环境地学：Geo01-绪论

1第1章绪论2宇宙全景图第1组图片137亿年普朗克宇宙射线望远镜宇宙全景图第1组图片3盘古开天地？？混沌初开，乾坤始奠。轻清者上浮为天，重浊者下凝为地(中国古代的贤哲)BIGBANG

大爆炸宇宙是怎么形成的？4BIGBANG：大爆炸理论150亿年前：宇宙的全部物质，当初都集中在一个“原始原子”(或称宇宙蛋)里，异常紧密温度约1032K，绝对温度1亿亿亿亿度显然这只能维持极其暂短的平衡，一旦平衡破坏，就发生大爆炸，原始原子迅速膨胀，逐渐扩展成为我们的宇宙5大爆炸后大爆炸后1秒钟温度降到1010K，粒子间的强相互作用、弱相互作用、电磁力和引力开始分开在高温下处于基本粒子状态的物质，随着温度的降低，聚合成各类原子大爆炸后50-100万年首先由电子和质子合成氢原子接着是氦原子也大量生成了随后其他所有元素的原子从轻到重依次聚合而成大爆炸后100万年到20亿年逐步形成各类天体星系6宇宙的演变50亿年150亿年100亿年7太阳系形成太阳系出现：大爆炸发生约100亿年太阳的年龄？？8150亿年大爆炸的证据怎么能证明150亿年前发生过这样的大爆炸呢？爆炸形成的宇宙一直在降温，恒星是在降到40000K以下时才开始形成现在测得最老的星系的年龄都只有100多亿年，符合这个理论的推断特别是盖莫夫(G.Gamow，1904-1968)预言：在大爆炸的特殊宇宙背景下产生出来的微波辐射，至今还存在于宇宙空间中，其温度应已降低到只有绝对温度几度9彭兹亚斯(A.A.Penzias,1933)和威尔逊(R.W.Wilson,1936)：1964年，他们通过威尔逊山上一台高灵敏度的射电天文望远镜，在各个方向都测得一种3K的微波背景辐射，有力的支持大爆炸理论为此获得了1978年的诺贝尔物理学奖金其它证据：现在测得的不同天体上氦的丰度，即它在天体中的含量，一般都达到30%左右，仅仅太阳上那种氢合成氦的作用，是不能造出这么多氦的，而大爆炸能做到宇宙在膨胀，因爆炸而使星系间的距离拉开，更已是熟知的事实天文观测中已多次记录到超新星爆炸近年观察到的两个黑洞撞击爆炸的信息，都可以作为佐证10哈勃太空望远镜属于美国航空航天局(NASA)与欧洲航天局(ESA)1990年4月25日，由美国航天飞机送上太空轨道，望远镜长13.3米，直径4.3米，重11.6吨，造价近30亿美元，计划运行15年，2009年5月11日14点01分，第五次也是最后一次维护11螺旋星云漩涡星系诱惑之戒蚂蚁星云12青春喷泉星系对碰星系碰撞星系撕扯13银河系全景图2009年12月5日美国发表了绘制的最新红外银河系全景图，该图像是由80万张斯皮策太空望远镜拍摄的图片拼凑而成，全长37米，两侧高度1米，中心位置高度2米，清晰地描绘了银河系中心区域的膨胀部分第2组图片14哈勃望远镜下的银河系15普通相机下的银河系16银河系模拟图17太阳３Ｄ图第3组图片2011年2月7日，美国宇航局探测器首次拍摄到迄今最完整的太阳3D图像，两颗日地关系天文台(STEREO)探测器相隔180度同时拍摄到太阳的正面和背面18太阳活动异常，地球内部的能量平衡系统面临崩溃192012年2月15日，太阳释放出4年来最强烈的耀斑这有可能在地球大气层产生磁暴，会导致地球日照面的短波信号衰减甚至中断，对我国南方地区的短波通信造成了一定影响201989年3月太阳耀事件：加拿大魁北克省发生了大规模停电事件，600万居民在没有电的状况下度过了9小时2012年9月22日太阳风暴：据英国《新科学家杂志》，美国科学家发布了一份特殊报告，报告中预测了2012年9月22日将出现太阳风暴，分析称这可能引起一次地球灾难，90秒之内美国一些地区将陷入灾难危机。很可能美国会沦落为发展中国家，经济损失达数万亿美元，恢复可能需要4-10年21观察太阳观察太阳最佳时间日全食222009年7月22日300年一遇日全食下一次发生在中国的日全食2034年3月20日将发生在西藏、青海地区，再下一次日全食是2035年9月2日，将出现在我国大同、北京、秦皇岛一线钻石环贝利珠日珥日冕层色球层23观看地点：武汉长江大桥24科学意义?寻找祝融小行星带：位于水星和太阳之间25小行星掠过地球2627捡陨石：$2200/g28未来100年可能靠近地球的小行星29陨石的破坏力30太阳系有史以来最大爆炸：彗木相撞1994年7月，“苏梅克-列维9号”彗星(SL9)与太阳系中的最大行星—木星相撞7月17日4:15到22日8:12的5天多时间内，SL9的21块碎片接二连三地撞向木星，这相当于在130多个小时中，在木星上空不间断地爆炸了20亿颗原子弹，释放出了约40万亿吨“TNT”烈性炸药爆炸时的能量，留下4个直径几万公里的深坑，其直径是地球的几倍31月球全景图第4组图片2007年10月24日，嫦娥1号卫星升空，获全世界首张月球全貌图32阿波罗11号登月That'sonesmallstepforaman,onegiantleapformankind.

NeilAldenArmstrong(1930.8.5-2012.8.25)33中国首次登月计划分三步进行：第一步：发射太空实验室和寻找贵重元素的月球轨道飞行器第二步：实现太空机器人登月第三步：载人登月嫦娥1号：2007年10月24日升空，获全世界首张月球全貌图嫦娥2号：2010年10月1日升空，选定登月车着陆点：虹湾嫦娥3号：2013年12月14日，嫦娥三号成功实施软着陆，玉兔号登月车在月球上行走34地球板块边界图第5组图片35PANGAEA、泛大陆、盘古大陆假想的原始大陆，源出希腊语Pangaia，意为整个陆地，由德国气象学家魏根纳(AlfredWegener)于1912年提出，作为其大陆漂移(continentaldrift)学说的一部分，据推测这个原始大陆约占地球表面积的一半，周围是原始太平洋，三叠纪(约2.45亿∼2.08亿年前)时盘古大陆开始解体，裂开的断块劳亚古陆(Laurasia)即今日的北半球，而贡德瓦纳(冈瓦纳)古陆(Gondwanaland)即今日的南半球，两古陆渐渐漂移分开，并形成大西洋36简图37第6组图片生物灾难恐龙：灭绝于6500万年前38安岳马门溪龙体长约21.3米，背高约3.65，距今1.4亿年前发掘于1987年，现藏于成都理工学院39生物大灭绝生物大爆发：寒武纪初期(5.42~5.30亿年前)生物大灭绝：共5次奥陶纪末期：4.4亿年前，史上第3大生物灭绝事件，85%生物被灭绝泥盆纪后期：3.6亿年前，史上第4大生物灭绝事件，约80%物种绝灭，三叶虫完全绝灭二叠纪末期：2.5亿年前，史上最大规模物种灭绝事件，96%物种绝灭，海洋生物大部分被绝灭三叠纪末期：2.05亿年前，史上第5大生物灭绝事件，76%物种绝灭，海洋生物基本被绝灭白垩纪末期：6500万年前，史上第2大生物灭绝事件，75~80%物种被绝灭，恐龙时代终结40雅丹地貌/丹霞地貌第7组图片甘肃黄河古道41韶关丹霞山42新疆魔鬼城43环境地学：地质与环境康陵：南汉开国皇帝刘岩德陵：南汉皇帝刘隐(刘岩之兄)第8组图片44广州大学城气候宜人水源丰沛土壤肥沃物产丰富水利便捷……环境地学45环境地学/地球科学导论46课程主要内容地质学、地球科学、地球系统科学、环境地质学矿物、岩石(岩浆岩、沉积岩、变质岩)地质年代、地球内部构造、地质构造、板块构造风化作用、河流作用、冰川作用、地下水作用、海洋地质作用、湖沼地质作用、风力地质作用块体运动、地质灾害行星地质、地球的形成与演化人类社会与地质环境47地球科学发展简史(一)古代地球科学知识的萌芽与积累(1７世纪以前)中国《山海经》是成书于春秋战国时代的最早的有关地理、地质、水文、气象的著作(公元前770-221年)《水经注》著名地学著作(512-518)《梦溪笔谈》百科全书式的著作，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、制图等(沈括，1031-1095)《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、成就当居世界前列48外国：古代地质知识的萌芽与积累主要集中在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370-287年)古罗马：《地理学》斯特拉波(Strabo，公元前63-公元20年)：论及化石、海陆升降、火山、地震、河流的搬运与沉积作用等《自然史》老普里尼(Pliny，theElder，公元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《自然问题》西尼卡(Seneca)：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49(二)“文艺复兴”时期(14~16世纪)：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)：“太阳中心说”—对该时期的地球科学研究起了重要作用达·芬奇(1452-1519)：由化石观察研究海陆变迁阿格里柯拉(Agricola，1494-1555)：七部地质专著—“矿物学之父”50(三)地质学的诞生(17-19世纪)《水成论》德国矿物学教授魏尔纳(A.G.Werner,1750-1817)《火成论》《地球理论》英国学者郝屯(J.Hutton,1726-1797)《灾变论》法国学者居维业(D.G.Cuvier,1769-1832)《均变论》法国学者拉马克(Lamark,1744-1829)《“地槽”学说》北美学者霍尔、丹纳《地质学原理》(共三卷)(1880)，英国地质学家莱伊尔，(C.Lyell，1791-1875)，划时代的著作51(四)地球科学的革命与全面发展(20世纪至今)中国的五大构造学派大陆漂移-海底扩张-板块构造“地幔对流”“根”-“柱”构造“系统地球科学”地学交叉学科的兴起各种高新技术的应用由“资源型”转向“社会性”保证人类社会的可持续发展52为什么要学习地质学?学习地球基础知识，提高全民科学素养—吴阶平院士地相的错综，地层的累积，以及古生物进化的痕迹，既可了然如在指掌之上；更能穆然起深远神秘的思想，作人格修养之大助—许寿裳，1923地球科学已成为保障人类生存的科；发展与普及地球科学关系到全人类的生存和繁荣昌盛—古生物学家郝诒[yí]纯院士53地质学地质学(geology)：研究对象：地球研究地球的物质组成、结构构造、地球形成与演化历史以及地球表层各种作用、各种自然现象及其成因的科学54地球科学、地球系统科学地球科学(EarthScience)：是系统研究地球物质的组成、运动、时空演化、相互作用及其形成机制的学科地球系统科学(EarthSystemScience)：强调地球的整体概念，将大气圈、水圈、岩石圈和生物圈看成是具有有机联系的“地球系统”，把太阳和地心作为两个主要的自然驱动器，人类活动作为第三促动因素发生在地球系统中的重大全球变化是上述三个力的作用下，通过物理、化学、生物过程相互作用的结果(形成于2000世纪80年代中期)55数字地球(DigitalEarth)数字地球：一个以地球坐标为依据的、具有多分辨率的海量数据和多维显示的地球虚拟系统美国副总统戈尔于1998年1月提出基于3S技术：GPS、GIS、RS56地质学的任务指导人们寻找和开发矿床资源、能源和水资源金属、非金属石油、天然气、煤炭水利资源开发利用有效地指导抵御自然灾害地震、火山、滑坡、泥石流、洪水泛滥、沙尘暴、地面沉降研究地质环境，保护人体健康环境地质学：地方病环境地球化学：生态污染57地质学的研究内容组成地球的物质物质的组成方式、形成、演化、分布地球的历史：地球的形成和演化应用地质学：水文、工程、环境、灾害、石油地质学等地质学的研究方法和手段：同位素地质学、实验地质学等综合性研究：深空探测、人文科学58地质作用地质作用(GeologicalAction)：就是形成和改变地球的物质组成、外部形态特征与内部构造的各种作用，分内力地质作用和外力地质作用内(动)力地质作用：岩浆作用、构造作用、地震作用、变质作用、地球各圈层相互作用等外(动)力地质作用：主要指太阳能、日月引力等通过大气、水、生物等引起的包括风化、剥蚀、搬运、沉积、固结成岩等作用59地质作用的研究方法野外调查开展具体的野外调查和勘测仪器测量大地测量、航空航天和遥感技术、实验室分析、测试与科学实验理论分析将今论古以古论今，论未来活动论：一切事物都是在不断活动和演化的新科技手段综合分析、电子计算机技术应用60野外调查野外调查是地球科学工作最基本和最重要的环节，只有有针对性地到现场去认真、细致地收集原始资料，才能为正确地解决地球科学问题提供可能空间的广泛性决定要把自然界当作天然的实验室进行研究，但不能把大自然搬到室内来进行研究获取野外第一手的资料是地球科学研究的起点，也是基础地质三大件61仪器测量、新的科技手段可获得有关地球的定量参数(几何学，Geometry)陆—可以在实验室、陆地地面、地下坑道和钻孔中海—可在水面上、大洋深处空—可在低层大气，也可在外层空间(人造卫星)62理论分析将今论古法：也称历史比较法，或现实主义原理地质学最基本的方法论人类不可能目睹地质事件发生的全过程，但可以通过各种地质事件遗留下来的地质现象与结果，利用现今地质作用的规律，反推古代地质事件发生的条件、过程及其特点现在是认识过去的钥匙——英国地质学家莱伊尔(C.Lyell,1791~1875)63以古论今，论未来通过过去地质记录中保留的某一地质作用的全过程，来帮助我们更好的认识现在和未来例如深海沉积物留下的信息能够反映地质历史时期气候冷暖变化的周期性，可以帮助我们预测未来的气候变化化石：可以帮助我们推论生物的演化二亿多年前的珊瑚现代珊瑚64地质作用研究的意义：理论性与应用性都很强应用性：随着生产和科学技术的发展，地球科学的研究内容和领域也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理论性：揭示自然界奥秘与规律的科学使命，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65现实应用意义建立科学的世界观，破除迷信寻找、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66为三峡大坝寻找稳固的地基——一块巨大的无裂缝的花岗岩67油气资源勘探开发68理论研究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它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当代自然科学的一些重大基本理论问题，如天体的起源、生命的起源等问题的最后解决也都离不开地球科学的研究69宇宙深空探索-火星探测如天体的起源、生命的起源等问题的最后解决也都离不开地球科学的研究70火星陨石“艾伦-希尔斯84001”美国宇航局、美国国家科学基金会和史密森学会联合组成的南极陨石搜寻计划小组于1984年12月27日在南极洲艾伦丘陵中发现的这