1、第第三三单元单元 地球的表面和内部地球的表面和内部 一、一、单元设计意图单元设计意图 1.1.本单元主题的提出本单元主题的提出 地球养育了人类，是人类赖以生存的家园。地球科学是地质、地理、海洋、气象以及与之 有关的学科的总称。人类面临的资源短缺、气候变暖、环境污染、自然灾害等一系列问题，无 不与地球有关， 无不与地球科学有关。 在地球各系统内外均有能量流动和物质循环。 板块运动、 造山运动以及地震、火山喷发等就与地球内部物质、能量的不断作用和平衡有关，它们主宰全 球海陆变迁和地球物质迁移与积累， 并造就千变万化的地貌以及气候。随着岩石循环学说的提 出、 大陆漂移现象的发现、 板块学说的创立、
2、同位素理论的应用、 全球遥感及定位系统的布控、 数字地球的建立、新材料新能源的开发地球的过去、现在、将来，以及地球内部的奥秘正 被人类一一揭示。 合理选择栖居地，建立呵护地球家园的全球化环保共识，是每一个地球公民的必备素养。 千变万化的地貌与经纬度共同决定一个地区的气候和植被。描述和区分不同地貌， 有利于学生 把握主要地形的本质特征， 正确使用科学语言进行交流。 小学生对诸如温泉、 火山喷发、 地震、 地表变迁等不同寻常的地质现象充满好奇心和求知欲，但是对火山喷发和地震的过程、岩石风 化方式、岩石成因的认识是片面的、模糊的。本单元将帮助他们发现改变地形地貌的内外自然 力量，将地表的变化与地球内
3、部神秘的圈层结构、物质组成和运动建立起对应关系，学习抗震 防灾的基本常识。 本单元从地表探秘入手， 通过一系列模拟活动指导学生认识地球表面常见的地形及其变化 和形成原因，以及地球内部圈层结构与物质组成。学生将设计制作地形模型来表现地形特征； 将从多个角度提出有针对性的假设，借助模拟实验进一步感受地震、火山喷发、板块运动、岩 石自然破碎的发展模式，初步了解它们的成因；将感受地震、火山的巨大危害，了解地震、火 山对人们的生产与生活造成的严重破坏，学习科学避震的一些基本方法； 在认识地球内部岩浆 活动、板块运动以及风化、侵蚀、沉积作用的基础上，将地球内外因素综合起来认识岩石的三 大成因。本单元内容趣
4、味性强、可操作性强，每课均开发或使用一个模型显示相关自然事物之 间的关系，通过描述现象或运动机制支持学生的学习，符合五年级学生认知水平。 2.2.本单元对课程标准的落实本单元对课程标准的落实 (1)本单元通过观察、实验、阅读、交流等活动，落实课程标准高年段的课程目标。 科学知识： 初步了解地球上一些与地壳运动有关的自然现象的成因。 科学探究： 能基于所学的知识，从事物的结构、功能、变化及相互关系等角度提出有针对性的假设， 并能说明假设的依据。 能基于所学的知识， 通过观察、 实验、 查阅资料、 调查、 案例分析等方式获取事物的信息。 能基于所学的知识， 用科学语言、 概念图、 统计图表等方式记
5、录整理信息， 表述探究结果。 科学态度： 能大胆质疑，从不同视角提出研究思路，采用新的方法、利用新的材料，完成探究、设计 与制作，培养创新精神。 在进行多人合作时，愿意沟通交流，综合考虑小组各成员的意见，形成集体的观点。 科学、技术、社会与环境： 了解科学技术可以减少自然灾害对人类生活的影响。 了解人类的好奇和社会的需求是科学技术发展的动力， 技术的发展和应用影响着社会发展。 (2)本单元学习内容基于课程标准课程内容中“地球与宇宙科学领域”高年段要求。 14.2 地球表面有由各种水体组成的水圈。 举例说明水在地表流动的过程中，塑造着地表形态。 14.5 地球内部可以划分为地壳、地幔和地核三个圈
6、层。 描述地球内部有地壳、地幔和地核三个圈层。 知道地壳运动是地震、火山喷发等自然现象形成的原因。 说出地壳主要由岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类岩石构成。 15.3 人类生存需要防御各种灾害，人类活动会影响自然环境。 了解地震、火山喷发等自然灾害对人类的影响，知道抗震防灾的基本常识。 3.3.本单元在整套教材中与其他单元的关系本单元在整套教材中与其他单元的关系 4.4.本单元次级主题的构成及逻辑关系本单元次级主题的构成及逻辑关系 本单元侧重认识地球的构造和地壳变化原因，由地球的表面 火山和地震 地球的内 部 地表雕刻师四课组成，按照从结果到原因、先现象后本质、由具体到宏观的逻辑顺序 展开，从观察
7、描述地形、认识地质灾难延伸到理解导致地貌改变的内部和外部原因，符合学生 认知特点，有利于建构起本主题的核心概念“地球上有大气、水、生物、土壤和岩石，地 球内部有地壳、地幔和地核” “地球是人类生存的家园” 。 第一课地球的表面引导学生观察描述地球表面五种常见地形的特征，运用身边材料制 作模型，表征两种地形。第二课火山和地震聚焦两种极具破坏力的地质灾害。学生将通过 阅读和交流认识火山喷发和地震的现象、发展过程与危害， 借助模拟实验初步了解火山与地震 的成因，学习避震逃生的基本常识。第三课地球的内部则指向地球内部构造和地壳运动， 先向学生介绍人类对地球内部的探索与认识结果， 再通过模拟实验和阅读资
8、料初步认识地球内 部物质与能量运动而导致地表持续变迁。第四课地表雕刻师将帮助学生发现缓慢改变地球 表面的外部力量，如风、流水、温度变化等，并综合地球内部因素的作用揭示岩石三大成因， 渗透岩石循环的观念。 二二、单元教学目标单元教学目标 能使用科学语言描述地表陆地形态、地球内部圈层以及岩石成因。 能较详细地说明地震、火山喷发等自然灾害对人类的影响，以及抗震防灾的基本常识。 乐于用模拟实验解释地震、火山喷发的成因是地壳运动。 举例说明水、温度、风等自然力量会塑造地表形态。 三三、单元活动框架单元活动框架 四四、课时建议课时建议 序号序号 课题课题 课时课时 9 地球的表面 1 10 火山和地震 2
9、 11 地球的内部 1 12 地表雕刻师 2 总课时 6 五、分课分析五、分课分析 9.9.地球的表面地球的表面 1.教学内容 本课是单元起始课， 意在指导学生观察描述地球表面五种陆地地形的特点， 尝试运用身边 材料制作地形模型来表现地形特点，持续提高学生科学描述的能力及设计与物化模型的能力。 本课内容共分为三个部分。第一部分是认识地球表面陆地地形特点。先借助摸政区地球仪 和地形地球仪让学生感受地球并不是一个光滑球体，它的表面高低起伏， 有陆地和海洋两种表 现形式。再以图片的形式展现平原、高原、山地、丘陵、盆地五种陆地地形，用卡通人物提示 海底地形也是起伏不平的。第二部分是描述各种地形的主要特
10、点，引导学生观察山地、平原、 丘陵、盆地四种地形，从地势高低和起伏大小两个方面准确描述它们的特点。第三部分为制作 一个包含两种地形的立体模型。教材呈现了两种立体地形模型的表现技法，学生可以参考这两 种立体模型的材料和做法来设计制作自己的地形模型。通过制作活动， 让学生更好地领会地形 特征，培养学生设计与物化地形模型的能力。 2.教学目标 能整体描述地表特征，能识别常见的陆地地形。 能细致观察各种地形，学会描述地形主要特征。 能制作立体地形模型，学会运用常见材料表现地形特征。 3.重点与难点 重点：描述五种典型地形的主要特征。 难点：设计制作立体地形模型。 4.教学准备 教师材料：政区地球仪、地
11、形地球仪、立体地形模型、教学相关视频和 PPT。 学生分组材料： 立体地形模型的制作材料， 如石膏塑形布、 纸板、 废纸、 泡沫塑料、 海绵、 丙烯颜料、笔等。 10.10.火山和地震火山和地震 1.教学内容 本课意在帮助学生初步了解火山与地震这两种地质灾害的重要特征、破坏能力，借助模型 理解、建构火山喷发与地震形成过程，学习避灾基本知识，树立维护生命安全的意识，增强自 护自救能力。学习本课，还能激发学生探索地球内部奥秘的好奇心和求知欲，形成以现象为线 索、以自然规律为前提的研究意识。 本课内容共分为五个部分。第一部分是认识火山喷发现象，借助图片和两个问题引导学生 用生活语言描述火山喷发前后现
12、象， 再通过阅读课文学习运用科学语言描述火山喷发的现象和 危害。第二部分是模拟火山喷发，建立火山的结构模型和工作模型，模拟火山喷发现象，帮助 学生意识到火山喷发物质和能量来自地球内部。第三部分是认识地震的危害和成因，通过精炼 的文字和富有冲击力的图片， 让学生了解地震对人们生产与生活造成的严重破坏房屋倒塌、 公路毁坏、铁路变形、海啸冲毁港口等。第四部分是模拟地壳运动和地震的形成，借助三个模 拟实验探究褶皱形成、岩层断裂和岩层错动等与地震相关的地壳运动，观察并体验能量积聚及 释放时会产生震动。第五部分是认识科学避震方法，借助阅读资料卡、诵读避震口诀和海报， 初步了解科学避震的基本方法。 2.教学
13、目标 通过观察、比较和阅读，学会描述火山喷发、地震的主要表现和危害。 乐于通过实验模拟火山喷发、地震，并意识到导致火山喷发和地震的力量来自地球内部。 通过阅读与研讨，初步了解科学避震的基本方法。 3.重点与难点 重点：了解火山喷发和地震的重要特征、破坏能力和成因。 难点：模拟火山喷发和地震。 4.教学准备 教师材料：教学 PPT 和相关视频。 学生分组材料：模拟火山喷发实验器材(三脚架、酒精灯、火柴、金属盘、土豆泥、番茄 酱、50mL 烧杯、小勺子、玻璃棒、镊子)；模拟岩层褶皱和地震形成实验器材(多层海绵、木 片、厚泡沫板)。 11.11.地球的内部地球的内部 1.教学内容 本课内容深入前两课
14、本质层面， 旨在帮助学生初步了解地球内部圈层结构和地壳运动模式， 初步了解地壳运动会导致地表发生全球性或小范围的海陆变迁， 能初步从宏观层面解释地形高 低起伏、火山地震频发的原因。 本课共分为三个部分。第一部分是认识地球内部结构与地壳运动。先让学生根据地表火山 喷发、地热、地震中的物质和能量推测地球内部可能是怎样的，再通过阅读资料认识人类探索 地球内部的主要方法和成果，以及科学家对地球内部圈层运动模式作出的猜测。第二部分是模 拟地球板块的漂移与碰撞，通过观察进一步理解地壳运动时板块之间或靠近或远离、或挤压或 抬升的现象， 意识到能量来自地壳下方处于对流运动状态的岩浆。第三部分是认识地壳运动导
15、致海陆变化，遵循从局部到整体的认知规律，先让学生根据喜马拉雅山上发现的菊石化石、鱼 龙化石推测喜马拉雅山地区很久以前的情况，建立陆地和海洋会转化的意识；再观察地球大陆 板块变化示意图，比较今天的地球与两亿年前的地球有什么不同，认识陆地的变化趋势，从而 认识海陆变迁、大陆漂移也是地壳运动的结果，为今后继续认识地表变迁理论打下基础。 2.教学目标 通过资料学习，能说明地球内部的圈层结构与特点。 通过阅读、模拟实验，理解地球内部的运动模式，能解释地壳缓慢移动的原因和结果。 借助研讨与交流，认识海陆变迁、大陆漂移也是地壳运动的结果。 3.重点与难点 重点：能说明地球内部的圈层结构与特点。 难点：通过模
16、拟实验推测、解释地壳运动的原因和表现。 4.教学准备 教师材料：教学 PPT 与视频。 学生分组材料：模拟地壳运动的实验材料(烧杯、水、石棉网、三脚架、酒精灯、火柴、 湿抹布、泡沫块、胶水或洗衣液等)，补充阅读资料。 12.12.地表雕刻师地表雕刻师 1.教学内容 本课承接本单元前面三课，重在探讨改变地表的外部自然力量，揭示岩石的三大成因，起 到总结延伸的作用。学生将借助模拟活动认识到除了来自地球内部的力量，流水、风、温度变 化等外部自然力量也在缓慢改变着地表形态。学习本课，能促进学生整体认识导致地表变迁的 内部力量和外部自然力量，为后续认识岩石循环、化石成因奠定基础，有利于深化认识、提高 开
17、发与使用模型的能力。 本课内容具体分为三个部分。第一部分是初步认识外部自然力量会改变地表形态，通过课 文直接告诉学生“地球表面始终处于不断变化之中”， 除了来自地球内部的力量， 风、 水、 冰、 温度变化等外部自然力量也会改变地表的形态。 第二部分是探究外部自然力量如何改变地表形 态，如温度变化和风对地表的影响，意识到水、冰、风、生物和重力将岩石、土壤和沉积物破 碎成较小的颗粒并使它们四处迁移。第二部分共安排了三个小活动：一是通过模拟实验发现温 度变化会使岩石碎裂；二是通过模拟实验探究风对地貌的影响；三是识别图片中改变岩石和地 貌的外部自然力量。 第三部分为“模拟变质岩的形成， 认识岩石三大成
18、因， 安排了两个小活动： 一是阅读资料，认识岩石的三大成因；二是模拟变质岩的形成过程。 2.教学目标 乐于模拟外部自然力量改变地表的过程，大致说明作用方式和结果。 通过模拟变质岩的形成过程和阅读活动，能说明三类岩石的形成原因。 能举例说明水在地表流动的过程中，塑造着地表形态。 3.重点与难点 重点：能从模拟实验中学习，理解作用方式，说明三类岩石的成因。 难点：说明自然力量作用方式和三类岩石的成因。 4.教学准备 教师材料：教学 PPT 与相关视频资料。 学生分组材料：模拟温度变化对岩石的影响的实验材料(坩埚钳、页岩薄片或石灰岩、酒 精灯、火柴、冷水)，模拟风对地表的影响的实验材料(深塑料盒、石
19、子、玉米粉、玉米碎粒、 吸管数根)，模拟变质岩形成的实验材料(三种颜色的橡皮泥或超轻黏土、塑料垫板等)。 六六、参考资料参考资料 地球科学地球科学 地球科学是七大基础学科之一，是以地球系统(包括大气圈、水圈、岩石圈、生物圈和日 地空间)的过程与变化及其相互作用为研究对象的基础学科。 地球科学的范围很广，包括地质学、地理学，以及其他衍生学科，如海洋学、气象学和天 文学，可谓纵横几万里，上下数亿年。地质学探讨地球的历史与各部分组成，包括其演化和构 造、岩石与矿产的分布；海洋学研究海水的运动、海水的物理与化学性质及海底地形；气象学 分析大气的组成、构造和运动；而有关地球起源、太阳系的形成和天体的运动
20、变化，乃至宇宙 的演化，均属天文学的研究范围。 人们意识到，地球科学与人类的生活息息相关，对地球的认识程度同世界各民族的起源、 历史、文化乃至世界文明的进程紧密相连。譬如，人们手上所戴的黄金和钻石饰品，都来自地 球的矿产资源； 盖房子所用的沙、 石、 水泥， 其原料也来自地球； 所吃的鱼虾， 大都取自海洋； 气温的变化对生活的影响巨大；天体的运行，也时时刻刻影响着我们。因此，地球科学是一门 很基础、很重要的学科。 地形学的研究意义地形学的研究意义 地形学是研究地球表面形态特征及其发生、发展、结构和分布规律的学科。其研究内容包 括地球表面形态和形成动力的分析，地球表面形态的发生、发育规律和组成地
21、貌的沉积物，还 研究地形与人类活动的关系。 地形可以影响气候变化， 造成气候的复杂性和多样性。地形对于中国气候的影响最显著的 有以下几个方面： (l)山脉常为南北暖冷气团的障壁，以东西走向的山脉最为显著，形成山脉南北不同的气 候特点。例如，秦岭南坡温暖多雨，北坡寒冷少雨；南郑和西安仅一山之隔，气温和年降水量 的区别却很明显。南郑 1 月平均气温为 3C，7 月为 26.7C，平均年降水量为 689.5 毫米； 西安 1 月平均气温为-0.5C，7 月为 28.1C，平均年降水量为 566.3 毫米。 “一样春风有两 般，南枝盛开北枝寒”则是形容南岭南北两侧气候差异的脍炙人口的名句。 (2)山地
22、阻碍和影响了寒潮的路径，使得由北冰洋或西伯利亚流来的冷气团受层层山地的 阻挡，路径迂回曲折。不像北美洲那样，由于山脉以南北走向为主，北方来的冷气团可以长驱 南下。中国自西北侵入的寒潮最初是从西北向东南，以后又转成向南或向西南方向流动，而当 寒潮到达中国东部平原后，则能一直深入到华南，这都是地形影响的结果。 (3)青藏高原的存在对空气运动的影响。青藏高原阻碍着高空西风急流，造成急流分支与 汇合等作用，这对于高原南北两侧的气压系统产生很大的影响， 并且影响全国甚至全世界的大 气环流，最明显的是加强了中国、印度和日本的季风。 (4)山地面向暖湿气流的一侧常为多雨的中心，如喜马拉雅山的南坡、四川盆地的
23、西缘、 台湾中央山脉南段的西坡；而背向暖湿气流的一侧常因焚风作用使气温增高。中国长江以南冬 春多雨，则是由于江南丘陵的地形阻碍，冷空气易于堆积，造成半稳定性的锋面。 (5)在自由大气中，高度每上升 100 米，温度减低 0.6C。在山地也发生随高度升高而温 度降低的现象，不过情况更要复杂一些。因为在山区影响温度变化的不仅是高度，还有地形形 态和坡向。 “人间四月芳菲尽，山寺桃花始盛开。长恨春归无觅处，不知转入此中来。 ”这是唐 朝诗人白居易的诗句，他早就认识到庐山由于山高谷深，气候、物候与平地不同，从而产生春 来晚、秋去早的变化。李白的塞下曲开头写道： “五月天山雪，无花只有寒。笛中闻折柳，
24、春色未曾看。 ” ，同样是地形对气候、物候影响的极好的科学纪实。此外，即使高度相同，地形 形态不同造成的气候差异也是十分大的。 地形还可以破坏或掩盖地理环境的纬度地带性，从而影响农业、副业生产布局；优美的地 理环境的形成， 更是与地形条件息息相关。 因此， 对于中国地形的研究不但具有理论上的意义， 而且对于如何根据各地的具体地形条件，因地制宜地合理推动农、林、牧、副、渔和旅游等事 业的发展，以及不断改造自然条件，发展社会主义生产等方面都具有重要的现实意义。 如今，地形学已广泛应用于矿产和地下水资源的普查、各种工程勘测与设计，以及农业、 军事和编制地图等生产实践中。 中国陆地地形中国陆地地形 中
25、国地势呈阶梯状分布。地势的第一级阶梯上分布着青藏高原和柴达木盆地， 平均海拔在 4000 米以上。 地势的第二级阶梯上分布着大型的盆地和高原， 平均海拔在10002000米之间。 地势的第三级阶梯上分布着广阔的平原，间有丘陵和低山，其海拔多在 500 米以下。中国陆地 地形多样，类型齐全，平原少，山地多，陆地高差悬殊。西部多是海拔几千米的高原和山地， 东部主要是平原和千米以下的低山、丘陵，就好像一座巨大的阶梯，由西向东逐级下降。 四大高原四大高原 中国有四大高原：青藏高原、内蒙古高原、黄土高原、云贵高原。它们集中分布在地势第 一、二级阶梯上。由于高度、位置、成因和受外力侵蚀作用不同，高原的外貌
26、特征各异。 高原地形特征：海拔在 500 米以上；地势起伏不大，但边缘陡峭；山峦起伏，凹凸不平。 四大盆地四大盆地 中国有四大盆地：塔里木盆地、准噶尔盆地、柴达木盆地、四川盆地。它们多分布在地势 的第二级阶梯上，由于所在位置不同，其特点也不相同。著名的吐鲁番盆地是中国地势最低的 地方(海拔-155 米)。 盆地地形特征：四周高，中间低。 三大平原三大平原 中国有三大平原：东北平原、华北平原、长江中下游平原。它们在中国东部地势第三级阶 梯上，是中国最重要的农耕区。除此以外，还有成都平原、汾渭平原、珠江三角洲、台湾西部 平原等，它们也都是重要的农耕区。 平原地形特征：海拔在 200 米以下；表面宽
27、广，地面平坦；位于大河两岸和濒临海洋的地 区。 三大丘陵三大丘陵 中国有三大丘陵：东南丘陵、辽东丘陵、山东丘陵。东南丘陵是我国最大的丘陵，北至长 江，南至南海，东至东海，西至云贵高原，多呈东北西南走向，与低山之间多有河谷盆地。 丘陵地形特征：海拔在 200 米500 米之间；坡度较缓；主要由低矮的山地组成。 山地山地 山岭和高地的统称。 我国的山地大多分布在西部， 喜马拉雅山、 昆仑山、 唐古拉山、 天山、 阿尔泰山都是著名的大山。 山地地形特征： 海拔在 500 米以上； 起伏很大， 坡度陡峻， 沟谷幽深， 一般多呈脉状分布。 海底地貌海底地貌 指海水覆盖下的固体地球表面形态的总称。 海底有
28、高耸的海山、 起伏的海丘、 绵延的海岭、 深邃的海沟，也有坦荡的深海平原。大洋最深点 11034 米，位于太平洋马里亚纳海沟，超过了 陆上最高峰珠穆朗玛峰的海拔高度(8844.43 米)。深海平原坡度小于千分之一，其平坦程度超 过大陆平原。整个海底可分为大陆边缘、大洋盆地和大洋中脊三大基本地貌单元，及若干次一 级的海底地貌单元。 地震和火山喷发的成因地震和火山喷发的成因 地球表面并不是一整块巨大的岩石，而是由巨大的板块组成。地震和火山喷发与这些板块 的运动相关。 整个地球表面包括六大板块， 它们像益智拼图一样组合在一起。下图显示了这些主要板块 的分界线。板块通常移动得非常缓慢，一年仅移动几厘米
29、而已。由于它们是沿着不同方向移动 的， 一块板块的移动必将影响到与其毗邻的其他板块。 一部分板块相互挤推， 一部分相互分离， 另一部分则相互滑擦而过。 当板块突然快速移动时，地震就发生了。板块互相刮擦推挤导致地球表面断裂，岩石突然 推移，使其周围所有地面发生强烈的震动，以至于造成巨大的山崩和地表岩层开裂。 岩浆是位于地球内部的炽热的熔融态岩石。当地球内部压力迫使岩浆冲向地表的时候， 火 山喷发就形成了。巨大的压力和热量导致岩浆从地表的豁口，即火山口喷涌而出。当岩浆从火 山口喷出时，就变成了熔岩。气体、火山灰和岩石块也会从火山口射出。熔岩在火山口周围堆 积后开始冷却，并最终变成坚硬的岩石。火山喷
30、发出现在火山活动活跃的板块内部或板块交界 处。 地震和火山喷发可以使建筑物、农作物和水循环系统遭到大范围的破坏， 从而影响人类的 生活。目前，人们还不能控制地震和火山活动。但是，通过研究它们产生的原因，人们可以掌 握方法，将生命危险和财产损失降到最小。 火山类型火山类型 火山是多种多样的，根据活动情况可以分为死火山、休眠火山和活火山三大类。 死火山死火山 指史前曾发生过喷发，但有史以来一直未活动过的火山。此类火山已丧失了活动能力，有 的仍保持着完整的火山形态，有的则已遭受风化侵蚀，只剩下残缺不全的火山遗体。 休眠火山休眠火山 指有始以来曾经喷发过， 但长期以来处于相对静止状态的火山。此类火山都
31、保存有完好的 火山形态，仍具有火山活力，或尚不能断定其已丧失火山活动能力。如我国白头山天池，曾于 1597 年、1668 年和 1702 年三度喷发，在此之前还有多次活动。目前虽然没有喷发活动，但从 山坡上一些深不可测的喷气孔中不断喷出高温气体，可见该火山目前正处于休眠状态。 活火山活火山 指现代尚在活动或周期性发生喷发活动的火山。这类火山正处于活动的旺盛时期。如爪哇 岛上的默拉皮火山，本世纪以来，平均间隔几年就要持续喷发一个时期。我国近年火山活动以 台湾岛大屯火山群的主峰七星山最为有名。 火山学家专门从事对火山的研究，他们试图揭示火山为什么会喷发以及喷发的时间。 火山 学家发现，某些特定的迹
32、象可能预示着一些火山的喷发：如大量气体从火山坑中溢出，大多数 火山喷发前都会发生地震。然而，火山学家目前仍不能准确判断火山是否一定会喷发，以及什 么时间会喷发。他们能够估计出在数小时或数天内可能发生的火山活动， 但是想要准确预报在 目前还是很难的。 地震波地震波 由于地球是实心体，地震发生时产生的地震波就由震源向地球内部及表层各处传播开去。 这就像把石子投入水中，水波会向四周一圈一圈地扩散一样。 地震波主要包含纵波和横波。纵波会使地面上下震动，传播速度快，破坏性较弱；横波会 使地面发生前后、 左右抖动， 破坏性较强， 传播速度较慢。 所以地震时， 纵波总是先到达地表， 横波总落后一步。横波是地
33、震时造成建筑物破坏的主要原因。发生较大的地震时，一般人们先 感到上下颠簸，过数秒到十几秒后才感到有很强的水平晃动。 地震时，先到达地表的纵波能提前十秒左右给我们发出一个警告， 告诉我们造成建筑物破 坏的横波马上就要到了，快点避震和逃生。2020 年 7 月 12 日 06 时 38 分，河北唐山古冶区发 生 5.1 级地震，横波到达前，电视里出现地震预警信息，并发出警报声，为市民避震争取了时 间。 小规模的地震时常发生， 但每隔几个月地球的某个地方就会有一次强烈的地震。地震学家 用一种叫作测震仪的工具来测量和记录地震波。尽管现在地震学家能够探测正在发生的地震， 但他们还不能准确地预报下一次地震
34、发生的时间。在地震活动频繁的地区，合理选择建筑物位 置，采用防震设计及施工，都有助于将破坏降到最小。 地球的内部结构地球的内部结构 科学家根据地震波在地下不同深度和不同介质中的传播能力和速度，推测地球内部结构。 科学家发现，随着物质密度的增加，纵波和横波传播速度都会变快，但横波不能在液体物质中 传播。一般将地球内部分为三个同心球层：地核、地幔和地壳。 地壳地壳(qi(qi o)o) 由岩石组成，是岩石圈的重要组成部分。整个地壳平均厚度约 17 千米，大陆地壳厚度平 均约为 3941 千米，大洋地壳厚度只有几千米。青藏高原是地球上地壳最厚的地方，厚达 70 千米。地球上地壳最薄的地方在大西洋南部
35、靠近南极洲的地方，仅为 1.5 千米。 地幔地幔 厚度约 2900 千米，占地球总体积的 82.3%，占地球总质量的 67.8%，是地球的主体部分。 地震波横波能在地幔中传播，说明它主要由固态物质组成。 地核地核 位于地球的最内部， 厚约 3400 千米， 占整个地球质量的 31.5%， 占整个地球体积的 16.2%。 密度高，平均密度大约为 10.7 克/立方厘米，主要由铁、镍元素组成。温度高达 40006800 C。液态金属绕着地核高速运转，好像一个巨大的电磁铁。 大陆漂移说大陆漂移说 1912 年， 德国科学家阿尔弗雷德 魏格纳在一篇学术论文中第一次提出大陆漂移的论点， 并于 1915
36、年出版海陆的起源 ，从四个方面论述了大陆漂移的假说。大约 2 亿年前，地球上 只有一个统一的大陆，称为泛大陆，从侏罗纪开始，泛大陆分裂并漂移，每块大陆朝着它现在 的位置移动，直至移到今天的位置。 魏格纳为了证明自己的观点，收集了各门学科的证据。他调查地形、化石以及数百万年来 的气候变化，并把这些证据收集在海陆的起源一书中。 当魏格纳在地图上把非洲和南美洲拼到一起时，他发现了一件非常奇怪的事情：海岸线， 特别是巴西东端的直角突出部分与非洲西岸呈直角凹进的几内亚湾非常吻合。 魏格纳利用报纸 来作比喻，如果两张报纸纸片上的文字能吻合，那么它们肯定是从同一张报纸上撕下来的。这 是魏格纳找到的地形证据。
37、 魏格纳还从化石中为大陆漂移说找到证据。他发现， 巴西和南非的地层中均含一种生活在 淡水或微咸水中的爬行类化石中龙化石， 而迄今为止世界上其他地区都未曾发现。 在非洲、 南美洲、 澳大利亚、 印度和南极洲都发现了舌羊齿化石。 舌羊齿是 2.5 亿年前的一种蕨类植物， 其孢子体不可能远距离传播。由此推断，这些大陆在当时曾连成一体。 他在调查气候变迁时也获得惊人的发现。北冰洋地区岛屿上发现了热带植物化石。3 亿年 前，这些植物生活的地方肯定位于赤道附近，气候温暖湿润。而南非地区却发现了冰川擦痕， 表明南非当时曾被大陆冰川覆盖。这些气候线索也足以证明大陆曾经发生漂移。 海底扩张说海底扩张说 随着海底
38、科学的发展，人们利用放射性同位素测定海底岩石年龄， 发现海底岩石一般不超 过 2 亿年(大陆最老岩石年龄在 30 亿年以上)，相当于中生代侏罗纪， 而且离海岭(又叫大洋中 脊)愈近，岩石年龄愈轻；离海岭愈远，岩石年龄愈老，在海岭两侧呈对称分布。六十年代初， 一些科学家提出了海底扩张学说，认为海岭是新的大洋地壳诞生处。 板块运动的驱动力是地幔物质的对流。地幔物质从海岭顶部的巨大开裂处涌出， 凝固后形 成新的大洋地壳。 以后继续上升的岩浆又把原先形成的大洋地壳以每年几厘米的速度推向两边， 使海底不断更新和扩张。当扩张着的大洋地壳遇到大陆地壳时， 便俯冲到大陆地壳之下的地幔 中，逐渐熔化而消亡。这一
39、过程实际上是洋壳“新陈代谢”过程，其所历时间约为 2 亿年。 板块构造说板块构造说 板块构造说是在大陆漂移说和海底扩张说的理论基础上，又根据大量的海洋地质、地球物 理、 海底地貌等资料， 经过综合分析而提出的学说。 板块构造说是近代最盛行的全球构造理论。 这个学说认为地球的岩石圈不是一块整体，会被地壳生长边界海岭和转换断层， 以及地壳 消亡边界海沟和造山带、地缝合线等一些构造带，分割成许多构造单元，这些构造单元叫作板 块。 全球岩石圈分为亚欧板块(又译“欧亚板块”)、非洲板块、美洲板块、太平洋板块、印澳 板块和南极板块，共六大板块。大板块还可划分成若干次一级的小板块。这些板块漂浮在软流 圈之上
40、，处于不断运动之中。一般说来，板块内部的地壳比较稳定，板块与板块交界处，地壳 不稳定。在板块张裂地区，常形成裂谷和海洋，如东非大裂谷、大西洋就是这样形成的。在板 块相撞挤压的地区，常形成山脉。当大洋板块和大陆板块相撞时，大洋板块因密度大、位置较 低，便俯冲到大陆板块之下，这里往往形成海沟，成为海洋最深的地方；大陆板块受挤上拱， 隆起成岛弧和海岸山脉。板块构造理论已被用来解释火山、地震的形成和分布，以及矿产的生 成和分布等。但是，关于什么力量驱动着板块作大幅度、持续运动的问题，意见还不一致。 喜马拉雅山脉成因喜马拉雅山脉成因 雄伟的喜马拉雅山高耸在欧亚大陆上，拥有被称为“世界屋脊”的珠穆朗玛峰。
41、据地质学 家考证，7000 万年以前，这里还是一片汪洋大海。那么，喜马拉雅山是怎样形成的呢?经过长 时间研究，地球科学家现在大体上可以讲出它的故事。8000 万年前，印澳板块尚未与欧亚大 陆结合，每年漂移约 10 厘米。5000 万年前，印澳板块已与欧亚大陆结合，每年漂移大约 4.5 厘米。 3000 万年前，南方的印澳板块向北漂移，与亚欧板块碰撞，不但推动亚欧板块一同向北 移动，而且碰撞后古代海洋海底被抬升，现在的喜马拉雅一带就变成了陆地。印澳板块俯冲到 亚欧板块下方，对喜马拉雅山地区的抬升力度越来越大。印澳板块大量物质聚存在亚欧板块的 地壳和上地幔处，不仅产生了全球最高的喜马拉雅山，还造就
42、了青藏高原。喜马拉雅山脉最终 形成。 据观测，印度洋板块和亚欧板块还在互相挤压， 因此喜马拉雅山脉仍以每年 5 厘米左右的 速度继续升高，珠穆朗玛峰每年增高约 1.27 厘米。 深入地下的科学钻探深入地下的科学钻探 越来越多的证据表明，地球表层看到的现象，根源在深部。缺少对地球深部的了解，就无 法理解地球系统。范围越大、尺度越长，越是如此。深部物质与能量交换的地球动力学过程， 引起了地球表面的地貌变化、剥蚀和沉积作用，以及地震、滑坡等自然灾害，控制了化石能源 或地热等自然资源的分布，是理解成山、成盆、成岩、成矿和成灾等过程成因的核心。 科学钻探被形象地誉为“了解地球内部信息的望远镜 ” 。科学
43、钻探的目的是对地壳岩石 圈、生物圈、水圈(含地下流体)的组织结构、物质成分、形成机理等进行各类研究。通过科学 钻探，研究地球深部构造及演化、地球深部流体及其作用，校验地球物理探测结果；研究成矿 理论、油气成因，调查和开发深部热能；研究地震成因、火山喷发机制、地质灾害预警、地球 气候演变、生命演化历史。 1958 年，美国率先启动了旨在探测地球地壳和地幔之间交界面的“莫霍计划” 。苏联也随 即展开了进军莫霍面的计划。超深科学钻探竞争也由此展开。苏联创造了 12262 米世界超深井 的纪录，是人类迄今为止在地球上钻出的最深的洞。一系列超深井的钻探过程，屡遭挫折，进 展缓慢，但是为了更加深入地了解地
44、球，无论是为了寻找深埋地下的资源，还是研究地球自身 板块运动和地质变迁的规律，目前唯一可能的探索方向，仍然是进一步向地壳更深处钻探，采 集更多的数据。这需要深井钻探技术的进一步突破。2009 年，中国在松辽盆地拉开了“入地” 计划的序幕。中国的“地壳一号”钻机将向 13000 米乃至 15000 米的深度发起挑战。 外部力量对地表形态的塑造外部力量对地表形态的塑造 地球表面有着千差万别的地表形态，这些地表形态始终外在变化之中。只是有些变化迅猛 些，如地震和火山喷发，带来地动山摇、大地开裂；有些变化则相对缓慢，如风力、流水、温 度变化和冰川对岩石的改变。 风力作用风力作用 风是引起风化、让岩石由
45、大变小的一个因素。风能够卷起大量尘土和沙砾，并将它们吹到 岩石表面，使岩石受到磨蚀，侵蚀作用就发生了。风把地表松散的风化物质吹走，使地表受到 破坏。风力能够卷起岩石颗粒，将它们堆积起来或撒落到其他地方。风的侵蚀力能在相当长的 时间和大范围内产生影响。沙暴、尘暴和海风都能够改变地表形态。 来自大洋的海风，可以改变海岸线附近的地形。这种风能够造成沙丘的形成。波涛将海中 的沙子卷到岸上， 然后风又把它们吹到内陆， 这些沙子紧挨着岩石和植物堆积起来。 日复一日， 风不停地堆积起越来越多的沙子，于是一座座由沙子组成的沙丘就形成了。 流水作用流水作用 地表流水是陆地上塑造地貌最重要的外动力。流水有三种作用
46、，即侵蚀作用、搬运作用和 堆积作用。这三种作用主要受流速、流量和含沙量的控制。一定的流速、流量，只能挟运一定 数量的泥沙，因此，当流速、流量增加，或含沙量减少时，流水就产生侵蚀作用，并将侵蚀下 来的物质运走；反之，就发生堆积。推荐一个观察沉积作用的好装置。将石粒、沙子和黏土各 一份装入透明塑料管中，倒入水，封好口。观察时，先上下晃动塑料管，让它们充分混合，然 后倒置静置几分钟，可观察沉积的先后顺序，大的重的先沉下来，小的轻的后沉下来。 流水还会影响河床的位置和深浅。在笔直流淌的河流中， 中间水流速度快过靠近岸边的水 流速度，河床中间深，两边浅，在河床中央附近的石块较大。在弯曲的河道中，外侧的水
47、流速 度快过内侧的水流速度，外侧河道较深，内侧较浅，河底外侧附近石块较大内侧石块较小，外 侧被冲刷后形成悬崖，内侧则形成了河床。 冰川作用冰川作用 岩石缝隙中的水在温度降到 0C 以下时结冰，当冰体膨胀时，它会推压岩石，使之裂为 碎片。风化之后，侵蚀接踵而至。随着冰川滑动，沿途的岩石就被冰川作用所侵蚀，冰川能够 在陆地上造就盆地，铲出深谷。当冰川融化时，其携带的土壤、岩石块会沉积下来，改变着地 表形态。 岩石的成因与循环岩石的成因与循环 岩石是组成陆地表面的物质，通过岩浆活动、沉积成岩作用或变质作用而形成。岩石不是 永恒不变的。 在形成之后， 受地表的各种剥蚀作用影响， 或改变了成分、 结构，
48、 或改变了位置， 让地形地貌发生改变。在各种剥蚀作用下，地面的岩石破碎或移动，集中沉积于一些低洼的位 置，经成岩作用形成沉积岩。若发生板块碰撞或火山口塌陷，岩石会掉进岩浆中被熔融。在地 表薄弱位置或裂缝位置，岩浆会上涌至较低温地带而冷凝为岩浆岩。当岩浆上涌时，热量会使 两旁的岩石局部熔化、 矿物重新结晶。 地壳运动产生断层或褶皱时， 受力的岩石会变质或破碎， 形成变质岩。组成岩石圈的三大类岩石因地质条件的变化会相互转换，这种现象称为“岩石圈 的物质循环” 。复杂又神奇的岩石循环在地球上重复进行着，形成了千奇百怪、各具特色的岩 石，构成了地球上最具魅力的风景! 沉积岩沉积岩 沉积岩是地表风化物，
49、 经过风或水的搬运后在新的地点沉积固化形成的岩石。 砂岩、 页岩、 石灰岩、砾岩、泥岩、白云岩都是沉积岩。 沉积岩分布极广，占陆地面积的 75%，是构成地壳表层的主要岩石。随着搬运介质和沉积 条件的不同，岩石呈现不同特点。大多数沉积岩有着明显的水平层理。沉积岩可简单分为陆源 碎屑岩和内积岩。 陆源碎屑岩按颗粒大小分为泥岩、砂岩和砾岩。 内积岩按成分分为石灰岩、硅质岩、凝灰岩等。 岩浆岩岩浆岩 地壳深处的岩浆沿地壳裂隙上升，冷凝而成。其特征是：一般较坚硬，绝大多数矿物呈结 晶粒状紧密结合，常具块状、流纹状及气孔状构造。目前，已经发现的岩浆岩有 700 多种，大 部分是在地壳里面的岩石。花岗岩、玄
50、武岩、橄榄岩、金伯利岩、辉长岩、闪长岩、安山岩、 正长岩、流纹岩、黑曜岩都是岩浆岩。 根据岩石侵入到地下还是喷出到地表，岩浆岩又可以分为侵入岩和喷出岩。侵入岩根据形 成深度的不同，又细分为深成岩和浅成岩。深成岩形成于比较深的地下，如花岗岩、橄榄岩。 深成岩形成时温度是缓慢下降的，大部分矿物都会形成比较好的晶体，颗粒也会比较粗大，颗 粒直径一般在 110 毫米。浅成岩由于岩浆侵入到地表附近，温度降低得很快，其中只有部分 成分能形成晶体，不能形成晶体的部分成为基质，因此岩石中晶体呈斑状分布。 如果岩浆直接喷出地表则为喷出岩，如玄武岩、流纹岩，岩浆迅速冷却，因此难以形成肉 眼可见的矿物晶体。 变质岩
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