地球科学概论绪论

地球科学概论绪论第1页/共109页地球科学简称地学

六大基础自然科学--

数学、物理学、化学、

天文学、地学、生物学。2第2页/共109页一、地球科学的研究对象和研究内容3第3页/共109页

4第4页/共109页生物的起源与演化、生物体与地球环境之间的关系以地球为研究对象

地球表面形态和固体地球本身气体-大气圈水体-水圈5第5页/共109页地球科学：是系统研究地球物质的组成、运动、时空演化及其形成机制的科学。6第6页/共109页

地球科学--理论性与应用性并重的科学。理论性--揭示自然界奥秘与规律。为人类利用、适应和改造自然提供科学的方法论。应用性--随着科学技术的发展，地球科学的研究领域也不断地深入和扩展逐渐形成日臻完善，多学科的综合性学科体系。科学分支--地质学、地球物理学、地理学、气象学、水文学、海洋学、土壤学、环境地学等学科。7第7页/共109页

地质学（geology）:研究的对象是固体地球。主要是研究固体地球的表层——地壳或岩石圈。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。8第8页/共109页理论研究

(1)研究地球的物质组成方面的学科：结晶学、矿物学、岩石学等。

(2)研究地球内部构造方面的学科：构造地质学、构造物理学、区域构造学、地球动力学等。

(3)研究地球的形成演化方面的学科：古生物学、地层学、地史学、古地理学、地貌及第四纪地质学等。9第9页/共109页应用研究研究地下资源:矿床学、石油地质学、煤田地质学、水文地质学等；研究地质与人类生活环境及灾害防护:工程地质学、环境地质学、地震地质学等。此外还有一系列的边缘学科。10第10页/共109页二、地球科学的研究方法11第11页/共109页研究方法取决于研究对象的特点。地球作为其研究对象主要有以下特点

(1)空间的广泛性与微观性

(2)整体性与分异性(或差异性)(3)时间的漫长性与瞬间性

(4)自然过程的复杂性与有序性（5）地球的封闭性与开放性12第12页/共109页13第13页/共109页14第14页/共109页15第15页/共109页16第16页/共109页17第17页/共109页18第18页/共109页地球科学的研究方法取决于研究对象的特点。地球作为其研究对象主要有以下特点

(1)空间的广泛性与微观性

(2)整体性与分异性(或差异性)(3)时间的漫长性与瞬间性

(4)自然过程的复杂性与有序性（5）地球的封闭性与开放性19第19页/共109页

地球科学特点：

(1)全球性和地域性

(2)时空尺度的差异性

(3)理论与实践的密切结合性

(4)研究方法和研究内容的多学科性20第20页/共109页资料收集

(1)野外调查

(2)仪器观测、大地测量

(3)航空、航天和遥感技术

(4)实验室分析、测试与科学实验21第21页/共109页野外调查获取野外第一手资料是地球科学研究的起点和基础。22第22页/共109页23第23页/共109页24第24页/共109页25第25页/共109页26第26页/共109页27第27页/共109页28第28页/共109页仪器观测仪器观测可获得有关地球的定量参数及地球的深部信息

29第29页/共109页30第30页/共109页31第31页/共109页32第32页/共109页33第33页/共109页34第34页/共109页35第35页/共109页36第36页/共109页航空航天技术的应用全球卫星定位系统航空航天遥感技术37第37页/共109页美国：GPS俄罗斯：格洛纳斯欧洲：伽利略中国：北斗38第38页/共109页39第39页/共109页第40页/共109页41第41页/共109页42第42页/共109页43第43页/共109页44第44页/共109页未来对地观测卫星系统结构体系45第45页/共109页实验室分析分析岩石矿物的化学成分探测岩石矿物的内部结构测定年龄46第46页/共109页流纹质熔结凝灰岩

312.9±1.7Ma第47页/共109页计算机技术的应用数据库迅速编绘反映动态变化的图件模拟演化过程数字地球(DigitalEarth)48第48页/共109页第49页/共109页50第50页/共109页51第51页/共109页传统的野外记录本大量描述性信息与素描图传统野外25万区调数据采集现状第52页/共109页数字填图发展现状第53页/共109页RGMAP图6-16民和三唯可视化地球化学数据处理地质人员可以自觉的利用平台进行不同目标的地质内容研究第54页/共109页123地球系统的三个观测平台55第55页/共109页地球科学研究的工作方法

(1)资料收集

根据所要研究和解决的问题，尽可能客观、详尽和系统地收集各种有关的数据、样品和其它资料。资料的来源包括详细的野外调查、仪器观测和收集已有的各种资料等。

(2)归纳、综合和推论

对收集的资料进行加工整理、归纳、综合，利用地球科学的研究方法和原理，作出符合客观实际的推论。

(3)推论的验证

通过生产实践或科学实验来证实或检验推论，并在实践的过程中不断地修正错误，总结规律。56第56页/共109页现实主义原理（将今论古或历史比较法）

现在是了解过去的钥匙－英国地质学家莱伊尔

(C.Lyell,1791～1875)资料的综合分析、归纳、推理57第57页/共109页三、地球科学的研究意义58第58页/共109页（一）理论意义：

地球科学承担着揭示整个地球的形成、演变规律的科学使命。当代自然科学的一些重大基本理论问题：天体的起源、生命的起源等问题的解决也与地球科学密切相关。地球科学的研究对人类正确地认识自然界、建立辩证唯物主义世界观起着重要作用。对整个自然科学的发展也具有促进和推动作用。59第59页/共109页超越自然科学本身现代地球科学已经超越其自然科学范畴，与人类文化、文明的形成相结合，形成“大科学体系”

青藏高原的形成-人类文明的蕴育-人类文化的形成有着某种内在的联系。60第60页/共109页61探索月球探索宇宙第61页/共109页62第62页/共109页

(二）实际与应用的意义:

寻找、开发和利用自然资源保护和改善自然环境预报和减轻自然灾害

63第63页/共109页64第64页/共109页65第65页/共109页66第66页/共109页67第67页/共109页南津关三斗坪三峡坝址选择68第68页/共109页69第69页/共109页70第70页/共109页71第71页/共109页72第72页/共109页73第73页/共109页地球科学历史与未来

(一)古代地球科学知识的萌芽与积累

(1７世纪以前）1、中国

《禹贡》、《山海经》、《管子》成书于春秋战国时代（公元前770-221年)《水经注》（512-518）。《梦溪笔谈》——百科全书式的著作（沈括，1031-1095）。74第74页/共109页《徐霞客游记》——考察纪实型著作《天工开物》——矿床及其开采方法的专著

我国古代地球科学思想、理论、实践、成就当局世界前列。

为什么近代地球科学的一些主要学科没能在中国这片沃土上诞生？75第75页/共109页(一)古代地球科学知识的萌芽与积累

(1７世纪以前）2、国外古代地质知识的萌芽与积累主要集中在欧洲(1)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370-287年)76第76页/共109页(2)古罗马:斯特拉波(Strabo,公元前63-公元20年)——《地理学》论及化石、海陆升降、火山、地震、河流的搬运与沉积作用等。老普里尼（PlinytheElder）——《自然史》（77年）对矿物进行专门论述，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。西尼卡（Seneca）——《自然问题》论述了地震、地下水和地面水问题，认识到河流对山谷的侵蚀作用。77第77页/共109页（3）14-16世纪的“文艺复兴”时期：哥伦布、麦哲伦等（14-16世纪）相继环球航海成功——地球是球形、对大陆和大洋的轮廓有了初步的了解。哥白尼——《天体运动》（1530-1540年）——达·芬奇（1452-1519年）—由化石观察研究海陆变迁。阿格里柯拉（Agricola,1494-1555年）——七部地质专著——“矿物学之父”78第78页/共109页(二)地球科学的主要学科的创立与初步发展

(1７-19世纪）——地质学的诞生德国矿物学教授魏尔纳（A.G.Werner,1750-1817)

——水成论英国学者郝屯（J.Hutton,1726-1797)

——《地球理论》——火成论法国学者居维业（D.G.Cuvier,1769-1832)

——灾变论法国学者拉马克（Lamark，1744-1829）

——均变论79第79页/共109页英国地质学家莱伊尔（C.Lyell，1791-1875）——《地质学原理》（共三卷）（1880）——划时代的著作80第80页/共109页(三)地球科学的革命与全面发展

（20世纪至今）（1）“固定论”与“活定论”之争（2）大陆漂移-海底扩张-板块构造（3）“地幔对流”（4）地幔柱－“根”-“柱”构造（5）“系统地球科学”（6）全球构造新概念（7）各种高新技术的应用及地学交叉学科的兴起81第81页/共109页地球系统科学观82第82页/共109页地球是一个复杂的系统

requiringanintegratedapproach83第83页/共109页地球科学以整体的地球作为研究对象,

包括自地心至地球外层空间十分广阔的范围,是由固体地球(岩石圈）、流体地球（大气圈、水圈、土壤圈、生物圈）、社会地球（人类活动）和行星地球（太阳系、银河系）组成的一个开放的复杂巨系统，称为地球系统(Earth’sSystem)。84第84页/共109页

85第85页/共109页

86第86页/共109页我国地球系统科学研究：地球系统科学与可持续发展毕思文著地质出版社地球系统科学卷八——地球系统数字学毕思文编著地质出版社地球系统科学卷七数字地球对地观测系统毕思文编著地质出版社地球系统科学卷六地球系统行星学毕思文编著地质出版社地球系统科学卷五地球系统物质学毕思文编著地质出版社地球系统科学卷四地球系统力学毕思文编著地质出版社地球系统科学卷三地球系统构造学毕思文编著地质出版社地球系统科学卷二地球系统复杂性毕思文编著地质出版社地球系统科学卷一87第87页/共109页(四)地球科学的发展展望应用各种高新技术向纵深、交叉、系统型发展。由“资源型”转向“社会性”保证人类社会的可持续发展88第88页/共109页气候系统的物理方面水循环国际地圈—生物圈计划(IGBP)世界气候研究计划(WCRP)全球变化地球系统的生物方面碳循环(生物地球化学循环)陆地海洋大气89第89页/共109页GEOTECHNOLOGIE－

Das“SystemErde”:VomProzessverstaendniszumErdmanagement地球工程科学－地球系统：从过程认识到地球管理2000-201590第90页/共109页

一旦进入到探索机理、追溯过程的新层次，地球科学就成为引人入胜、动人心弦的事情，内中情趣决不下于侦探案件。地球系统充满了丰富多彩的待破案件和未解之谜，它们不仅是科幻作品的绝妙素材，更足以吸引科学界的有志之士去贡献自己的聪明才智。－－－汪品先

91第91页/共109页第92页/共109页93第93页/共109页94第94页/共109页95第95页/共109页96第96页/共109页97第