00引 言

46亿年有多长？
如果从最早的人类开始算起，可以把上下5
千年的中华民族历史延长600倍；如果从地 球肇始的46亿年开始，可以把从猿到人的 演变过程操练1500遍。
决定地质过程的三大因素
一支永不停留的时间之矢
一个容微纳巨的空间舞台
无数相互制约的影响参数
地质学家看问题的视角与众不同：
神学家向“上”看 经济学家向“前”看
地质学家必须向“下”和向“后” 看
生存的科学，无尽的魅力
你在阅读居维叶的地质学著作时，是否曾投身于无限广
阔的时间和空间里？被他的天才所指引，你是否曾像被一只
魔术师的手托住那样，飞越一个无边无际的过去的深渊……。 拜伦诚然用文字描述了人类精神的激动状态；但是，我们不
朽的科学家却用白骨重建了各个时代的世界，像卡谟那样，
成 岩 作 构造 用 过 程
岩石
地层
矿床
生境
评估标准－疏密有致
一维通道：临界连通率Pcr＝1
地球内部的主导过程是板块运动
在板块运动的主导作用下，地球内部进行着此起彼伏的岩浆活动 和变质作用，控制着全部的地内过程，影响着几乎所有的外部过程
地球系统的概念模型
地核－地幔过程 早 期 地 球 过 程
物理气候系统
板块构造 太阳驱动过程
千－百万年尺度
古 气 候 史
古 气 候 生物地球化学循环
天－几百年尺度
伴随着水的三态循环，地球表层贮集了从太阳能中获取并转换形
成的各种不可再生资源和能源，构成了外力地质作用的主要过程。
——地球内部能量来源
地球内部热能的来源问题尚无定论。一般认为，由岩石 中放射性元素衰变释放的热是地热的主要来源。这种热能 据估算可以达到每年2.14×1021焦耳。其次，因地球本身 的重力作用过程也可以转化出大量热能，其总热量可能十 分接近于放射性热能。此外，地球自转的动能和地球物质 不断进行的化学作用等都可以产生大量热能。
上层海洋混合 土壤发展 土壤湿度变化
100km
成矿作用
地震周期
10km
季节性 植物循环
营养物循环
土壤侵蚀
火山爆发 大气对流
大气湍流
局地 秒 分 天 年 百年 万年 百万年 十亿年 Log(s)
地质过程的特征：漫长，广袤，复杂
地球的演化与生命的起源
地球从形成到今天已经有46亿年。若以46亿年比作人类的 一年，那么在这“一年”中，
地质学的基本原理：将今论古
但地学家并非束手无策。19世纪初期，达尔文的好友、 英国地质学家莱伊尔（Charles Lyell,1797-1875）想 出了一个办法，认为可以通过观测现在正在进行的地质
事件，来研究过去曾经发生的地质过程，也就是“将今
论古”。
“The present ’s the key to the past.”
人类进入21世纪面临的主要问题：
需要居住在一个宽敞的地球上（人口） 需要居住在一个清洁的地球上（环境） 需要居住在一个安全的地球上（灾害） 需要居住在一个富裕的地球上（资源）
理由二：人类探索的需要
现代自然科学的四大问题：
相对论的局域性与量子力学的全域性的不协调问题；
遗传与进化的统一问题；
脑知结构和本质问题；
球事件，以恢复过去的地质过程。
问题在于，当事件在过去发生时，我们“不在现场”，未能亲历 亲见；而遗留下来的证据，多经受了时间的改造和破坏，早已残 缺不全；影响事件和过程的主要因素，又往往各式各样，有多种 可能。因此，地学家面临的任务和解决问题的条件，常常和福尔
摩斯、波洛接手的案件一样，需要绞尽脑汁，还时常没有答案。
网式结构：地球系统的概念模型
地核－地幔过程
物理气候系统 古 气 候 史 古 气 候 生物地球化学循环
天－几百年尺度
早 期 地 球 过 程
板块构造 太阳驱动过程
千－百万年尺度
人 类 活 动
教－学安排
知识体系
要点 主线 结构
引导
自学
解惑
尝试
教学体系
评估标准－知识的关联
知识结构 知识主线 知识要点
知 识 的 关 联
风的地质过程 地表水地质过程 地下水地质过程 湖－海地质过程 沉积与地貌过程
太 阳 能
外 动 力 过 程 的 根 本 动 力 是
内 动 力 地 质 过 程
板块作用过程
岩浆作用过程
变质作用过程
地 球 内 部 热 能
内 动 力 过 程 的 主 要 动 力 是
换一种视角来看：
把上述过程和事件换一种视角来看，我们还可以 把它们分别划归为四种不同的地球科学领域，即： 行星地球，流体地球，固体地球和社会地球
《Earth》
教——学
“渔网式”学习法
1 2 3 4
漏掉的是小鱼
绝不拖泥带水
不会使鱼受伤
疏密自如
知识－教学－评估－实践体系
连 通 概 率
知识体系
要点 主线 结构
基 本 概 念 基 本 原 理 基 本 方 法
评 估 体 系
最 优 法 则 测 试 方 案
引导
自学
解惑
尝试
实 践 体 系
教学体系
普地知识体系
研究早期地球与太阳系中其 它行星的区别与联系
研究地球表层过程与生命的 联系和影响
研究内部地球的地质过程及 其与外部过程的联系
研究地球的社会科学属性
资源、环境与可持续发展 矿产资源的类型及其性质 资源危机与可持续发展 环境地质与地质灾害
对策
研究对象的特点和研究者面临的困难，决定了地质
学的大多数研究都需要从野外开始，这使地质学的
慎用经验，合乎逻辑 必须静下心来，从字里行间悟出真谛，恢复其本来面貌。
从渐变与突变之争，火成与水成之争，固定与活动之
争中，懂得开卷固然有益，更需掩卷长思；深思固然
必要，但更需投身野外，亲历自然，以形成正确的概
念。
模型研究是探索的锐利武器
读万卷书，
行万里路,
“大胆假设，小心求证”。
地球科学经典名著
外动力过程：各有各的“领地”
风化作用过程
外 动 力 地 质 过 程
风的地质过程
地表水地质过程
地下水地质过程 湖－海地质过程 沉积与地貌过程
剥 蚀 － 搬 运 － 沉 积
削 高 补 低
内动力过程：板块运动“唯我独尊”
板块作用过程
增 高 减 低
岩浆作用过程
变质作用过程
内 动 力 地 质 过 程
内－外地质作用过程的联系
其理由有三：
1. 改变地球面貌的自然力量在全部地质历史上就性质和强度而言 都是相同的； 2. 这些改变地球面貌的自然力量作用虽然缓慢，却从不间断； 3. 正是这些力量缓慢地、然而不间断地累积作用，才导致了地球 面貌的巨大改变。 有此三点，莱伊尔推断现在的地质过程和过去的地质过程在性 质上是一致的，即使有些许速率和强度的差异，也不致造成 “将今论古”时的推断错误。
普通地质学· 绪论
Physical Geology
黄定华 中国地质大学（武汉）• 地球生物学系
引
火星
天王星
子
海王星
冥王星
在太阳系中，有一颗最美丽 水星 土星
地球
金星 的行星－蓝色的地球 木星
地质学是研究地球的主要学科之一
地质学的主要任务，是研究
地球的起源，组成，运动和演化
理由一：人类生存的需要
来伊尔——地质学原理 达尔文——物种起源 杰弗里斯——地球：它的起源与物理结构
国外新编教材
加州大学萨克拉门托分校C.C.Plummer（1999）
《Physical Geology》（第8版）;
洛杉矶分校J.P. Davison
《Exploring Earth》
英国剑桥大学 I.L. Jonathan
本质接近博物学。只有到野外去，先认识基本而典
型的地质现象，对它们进行正确的观察，分类，分
析和判断，才会慢慢地集腋成裘，熟能生巧，产生
质变性的认识飞跃。
定性分析是学习的必要途径
地质记录是一部残缺长卷之书页，有太多的缺页和断点。 教材大量进行分解，同学还需加以合成。每次课程只能
是蜻蜓点水，甚或是惊鸿一瞥，挂一漏万。真想要弄懂，
人 类 活 动
地球动力系统的概念模型
物理气候系统 板 块 驱 动 过 程 太 阳 驱 动 过 程
生命系统
地球化学循环

对这些事件和过程，除了可以按照时间分类的
方法将它们划分为长期过程和短期过程外，在地质
学中，更多的时候我们还按照动力来源的不同，而
将其划分为外动力过程和内动力过程。
风化作用过程
外 动 力 地 质 过 程
第一篇 （30%）
第三篇
（20%）
1两部发动机驱动的系统
2地球的形态与圈层结构 3地球的物质组成与物理性质
12板块运动
13构造变形 14岩浆活动 15变质作用
4地质年代
第二篇
8地下水 9冰川 10地面流水 11海洋和湖泊
（40%）
第四篇 16资源与矿产 17全球变化 18自然灾害
（10%）
7风化作用与风的作用
一般规律 特殊性质 异同之处
普地知识的结构“网”
地球动力系统
地球的 基本特征 物理性质
外动力
地质作用 外部圈层 的运动
风化 剥蚀 搬运 沉积
内动力
地质作用 内部圈层 的运动
构造运动 岩浆活动 变质作用
地球的资源 环境和灾害
组成与结构
地质年代 生物演化
关 系 与 流 程
矿物-岩石(矿床)-岩层-地层-构造
第二篇
（40%）
7风化作用与风的作用
地球表层是地球上变化最为频 繁、迅捷的圈层。 外动力地质作用是雕塑地表的 刻刀。 各种状态的流体运动各司其职， 各有自己的领地。
8地下水
9冰川 10地面流水 11海洋和湖泊
“削高补低”是外动力作用的 根本实质
要点：地球内部的固体圈层及其地质过程
第三篇
（20%）
地球的固体圈层运动是最富 地质特色的运动。 构造运动是所有内动力过程 的主导因素。制约着其它内、 外过程。 “抬高降低”是内动力作用 的一大特点
12板块运动
13构造变形
14岩浆活动
15变质作用
要点：地球的社会科学属性及应用
第四篇
Байду номын сангаас
（10%）
16资源与矿产
17全球变化
资源、环境问题已经成为当今世界 性的难题。
全球变化与人类和其它生命的生存 和发展息息相关。 与地球和谐相处，共同发展，是人 类唯一的生存方式。
18自然灾害
两条主线
成 岩 作 用 过 程
地球形成于一年肇始的1月初；
地壳于2月凝结（38亿年前）；
原古海洋在3月产生；
最早的生命诞生于4月，但它们留下化石则已是 5月间了； 12月中旬时，恐龙成为当时地球上的主宰；
灵长类的踪迹晚至12月26日才出现；
作为一代天骄的人类历史，如以300万年计，则直到 12月31日“傍晚”的“6点24分”，方才姗姗来迟。 但却恰好赶在“除夕”之夜的《新闻联播》之前， 成为这一“年”内最具爆炸性的新闻
依据—自然过程的重演律:
“胚胎的发育与生物的进化” —历史分析与现实对比的原则
莱伊尔提出的三点理由只强调了地质作用的同一性和渐变性，忽略了地质作
用的趋异性和突变性。今天发生的地质过程和过去有相似之处，但绝非雷同， 甚至可以完全不同。不能断然就把今天的地质产物和过去的地质记录划上等 号。比如在距今4亿年前的泥盆纪时，总鳍鱼正在试图从水中爬上陆地来生 活，今天总鳍鱼却只有在深海里才悠哉游哉。可见将今论古原理像一把双刃 剑，它在帮助我们刺穿隔离时空的地质纬幕之际，也容易误伤了自己。
教——学
1 我 们 怎 样 切 入 ？
地球：两部发动机驱动的系统
——地球外部能量来源
地球从太阳吸收的能量每年大约为4.2×1024 焦耳，超 过地球上全部煤炭储量完全燃烧后所能够获得的热能的 300倍。其中1/3左右的能量被大气圈和地球表面反射掉， 并直接分散到宇宙空间中去。剩下的2/3被地球表层系统 吸收，再以各种方式转化为地球演化所需的能源。
他用牙齿重新建筑了城市，用煤块复原了隐蔽整个动物学秘 密的千万座森林，而且从一只巨大毛象的脚，重新找到了巨
兽群生活的痕迹。这些形象都一一站立起来，逐渐变大，和
谐地布满了与它们身躯相适应的各个地域。 ——巴尔扎克
巴尔扎克的一段叙述，已突出显示了地质学的基本特征和特殊任 务，那就是：用过去遗留下来的地学证据，来研究过去发生的地
总复习
要点：行星地球的固有性质
第一篇
（30%）
地球的固有性质是决定地球运动、 演化乃至生命发生和发展的前提 条件和物质基础。 地质学的种种奥秘就隐涵在这些 性质之后。 地质年代表记录了地球演化的主 线。
1两部发动机驱动的系统
2地球的形态与圈层结构
3地球的物质组成与物理 性质 4地质年代
要点：地球表层的流体圈层及其地质过程
宇宙、物质和生命三大起源问题。
普通地质学介绍“普通的”地质过程、事件、
产物及其产生的原因－动力作用。
Physical
Geology
全球
二氧化碳变化 大气组成 全球气候变化
地球和生命的起源
10000km
气候 厄尔尼诺现象 冰河期 物种形成 海洋环流
板块构造 地幔对流
造山作用 绝灭事件
1000km