地球科学概论1绪论

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1、地球科学的特点
（3）地质过程的复杂性（地质现象的多解性） 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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1、地球科学的特点
（4）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
缓慢的，如沧海变桑田、山脉的隆起、生物的演化、 油气田的形成等等，常需要几十、几百、几千万年的 时间。许多地质事件发生在很久很久以前，如恐龙的 灭绝发生在6500万年前。
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1、地球科学的特点
（3）地质过程的复杂性（地质现象的多解性） 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
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3、学科分支
地质学(geology)
主体对象也是固体地球，当前主要是研究固体地 球的表层—地壳或岩石圈。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。
地下水的运动和分布规律—水文地质学等。 15
古生物化石
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矿物矿石
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地貌
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构造
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矿床
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地层
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遥感图像
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地灾
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3、学科分支
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
的变化是连续、逐渐的，今天正在发生的地质作用与 过去是相同的。
代表：赫顿（James Hutton，1726--1797）；莱伊 尔（Charles Lyell，1797--1875，79岁），1830年出版 《地质学原理》（Principles of Geology），奠定了近 代地质学基础。
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地壳运动、形变及地表形态特征—构造地质学、 大地构造学、地貌学等。
地壳的演变历史和古代自然面貌—古生物学、地
地 史学、同位素地质年代学、地层学、古地理学和 质 第四纪地质学等。 学 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—矿床学、石油地质学、煤 田地质学、找矿勘探地质学等。
各种工程建筑地基的地质条件和勘查理论—工程 地质学等。
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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22、地球科学的研究方法
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地球系统的 三个观测平台
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2、地球科学的研究方法
（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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3、学科分支
水文学(hydrology)
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。
土壤学(soil science)
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。 9
3、学科分支
海洋学(oceanography)
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。
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3、学科分支
气象学(meteorology)
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。
代表：法国的居维叶（Baron G. Cuvier，1769-1832，64岁）。
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2、地球科学的研究方法
将今论古研究方法基础 ③火成论 地表的岩层都是岩浆冷凝形成的。 代表：苏格兰的赫顿（James Hutton，1726-1797， 72岁）。 ④水成论 地表的岩层都是从原始海洋中一层层沉积形成的， 下面的老，上面的新。 代表：德国的魏纳（Adam. G. Werner，1749-1817，69岁）
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2、地球科常学的用研研究方究法方法
野外观察、资料收集
室内整理、分析、处理
归纳和总结 33
2、地球科学的研究方法
研究对象的特点决定了地球科学必须采用以下的 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。
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结晶学
地 球
矿物学
的 物
质
地
岩石学 组
成
质
地 研究地下 质 资源
学
学
的
应 用
研究地质与人类生 活环境及灾害防护
地 构造地质学
球 的
构造物理学
内 部
区域构造学
构 地球动力学
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 化
纪地质学 14
地球物质组成—结晶学、矿物学、岩石学等。
地质作用的发育过程和产物—动力地质学等。
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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3、学科分支
环境地质学(environmental geology)
研究内容包括自然和人为引起的环境地质问题， 但也有人从狭义的地质环境概念出发，把问题局限于 岩石圈。
具有广泛的研究领域，主要包括：区域地质环境、 地质灾害问题、化学环境对人类的影响、古气候的变 化规律、工程建设可能引起的问题、自然资源开发中 的问题。
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。
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3、学科分支
地球物理学(geophysics)
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。
• 地球科学的研究对象和研究内容（掌握） • 地球科学的研究方法（掌握） • 研究地球科学的意义（了解） • 地球科学的历史与未来（了解）
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六大基础自然科学：数、 理、化、天、地、生
三大社会科学:文学、 艺术、历史
科学的最高境界：
哲学
地学定义：系统研究地球的物质组成、 运动、时空演化及其形成机制的学科。
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研究方法取决于研究对象的特点。
1、地球科学的特点
（1）时间的漫长性—历史悠久 两种含义：过程的缓慢、事件的久远。 地球已有46亿年的历史了，许多地质过程是相当
缓慢的，如沧海变桑田、山脉的隆起、生物的演化、 油气田的形成等等，常需要几十、几百、几千万年的 时间。许多地质事件发生在很久很久以前，如恐龙的 灭绝发生在6500万年前。
2、地球科学的研究方法
（2）历史比较法／将今论古原理／现实主义原理 将今论古研究方法基础 ②灾变论（Catastrophism） 在漫长的地质历史中，地球表面经历的各种各样
的变化是断续、突变的，今天正在发生的地质作用与 过去是不相同的。
地质历史中曾有过今天已不存在的剧烈的地质营 力，各种地质现象就是在这些营力作用下瞬间形成的。
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）。
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2、地球科学的研究方法
（2）历史比较法／将今论古原理／现实主义原理 将今论古研究方法基础 ①均变论（Uniformitarianism） 在漫长的地质历史中，地球表面经历的各种各样
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
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2、地球科学的研究方法
பைடு நூலகம்
北京天文台太阳 磁场望远镜（世 界首架）
（3）仪器观测
仪器观测是地球科学用来
澳大利亚Parkes64米 射电望远镜
获取研究对象的定性和定量资
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3、学科分支
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、历史地理学等。
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。
一种地质产物往往是多种因素、多种作用综合影
响的结果，变量数多，常常是“多元一次方程” 因此，
地质结论常常是概率性的，而不是确定性的。
总是大大进行了简化，很难准确地模拟实际情况，而
且有些地质系统是模拟不了的。
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1、地球科学的特点
（2）空间的广泛性 地质学研究的不同尺度
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研究方法取决于研究对象的特点。
1、地球科学的特点
（1）时间的漫长性—历史悠久 两种含义：过程的缓慢、事件的久远。 地球已有46亿年的历史了，许多地质过程是相当
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1、研究对象
地球：大气圈、水圈、 生物圈、地壳、地幔、 地核等
2、研究内容
地球物质组成；地球相 对运动规律；地球形成 机制。
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3、学科分支
地学
地质学(geology) 地理学(geography) 地球物理学(geophysics) 气象学(meteorology) 水文学(hydrology) 土壤学(soil science) 环境地质学(environmental geology) 海洋学(oceanography)
力状况不同等。
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1、地球科学的特点
（4）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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1、地球科学的特点
（2）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。
一些地质系统非常之大，难以在实验室内复制，
如火山、大陆、海洋等。虽然可利用比例模型进行研
究，即将地质体或地质作用按比例缩小，但这种模拟