了解地球化学：初探地球的成分和演变

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地球化学研究什么？

地球化学主要研究地球和地质体中元素及其同位素的组成，定量地测定元素及其同位素在地球各个部分（如水圈、大气圈、生物圈、岩石圈）和地质体中的分布；研究地球表面和内部及某些天体中进行的化学作用，揭示元素及其同位素的迁移、富集和分散规律；研究地球乃至天体的化学演化，即研究地球各个部分，如大气圈、水圈、地壳、地幔、地核中和各种岩类以及各种地质体中化学元素的平衡、旋回，在时间和空间上的变化规律。

探究学习

1.地球化学演变探究

根据地质和地球化学综合研究成果，已知迄今46亿年的地球历史中经历了几个重大的地质时期。

◆参考图片，查找资料指出地球经历的重大的地质时期。

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◆查找相关资料绘制地质时代的演变简表。

地质时代演变简表

◆互动反馈

我们小组对上述问题的探究意见一致和不一致的内容是：___________________

2.地球的平均化学成分

由于地球内部结构已高度演化，这种化学不均一性可能自地球形成以来便存在。因此没有能代表地球初始组成的直接测量样品。对地球元素丰度的估算均建立在各种模型的基础之上，包括陨石法、地球模型与陨石类比法、地球物理类比法。

◆左图是地球中常见的八种元素的原子丰度（以原子百分数表示的某元素在该元素全部核素的原子总数中的分数）饼图，请将八种元素按照原子丰度从高到低的顺序排序：_____________________________________________________________

◆地球的化学分异过程：地球形成初期主要经历了圈层的演化过程，埃尔萨瑟（Elsasser，1963）提出了地核形成的假说：原始地球形成经历一段时间后，在其内部大约几百千米深度温度达到了金属铁的熔点，游离铁发生熔融并逐渐汇聚成液态铁层。由于液态铁的密度大于硅酸盐，液态铁就向地球的中心下沉，形成地核。在熔铁向中心不对称下沉时，导致较轻的硅酸盐不对称上升和遭受部分熔融，部分熔融的物质上升并形成地壳。

1.选择题

◆依据资料内容回答：_______是三大层圈中最年轻的成员。

A.地核　B.地幔　C.地壳

2.固体、液体、气体之间的转化

◆利用生活中的物品设计以下三个实验：

（1）固体转化为液体的实验

实验仪器：__________________________________________________________

实验过程：__________________________________________________________

实验数据：___________________________________________________________

实验总结：__________________________________________________________

（2）液体转化为固体的实验

实验仪器：__________________________________________________________

实验过程：__________________________________________________________

实验数据：__________________________________________________________

实验总结：__________________________________________________________

（3）液体转化为气体的实验

实验仪器：__________________________________________________________

实验过程：__________________________________________________________

实验数据：___________________________________________________________

实验总结：__________________________________________________________

（4）气体转化为液体的实验

实验仪器：__________________________________________________________

实验过程：__________________________________________________________

实验数据：___________________________________________________________

实验总结：__________________________________________________________

（5）固体转化为气体的实验

实验仪器：__________________________________________________________

实验过程：__________________________________________________________

实验数据：__________________________________________________________

实验总结：__________________________________________________________

（6）气体转化为固体的实验

实验仪器：__________________________________________________________

实验过程：__________________________________________________________

实验数据：___________________________________________________________

实验总结：__________________________________________________________

◆我们小组在探究这个问题时遇到的困难是：____________________________(www.xing528.com)

◆互动反馈我认为在我们小组内________同学发挥了引领作用，理由是：______________

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地球的结构和组成

地震波（P波和S波）在地球内部传播速度的变化，反映出地球内部物质的密度和弹性是不均一的。这种不均一性在地球的一定深度表现为突变性质。由此得出，地球内部具有壳层结构的概念，即认为地球由表及里分为地壳、地幔和地核三个部分。界面分别为莫霍面和古登堡面。上地壳和下地壳分界面为康拉德面。上地壳又叫作硅铝层，下地壳又叫作硅镁层。

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莫霍面

20世纪初，克罗地亚地震学家莫霍洛维奇忽然醒悟：原来地震波就是我们探察地球内部的“超声波探测器”！地震波就是地震时发出的震波，它有横波和纵波两种，横波只能穿过固体物质，纵波却能在固体、液体和气体任一种物资中自由通行。

通过的物质密度大，地震波的传播速度就快，物质密度小，传播速度就慢。莫霍洛维奇发现，在地下33千米的地方，地震波的传播速度猛然加快，这表明这里的物质密度很大，物质成分也与地球表面不同。地球内部这个深度，就被称为“莫霍面”。

◆查找相关资料，制作包括莫霍界面和古登堡界面的地球内部构造模型。我们请来的老师是：___________________我们的小组成员是：____________________具体分工是：_____________________________________________________________

◆我们准备的材料是：_______________________________________________

◆我们制作过程中遇到的困难是：______________________________________

◆互动反馈

我比较欣赏小组内________同学的制作，理由是：_________________________

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元素的地球化学迁移

地壳中的元素互相结合组成各种矿物、岩石等，对于其元素的整个历史来看，只是一个暂时的片断，它是在某个物理化学条件下，元素相对稳定、相对静止的一个暂时形式。随着地壳物质的不断运动和物理化学环境的改变，这种相对稳定性将遭到破坏，元素将以各种方式发生活化转移，早先形成的矿物、岩石及其组合将不断转变为新的矿物、新的岩石和新的组合，相应地元素也发生转移和再分配并以一种新的形式再相对稳定下来。

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1.地壳中的化学元素

◆运用柱状图绘制地壳中主要化学元素的分布图

2.岩石中的化学成分

◆设计一份上海地区常见岩石的图表。图表包括的内容：岩石的类型、岩石成因、岩石所含的化学元素、化学元素的含量。

◆互动反馈

我比较欣赏小组内________同学的制作，理由是：_________________________

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微生物的地球化学作用

碳素循环：由于微生物的降解作用、呼吸作用、发酵作用或甲烷形成作用，使光合作用形成的有机物尽快分解、矿化和释放，从而使生物圈处于一种充好的碳平衡环境中。

氮素循环：在氮素循环的8个环节中，有6个只有通过微生物才能进行，而生物固氮作用则只有原核生物才能完成，故微生物是自然界氮素循环的核心生物。

硫素循环：微生物可以通过同化硫酸盐还原作用、脱硫作用、硫化作用、异化性硫酸盐还原作用、异化性硫还原作用参与硫素循环。

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1.碳元素循环

◆温室效应与哪种气体有很大关系？

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◆温室效应的影响有哪些？

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◆碳在生物群落内部以________形式传递，通过________、________渠道进行传递；碳通过________、________和________返回到无机环境；碳以________形式从生物群落进入无机环境；碳在无机环境与生物群落之间主要是以________的形式进行循环。

◆分组讨论如何缓解温室效应？

2.氮元素和硫元素循环

◆分组绘制氮元素和硫元素循环图

◆互动反馈

我比较欣赏小组内________同学的绘制图片，理由是：____________________

◆有人说：“微生物会使人和动物患病，因而微生物对人和动物是不利的。”试从微生物作为分解者，是生态系统的组成成分之一的角度来分析这句话是否正确。

◆人类对微生物是如何开发、利用的？

生涯规划

地球化学是研究地球的化学组成、化学作用和化学演化的科学，它是地质学与化学、物理学相结合而产生和发展起来的边缘学科。自20世纪70年代中期以来，地球化学和地质学、地球物理学已成为固体地球科学的三大支柱。它的研究范围也从地球扩展到月球和太阳系的其他天体。地球化学的理论和方法，对矿产的寻找、评价和开发，农业发展和环境科学等有重要意义。地球科学基础理论的一些重大研究成果，如界限事件、洋底扩张、岩石圈演化等均与地球化学的研究有关。

我国开设地球化学专业的主要学校是：

◆我对地球化学专业的看法是：________________________________________

◆互动反馈

我们小组对地球化学专业相同和不相同的看法是：________________________

活动评价表

（续表）

评价等级：优、良、中、差