氯己定漱口液副作用:地球结构//地壳//地幔//地核//地球表层//地球圈层//地球内力

地球结构

地球结构为一同心状圈层构造，由地心至地表依次分化为地核、地幔、地壳。地球地核、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。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。地幔又可分为下地幔、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。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，在平原厚仅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。

　　地球内部结构：地壳、地幔和地核 三层之间的两个界面依次称为莫霍面和古登堡面

　　地壳+软流层=岩石圈纵波，横波通过地幔速度最大

　　地球外部圈层结构：大气圈、水圈和生物圈

地壳

地壳dìqiào（Earth Crust）

　　在地理上，地壳是指有岩石组成的固体外壳，地球固体圈层的最外层，岩石圈的重要组成部分，可以用化学方法将它与地幔区别开来。其底界为莫霍洛维奇不连续面（莫霍面^[1]）。整个地壳平均厚度约17千米，其中大陆地壳厚度较大，平均为33千米。高山、高原地区地壳更厚，最高可达70千米；平原、盆地地壳相对较薄。大洋地壳则远比大陆地壳薄，厚度只有几千米。

　　地壳分为上下两层。上层化学成分以氧、硅、铝为主，平均化学组成与花岗岩相似，称为花岗岩层，亦有人称之为“硅铝层”。此层在海洋底部很薄，尤其是在大洋盆底地区，太平洋中部甚至缺失，是不连续圈层。下层富含硅和镁，平均化学组成与玄武岩相似，称为玄武岩层，所以有人称之为“硅镁层”（另一种说法，整个地壳都是硅铝层，因为地壳下层的铝含量仍超过镁；而地幔上部的岩石部分镁含量极高，所以称为硅镁层）；在大陆和海洋均有分布，是连续圈层。两层以康拉德不连续面隔开。

　　地壳演化简史

　　（一）太古代（距今约25亿年之前）

　　太古代是地质年代中最古老、历时最长的一个代，即原始地壳以及原始大气圈、水圈、沉积圈和生物的发生、发展的初期阶段。

　　太古界的地层由变质深的正、副片麻岩组成。已知其中最古老的年龄为40多亿年。据此认为，在此之前地球便出现了小型的花岗岩质地壳。由沉积岩变质而成的副片麻岩的出现，说明当时有了原始大气圈和水圈，并有单纯的物理化学风化。在这些结晶变质岩基底上覆盖着一层变质较轻的绿岩带，其中有火山岩和沉积岩，它们形成于当时地面的凹陷带，后来才经历变质作用。其年龄在34亿—23亿年间。据推测，太古代早期地球表面有许多小型花岗质陆块，它们之间有深浅多变的古海洋。后来各小陆块在移运中结合成面积较大的大陆板块。这些最古老的陆块现在已散布于各大陆中，即通常所说的稳定陆块的核心——克拉通或古地盾区。

　　太古代的地壳运动和岩浆活动既广泛又强烈；火山喷发频繁，故使大气圈和水圈才得以形成。原始海洋的面积可能比现在大，但平均水深则浅得多。现在世界各地蕴藏丰富的海相层状沉积的变质铁锰矿床和岩浆活动形成的金矿等就是在这时期形成的。当时的大气圈可能富含碳酸气、水蒸汽和火山尘埃，只有少量的氮和非生物成因的氧。海水也是酸性矿化水（后来才逐渐被中和），陆地是灼热的，荒芜的。在某些适宜的浅海环境中，有些无机物质经过化学演化跃变为有机物质（蛋白质和核酸），进而发展为有生命的原核细胞，构成一些形态简单的无真正细胞核的细菌和蓝藻。这只是出现于太古代的后期。

　　总的来说，太古代是原始地理圈的形成阶段，陆地是原始荒漠景观，水域是生命孕育和发源之地。当时地壳与宇宙之间以及和地幔之间的物质能量交换比后来任何时候都强烈得多。

　　（二）元古代（距今25亿—6亿年前）

　　在元古代，大陆性地壳逐渐由小变大，从薄增厚，火山活动相对减少，岩性也从偏基性向偏酸性转化。下元古界有巨厚的碎屑堆积，大有利于强烈的花岗岩化活动及导致大型侵入体的形成。由于大气中CO2浓度降低和水中Ca、Mg离子增多，开始出现有化学沉积的碳酸盐岩。它将直接影响到岩浆过程的演化，导致碱性派生岩的出现。随着大气中游离氧的增加，氧化环境也开始出现了。因而后期有了鲕状赤铁矿和硫酸盐等矿物以及第一批红层建造的产生。生物的出现对环境的影响还不大，所以在元古界无大量的生物化学沉积。元古代末还发现有冰碛岩，这是全球性第一次大冰期的产物。

　　这时原核生物已进化为真核生物，嫌气生物转化为喜氧生物（这个转折点称尤里点，发生于大气中氧含量增至当前大气中氧浓度的千分之一的时候），物种数量也从少增多。这时地球上的植物界第一次得到大发展，出现了数量较多的能进行光合作用与呼吸作用的较原始的低等植物，如绿藻、轮藻、褐藻、红藻等。这些微古生物已可用于地层的划分和对比。在元古代晚期，原始动物也出现了。如澳洲的埃迪卡拉动物群，其中有海绵、水母、节虫、扁虫及软体珊瑚等水生无脊索动物化石。在北美还发现有海绵骨针化石。

　　元古代有多次地壳运动，较广泛的有我国的五台运动，吕梁运动、澄江运动、蓟县运动等；北美有克诺勒运动、哈德逊运动、格伦维尔运动、贝尔特运动等。历次造山运动形成的褶皱带都使原有的小陆块逐渐拼合在一起成为古陆，后来都成为各大陆的古老褶皱基底和核心，前寒武纪陆台（或称地台），现在出露的只占陆地面积的1/5。据古地磁研究，北美罗伦古陆和非洲古陆在元古代都曾发生过多次极移（E. lrving等，1975；J. D. E. Piper，1976）。

　　（三）古生代（距今6亿—2.3亿年前）

　　古生代包括寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪和二叠纪。据研究，6亿—7年亿年之前，大陆经历过多次分合，在元古代末期（晚前寒武纪），各分散陆块曾联合组成泛大陆。寒武纪时泛大陆发生分裂，在南部成为冈瓦纳大陆，北部分为北美、欧洲和亚洲三个大陆，彼此间被前海西海、前加里东海、前乌拉尔海和前特提斯海（前古地中海）所分隔。奥陶纪末开始发生加里东造山运动。至泥盆纪时，前加里东地槽已褶皱成山，古欧洲与北美合成一块大陆。晚石炭纪时经海西运动后，前海西地槽消失了，使欧美大陆与冈瓦纳大陆合并。至晚二叠纪，前乌拉尔海也消失了，亚欧大陆形成，全球又成为一个新的泛大陆。

　　据王荃等的研究（1979年），我国北方的中朝古陆与南方的扬子古陆的性质很不相同，后者与南半球冈瓦纳古陆的许多情况极为相似。他们认为，扬子古陆在早古生代曾是冈瓦纳古陆的一部分，后来分裂并向北漂移，至晚古生代才与中朝古陆碰撞合并在一起，两者之间的秦岭-淮阳山地是个地缝合线。近年来在这里也发现了蛇绿岩套岩层（由蛇纹岩、橄榄岩、辉长岩及枕状基性火山岩等组成的、属于洋壳和地幔喷出的岩层，它是代表大陆缝合线的指示岩层）。我国古地磁的研究也认为，元古代后期，扬子古陆大致位于现在印度洋北部，与北方的中朝古陆远隔重洋。

　　各地质时代的地壳运动和海陆分合，对地理环境带来很大的变化：大陆分裂引起海侵，大陆合并引起海退；对生物演化也有重大的影响。自寒武纪以来大陆的分合和海生无脊索动物科数增减变化的对比情况。

　　在寒武纪，泛大陆发生分裂并引起海侵，大陆架广布，海生无脊索动物空前繁盛，其中以节肢动物的三叶虫占化石总数的60％，腕足类约占30％，其他仅占10%。这时海生植物也有向陆生植物过渡的迹象。如我国寒武系地层中发现的藻煤就是一例。奥陶纪海底广泛扩张，腕足类、角石、笔石、鹦鹉螺和珊瑚等成为世界性的种类。原始的鱼类——无颚鱼（甲胄鱼）也出现了。志留纪除海生动物继续大量发展外，后因地壳运动和环境变化剧烈，海生动物进入了大陆淡水区域，真正的鱼类——有颌鱼和适于岸边生长的具有水分输导组织的维管束植物也诞生了。自泥盆纪以后的晚古生代，大陆趋于合并，海退不断发生，许多海生无脊索动物的居留地消失，它们的种类和数量因而大减。相反，鱼类则全盛起来，陆生植物也日趋繁茂。地球表面从此结束了一片荒漠和无臭氧层的时代。至石炭、二叠纪又成为两栖动物的全盛时期，植物界也从孢子植物发展成为裸子植物。在石炭、二叠纪的各大陆都分布以蕨类为主的大森林，成为地质历史上重要的造煤时期。

　　（四）中生代（距今2.3亿—7千万年前）

　　中生代包括三叠纪、侏罗纪和白垩纪。现有许多资料证明，泛大陆的重新分裂发生于中生代，即始于晚三叠纪，主要分裂在侏罗纪和白垩纪，且一直延续到新生代。这泛大陆原来向南北极延伸，赤道部分较窄，存在特提斯海（古地中海）。三叠-侏罗纪时，北美洲与非洲分裂，北大西洋开始扩张，泛大陆被分为北部的劳亚（劳伦斯和亚细亚）古陆和南部的冈瓦纳古陆。侏罗-白垩纪，南美洲与非洲分裂，南大西洋开始扩张。非洲和印度在侏罗纪时也与南极洲和澳洲（二者仍在一起）脱离，开始形成印度洋。白垩纪时，北大西洋向北展宽，南大西洋已有一定规模，印度向东北漂移，印度洋也随之扩大，而古地中海则趋于缩小。

　　中生代各地都有强烈的造山运动，欧洲有旧阿尔卑斯运动，美洲为内华达运动和拉拉米运动，中国为印支运动和燕山运动。这时褶皱、断裂和岩浆活动都极为活跃。在我国东部形成一系列华夏式隆起与凹陷，许多有色金属和稀有金属矿床的形成都与这时的岩浆活动有关，在断陷盆地中也形成煤、石油和油页岩等矿物。我国大陆的基本轮廓也在这时建立起来了。

　　生物界较古生代有很大发展。古生代末出现的裸子植物在中生代已成为最繁盛的门类，它们靠种子繁殖，受精过程完全摆脱了对水的依赖，更适于陆地的生境。这又是植物进化中的一次飞跃。像苏铁类、银杏类、松柏类等陆生植物的大量发展，不仅为成煤作用创造了有利的条件（如世界广泛分布的侏罗系煤层），而且也为爬行动物的发展提供了丰富的食物基础。

　　整个中生代，爬行动物成为当时最繁盛的脊索动物。在陆地上有食草和食肉的恐龙，在海上有鱼龙和蛇颈龙，在空中有翼龙。与此同时还出现有蜥蜴、龟、鳖、鳄鱼、蛙类和昆虫等。在海生无脊索动物中的菊石也极为昌盛。因此，有人把中生代称为恐龙时代、菊石时代或苏铁时代。但到白垩纪末，这些盛极一时的生物种类大都绝灭了，仅有一部分能残存下来。而当时已经出现但处于弱势的原始的鸟类和哺乳动物则进入了壮观的新生代；被子植物从此也欣欣向荣。

　　（五）新生代（7千万年前—现在）

　　新生代包括老第三纪、新第三纪和第四纪，是距今最近的一个代。继中生代之后，海底继续扩张，澳洲与南极洲分离 东非发生张裂，印度与亚欧大陆碰撞。在第三纪发生强烈的地壳运动，欧洲称为新阿尔卑斯运动，亚洲称喜马拉雅运动。在古地中海带（阿尔卑斯-喜马拉雅带）和环太平洋带形成一系列巨大的褶皱山体。在古老的地台区也发生拱曲、断层等差异性升降运动，在断陷盆地中广泛发育了红层。这次造山运动和伴随的海退作用，使从中生代继承下来的自然地理环境发生了显著的变化。

　　从全球来看，老第三纪地表主要是温暖潮湿的气候。在强烈的造山运动之后，大气环流系统，尤其是区域性环流系统也发生了变化，许多地方趋向于干冷。我国西部青藏高原的隆起，给东部季风环流系统以很大的影响，尤其是华南地区成为与同纬度地区不同的暖湿森林景观。在第四纪，由于温带和两极的气候进一步变冷，地球上发生了大规模的冰川作用，经历了多次冰期与间冰期的变化。生物也因生境的变化而变化。

　　在植物界，老第三纪以被子植物的大发展为特征，植物群落由原来单调的针叶林转变为花果丰硕的常绿阔叶林。当气候趋于干冷之后，许多地方的植被发生了旱生化现象。在新第三纪初出现了以单子叶草本植物为主的草原，在第四纪又出现了苔原。动物界以哺乳类的空前繁盛为特点，故新生代又称哺乳动物时代。湿热森林区繁茂的被子植物，对哺乳类的发展起很大的促进作用。昆虫的繁盛也与被子植物的发达有关。被子植物和昆虫的广泛分布又促进了鸟类的昌盛。当草原面积扩大后，在有蹄类和啮齿类中出现了许多食草性的草原动物群，随之而来的食肉动物也增加了。

　　特别重要的是在第四纪出现了人类。这是地球历史上具有重大意义的事件。人类经过复杂的发展过程之后，又逐渐成为干扰、控制和改造自然环境的一个重要的因素。所以，第四纪又被称为“灵生代”。

地壳最厚和最薄的地方

　　青藏高原是地球上地壳最厚的地方，厚达70千米以上；而靠近赤道的大西洋中部海底山谷中地壳只有1.6千米厚；太平洋马里亚纳群岛东部深海沟的地壳更薄，是地球上地壳最薄的地方。

地壳中的元素

　　在地壳中最多的化学元素是氧，它占总重量的48.6%；其次是硅，占26.3%；以下是铝、铁、钙、钠、钾、镁。丰度最低的是砹和钫，约占1023分之一。上述8种元素占地壳总重量的98.04%，其余80多种元素共占1.96%。

　　地壳中各种化学元素平均含量的原子百分数称为原子克拉克值，地壳中原子数最多的化学元素仍然是氧，其次是硅，氢是第三位。

　　大约99%以上的生物体是由10种含量较多的化学元素构成的，即氧、碳、氢、氮、钙、磷、氯、硫、钾、钠；镁、铁、锰、铜、锌、硼、钼的含量较少；而硅、铝、镍、镓、氟、钽、锶、硒的含量非常少，被称为微量元素。表明人与地壳在化学元素组成上的某种相关性。

　　地壳中含量最多的元素是氧，但含量最多的金属元素则要首推铝了。

　　铝占地壳总量的7．73％，比铁的含量多一倍，大约占地壳中金周元素总量的三分之一。

　　铝对人类的生产生活有着重大的意义．它的密度很小，导电、导热性能好，延展性也不错，且不易发生氧化作用，它的主要缺点是太软。为了发挥铝的优势，弥补它的不足，故而使用时多将它制成合金。铝合金的强度很高，但重量却比一般钢铁轻得多．它广泛用来制造飞机、火车车厢、轮船、日用品等。由于用的导电性能好，它又被用来输电．由于它有很好的抗腐蚀性和对光的反射性．因而在太阳能的利用上也一展身手。

地幔

地幔（Mantle）

　　地壳下面是地球的中间层，叫做“地幔”，厚度约2865公里，主要由致密的造岩物质构成，这是地球内部体积最大、质量最大的一层。 地幔又可分成上地幔和下地幔两层。上地幔顶部存在一个地震波传播速度减慢的层（莫霍面），岩石圈（岩石圈指地壳和上层地幔顶部）以下称为软流层（Asthenosphere），推测软流层是由于放射性元素大量集中，蜕变放热，使岩石高温软化，并局部熔融造成的，很可能是岩浆（Magma）的发源地。软流层以上的地幔是岩石圈的组成部分。下地幔温度、压力和密度均增大，物质呈可塑性固态。厚度约有2900公里。

　　最近，美国一些科学家用实验方法推算出地幔与核交界处的温度为3500℃以上，外核与内核交界处温度为6300℃，核心温度约6600℃。地幔的组成除了少数由玄武岩的捕获体获得外，因无法直接观察，只能以间接的方法研究。研究方法包括地震波、重力和岩石的刚性和弹性反演，以及实验岩石学研究。

　　上地幔的组成可以从岩浆岩推知。源于地幔的基性岩、超基性岩（ultrabasic rock）以及金伯利岩等都具有共同的高铁、镁特征，与地震波传播速度也一致，结合地球化学研究，认为上地幔的成分接近于超基性岩即二辉橄榄岩的组成。它经由部分熔融而产生玄武岩浆，剩余的为难熔的阿尔卑斯型橄榄岩。林伍德（Ringwood）认为上地幔的化学成分相当于由3份阿尔卑斯型橄榄岩（橄榄石79％、斜方辉石20%和尖晶石1％）和一份夏威夷型拉斑玄武岩组成。上地幔的理想成分为：SiO2 45.16％、TiO2 0.71％、Al2O3 3.54％、Fe2O3 0.46％、FeO 8.04％、MnO 0.14％、MgO 37.47％、CaO 3.08、Na2O 0.51％、K2O 0.13％、P2O5 0.06％、Cr2O3 0.43％、NiO2 0.20％。

　　地球分层示意图

　　地幔和地壳的分界面是莫霍洛维奇不连续面（莫霍面），地幔和地核的分界面是古登堡面。前者由南斯拉夫地震学家莫霍洛维奇于1909年发现，后者由美籍德国地震学家古登堡于1914年发现。

　　1914 年 B. 古登堡根据地震波传播速度测定地核的深度为2900千米，比现代精密测量的结果只差15千米。因此，地核-地幔边界又称古登堡不连续面。

　　探测地幔的最有力的工具是监测来自世界各地的地震波。地震时会产生两种不同的地震波：P波（纵波）和S波（横波）。这两种波都是穿越地球内部的体波，它们分别对应于地震波通过岩石时产生的物理特性，纵波与声波相似，速度比横波快。横波与抖动的绳子产生的波形相似，即横波通过时岩石的震动方向与波的传播方向垂直。像光波一样，当穿越不同密度的岩石边界时，地震波也会发生反射和折射。利用这些特性，我们就可以对地球内部成像。

　　我们用于探测地幔的方法足以与医生检查病人的超声波照影媲美。经过一个世纪对地震数据的收集，我们已经有能力制作令人印象深刻的地幔图。

　　2007年3月，科学家利用近地表石油和天然气勘探的成像技术，绘制出了地球深部核幔边界构造的高解析度三维图像。这次绘图使用了世界各地1000多个地震台站记录的数千次地震的数据。这些数据使科学家能够分辨有关核幔边界构造的细节，这些构造反映出复杂的下地幔结构，这是先前从未见过的，也是第一次估计出核幔边界附近的温度大约为3700℃。

地核

地核（Core）

　　地球的核心部分，位于地球的最内部。半径约有3470 km，主要由铁、镍元素组成，高密度，平均每立方厘米重12克。温度非常高，约有4000~6000℃。

　　地核又分为外地核和内地核两部分。外地核的物质为液态，内地核现在科学家认为是固态结构。

　　外地核深2900km至5000km,内地核深5100km至6371km.

　　地核是地球的核心。从下地幔的底部一直延伸到地球核心部位，距离约为3473千米。据科学观测分析，地核分为外地核、过渡层和内地核^[1]三个层次。外地核的厚度为1742千米，平均密度约10.5克／厘米x厘米x厘米，物质呈液态 。过渡层的厚度只有515千米，物质处于由液态向固态过渡状态。内地核厚度1 216千米，平均密度增至12.9克／厘米x厘米x厘米,主要成分是以铁、镍为主的重金属，所以又称铁镍核。

　　地核的总质量为1.88e21吨，占整个地球质量的31.5%，体积占整个地球的16.2% 。地核的体积比太阳系中的火星还要大。由于地核处于地球的最深部位，受到的压力比地壳和地幔部分要大得多。在外地核部分，压力已达到136万个大气压，到了核心部分便增加到360万个大气压了。

　　这样大的压力，我们在地球表面是很难想象的。科学家作过一次试验，在每平方厘米承受1 770吨压力的情况下,最坚硬的金刚石会变得像黄油那样柔软。

　　地核内部不仅压力大，而且温度也很高，估计可高达2 000-5 000℃，物质的密度平均在10?6克／厘米x厘米x厘米之间。在这种高温、高压和高密度的情况下，我们平常所说的“固态”或“液态”概念，已经不适用了。因为地核内的物质既具有钢铁那样的“钢性”，又具有像白蜡、沥青那样的“柔性”(可塑性)。这种物质不仅比钢铁还坚硬十几倍，而且还能慢慢变形而不会断裂。

　　地核内部这些特殊情况，即使在实验室里也很难模拟，所以人们对它了解得还很少。但有一点科学家是深信不疑的：地球内部是一个极不平静的世界，地球内部的各种物质始终处于不停息的运动之中。有的科学家认为，地球内部各层次的物质不仅有水平方向的局部流动，而且还有上下之间的对流运动，只不过这种对流的速度很小，每年仅移动1 厘米左右。有的科学家还推测，地核内部的物质可能受到太阳和月亮的引力而发生有节奏的震动。

              地球表层

    （一）地球表层是物质三态存在和相互作用的场所

　　地球是太阳系乃至银河系中得天独厚的星体。迄今为止，它是人类所发现的星体中唯一有生命存在的星体。由于它距太阳远近适中（一个天文单位），使它表面具有较为适宜的温度；由于其形状大小适宜（半径6378公里），使它表面吸引了适量的水和大气并保持一定的压力，造就了地表固态、液态、气态三种形态物质共存并互相转化的复杂形态。它的丰富多彩，生机勃勃的表面形态是至今人类所发现的其他天体所无法比拟的。

　　固、液、气三态相互并存、相互作用是地球表层的突出特征。它表现为两个方面的机制：一是界面机制，二是异质机制。

　　界面对物质世界的进化发展具有重要意义。从物理意义上看，能量和物质的转换和传输，主要是通过界面来进行的；从化学意义上讲，吸附作用、吸收作用也是首先通过界面来实现的。在三相界面上，地球重力表现最为突出、最为鲜明。界面之间的物质密度发生急剧突然的变化，彼此约束力很差，

　　平衡极为脆弱，外部条件稍有变化重力就明显地表现出来。诸如所见的崩塌、滑波、泥石流、雪崩、冰川运动、河流、瀑布、地下水渗透、海流等等，均为地球重力的具体表现。在三相界面上，地球内力的表现也极为充分。在地球内部，岩石的密度、压力很大，限制着构造力的表现，而在界面上失去了上述约束条件，诸如火山、地震、构造运动塑造了千姿百态的地表形态。在三相界面上，太阳能对地球的影响也极为明显，大气、水和疏松的地表很容易透过太阳辐射，从而易于加温和冷却。界面上造成了彼此相异的热力学特性，例如水的冻胀加剧岩石的风化，陆地、水面的温度差异直接控制气压形势和空气的运动，造成季风、山风、谷风、湖岸风等不同规模的环流。三相界面也是生物界存在的基础，固体地壳为生物的生存、运动提供了赖以依托的根基，气体的呼吸交换、液体的体内循环，相互构成了生命存在的基本条件。随着地球的进化和发展，界面的总面积不断地扩大。由于外部环境不断输入能量到地球表层，岩石不断地风化、破碎、变得越来越小、越来越细，从而总面积不断扩大。来自地球内部的构造力又使岩石圈表面出现褶曲、凹陷、断裂，也使界面的面积不断扩大。生物，特别是人类也是扩大表层界面面积的积极力量。生物的作用加剧岩石圈中土壤的形成过程，人类各种工程建筑可以把本来大体均一的地面弄得凸凹不平；城市中各种建筑物的总面积可以使原来地表的表面积增加几倍几十倍，造成的 “热岛效应”甚至可以将气温比郊区旷野提高几度（℃）。界面面积的大小与物质能量的循环、交换、传输的程度和复杂性是正相关的，界面的存在和表面积的扩大，促进了地球表层的物质进步和能量传输，而来自地球内部的能量和来自地球外部的能量不断地促进地球三相界面总面积的扩大，彼此形成了正反馈的过程，这种相互促进不可逆转的发展过程，造成了地球表层的高速进化。

　　异质机制是指气体、液体、固体三相之间物质组成和结构功能之间明显差异所产生的特殊效应。美国科学家丸山孙郎认为： “异质化是系统功能发展、组织结构完善和进化的基础，世界上所有的生物过程、社会过程和某些物理过程的基本规律，都是异质性和共生性的增加。” 异质有利于调节和促进物质和能量的流动和转换。地表三相共存，形成了海洋、陆地、冰川、沙漠、湖泊、沼泽等大小等级不同的异质系统，从而造成了不同规模的水分、空气循环，实现物质和能量的循环运动和转换。不同的异质系统也形成了人类社会的不同的资源条件、生产环境和生活环境，也促进了人类社会生产、社会生活信息的流动和交换。可见地球表面千差万别的异质系统与地球内部和外层空间那种近于死寂、相对均一的同质系统相比，进化速度是惊人的。

　　总之，气态、液态、固态三相共存相互作用的地球表面在界面机制、异质机制共同作用下使地球表层处于不可逆的进化状态，形成了一个特殊的物质流、能量流运动和转换系统，强化了各组成要素之间的相互制约性、共生性和整体性，系统的组织水平越来越高级，越来越复杂，使之质地区别于地球其他层圈，形成了自己独特的性质。

　　（二）地球表层是内外力相互作用的场所

　　所谓地球内力是指地球的构造力，来自地球内部，在地球表层清晰明显地表现出来，诸如火山、地震、岩浆活动、地壳隆起和沉陷等等。除火山爆发外，内力作用的限度基本上终止于地球固体表面，它造成地球表层地理位置（经度、纬度、高度）相对改变，构成地球表层固体部分的基本框架。内力作用总的趋势是造成地表高低起伏、千姿百态的表面形态。外力作用即指以太阳辐射为基本能源而产生的风化作用、流水作用、风蚀作用等，它通过物理化学变化、物质的侵蚀、搬运、堆积作用极力消除内力所造成的起伏，总的作用趋势是夷平地表，其影响深度仅限于地表以下几米到几十米的深度。很显然，内力作用的上限和外力作用的下限都在地球表层之中。地表形态是由内外力共同作用的结果，这一特点是地球其他层圈所不具备的。

　　（三）地球表层是有机界和无机界互相转化的场所

　　生物圈是地球表层物质、能量流所维持的一层薄薄的有机膜，它起到了太阳能与无机界之间的中介作用。正是有机界中的绿色植物通过光合作用固定太阳能，然后通过食物链的关系传递给食草、食肉动物，生命体死后又在太阳能的作用下，通过微生物将有机体分解成无机盐类，参加地表物质循环，供植物再吸收，转化为新的有机体。地表中固有的氮、磷、钾等无机元素也作为养分被植物吸收转化为有机体。这种有机与无机的转化也是只有地球表层才存在的。

　　（四）地球表层是人类的生存环境

　　人类的出现使地球表层发生了质的变化，也构成了区别于其他层圈的突出特征。人类的影响最初是斑点状的，随着时间的推移，它的作用发生了突性的进展。虽然早在200万年以前就出现了人类，但只是有文字记载的历史时期形成社会生产力以来，特别是近代工业革命以来，人类的作用和影响才突出地显现出来。人类改变大气圈，造成温室效应、热岛效应，甚至控制局部环流；人类改变水循环、创造人工地形，从根本上改变了生物界的面貌等等。现在几乎找不到一块没有人类影响的禁地，人类的作用和影响在地球上已经连成一片，形成了名副其实的智慧圈、文化圈，地球表层渐渐成了人及其生活环境相互有机联系的新的系统。对现代地理学来说，不仅人文地理学要研究人类与其生产、生活环境的关系，就是自然地理学在分析地面诸种现象和过程时，也不可忽视人对环境的影响。

　　上述四个特征从本质上和整体上使地球表层形成了有别于其他层圈的独特的物质系统，地理学就是以这个系统为对象，建立起自己的科学体系。

地球圈层

    地球圈层分为地球外圈和地球内圈两大部分。地球外圈可进一步划分为四个基本圈层，即大气圈、水圈、生物圈和岩石圈；地球内圈可进一步划分为三个基本圈层，即地幔圈、外核液体圈和固体内核圈。此外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150公里处。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，目前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 .

　　一、地球内部圈层划分依据

　　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。

　　二、地球内部圈层的划分

　　（一）地壳 地壳厚度各处不一，大陆地壳平均厚度约35公里，高大山系地区的地壳较厚，欧洲阿尔卑斯山的地壳厚达65公里，亚洲青藏高原某些地方超过70公里，而北京地壳厚度与大陆地壳平均厚度相当，约36公里。大洋地壳很薄，例如大西洋南部地壳厚度为12公里，北冰洋为10公里，有些地方的大洋地壳的厚度只有5公里左右。整个地壳平均厚度约17公里。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。

　　（二）地幔 介于地壳与地核之间，又称中间层。自地壳以下至2900公里深处。地幔一般分上下两层：从地壳最下层到1000—1200公里深处，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—150公里深处，震波传播速度减弱，形成低速带，自此向下直到1500公里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。

　　（三）地核 地幔以下大约5100公里处地震横波不能通过称为外核，推测外核物质是“液态”，但地核不仅温度很高，而且压力很大，因此这种液态应当是高温高压下的特殊物质状态；5100—6371公里是内核，在这里纵波可以转换为横波，物质状态具有刚性，为固态。整个地核以铁镍物质为主。

　　三、地壳物质组成

　　（一）地壳中的化学元素 地壳中有90多种天然化学元素，其中氧、硅、铝、铁、钙、钠、钾、镁八大元素含量占地壳总重量的97％，其余元素只占3％。而地壳中的氧约占49％；硅约占26％。

　　（二）地壳中的矿物 地壳中的化学元素，随着地质作用的变化不断地进行化合和分解，形成各种具有一定物理—化学性质特征的矿物①。而矿物又是形成地壳岩石与矿石的基本单位。地壳中的矿物大约有3000种，但与形成岩石有关的矿物主要有：石英、正长石、斜长石、角闪石、辉石、云母、方解石等，这类矿物通常称为造岩矿物。

　　（三）主要造岩矿物特征 石英（SiO2），晶体为柱状或块状，透明或半透明，具有油脂光泽，硬度7②，用刀刻划不产生条痕，为重要造岩矿物。长石，各类岩石都有，为含有钾、钠和钙的硅酸盐矿物，硬度6—6.5，柱状或板块状，正长石常为肉红色，斜长石为灰白色。角闪石，暗灰色或黑色，硬度5.5—6，常与石英、长石共生。云母，能沿解理方向揭成很薄的光滑薄片，发亮，透明，能弯曲，硬度2—3，具绝缘性。方解石（CaCO3），白色，透明或半透明，硬度3，用刀刻划可见条痕，遇稀盐酸反应起泡。 　 四、地壳中的岩石

　　地壳是由各种岩石组成的，岩石是由各类矿物组成的。根据形成的条件与当时形成的环境，岩石可分三大类：

　　（一）岩浆岩 这类岩石当时形成时温度很高，所以又称为火成岩。岩浆是地球深处高温高压下复杂的硅酸盐熔融体，主要成分是二氧化硅、三氧化二铝以及其他氧化物。金属元素及其氧化物的含量虽然不多，却是形成各种矿物（床）的物质来源。岩浆在不同条件下形成各种岩石。地壳中的岩石主要由岩浆岩构成。常见的、分布最广的岩浆岩有以下几种：

　　1.花岗岩 花岗岩是大陆上分布非常广泛的岩石，主要由正长石、石英和云母等矿物于地壳层内冷凝而成，多较坚硬，呈肉红色，是良好的建筑材料。与花岗岩成分相同而喷出地表形成的岩石，叫流纹岩，流纹岩在形成时，一面流动，一面冷却凝固，产生流纹状结构，所以叫流纹岩。

　　2.闪长岩 闪长岩也是一种侵入岩，主要由斜长石、角闪石等矿物组成，灰色或灰绿色。与闪长岩矿物成分相同、喷出地表后冷却凝固成的岩石叫安山岩，因岩浆迅速冷却，挥发性物质迅速散逸，常形成气孔状结构。

　　3.辉长岩 辉长岩也是常见的岩石，属于侵入岩，主要由斜长石、辉石和少量角闪石等矿物组成。色深，与辉长岩矿物成分大致相同、喷出地表的叫玄武岩。因含铁、镁成分较多，故呈黑色或黑绿色，常具有气孔状结构。玄武岩分布很广。

　　（二）沉积岩 各类岩石经风化、侵蚀、搬运、沉积和成岩作用后形成的岩石，称为沉积岩。这类岩石大多是在海洋、河流、湖泊等水环境下形成，所以沉积岩又称水成岩。由于水量有大小，水体深浅不一，水动力条件与沉积环境不一，沉积岩一般具有成层现象，构成岩石的颗粒有粗细之分，层次有厚薄不同。地表分布最广的是沉积岩。由于沉积岩一般形成于常温常压环境，所以岩层里往往保留有生物遗迹——化石。常见的并且分布广泛的沉积岩有以下几种：

　　1.石灰岩 主要化学成分是碳酸钙，它原是海洋环境下的生物化学沉积。白色、灰白色或灰色。石灰岩是沉积岩中最常见的和地表分布最广泛的一类岩石。它可作为建筑材料，例如石灰、水泥等的原料。

　　2.砂岩 主要矿物成分是石英、长石。原是陆地上或浅海环境沉积。黄色、灰白色，岩石比较坚硬，是较好的建筑材料。用来做磨刀石的通常是砂岩。

　　3.页岩 主要矿物有高岭土、石英、云母等，浅海或陆相沉积。泥质结构，致密，不透水，是良好的隔水层。浅绿色或浅黄色。岩性软弱，容易风化、侵蚀。

　　4.砾岩 由大小不一的岩石碎块混杂在一起，被某种物质胶结而形成，一般为陆相沉积。砾岩成分有的简单，有的很复杂，有的砾岩的砾石带有棱角，有的则被磨得浑圆。这类岩石一般多孔隙、透水，常常是良好的含水层。

　　（三）变质岩 由岩浆岩、沉积岩，甚至包括变质岩本身，在高温、高压或动力挤压下，使原有岩石中的矿物产生重新排列、组合，并可能产生新的变质矿物，具有一定的结构特征的岩石，称为变质岩。例如，石灰岩经过变质作用，形成美丽的大理石，这是一种名贵的建筑材料，因云南省大理附近点苍山出产这种岩石而得名；砂岩经变质作用后，形成更为坚硬的石英岩；页岩经变质作用后，形成比较致密而坚实的板岩或片岩，等等。

                 地球内力

一、地球的内力作用

　　（一）力的来源 地球内部作用力来自热能、化学能、重力能以及地球旋转能等。由地球内部这些力所产生的作用，称为地球的内力作用。大陆上的山地、盆地、高原等，大洋底部海岭、海盆、海沟等地形的形成过程中，内力作用起着主导作用。

　　（二）内力作用主要表现形式 内力作用表现形式多种多样，主要有地壳运动、地球深处岩浆活动和地震等。

　　1.地壳运动 地壳运动又称构造运动或大地构造运动，是指引起地壳结构改变和地壳物质变位的一种运动。例如，海侵、海退、隆起和拗陷，等等。根据地壳运动方向，可分为水平运动和垂直运动两种基本形式。地壳物质大致平行于地球表面，即沿着大地水准面切线方向进行运动，叫水平运动。它主要是由于地球水平方向作用力引起的，表现为地壳岩层的水平移动，使岩层在水平方向上遭受不同程度的挤压力和引张力，产生褶皱和断裂构造。我国的昆仑山、祁连山等以及世界上许多山脉，就是通过挤压褶皱而形成的。所以，有人将水平运动称造山运动。地壳物质沿着地球半径方向缓慢的升降运动称垂直运动。升降运动通常表现为大规模隆起和相邻地区拗陷，引起地势起伏或海陆变迁，故有人将垂直运动称造陆运动。水平和垂直运动虽有区别，但实际在时空上常有联系。

　　2.岩浆活动 地球内部能量的积聚和释放可能表现为岩浆活动。地球内部热能累积到一定程度，变为灼热的岩浆产生巨大压力，它冲破地壳薄弱常喷出地表，即为火山喷发。火山喷发物包括气体、熔岩、火山灰等，通过火山口喷出，其中大部分火山物质在火山口周围堆积，形成火山锥。如长白山顶部天池即为火山口积水而成，周围16座山峰都是火山岩堆积而成。大洋底部同样有火山喷发，有的火山物质堆积露出海面，形成火山岛，如太平洋中的夏威夷群岛。

　　3.地震 地壳自然快速颤动叫地震，它是地球内部能量释放经常发生的有规律的自然现象。地下发生地震处称震源，它在地面下的深度即震源深度。和震源相对应的地面上的一点叫震中。地震引起的振动以波的形式从震源向四周传播，称地震波。质点振动方向与震波传播方向一致，称纵波，在地壳内波速约5—6公里/秒；质点振动方向与震波传播方向相垂直，称横波，在地壳内的波速约3—4公里/秒。由于地震波波形不同，波速不等，地震时纵波速最快，故人们首先感到上下跳动，而后横波到达，人们才感到左右摇晃。地震强度以震级和烈度来表示。震级是地震能量等级和释放能量的大小。烈度是地震在一定地点产生或可能产生的破坏程度的度量。

　　一次地震只有一个震级，它是根据地震台站地震图上记录的最大振幅的地动位移与相应周期，参考有关数据，按一定公式计算出来的。震级与释放的震波能量密切相关，震级每增大一级，能量约增33倍。震级无上限。迄今记录到最大震级是1960年5月在智利发生的8.9级地震，它掀起的巨大海啸，推起10米余的波墙，震感波及到万余公里的日本海岸。多数地震人们无感受，称微震；人们可直接感受到的，称有感地震，约3级；5—7级地震，对地表和地物会有不同程度破坏，称强震或破坏性地震；7级以上为大地震，破坏性很大。同一次地震，各地破坏程度不一。一般离震中越近，烈度越大；离震中远，地震渐减弱，烈度减小。在震级相同下，震源越浅，破坏性越大；震源越深，破坏减小。目前国际上通用的地震烈度分为12级，人无感的为1度，一切建筑物被毁为12度。强震是一种严重自然灾害。1976年7月28日，我国唐山发生7.8级大震，死亡24万多人。

　　地震的诱发因素有多种，由地下岩石的构造活动而引起的叫构造地震，最常见，波及范围广，并可造成巨大破坏；由火山喷发而引起的叫火山地震，一般影响范围和强度均不大；岩洞崩塌引起陷落地震；人们钻探、修水库等也可诱发地震，称人为地震。按震源深度可分为深源地震，深300—700公里；中源地震，深70—300公里，浅源地震，深＜70公里；其破坏性大。

　　地震可能造成巨大灾难，故要做好地震预报工作实践证明，震前是有异常现象的，如地球磁场、重力场异常，地应力、地倾斜变化，地下水位及地下水化学成分突变，某些动、植物及天气异常等。人们综合各方面的预兆，提前发出即将发生地震的地点、时间和强度的地震预报和临震预报，但地震具有一定的突发性，或发生震中迁移，所以准确预报并不容易。

　　（三）褶皱和断层 褶皱和断层是地壳内力作用引起地壳运动的重要证据，它使地壳变形成岭、谷和盆地。

　　1.褶皱 沉积岩层原始状态呈水平层状。经地壳运动，原始岩层受挤压，产生波状弯曲，称为褶皱。

　　褶皱的基本形式分为背斜和向斜。背斜是指褶皱中心岩层向上隆起，两侧岩层向外倾斜；向斜是指褶皱中心向下凹陷，两侧岩层向中心倾斜。背斜成山，向斜成谷。但也可能出现背斜是谷，向斜成山的地形。这是因背斜中心部分岩层向上变曲产生张力，导止岩层破裂，易受风化和剥蚀，被蚀成谷，称次成谷；向斜部分受挤，凹地接受风化崩落物堆积，基岩受保护，最后反而残留成山，称次成山。有的背斜一侧可能岩层软硬相间，软岩易受蚀成谷地，硬岩抗蚀力强，突起成岭。所以背斜和向斜应根据岩层倾向和向新老接触关系来判别。

　　2.断层 岩层受力产生破裂称为节理，破裂所在的面称为节理面。地壳运动沿节理面两侧岩块发生相对位移，称为断层。断层种类很多，最基本的是正断层和逆断层（图1－31）。断层可能组合出现，两侧断裂上升，中间陷落成为陷落谷地。

　　研究褶皱、断层等地质构造现象对建设有重要意义。例如，地下水常在断层带出露；电站、桥梁、水坝不宜设在有断层的部位，因断层带岩石破碎，地基不稳。

　　（四）地壳运动的原因

　　根据地壳物质的结构、构造、形态及各大陆物质的对比人们发现地壳是不断地发生运动，有时缓慢，有时剧烈。地球的各个部分运动的速度和规模时空上也有差别。地壳为什么会发生运动呢？科学家们根据已获得的资料，对地壳的运动提出以下几种推理：

　　1.大陆漂移说 1912年，德国地球物理学家魏格纳根据大西洋两岸大陆存在的许多相似性，包括两岸海岸线形状的吻合。地层和古生物的一致，认为构成地壳大陆硅铝质物质较轻，它像航船一样漂浮在地壳基层，质较重的硅镁层之上移动。到本世纪五十年代中期以后，这一假说得到大量而有力的科学资料所证实。这些资料认为在地壳发展历史延续到古生代的二叠纪时，地球上只有一个联合古陆，大西洋和印度洋均不存在，非洲东岸与南极大陆相连。此后，由于联合古大陆分离向各方漂移，才逐渐步入今日全球海陆分布的势态。

　　大陆为什么会发生漂移？以后产生的海底扩张说回答了这个问题。

　　2.海底扩张说① 六十年代初，科学家们根据大洋地质、地貌、地球物理和海底测量资料，认为大洋地壳在地幔软流圈对流的驱动下，每年以几厘米速度移动，由于岩浆通过洋中脊上升，到达顶部冷却、固结形成新的大洋地壳；而后，继续上升的岩浆把已经形成的大洋地壳推向两侧，从而使海底得到不断扩张。扩张着的大洋地壳移动到岛弧一海沟带，便俯冲到大陆地壳之下，为地幔所吸收同化。正是由于海底不断扩张，比较轻的硅铝层大陆也就可以在比较重的硅镁层上移动。

　　（三）板块构造说① 板块构造说是大陆漂移、海底扩张说的进一步引伸，三者彼此联系，形成全球大地构造体系。板块说认为漂浮于软流圈之上的地球岩石圈并非铁板一块，而是被一些构造活动带（例如海岭、岛弧、水平大断裂）所分割，形成不连续的单元，称为板块。全球共划分六大基本板块：亚欧板块、美洲板块、非洲板块、太平洋板块、印度洋板块和南极洲板块。除太平洋板块完全是水域外，其余板块包括大陆和领近的海洋。板块内部地壳相对稳定，两个相邻板块交接带，正是地壳活动带，火山、地震活动强烈频繁。两个板块相碰撞，岩层受到挤压形成山岭，同时有岩浆侵入与火山喷发。喜马拉雅山正是由于印度洋板块向北漂移，受到亚欧板块抵抗而隆起的，今日的雅鲁藏布江谷地就是印度洋板块与亚欧板块交接带，称为地缝合线；印度洋板块斜插到亚欧板块之下，两个板块相叠加，从而造成青藏高原巨厚地壳。太平洋板块从东南方向由岛弧外海斜插到亚欧板块之下，受到亚欧板块抵抗，从而造成我国东南部一系列北东走向山岭，同时产生大面积岩浆侵入与火山喷发。

　　（五）世界火山、地震分布与板块构造

　　全世界大约有2000多座死火山，500多座活火山，受岩浆活动的影响有的在近期仍有喷发。地球上受地壳运动的影响，差不多时刻都有地震发生。平均每年约有500多万次地震。当然，绝大多数是需借助灵敏的地震仪才能测到。一般有感地震每年也有5万次，7级以上的大地震每年约有20次。火山和地震的分布都有一定规律。一是环太平洋的沿岸和岛屿地带；二是地中海沿岸向东经喜马拉雅山与环太平洋带汇合；三是大洋海岭带、大陆裂谷带（如东非大断裂带）。

　　对照世界六大板块分布与火山、地震分布图。人们清晰地看到，火山和地震都集中在各板块之间 的缝合带或俯冲带上环太平洋火山、地震带正处于太平洋板块与东岸的美洲板块，西岸的亚欧板块的交接带上两个板块之间相撞，岩层受挤压，隆起成高山，同时有岩浆侵入，火山喷发。用板块的理论，解释火山、地震分布的规律已广泛的被人们所接受。