3章地球表层环境与地球表层系统

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1、第三章地球表层环境与地球表层系统第一节地球表层系统的组成地球表层环境是一个系统，可以称之为地球表层系统。地球表层系统，是一个非常复杂的巨系统。说其复杂，是因为它由许多大大小小的系统组成。并且涉及环境的因素多、空间范围大。对于这样一个复杂的巨系统，如果事无巨细、面面俱到，是无法对其进行刻画与研究的。这里只想从自然地理学的角度，对其基本的组成与特征作一个简要的叙述。一、四大圈层   地球呈现出圈层构造，可以划分出内部圈层与外部圈层。内部圈层包括地壳、地幔、地核（图3-1）。图3-1地球的内部圈层外部圈层包

2、括岩石圈、大气圈、水圈、生物圈。岩石圈指地球表层由固体岩石组成的圈层；大气圈指环绕地球的由气体组成的圈层；水圈指地球表层由各种形式存在的水组成的圈层；生物圈指地球表层所有活着的有机体组成的圈层。岩石圈、大气圈、水圈、生物圈在空间上有着一定的交叉，难以绝然分开；在物质交换、能量传递以及发生发展过程方面，更是紧密地联系在一起，相互作用、相互影响。每个圈层均可看作一个次级系统。一般来说，地球表层系统由岩石圈、大气圈、水圈、生物圈交叉而成。人类是生物圈的一部分。当然，也有的学者，为了强调人类的重要性与特殊性，

3、单独列出一个“智慧圈”或“文化圈”、“技术圈”。实际上，人类既是生物圈的一部分，又与一般的生物有着一定的区别。人类与四大圈层之间的关系以及人类在地球表层系统中的位置，可以用图3-2来表示。图3-2四大圈层及其相互作用（据Mackenzie改绘）13上图表示了三重含义：　　（1）人类是生物圈的一部分，但又不同于一般的生物；　　（2）人类生存在四大圈层的交界面上，四大圈层是人类诞生与发展的环境；　　（3）人类对四大圈层均有着重要的作用与影响。　　四大圈层之间及其与人类相互作用、相互影响，构成了地球表层系统

4、。二、三大界   通常物质可以划分为无机物与有机物，自然界可以划分为无机界与有机界。地球表层系统的物质组成，也可以概括为无机物与有机物两大类。但如果用无机界与有机界来概括表达地球表层系统，似乎还不够全面。因为人类诞生在地球表层，发生发展在地球表层。人类在地球表层系统中的地位与作用，以及人类与自然环境之间的相互作用、相互影响，仅仅用无机界与有机界还难以表达清楚。尤其是自然地理学就是研究人类赖以生存的地球表层自然环境的学科。在自然地理学中，更有必要来强调一下人类的重要性。故有人提出了用人文界来表示人类在地

5、球表层系统中的重要地位与作用，以及人类与自然环境之间的相互作用、相互影响。可以这么说，地球表层系统是地球表层无机界、有机界与人文界相互作用、相互影响而构成的一个系统（图3-3）。图3-3地球表层的三大界（王建，2000）三、固、液、气三态物质   地球表层在物质组成上还有一个特征，就是固态、液态、气态三态物质共存。可以说，地球表层是由固态、液态、气态三态物质组成的。例如，岩石、冰是固态；水、岩浆是液态；空气、水汽则是气态。不仅三态物质相互作用，而且在一定的条件下相互转化，成为地球表层系统中物质循环、能

6、量传递与转化的重要表现形式与表征。比如，海水蒸发变为水蒸汽（吸收能量），水蒸汽在空中随气流运动（物质迁移），在高山或高纬地区变为雪（释放能量）降落地表，当气候变暖时冰雪融化又变为水（吸收能量）流入海洋。在这样一个水的三态（水——水汽——冰）转化过程中，不仅完成了物质的循环（海洋——大气——高山、高纬地区——海洋），而且还完成了能量的传递（从大气吸收能量——释放能量到大气——从大气吸收能量）。13第二节地球表层系统的结构一、垂直分层从整个地球看，垂直分层现象非常明显。从地核、地幔、地壳，到水圈、大气圈等

7、，都说明了这一点。地球表层同样具有明显的垂直分层现象。除岩石圈、水圈、大气圈、生物圈显示出垂直方向的明显分层现象外，这些圈层内部也表现出明显的垂直分层特征。例如：岩石圈包括上地幔的上部（在上地幔的“软流层顶”上部）与地壳。地壳又可以分为上部的“硅铝层”和下部的“硅镁层”。“硅铝层”主要由O、Si、Al、K、Na等组成，和花岗岩的成分相似，又称为“花岗岩层”；“硅镁层”虽然也以O、Si、Al等为主，但Mg、Fe、Ca等明显增加，和玄武岩成分相似，又称为“玄武岩层”。大气圈又可分为对流层、平流层、中间层、

8、暖层、散逸层。生物圈也可以出现“草被——灌木——乔木”的垂直分层。二、水平分异地球表层环境的水平分异也非常明显。（主要表现为“纬度地带性”和“经度地带性”）所谓水平分异，就是指在水平分布方面的差异与变化。比如说，中国南方与北方冷暖不同、亚殴大陆东岸与西岸干湿不一，山区与平原的植被、土壤有一定的差异。再如，有的地区火山、地震比较频繁，有的地区却少有发生；有的地区一马平川、一望无际，有的地区却高山峡谷、悬崖峭壁；有的地区常年冰天雪地，有的地区却是四季如春；海