地球是一個具有同心圈層結構的非均質體，以地球固體表面為界分為內圈和外圈，它們又可分別再分為幾個圈層，每個圈層都有自己的物質運動特征和物理化學性質。
一、地球外部圈層
地球固體表面以上，根據(jù)物質性狀可以分為大氣圈、水圈和生物圈。大氣圈是包圍著地球的氣體，厚度有幾萬千米，總質量約5136108t。由于受地心的引力，以地球表面的大氣最稠密(約有3/4集中在地面到100km高度范圍內，1/2集中在地面至10km高度范圍內)，向外逐漸稀薄，過渡為宇宙氣體，故大氣圈無明確的上界。大氣有明顯的可壓縮性，其密度和壓力與溫度成反比，并與高度成反比，以海平面的密度和壓力最大。根據(jù)溫度和密度等大氣物理特征可將大氣圈自下而上分為對流層、平流層、中間層、暖層和散逸層，其中與人類關系最密切的是對流層和平流層。
水圈是地球表層的水體，占地球總質量的0.024％。其中絕大部分匯集在海洋里(占總水量的97％)，另一部分分布在陸上河流、湖沼和表層巖石的孔隙中。此外，地球上的水還以固態(tài)水(兩極和山地的冰川)或水汽的形式存在，其中冰川約占總水量的2％。陸上江河湖沼的水或直接、或通過水汽、地下水與海洋相通。所以地球上的水體構成了包圍地球的完整圈層水圈。水圈既獨立存在，又滲透于大氣圈、巖石圈和生物圈中，并在其間不斷循環(huán)。水循環(huán)是地球外部圈層物質循環(huán)最重要的方式之一。
生物圈是地球上生物(包括動物、植物和微生物)生存和活動的范圍。現(xiàn)代地球的大氣圈、水圈和巖石圈構成了一個適宜生命存在的環(huán)境。地球獨特的天文條件，加上大氣圈、水圈和生物圈本身等的調節(jié)作用，提供了適于生命的各種氣候條件；磁層和大氣層將有害于生命的高能輻射和帶電離子阻擋或吸收；生物通過呼吸或光合作用在大氣中進行著必不可少的氧與二氧化碳的交換；水圈和巖石圈為生物提供著必需的水分和礦物養(yǎng)料等等。這樣，在巖石圈上部、大氣圈下部和水圈的全部，到處都有生命的蹤跡。生物所導致的或以生物活動為中心的物質循環(huán)不僅是地球各圈層間物質循環(huán)的重要內容，還是各圈層相互聯(lián)系的重要紐帶。
在太陽系中，地球是唯一具有水圈和生物圈的行星，其大氣圈也是獨特的。這是地球在得天獨厚的天文條件下不斷演變的結果。大氣圈、水圈、生物圈和巖石圈在地表附近相互滲透、相互交錯、相互重疊，又使地球上形成了獨特的自然環(huán)境和表層物質結構。在地球表層，通過水、生物以及其他各種物質循環(huán)進行著彼此間復雜的能量和物質的交換。
二、地球內部圈層結構
地球物理學家對天然地震波傳播方向和速度的研究證明，地球內部物質呈同心圈層結構。在各圈層間都存在著地震波速度變化明顯的界面(或稱不連續(xù)面)，其中最重要的界面有莫霍面(M面)和古登堡面(G面)，它們把地球內部分為地殼、地幔和地核三大圈層。地幔又分為上地幔和下地幔，地核又分為外核和內核(圖23)。根據(jù)地震波橫波速度的變化，地球上部進一步劃分出軟流圈和巖石圈。
地殼是指M面以上的巖石物質層，其厚度變化很大，從洋底的不足5km直至大陸造山帶的70km以上，平均約15km。地殼是一個不均勻的圈層，根據(jù)其結構、物質組成和厚度的差異可以分為大陸性和海洋性地殼兩大類。大陸性地殼較厚，平均厚33km，為雙層結構：上地殼一般叫硅鋁層，因物質組成與花崗巖相當，過去曾稱為花崗巖質層；下地殼通常叫硅鎂層，因物質成分與玄武巖相當，習慣上稱作玄武巖質層。海洋性地殼很薄，平均厚度約6km，具有三層結構：上部為沉積層，主要由松散至半固結的沉積物組成；中間為基底層或火山巖層，是以玄武巖為主、上部夾有固結沉積巖的混合層；下部為大洋層，很可能是由輝長巖、閃長巖為主，近M面處由含蛇紋石化橄欖巖組成，它是海洋性地殼的主體。
地幔位于地殼之下，界于M面與G面之間，厚度約2800km，質量和體積分別占地球的67.6％和83％，由鐵、鎂、硅酸鹽物質組成，與輝石橄欖巖相當。
地核以G面與地幔分界，其成分可能相當于鐵隕石，主要是鐵以及含5％～20％的鎳和少量硅、氧。根據(jù)地震波的傳播將其分為液態(tài)外核和固態(tài)內核，其間巖石圈本來是相對于大氣圈、水圈和生物圈而言的，但現(xiàn)在廣泛應用的巖石圈是隨著低速層(或軟流圈)的發(fā)現(xiàn)而確定的一個十分具體的圈層。
根據(jù)對地震波在上地幔傳播情況的研究，發(fā)現(xiàn)在60～250km深度間地震波速度明顯降低，特別是橫波速度衰減90％以上，說明上地幔存在著速度比上、下層都小的低速層。造成低速層的原因很可能是在此深度上的物質發(fā)生部分熔融所致。該層在力學性質上呈軟化的塑性狀態(tài)，在緩慢而長期的作用力下會發(fā)生塑性變形和緩慢流動。因此，低速層也稱為軟流圈。巖石圈是指軟流圈之上的剛性固體物質層，包括地殼和上地幔頂部的剛性巖層，地殼與地幔間的M面夾在巖石圈內部。由于巖石圈和軟流圈的過渡帶上未出現(xiàn)化學成分的變化，故巖石圈主要是力學概念，具有力學上的統(tǒng)一性和實在性，它可以對機械應力作出剛性反應。
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