

生物圈

地球上的一切生物都是生活在地球的表层，生物及其生存的该地球表层总称生物圈。它的范围大致包括11km深的地壳和海洋以及15km以内的地表大气层，即包括了大气圈、水圈和岩石圈的一部分。生物圈中的空气、水、日光、土壤和岩石为生命活动提供了一切必要的条件。

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