2）具有液态水存在、含O2大气圈、支撑生命活动、大气圈保护、避免陨石作用、太阳风和重力场对大气圈的影响、地球为何可以保存大气圈。

3）地磁场保护大气圈、避免太阳风（危险粒子）对生命的辐射伤害，地球磁场来说构成了地球上生命的保护伞，帮助抵挡有害的太阳射线和其它宇宙射线，从而造就了生命的乐园。

如果没有地球磁场，地球上的生命将很难出现和演化。

4）月球作用：最大的卫星—月球使地球自转轴保持一定的倾斜，四季分明。

月地之间潮汐力使地球形成固体潮，有利于生命海陆进化。

（月球形成以后，地球才出现板块构造）。

5）活动的行星：具有板块构造、大气圈、水圈、生命，地质组成、花岗岩地壳、具有板块构造？岩石圈板块构造是造成山脉、地震、火山和其他地质学事件的主要原因，并且支配了地球演化历史的漫长时期。

地球是已知的唯一拥有板块构造的行星。

板块运动创造了地球的地貌，使得水、碳、等物质得到循环，为生命体的出现创造了适宜的生存环境。

板块构造是造成地震、火山和其他地质学事件的主要原因。

支配了地球演化历史， 地球是已知的唯一拥有板块构造的行星，这种运动还是生命进化的一个必要条件。

地球圈层结构示意图（据互联网资料）二、地球在太阳系中的圈层位置及其起源1.太阳系中地球的位置位于太阳系内圈的类地行星（地球、金星、火星、水星）均为较小的岩石组成的行星，自转速度较慢，并有少数目的卫星（水星没有卫星）。

类地行星是以硅酸盐岩作为主要成分。

这些类地行星（地球、金星、火星、水星、月球）显示明显的内部圈层结构，其结构大致相同：核心以高密度的铁质金属成分为主，中等密度硅酸盐岩石地幔（包括半固相）、低密度硅酸盐岩外壳（花岗岩、斜长岩、玄武岩组成）。

地表一般都有峡谷、陨石坑、山和火山。

类地行星内部结构对比图2.地球的起源太阳系的形成的星云假说（NebularHypothesis）主张，太阳系始于一团旋动的尘埃和气体（即星云，nebula。

根据这一理论，大约在45.7亿年前，发生了某种导致星云坍塌（collapse）的事件，可能是一颗恒星经过的结果，或者是超新星（supernova）产生的冲击波作用下的结果，最终都造成太阳系星云中心的引力坍塌（gravitationalcollapse）。

由于这种坍塌，灰尘和气体开始聚集到密度更大的区域。

随着密度更高的区域吸入更多的物质，在动量守恒驱使下，该区域开始旋转，而压力的增大则使其温度升高。

大部分物质最终聚集在中心形成一个球体，最终演化为太阳，而其余物质则平展形成围绕太阳旋转的圆盘，即原行星圆盘（protoplanetary disc）。

由该盘吸积（accretion）形成的行星，其中的尘土和气体被重力吸引，并聚集形成更大的天体。

由于它们的沸点较高，只有金属和硅酸盐才能以固体形式存在于距太阳较近的地方，并且最终将形成类地行星，如水星、金星、地球和火星。

由于金属元素仅占太阳星云（the solar nebula）的小部分，类地行星的体积不会太大。

45.6亿年时干燥的地球形成：由于当时地球轨道远在雪线（snowline）内侧（2.7 AU，天文单位是天文学中计量天体之间距离的一种单位。

以A.U.表示，其数值取地球和太阳之间的平均距离），因此地球的主要成分应当是顽火辉石球粒陨石（enstatitechondrite-like），45.6亿年时地月系统形成，没有大气和海洋成分，而是完全还原的环境（Maruyama等，2017）。

约45.6亿年前太阳系的化学分带进程示意图 Maruyama et al., 2017星云盘中原行星矿物颗粒渐进式的化学分带，是太阳之间距离（AU，天文单位，指地球和太阳之间的平均距离，1AU≈1.496x108km）相关的函数。

有机质分布于2.1AU附近，雪线分布于2.7 AU（170K）附近，CO2分布于10 AU附近，CO分布于40 AU附近，其中，假定粘土矿物线为1.9 AU。

值得注意的是，水相的内部稳定性极限为1.8-1.9 AU，与地球在完全干燥条件下形成的AU=1相差甚远。

从氧同位素比推断，原始地球的主要岩石类型接近顽火辉石球粒陨石（enstatitechondrite-like），但实际上还有钙、铝和镁元素。

3.地球的磁圈（磁场与太阳风）太阳内部核聚变时不时向外释放能量，太阳表面就会发生耀斑，耀斑爆发同时，会从太阳内部吹出大量的太阳风 带电氢离子，它以每秒350到1000公里的速度向太阳系四散。

当这种氢离子风以极快的速度撞击到行星大气层时，就会将速度带来的动能传递到大气分子上，推动大气分子达到逃逸速度，从而逃离行星引力的束缚作用，时间长了，大气层就被吹没了，水星几乎没有大气层，原因就是这样的。

地球的磁圈太阳风与地球磁场的相互作用，形成弓形震波和磁圈（据互联网资料）当太阳风来到地球的7万公里之外的时候，就会遇到地球磁场的磁力线，这个范围一直从7万公里延伸到距离地球表面700公里高处，太阳风向地球行进的过程中，在这一范围内会被地球磁力线控制，并顺着磁力线移动，于是这些氢离子风开始偏离吹向地球方向，或者随着磁场的引力线垂直砸向地球南北极。

地球两极及其附近地区看到的极光现象，就是太阳风被地球磁力线捕捉到地球上的情景。

太阳风大部分接触不到地球大气层，大气层也就安然无恙了，地球磁场是以这样的方式保护大气层，是地球的隐形护盾。

太阳风与地球磁场的相互作用，形成弓形震波和磁圈（据互联网资料）三、现今地球的层圈划分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。

地球外部圈层可进一步划分为三个基本圈层，即大气圈、水圈、生物圈。

地球内圈可进一步划分为三个基本圈层，即地壳、地幔和地核。

地壳和上地幔顶部（软流层以上）由坚硬的岩石组成，合称岩石圈。

地球圈层的划分示意图（据互联网资料）四、大气圈大气层（atmosphere），是因重力作用而围绕着地球最外部的气体圈层，包围海洋和陆地。

大气层的成分主要有氮气，占78.1%；氧气占20.9%；氩气占0.93%；还有少量的二氧化碳、稀有气体（氦气、氖气、氩气、氪气、氙气、氡气）和水蒸气。

大气层的厚度大约1000千米以上，没有明显的上限。

大气层的空气密度随高度而减小，越高空气越稀薄。

整个大气层随高度不同划分为对流层、平流层、臭氧层、中间层、热层和散逸层，再上方即是星际空间。

对流层位于大气层的最低层，其厚度大约为10至20千米。

对流层受地球影响较大，云、雾、雨等现象都发生在这一层内，水蒸气也几乎都在这一层内存在。

这一层的气温随高度增加而降低，大约每升高1000米，温度下降5～6℃。

动、植物的生存，人类的绝大部分活动，也在这一层内。

这一层的空气对流很明显。

对流层以上是平流层，大约距地球表面20至50千米。

平流层的空气比较稳定，大气是平稳流动。

在平流层内水蒸气和尘埃很少，并且在30千米以下是同温层，其温度在－55℃左右，温度基本不变，在30千米至50千米内温度随高度增加而略微升高。

平流层以上是中间层，大约距地球表面50至85千米，这里空气很稀薄，气温随高度增加而迅速降低，空气垂直对流强烈。

中间层以上是暖层，大约距地球表面100至800千米。

当太阳光照射时，太阳光中的紫外线暖层中的氧原子大量吸收，温度升高。

散逸层在暖层之上，为带电粒子所组成。

除此之外，还有即臭氧层和电离层。

臭氧层距地面20至30千米，实际介于对流层和平流层之间。

这一层主要是由于氧分子受太阳光的紫外线的光化作用造成，使氧分子变成了臭氧。

电离层很厚，大约距地球表面80千米以上。

电离层是高空中的气体，被太阳光的紫外线照射，电离层带电荷的正离子和负离子及部分自由电子形成。

大气圈的分层划分（据互联网资料）全球云雾分布图（2015，十三年卫星观测数据，NASA）地球的现代环境格局及季风气候（郭正堂，2017）地转偏向力使北半球南方吹向北方的风向东偏转，北方吹向南方的风向西偏转，南半球则相反，半球的台风都是顺时针。

地球的现代环境格局及季风气候（据互联网资料）五、水圈地球上的海洋含有地球97%的水，陆地上的淡水资源包括，河流、湖泊水、地下水和冰川等，约占地球上水体总量3%左右，陆地上的淡水资源。

其中，2%以固态冰川或冰盖保存（如格陵兰、南极洲冰盖），即分布在南、北两极地区和中、低纬度地区的高山冰川。

1%保存于湖泊、河流、地下水及大气圈中保存。

水圈 Hydrosphere指地壳表层、表面和围绕地球的大气层中存在着的各种形态的水，包括液态、气态和固态的水如沟谷、河谷、瀑布都是流水侵蚀的作用形成；溶洞、石林、石峰等喀斯特地貌都是流水溶蚀作用形成。

地球上的总水量约1．36×109立方千米，其中海洋占97．2%，覆盖了地球表面积的71%。

地表水约2.3×105立方千米，其中淡水只有一半，约占地球总水量的万分之一。

地下水总量8.40×106立方千米。

大气中水量为1．3×04立方千米。

地球上的水以气态、液态和固态三种形式存在于空中、地表和地下，这些水不停地运动着和相互联系着，以水循环的方式共同构成水圈。

水圈是地球外圈中作用最为活跃的一个圈层。

它与大气圈、生物圈和地球内圈的相互作用，直接关系到影响人类活动的表层系统的演化。

。

水圈是塑造地球表面最重要的角色，是外动力地质作用的主要介质。

地球独特的天文位置，使水体可以保持液态，地球上71%的面积是海洋。

按照水体存在的方式，可以将水圈划分为：海洋、河流、地下水、冰川、湖泊等五种主要类型。

其实地球水的存量不仅是在地球表面，而在地球内部也可能有大量的水存在（以水分子或OH离子方式存在于矿物内）。

全球海岸线分布图（据互联网资料）全球主要河流分布图（据CIA世界数据库）可通航河流从CIA世界数据库II中提取出，该数据库是世界地图数据的集成，包括陆地轮廓、河流和行政边界等矢量描述，由美国政府在20世纪80年代创建（比例尺为1:50万）。

全球水系的分布与干旱区-半干旱区形成互补关系，表明降水是河流形成的重要条件。

全球地表径流量分布图（资料UNH/GRDC2000）从卫星测量重力场观测计算出的全球干旱指数（据互联网资料）地球上的水通过水循环持续发生运动。

水循环描述了地球上的水的运动，大气降水、冰川、河流、地下水、三角洲、湖泊、湿地（沼泽地下水）、海洋，在地表持续发生运动和交换，形成动态平衡。

全球性的水循是多环节的自然过程，还涉及蒸发、大气水分输送、地表水和地下水循环，以及多种形式的水量贮蓄。

降水、蒸发和径流，是水循环过程的最主要的环节，三者构成的水循环途径，决定着全球的水量平衡，也决定着一个地区水资源的总量。

地表的水循环（大气圈-水圈-岩石圈的相互作用过程）（据大英百科全书）地球上的水以固液气三种物理状态存在，可以进入地球上的各种环境。

水围绕地球表面的运动就是水文循环。

六、生物圈生物圈（Biosphere），是指地球上凡是出现并感受到生命活动影响的地区，是地表有机体包括微生物及其自下而上环境的总称，是行星地球特有的圈层。

它也是人类诞生和生存的空间。

生物圈是指地球上所有生态系统的统合整体，是地球的一个外层圈，其范围大约为海平面上下垂直约10公里。

生物圈是一个封闭且能自我调控的系统。

地球是整个宇宙中唯一已知的有生物生存的地方。

一般认为生物圈是从35亿年前生命起源后演化而来。

生物圈的概念由奥地利地质学家休斯（E.Suess在1875年首次提出，指地球上有生命活动的领域及其居住环境的整体。

地球的生物圈（叶绿素）（NASA，2009）地球的净初级生产量（每八天计）合成图这种新的测量方法被称为净产量（net production），因为它表明了植物在光合作用中吸收的二氧化碳量，减去呼吸作用中释放的二氧化碳量。

通过植物生物生产力的全球测量，能对地球碳循环运作过程产生新的认识，也是解决气候变化谜团关键环节。

依据Terra和Aqua卫星的数据，可以频繁更新地球上植物从大气中吸收碳的速率图。

将中分辨率成像光谱仪 MODIS收集到的植物特性的天基测量数据，与其他卫星和地面测量数据相结合。

这些假彩色地图代表了地球的碳代谢（即2001年和2002年植物从大气中吸收碳的速率）。

每幅地图都显示全球陆地和海洋植被净生产力的年平均值。

黄色和红色区域的碳吸收率最高，从每年每平方公里2到3公斤碳不等。

绿色区域是中间比率，而蓝色和紫色的阴影显示逐渐降低的生产率。

热带雨林通常是地球上最高产率的地方。

尽管如此，在地球上如此广阔的区域，海面附近持续不断的生产力，使得海洋的生产力大致和陆地一样。

七、地球的地质圈层（内部圈层）1909年克罗地亚的萨格勒布地区发生了一次强烈地震，南斯拉夫的地震学家莫霍洛维奇研究发现地震波在传到地下33千米处发生了折射现象，他认为这是地壳和地壳下面物质的分界面（后被称为莫霍面）。

1912年德国地球物理学家Beno Guternberg发现了固态地幔底部与液态外核的分界面，即地震波纵波传播在地下2900千米处急剧变慢，横波则完全消失，这说明这里又存在一个分界面（后被称为古登堡界面）。

1936年，丹麦地质学家莱曼通过对地震波的测量，发现地核又可以分为外核和内核两部分。

20世纪60年代，科学家发现了一个新地震波异常，出现在地下2600km深处，过去被称为D层的下地幔，又被划分成D′和D″两个次层，其中，D″层为下地幔最底部300km厚的次层，代表与地核之间的过渡带。

地震波在地球内部的传播路径示意图（据互联网资料）依据地震波传播速度变化，可以划分地球内部不同的圈层结构。

地壳与地幔的分界面为莫霍面，地幔又可分为上地幔（650km深处以上）及下地幔（650-2891km深处），下地幔与地核的边界通常称为D’。

410km和660km深处不连续面之间的地幔部分，称为过渡带。

近年来，提出1000km深处左右存在重要的地幔内部界面 Rudolph et al.,2015。

D"层下位于地幔底部、核-幔边界以上厚度约200-300km，是一个特殊层（周春银等，2010；李江海等，2019？）。

左图地球内部圈层的地震波速变化（据互联网资料）右图地球内部的放射状结构模型（BarbaraRomanowicz，2008）地球圈层结构模型对地震引发地震波的分析，可以认识地球结构和演化。

这些地震波对其传播所通过的介质的某些特性很敏感，包含有关地球结构的重要信息。

全球地震层析成像，就是从地震图中提取这些地球物理信息。

地球动力学过程主要发生在地幔内，地幔占地球总体积的84%，并从地壳底部 厚度不超过70公里的浅层，延伸到2889公里深处的地核-地幔边界 CMB。

详细了解地幔内部地震异常的几何形状和振幅，对于约束地幔对流物理参数和形式至关重要。

需要整个地幔的高分辨率三维地震图像，并直接与地球动力学和地球化学研究相比较，以获得地球下地幔的高分辨率3-D剪切波层析成像模型，有助于更好地认识地幔动力学过程。

随着研究数据积累和精度的提升，对地球内部层圈结构正从径向波速结构模型，向2D模型及3D波速结构模型转变，从静态模型，向动态演化模型转变。

左图地球的内部圈层结构划分图（Hirose and Lay, 2008）右图地球的内部圈层结构划分示意图（据互联网资料）地幔主要组成矿物由上地幔橄榄石+辉石+石榴石 或富铝尖晶石、过渡带为尖晶石+镁铁榴石、下地幔为钙钛矿+铁方镁石、D层为后钙钛矿+铁方镁石组成。

层圈之间边界以地震波速不连续分布为特征。

地球根据圈层理论可以分为7层。

岩石圈（Lithosphere）是固体地球的表层，即地球的刚性外壳层，由一些能够相互独立运动的离散型板块构成。

软流圈（Asthenosphere）软流圈是指在距地球表面以下约100公里的上地幔内部地震波的低速层，由古登堡在1926年最早提出。

它是易于蠕动变形和缓慢移动的软弱圈层，是岩石圈之下包括上地幔低速层以下至过渡带上部的统称。

软流圈位于上地幔的上部，岩石圈之下。

软流圈表现为地震传播波速（P波、S波）明显降低，是地幔内的低速层。

在大洋壳地壳下方，软流圈位于约60公里深度以下；在大陆地壳区，软流圈位于约120公里深度以下，最深可达700km，软流圈顶面的平均深度约位于60～250公里处。

软流圈为物性变化层（粘度），也是岩石圈板块运动直接的底垫层。

软流圈岩石成分为各类固相的橄榄岩，接近融熔温度，软流圈顶界面的温度为1300℃。

软流圈流动造成橄榄岩类具有各向异性，并可以提供地震波传播活动的组构特征。

软流圈中形成的地幔熔体，以多种方式向岩石圈运移，大洋中脊为熔体重要的聚焦上涌通道之一。

地幔具有成分分层特点，660 km深处被认识是地幔内重要成分界面分隔上、下地幔。

地幔过渡带位于410-660 km深处,未受到岩石圈和熔融过程的影响，易于开展岩相与地震波速之间对比研究。

地幔过渡带发育多个地震波速跳跃的不连续面，一般认为是矿物相变和温度变化引起。

过渡带顶部低速层由部分熔融造成（周晓亚等，2014），也有人认为660km深处粘度也变化分层。

地球的一级结构单元，表现为同心壳状及其近似组成，主要依据20世纪上半叶，测量地球内部折射和反射的地震波传播时间而建立的。

地球内核的可靠性证明，还需要等待记录和数字化长时间序列和自由振荡频率测量能力的提升。

在硅酸盐地幔中，660公里深处的不连续性界面代表相变，也可能是成分变化。

地球内部层圈结构的初步参考模型（2D）（据互联网资料）地球的圈层包括：大洋、大陆岩石圈（包括地壳）。

上下地幔为粘弹性，地幔岩石在长期剪切应力作用下可以发生蠕变，而外核为非粘滞性流体。

从地震层析成像可以推测地幔不同深度上的密度变化。

不同分层表现为密度和粘度变化。

通过多频率反演得到的地幔SH波的层析成像3D模型 Zaroli等，2016从地震波中得出地球上地幔结构模式图（据互联网资料）全球地幔以对趾的两个超级地幔柱划分为两大地幔区域。

这两个超级地幔柱，分别出现于南太平洋和非洲下方，源于核幔边界的低速带边缘。

核幔边界的D层具有显著的不均一性，涉及板片墓地、LLSVP等单元的发育，地幔柱与板片俯冲构成了全球尺度的地幔循环过程。

LLSVP可能代表富集大洋拉斑玄武岩（MORB）致密物质的大量堆积，ULVZ内部分熔融形成的固相残余可能卷入上涌地幔柱内。

本文据（李江海，2021，《世界地质学》）修改补充

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