地球科学概论-绪论

地质学（ 地质学（Geology）研究的主体对象 ）研究的主体对象—— 是固体地球， 是固体地球 ， 当前主要研究固体地球的 表层---- 地壳和岩石圈（ < 200 km± ） ， 表层 ----地壳和岩石圈 （ km± ---- 地壳和岩石圈 并逐步向地球深部发展。 并逐步向地球深部发展。
原 因 ？
• 理论意义： 理论意义： 地球科学——揭示整个地球的形成、演化 地球科学 规律。因此，其研究成果能够指导人们正 确地认识自然界、建立辩证唯物主义世界 观，对整个自然科学的发展起推动作用。
• 应用意义： 应用意义： （1）寻找、开发和利用自然资源（包括能源 ）寻找、
资源、矿产资源、水资源和土地资源等）。 资源、矿产资源、水资源和土地资源等）。
美丽的桂林
冰塔林
水资源短缺
天水
生物的乐园
海洋——气候调解的中枢 气候调解的中枢 海洋
现代城市
南非金矿
荒漠化
火 星 探 陆 者
火 星 照 片
一、什么是地球科学－研究对象和内容 什么是地球科学－
• 地球由什么组成？ 山脉和河流是怎样形 地球由什么组成？ 成的？ 地球是怎样演化的？ 成的？ 地球是怎样演化的？这是地球科 学应回答的问题之一。 学应回答的问题之一。 • 地球科学应回答的另一类问题是:为什么 地球科学应回答的另一类问题是: 太空中有些天体与地球类似， 太空中有些天体与地球类似，有些天体 则完全不同。 则完全不同。 • 地球科学是研究地球物质组成、运动、 地球科学是研究地球物质组成、运动、
• 东汉杰出的科学家张衡 张衡于132年创造了世界上第一台 张衡 地震仪——候风地动仪 候风地动仪,138年在洛阳用这台地震仪正 候风地动仪 确测出了发生在650km外的陇西地震。 • 《水经注》是南北朝卓越的地学家郦道元 水经注》 郦道元在研究前人 郦道元 著作的基础上,结合自己的实际考察,于512～518年编 写的著名地学著作。书中涉及地域广泛(包括中国及 部分邻区〉,记述内容包括河流、瀑布、湖泊、风沙、 溶洞、火山、地震、山崩、地滑、温泉、陨石、化石、 矿物、岩石和矿产等多方面的地质、地理及水文等内 容,至今仍有参考价值。
（2）指导人们适应、保护、利用和改造自 ）指导人们适应、保护、 然环境，以及同各种自然灾害作斗争。 然环境，以及同各种自然灾害作斗争。（工 程、灾害、环境）。 灾害、环境）。
3578米井下作业 米井下作业
全球铁矿分布
露天铁矿
四、地质学发展简史
地质学的发展历史大致可分为三个阶段： 地质学的发展历史大致可分为三个阶段：
（1）古代地球科学知识的萌芽与积累(17世纪以前) 古代地球科学知识的萌芽与积累(17世纪以前) 世纪以前
有关地球科学的知识与人类生活密切相关, 有关地球科学的知识与人类生活密切相关 , 其思想的萌 芽可以追溯到远古时代。 禹贡》 山海经》 管子》 芽可以追溯到远古时代。 《 禹贡》 、 《 山海经 》 、 《 管子 》 是成书于春秋战国时代（公元前770 221年 770～ 是成书于春秋战国时代（ 公元前770 ～ 221年 ） 的最早一批有 关地理、地质、水文、气象的著作。 关地理、地质、水文、气象的著作。 • 《 禹贡 》 记载了公元前21世纪大禹治水时候所了解的全国各 禹贡》记载了公元前21 21世纪大禹治水时候所了解的全国各 地的矿产情况和山川地形。 地的矿产情况和山川地形。 • 《山海经 》 记述了山岳、 河流、 湖泊 、沼泽 、 气候与气象等 山海经》记述了山岳、河流、湖泊、沼泽、 之外,还记录岩石（矿石）及矿物(金属与非金属矿物〉72种 之外,还记录岩石（矿石）及矿物(金属与非金属矿物〉72种, 矿产地440多处,此书把矿产划分为： 440多处 土四大类, 矿产地440多处,此书把矿产划分为：金、玉、石、土四大类, 这是世界上最早的一个分类。 这是世界上最早的一个分类。 • 《管子》对金属矿床与找矿知识有精辟论述,指出了利用矿物 管子》对金属矿床与找矿知识有精辟论述, 共生组合及"铁帽"等作为找矿标志的科学方法。 共生组合及 " 铁帽 "等作为找矿标志的科学方法。 该书还曾对 河流的横向环流、侧蚀作用形成河曲的过程进行了正确分析。 河流的横向环流、侧蚀作用形成河曲的过程进行了正确分析。
（1）古代地球科学知识的萌芽与积累阶段（17世纪以前） 古代地球科学知识的萌芽与积累阶段（17世纪以前） 世纪以前 （2）主要学科的创立与初步发展阶段(17～19世纪） 主要学科的创立与初步发展阶段(17～19世纪） 世纪 （3）地球科学的革命与全面发展阶段(20世纪至今）。 地球科学的革命与全面发展阶段(20世纪至今） 世纪至今 现今地球科学正处在一个革故鼎新的关键时期, 现今地球科学正处在一个革故鼎新的关键时期,可以预见 在不远的将来,地球科学将进入一个全新的、 在不远的将来,地球科学将进入一个全新的、更成熟的发展新 阶段。 阶段。
宋朝沈括(1031-1095年 梦溪笔谈》 宋朝沈括(1031-1095年〉 与《梦溪笔谈》 •
涉及地球科学领域的包括陨石、地震、矿物、矿床、化 石、河流、地下水、海陆变迁、地形测量和制图等方面。 • 书中论述了流水的侵蚀作用与沉积作用，推断华北平原 是由河流自上游搬运泥沙到下游沉积而成的冲积平原。 • 根据太行山东麓山崖间所见海生螺蚌化石,推断：东距 大海千里以外的该地在古代曾经是海滨。他还根据化石推 测古地理、古气候的变迁。
假说 ( Hypothesis)
根据某些客观现象归纳得出的结论、但未经实践证实的论题。 根据某些客观现象归纳得出的结论、但未经实践证实的论题。
学说 ( Theory)
经过一定的实践检验、在学术领域中形成的主张或理论。 经过一定的实践检验、在学术领域中形成的主张或理论。
定律 ( Law)
通过大量具体事实归纳而成的结论， 通过大量具体事实归纳而成的结论，能正确反映客观事物的发 展规律。 展规律。
国外古代地质知识的萌芽与积累主要集中于欧洲 古希腊学者毕达哥拉斯(约公元前571-497年)、亚里士多 德(公元前384-342年)、狄奥弗拉斯特(公元前370一287年) 等曾对火山喷发、地震和尼罗河三角洲的形成进行了观察和 解释,并根据岩层中的贝壳化石得出海陆变迁的概念, 对部 分岩石、矿物作了初步分类和描述,还对一些天气现象作过 适当的描述与解释。 古罗马的斯特拉波(Strabo,公元前63一公元20年)著有 《地理学》,书中论及了有关化石、海陆升降、火山、地震、 河流的搬运与沉积作用等许多方面的地质问题。 老普里尼（Pliny the Elder)于77年著《自然史》，对矿 物进行了专门论述,包括当时使用的各种矿物、建筑用石材、 矿石及矿床、采矿及冶金方法等。
地球科学家的工作地点
野 外 地 质 考 察
海底考察
深 海 钻 探
深 潜 调 查
火山灾害考察
地震灾害考察
航天飞机上见到的日出和大气圈(太空旅行) 航天飞机上见到的日出和大气圈(太空旅行)
航 天 飞 机 上 看 到 的 地 球 全 貌
地球科学的分科
地球科学的分科: 气象学 水文学和 海洋学 地理学 土壤学 地球物理学 环境地学 地质学
1、人类生活的实际需要（地球表层与 、人类生活的实际需要（ 人类生活、生产和生存直接相关）； 人类生活、生产和生存直接相关）； 2、当前人类能力的限制（目前世界上 、当前人类能力的限制（ 最深的钻井-------俄罗斯西北的科拉半岛 最深的钻井----俄罗斯西北的科拉半岛 的超深钻12.5 km； 的超深钻12.5 km；地球半径为 6371 km） km ；我国大别山超深钻设计 5 km）
二、地球科学的研究方法
（一）地球科学研究对象 地球科学研究对象 ——地球的主要特点 地球的主要特点
• 空间的广泛性和微观性 • 地球系统的整体性与分异性 • 时间的漫长性和瞬时性 • 地质过程的复杂性和有序性
（二）地球科学的研究方法 地球科学的研究方法
1、野外调查 2、仪器观测 3、大地测量 4、航空、航天和遥感技术 5、实验室分析、测试和科学实验 6、历史比较法 现实主义原则——将今论古 7、综合分析 8、电子计算机技术
地球科学概论
主讲 张添锦
2011-10-18
绪论
• • • • • 什么是地球科学 地球科学工作者的研究范畴 地球科学的分科和研究方法 为什么要学习地球科学 地球科学的研究历程
绪
论
一、地球科学的研究对象和内容 二、地球科学的研究方法 三、地球科学的研究意义 四、地球科学的发展简史与未来展望
保护人类美丽的家园
三、为什么要学习地球科学－研究意 为什么要学习地球科学－
wk.baidu.com义 • 地球科学与可持续发展——迎接千喜年 地球科学与可持续发展——迎接千喜年 的挑战（三十一届国际地质大会）（ ）（２ 的挑战（三十一届国际地质大会）（２ ０００） ０００） • 人类社会可持续发展面临的问题 • 人口爆炸 • 资源短缺 • 环境恶化 • 灾害频发
按照研究内容和任务的不同，地质学逐渐形成了许多分支学科。 按照研究内容和任务的不同，地质学逐渐形成了许多分支学科。 1、研究地球的物质组成及其转化关系： 、研究地球的物质组成及其转化关系： 结晶学、矿物学、岩石学等。 结晶学、矿物学、岩石学等。 2、研究地球内部结构构造及演变规律 、 构造地质学、区域构造学、构造物理学及地球动力学等。 构造地质学、区域构造学、构造物理学及地球动力学等。 3、研究地球形成历史和演化规律： 、研究地球形成历史和演化规律： 古生物学、地史学、地层学、古地理学、地貌及第四纪地质学等。 古生物学、地史学、地层学、古地理学、地貌及第四纪地质学等。 4、研究地质学应用的分支包括两个方面： 、研究地质学应用的分支包括两个方面： 研究资源：矿床学、石油地质学、煤田地质学、水文地质学等。 研究资源：矿床学、石油地质学、煤田地质学、水文地质学等。 研究环境与灾害：环境地质学、地震地质学、工程地质学等。 研究环境与灾害：环境地质学、地震地质学、工程地质学等。 5、边缘和交叉学科：地球化学、同位素地质学、地球物理学、 、边缘和交叉学科 地球化学 同位素地质学、地球物理学、 地球化学、 数学地质、天文地质学、海洋地质学、遥感地质学、 数学地质、天文地质学、海洋地质学、遥感地质学、实验地质 学等。 学等。
时空演化和形成机制的系统科学。 时空演化和形成机制的系统科学。
地球科学工作者的研究范畴
• 探索地球本身 探索地球本身: • 大气圈、水圈、生物圈、土壌圈等 大气圈、水圈、生物圈、 外部圈层，岩石圈（地壳）、地幔、 ）、地幔 外部圈层，岩石圈（地壳）、地幔、地 核等内部圈层。 核等内部圈层 • 探索地球外部： 探索地球外部： • 太阳系、银河系等。 太阳系、银河系等。
（三）地球科学研究的一般程序 地球科学研究的一般程序
研究的课题和所要解决的问题 野外调查 仪器观测 分析已有资料和成果
资料收集：有关数据、样品和其他资料 归纳 综合 推论 作出符合客观实际的推论
生产实践 证实或检验推论是否正确，并不断的 科学实验 修正错误、提高认识，总结规律。
在地球科学研究中，各种认识正确与否的相对性比较明显，并 随着科学实践的发展而不断发展，而绝对真理 绝对真理正存在于这种不 绝对真理 断发展的相对真理 相对真理之中。因此，应当明确假说、学说和定律 假说、 相对真理 假说 学说和定律的 区别：
•
沈括对化石的正确认识比意大利人达·芬奇所提出的类 似观点要早400年。 他分析地质问题时使用的古今类比法 比莱伊尔《地质学原理》所用的“将今论古”法要早700 多年。 • 沈括首次使用“石油”这一科学术语，一直延用至今。
• 明朝徐宏祖 明朝徐宏祖(1586-1641）的《徐霞客游记》，对我 的 徐霞客游记》 国许多地区的岩溶、火山、温泉、水文、地貌及矿 物等作了极有价值的记述。 • 明代宋应星 明代宋应星(1587-1661) 的《天工开物》，详细记 天工开物》 载了非金属矿物的产地、形状及性质，并根据煤的 硬度与挥发性提出了世界上较早的煤分类法。特别 是第一次系统论述了我国采矿工程技术,对矿藏开 采、井下支护、通风、矿井充填、矿石洗选等都有 细致描述。