杨达源 自然地理学考研重点笔记真题

第2章　地球系统

一、地球自转运动及其地理环境效应

1．地球自转

地球自转是地球自身的周日绕地轴的旋转运动。地轴即地球旋转的轴，地心是地轴的中点。

2．赤道面

赤道面是通过地心且与地轴相垂直的平面。赤道是赤道面与地球表面相交的大圆。

3．经纬线

（1）经线

经线为南极点与北极点之间在地球表面上连线，以通过英国伦敦附近格林尼治天文台的经线为起始经线（本初子午线），并作为经度0°线。

（2）纬线

纬线是垂直于地轴与赤道面相平行的面与地球表面相交的小圆。所有的纬线都代表真正的东、西方向，互相平行，且都与经线直交，同一纬线上的每个点具有相同的纬度。

表2-1 地球上经度与纬度的长度

4．偏转力的差异

地转偏向力是由于地球自转而使地球表面运动物体受到与其运动方向相垂直的力。北半球向左、南半球向右偏移。偏转力是由不同纬度地球自转线速度的差别所造成的。不同纬度上物质的线速度是不同的：

（1）纬度0°：物质的自转线速度为465.1m／s；

（2）纬度10°：物质的自转线速度为458.0m／s；

（3）纬度30°：物质的自转线速度为402.8m／s；

（4）纬度60°：物质的自转线速度为232.6m／s；

（5）纬度80°：物质的自转线速度为80.8m／s；

（6）纬度90°：物质的自转线速度为0.0m／s。

二、地球表层系统

地球表层系统是开放系统。

（1）依赖太阳源源不断地提供能量（负熵流），不断抵消地球表层熵的增加，并降低系统的总熵，形成和维持大气圈、水圈、生物圈的丰富多彩的自组织的有序结构。

（2）地球接受来自太阳的带电粒子流的影响。太阳耀斑正对着地球喷发，射向地球的带电粒子洪流会引起地球上的磁暴。

（3）地球表层系统不断获得来自地球深部的物质与能量的补充，且它们因时因地发生变化。

（4）长期天气过程和气候变化的非绝热性、地壳运动的不均匀性、大地水准面的变形等，一般多是远离平衡态的现象。

（5）在地球表层系统，当熵流达到相当数量时，可以使体系的总熵减少成为远离平衡态。

三、地球表层系统中的界面

1．地球表层系统的圈层

（1）地球表层按物态特征分化形成的几个圈层，即岩石与岩石圈地壳、大气与大气圈对流层、水与水圈、生命的有机质与生物圈和土壤层等，各圈层之间均有清晰的界面。

（2）各圈层之间的界面，既是阻止不同圈层之间进行物质与能量交换的中介面，又是不同圈层之间进行物质与能量交换所必须逾越的分界面，而且是物质与能量转换并在对面圈层发挥作用的基面。

2．地球表层系统的界面

物质与能量穿越界面包含极为复杂的物理过程、化学过程和生命过程，有物态物相的变化与能量的转换，有单向的物质流与能量流，也有双向的物质流与能量流等。

（1）海面

大气与海洋的界面，由于对流层大气与海洋水体的密度均比较小，互相之间的密度之差的绝对值也较小，都具有易于流动的特点，所以大气与海洋之间能在任意方向逾越界面进行物质与能量的交换。

（2）地面

①大气-陆地之间的界面。在接受同样强度的日照下，陆地比海洋水层的增温与冷却要快，因为土壤和岩石导热率低、比热小，热量只能聚集在浅表层。

②陆地物质密度大，可动性也比水、气小。从陆地进入大气的主要物质有块状岩屑、沙尘微粒、水汽和多种其他气体等，及反射辐射、长波辐射以及地面剧烈振动能量的释放等。陆生的大气气溶胶和粉尘物质，多是各种地球物理、地球化学和生物过程的产物。

（3）海底

水圈与岩石圈之间的界面，地球深部的挥发性物质与能量透过海底进入水圈及大气圈。地震海啸是地震及海底地壳运动释放能量通过海底激起局部海洋水体的急剧运动瞬间形成的巨浪。

四、地球表层系统的细分

1．地球表层系统的划分

按地球表层范围内物质的相态及其物质运动可将地球表层系统细分为以下6个系统：

（1）大气——天气、气候系统；

（2）水圈——水环境、水循环系统；

（3）生物——生物群落、生态系统；

（4）土壤——土壤发育、土壤地理系统；

（5）地貌——地貌过程、地貌体系；

（6）地壳——构造运动、地质构造体系。

2．地球表层系统的支系统

在地球表层系统范围内，又细分出另一套支系统系列：

（1）气-水、气-生、气-土、气-地等4个支系统；

（2）水一生、水一土、水一地等3个支系统；

（3）土一生、土一地等2个支系统；

（4）生一地（支）系统等。

五、地球表层系统是个复杂的巨系统

地球表层系统包含16个支系统，各个支系统之间既是独立的，又是相关的，各个支系统的物质与能量交换的方式与通量是互不相同、因时因地而变的，正负反馈的量度与效应有很大差别。

图2-1 全球气候模拟(GCM)流程与因子分析

图2-2 地球表层系统的能量转换与能量平衡示意图

图2-3 地球表层系统的组成和结构示意图

图2-4 地球表层系统现代过程概念模型

第2部分　地壳·地质·全球构造

第3章　地壳成分与地壳结构

一、地壳的物质组成

地壳是指莫霍面以上固体地球的外壳，由元素及其类聚形成的矿物和岩石所组成。

1．元素

目前已知组成地壳的元素共有90多种，包括微量元素、稀有元素和放射性元素等。地球表层环境中元素的迁移造成元素分布的不均匀。

（1）丰度的定义

丰度是地壳中元素平均重量的百分比值，又称克拉克值。调查研究又提出了新的地球元素的丰度、地壳元素的丰度以及生物元素的丰度等（表3-1）。

（2）地壳元素组成的显著特征

O、Si、Al、Na、K等元素的丰度值大大提高，Fe、Ni等元素的丰度值大大降低。

2．矿物

（1）矿物的定义

矿物是由元素组成的固态颗粒。

（2）矿物元素

矿物的元素成分是基本固定的。包括由同种元素组成的单质矿物和两种或两种以上元素化合而成的化合物矿物。

（3）矿床

矿床是有用元素或矿物的富集。当前的技术水平及社会发展所需要的主要的经济矿床类型有21种。

（4）自然界常见的主要造岩矿物及其特征

①自然界常见的主要造岩矿物

石英、钾长石、斜长石、云母、角闪石、辉石、橄榄石、方解石、白云石、褐铁矿、石榴子石。

②三种常见造岩矿物的主要物理学特征

a．石英

常发育成单晶并形成晶簇，或成致密块状或粒状集合体。石英因含杂质可呈各种色调。石英晶面为玻璃光泽，断口为油脂光泽，无解理，硬度为7。贝壳状断口。

b．钾长石

单晶体常为柱状或板柱状，常为肉红色，有时色调较浅，玻璃光泽，硬度6，有两组方向相互垂直的完全解理，比重2.54～2.57。

c．斜长石

由钠长石与钙长石按不同比例混溶在一起组成，并形成许多过渡性矿物。单晶体为板状或板条状，常为白色或灰白色，玻璃光泽，硬度6～6.5，有两组完全解理，彼此近于正交，比重2.61～2.75，随钙长石成分增大而变大。

3．岩石

（1）岩石的定义

岩石是由矿物颗粒与粒间充填物组成。

（2）岩石的分类

组成地壳的岩石分为火成岩（岩浆岩）、沉积岩和变质岩等三大类。