# 讲义 22：地球的内部圈层

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## 适用学段
高中地理必修一 / 选必一。

## 教学目标
- 知道：地球内部三大圈层（地壳、地幔、地核）的位置和特征
- 会：用**地震波速度变化**解释圈层划分
- 理解："圈层"是地震学间接探测的结果（不是直接观测）

## 核心概念

### 1. 地震波 —— 探测地球内部的"X 光"
两种地震波：
| 波型 | 名称 | 特征 |
|------|------|------|
| **P 波**（纵波）| Primary | 速度快、能穿过固体液体气体 |
| **S 波**（横波）| Secondary | 速度慢、**只能穿过固体** |

### 2. 圈层划分依据
地震波在不同物质中传播速度不同。**速度突变**的地方就是圈层分界。

两个关键不连续面：
- **莫霍面（莫氏面，Moho）**：地壳与地幔分界，深度 5-70 km
- **古登堡面**：地幔与地核分界，深度 2900 km

### 3. 地球三大圈层

#### A. 地壳（Crust）
- 厚度：海洋下 5-10 km；大陆下 30-70 km（青藏高原最厚）
- 物质：以**硅、铝**为主（**硅铝层 → "Si-Al"**）；大洋地壳缺硅铝层
- 状态：固态

#### B. 地幔（Mantle）
**深度**：莫霍面（约 33 km）~ 古登堡面（2900 km）

分两层：
- **上地幔**（莫霍面 ~ 1000 km）：含**软流层**（约 60-250 km），岩浆来源地
- **下地幔**（1000-2900 km）：固态

物质：以**硅、镁**为主（**硅镁层 → "Si-Mg"**）
状态：固态（高温高压下行为像粘性流体）

#### C. 地核（Core）
深度：2900-6371 km

分两层：
- **外核**（2900-5100 km）：**液态**（铁、镍）。能阻挡 S 波。这是地球磁场的源泉。
- **内核**（5100-6371 km）：固态铁镍

### 4. 岩石圈
**岩石圈 ≠ 地壳！**
- 地壳：莫霍面以上
- 岩石圈：**地壳 + 上地幔顶部**（共约 100 km）
- 软流层以上的整个固态部分

板块构造学说中的"板块"指的是**岩石圈板块**。

### 5. 地震波在各层的速度变化（关键！）
| 圈层 | P 波 | S 波 | 状态推断 |
|------|------|------|----------|
| 地壳 | 慢 | 慢 | 固态 |
| 莫霍面下 | 突增 | 突增 | 物质变化 |
| 软流层 | 略减 | 略减 | 部分熔融 |
| 下地幔 | 增 | 增 | 固态 |
| 古登堡面下 | **大幅降** | **消失** | **液态**外核 |
| 内核 | 略增 | 重新出现 | 固态内核 |

> **S 波消失** = 物质必须是**液态** → 外核液态

### 6. 地球内部的能量
- **核反应区**（太阳）：不在地球内部！
- 地球内部能量来源：**重力分异**（早期热）、**放射性元素衰变**

### 7. 地球的圈层结构（外+内综合）
**外部圈层**：
- 大气圈、水圈、生物圈、岩石圈（互相重叠）

**内部圈层**：
- 地壳、地幔、地核

## 教学路径

### 1. 导入
"我们怎么知道地球里面长什么样？" → 引出地震波探测。

### 2. 探究（demo）
- 显示地球剖面：地壳/地幔/地核分层
- 显示地震波速度随深度变化曲线
- 标注莫霍面、古登堡面、软流层、外核（液态）

### 3. 抽象
- 地震波速度变化 → 物质状态推断
- 三大圈层 + 关键界面

### 4. 巩固
- 解释为什么 S 波在外核消失

## 例题

### 基础题
1. 地震波分哪两种？哪种能穿液体？
   - P 波（纵波）和 S 波（横波）
   - P 波能穿，S 波不能

2. 莫霍面和古登堡面分别是什么的分界？
   - 莫霍面：地壳与地幔
   - 古登堡面：地幔与地核

### 进阶题
3. **判断状态**：根据地震波在外核中 S 波消失、P 波减速，推断外核物质状态？
   - 答：**液态**（S 波只能在固体传播）

4. **岩石圈 vs 地壳**：两者关系？
   - 岩石圈 = 地壳 + 上地幔顶部（软流层以上）
   - 岩石圈 > 地壳

### 拓展
5. **磁场来源**：地球磁场是怎么产生的？
   - 外核液态铁的流动形成"发电机效应"，产生地磁场
   - 这就是为什么地核温度高但还需要液态

6. **大陆地壳 vs 大洋地壳**：哪个更厚？
   - 大陆地壳更厚（平均 35 km，最厚 70 km 青藏高原）；大洋地壳约 5 km

## 易错点

| 错误 | 矫正 |
|------|------|
| 岩石圈 = 地壳 | 岩石圈 > 地壳，**含上地幔顶部** |
| 地核都是液态 | 外核液态，**内核固态** |
| 软流层是液态 | 是**部分熔融**（粘性流体），不是完全液态 |
| 地震波速度均匀 | 速度在不同圈层突变，是划分依据 |