地球科学概论

地
时
球
间 的
的
漫
特
长
点
性
过
程
复
杂
性
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空间的广泛性
地球是一个庞大的物体，周长达4万多公里， 表面积5亿多平方公里。而且它本身是由不同尺度 和规模的物质体系所构成，因此从研究不同尺度和 规模的物质体系入手研究地球。
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时间的漫长性
地球的年龄长达46亿年。在这一漫长 的时间里，曾发生许多重要的地质事件， 如海陆变迁、山脉形成、生物进化等等。 这些地质事件的发生过程往往要经过数百 万年甚至数千万年才能完成，所以，人们 只能靠观察地质事件完成后所留下的结果 及正在发生的地质事件的某一阶段的情况 来了解地球的形成演化历史。
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地球科学的研究方法
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空
间 的 广 泛 性
这些复杂的自然过程并不是杂乱无章的，它们都 是具有一定的发生、发展条件和过程，具有一定 的顺序，换句话说，都具有一定的规律可循—这 体现了过程的有序性。
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整体性与差异性（分异性）：整个地球是一个有机整体，这不仅 表现在地球内部和外部圈层的连续整体性，而且它们相互作用、 相互影响，相互渗透，某一个圈层或某一部分的运动与变化都会 不同程度地影响其它圈层或部分的变化，这些都体现了地球的整 体性。然而，地球也不是一个均质体，它的不同组成部分无论在 物质状态、运动和演变特点上都具有一定的差异，这体现了其差 异性。如不同地区其地理环境不同，而气候变化更是如此，此外， 地壳不同部位其受力状况不同等。
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地球物理学
地球物理学主要以固体地球为研究对象。重点 研究固体地球的各种物理性质、物理现象及其发生 与发展过程、地球的内部构造与组成等。其主要分 支学科有地震学、地磁学、重力学、地热学、地电 学、应用地球物理学 (主要研究地球物理勘探方法) 和大地构造物理学等。
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地质学 (Geology)
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地球科学的研究范围十分宽广，宏观上可 达行星级规模，微观上进入原子和粒子范 畴。
地球科学研究的时间尺度：以百万年计 笼统地说，地球科学研究地球各圈层的物 质组成、发展演化及它们之间的相互作用 地质学的研究内容主要包括固体地球（重 点是地壳或岩石圈）的物质组成、内部构 造和形成演化历史。
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学地 球 物 理
地理学(Geography)
地理学(Geography)主要研究地球表面的各种地形、 地理环境及其结构、分布和演变规律，并涉及到自然和社 会两个领域之间的相互关系。地理学一般可分为自然地理 学和人文地理学两大组成部分。自然地理学是研究自然地 形、地理环境的结构及发生、发展规律的学科，主要包括 普通自然地理学、区域自然地理学、地志学等。人文地理 学是研究人和社会与自然地形、地理之间的相互关系的学 科，主要包括政治地理学、社会地理学、人口与聚落地理 学、经济地理学、历精史品文地档 理学等。
Lyell, 1791-1875）提出的，他明确指出：“现在是了解过去 的钥匙”（ The present is the key to the past）。
如:通过观察现代生物的生活方式和沉积作用来推测地史时期的 生物生活方式与沉积作用。如利用珊瑚礁、煤、盐、冰川等来恢 复古代气候和环境。
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（３）仪器观测：仪器观测是地球科学用来获取研究对象的定性 和定量资料的重要手段，通过它可以了解研究对象的各种物理、 化学性质、以及各种参量的静态特征和动态变化，为科学分析、 推理提供依据。如现在到处设立各种观测台站：气象站、水文站、 地震台站，以大量获取系统的观测资料。
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常用研究方法
野外观察、资料收集
室内整理、分析、处理
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研究对象的特点决定了地球学科必须采用以下的方法： 野外调查、历史比较法、仪器观测、大地测量、航空、 航天和遥感技术 、科学实验 、电子计算机技术的应用、 综合分析。
（1）野外调查：空间的广泛性决定了地球科学工作者 必须到野外去观察自然界，进行野外调查，并尽可能详 尽 、客观和系统地收集各种样品、数据和有关资料。
地球科学概论
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本课程的任务
• 建立起地质学的基本概念，掌握地质学 的一般基础知识，初步具备进行地质学 分析、推断问题的思维能力和资源环境 知识，并初步了解地球科学的一般工作 方法。
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地球科学概论
参 考 书：
《地球科学概论》 汪新文等主编 地质出版社 《普通地质学》 徐成彦等主编 地质出版社 《地质学简明教程》苏文才等主编 华东师大出版社 《普通地质学》 夏邦栋主编 地质出版社 《地质学基础》 自编 《普通地质学》 杨伦等主编 地质出版社
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结晶学 地
球
矿物学 的
物
岩石学 质
地
组
成
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
质
地 质
研究地下 资源
学
学
的
应 研究地质与人类生 用 活环境及精灾品文害档 防护
构造地质学
地 球
构造物理学
的 区域构造学
内
部 地球动力学
构
造
古生物学
地 地层学
球 地史学
的 形
古地理学
成 地貌及第四 演 纪地质学
主要分科
• 研究地壳的物质组成，如：结晶学、 矿物学、岩石学等
（由于地球形成时间的漫长性和过程的复杂性，在室内很难进行与自然界演 化一致的真实试验，但我们可以在室内进行模拟试验，这样，至少可以了解 自然界变化的大致特征。）
模拟试验：在室内创造一定条件模拟自然现象的成因、 过程和发展规律的实验-湖盆模拟实验室。
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（7）电子计算机技术的应用: 当今, 电子计算 机技术的应用已给各门自然科学带来了深刻的影 响和革命性的变化, 并正在向地球科学各领域中 渗透, 它必将为解决地球空间的广泛性、观察处 理资料大以及模拟地质演变过程复杂等问题带来 广阔的前景。随着该技术的应用，将不断会出现 各类交叉性的学科。
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土壤学(Soilscience）
土壤学(Soilscience）以地球表面发育的土 壤层为研究对象。主要研究土壤的物质组成、结构、 类型、分布和形成发展过程。根据具体研究内容和 应用领域的不同，土壤学也有一些分支学科，如土 壤生物学、土壤地理学、土壤气候学、土镶物理学、 土壤化学、土壤地质学等。
卫星定位系统（GPS），这给地球科学带来了深刻影
响。
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（５）航空、航天和遥感技术：由于地球空间的广泛性， 要在短时间内获取大区域的资料，特别是大区域的动态 变化状况，就必须充分利用航空、航天和遥感技术，如 卫星云图、卫星遥感影像、航空照片、大地构造等。
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（６）科学实验：这是地球科学中的各门学科普遍采用的 研究方法，通过分析、测试，以获取各类样品的物质成 分、结构、物理与化学性质等方面的定性和定量资料， 再通过科学分析，推断其形成、演变过程及发展趋势。
一、研究对象和内容： 二、地球科学的研究方法 三、本课程的教学内容 四、地球科学发展简史
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地球科学的研究对象
• 人类生活在地球上，衣食住行等一切活动都离 不开地球。如人们要靠山川大地获取生活资料 以维持生命，要从地球中开采矿物资源制造生 产和生活工具，要了解地球上的自然地理和气 候条件以便发展生产，要与地球上发生的各种 自然灾害作斗争。因而在长期的实践中逐步加 深了对地球的认识，并且逐渐形成了一门以地 球为研究对象的科学——地球科学 (GeoScience)。
• 研究地质作用的发育过程和产物，如 动力地质学等
• 研究地壳运动、形变及地表形态特征 ，如：构造地质学、大地构造学、地 貌学等
• 研究地壳的演变历史和古代自然面貌 ，如：古生物学、地史学、同位素地 质年代学、地层学、古地理学和第四 纪地质学等
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• 研究矿产资源的形成和分布规律，以及探 讨寻找和勘探矿产的理论和方法，如：矿 床学、石油地质学、煤田地质学、找矿勘 探地质学等
澳大利亚Parkes64米 射电望远镜
北京天文台太阳 磁场望远镜（世 界首架）
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（４）大地测量：这是地球科学中既古老而发展又迅速 的一种重要研究方法。早在远古时代的古埃及和古中国， 人们就借助步测和其它简单的工具进行土地规划、地形 与地理制图、水利与工程建设等；到了近代，发展成大 地测量和大地三角测量；现代已发展为激光测距、人造
地质学 (Geology)研究的主体对象也是固体 地球，当前主要是研究固体地球的表层一地壳 或岩石圈。
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地质学的研究内容主要包括固 体地球 (重点是地壳或岩石圈)的物质组成 、内部构造和形成演化历史。地质学是一 门理论性和应用性都很强的科学。它不仅 承担着揭示自然界奥秘与规律的科学使命; 同时也为生活在地球上的人类如何利用、 适应和改造自然提供科学的方法论。随着 生产和科学技术的发展，地质学的研究内 容和领域不断地深入和扩展，逐渐形成了 日臻完善的由多学科组成的综合性学科体 系。
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地球科学简称地学，是数学、 物理学、化学、天文学、地学、 生物学六大基础自然科学之一。 地球科学以地球为研究对象，包 括环绕地球周围的气体(大气圈) 、地球表面的水体 (水圈)、地球 表面形态和固体地球本身。
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学水 文
学土 壤
学地 理
地
质
学地
学
球
科
学海 洋
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学环 境 地 质
学气 象
野外调查是地球科学工作者最基本和最重要的环节， 因为它是获取研究对象第一手资料的重要方法。
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（２）历史比较法／将今论古原理／现实主义原理：这是地质学 最基本和最重要的方法。虽然人类不可能目睹地质事件发生的全 过程，但是，可以通过各种地质事件遗留下来的现象和结果、利 用现今地质作用的规律，来反推古代地质事件发生的条件、过程 及特点，这就是历史比较法。是由英国地质学家莱伊尔（C.
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地质过程的复杂性
地球演化至今经历了复杂的地质过程。其中既 有物理变化，也有化学变化；既有地表常温常压状 态下的作用过程，也有地下深处高温高压状态下的 作用过程，而且，不同区域及同一区域不同阶段所 经历的地质过程存在差异。对这一漫长且不可逆的 过程，依靠人类的力量很难完全重塑和再现。
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黄山 精品文档
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地球科学概论
绪论
气象学
气象学以地球周围的大气圈为研究对象，主要研究大 气的各种物理性质、物理现象及其变化规律。其研究内容 也很广泛，包括许多分支学科和应用学科，主要的分支学 科有大气物理学十天气学、气候学、高空气象学、动力气 象学等，主要的应用学科有卫星气象学、无线电气象学、 航空气象学、海洋气象学、农业气象学、林业气象学等。 其目的在于揭示大气中的各种物理现象和物理过程的发生、 发展本质，从而掌握它、应用它为人类生活和国家经济建 设服务。
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水文学
水文学主要研究地球上江河、湖沼、冰川、地 下水以及海洋等各种水体的数量、质量、运动变化 与分布规律，以及它们与地理环境、生态系统和人 类社会之间的相互影响与相互联系。
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海洋学
海洋学是以海洋作为一个独立体进行研究的， 它实际上是从地球科学的其它几个分支学科中独立 出来的，这是由于海洋在现代地球科学、人类生存 环境和未来社会发展中的地位越来越重要的缘故。 海洋学是研究海洋中发生的各种现象和规律及其相 互关系的各门学科的总称，根据研究内容不同可分 为海洋物理学、海洋水文学、海洋化学、海洋生物 学、海洋气象学和海洋地质学等。
• 研究各种工程建筑地基的地质条件和勘查 理论，如：工程地质学等
• 研究地下水的运动和分布规律，如：水文 地质学等
• 在防范自然灾害、保护和利用自然环境方 面还有环境地质学、地震地质学，旅游地 质学等
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• 此外，地质学所研究的各种地质现象是各种 地质营力长期作用的产物，是在非常复杂的 物理、化学及生物条件下各种自然因素综合 作用的结果。要阐明自然界这一复杂过程及 其规律，必须利用现代物理学、化学、生物 学、数学和力学等方面的理论和方法，于是 产生了地球物理学、地球化学、同位素地质 学、生物地球化学、数学地质、地质力学及 实验岩石学以及遥感地质等许多重要学科