地球科学概论绪论.ppt

地球科学概论,张维杰 (地球科学与资源学院) 构造地质教研室 教二楼232 Tel:13651230456 E-mail: zhwjcugb.edu.cn,1,绪 论 一 、地球科学的研究对象和研究内容 二、地球科学的研究方法 三、研究地球科学的意义 四、地球科学的历史与未来 五、课程学习,2,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。,3,一、地球科学的研究对象 和研究内容,4,5,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,6,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。,7,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。,8,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。,9,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。,10,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。,11,二、地球科学的研究方法,12,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,13,14,15,16,17,18,19,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,20,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,21,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,22,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。,23,24,25,26,27,28,29,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,30,31,32,33,34,35,36,37,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,38,美国：GPS 俄罗斯：格洛纳斯 欧洲：伽利略 中国：北斗,39,40,42,43,44,45,未来对地观测卫星系统结构体系,46,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,47,流纹质熔结凝灰岩 312.9 ±1.7Ma,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(Digital Earth),49,51,52,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,数字填图发展现状,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,1,2,3,地球系统的 三个观测平台,56,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。,57,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, 17911875),资料的综合分析、归纳、推理,58,三、地球科学的研究意义,59,（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。,60,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。,61,62,探索月球 探索宇宙,63,(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,64,65,66,67,68,南津关,三斗坪,三 峡 坝 址 选 择,69,70,71,72,73,74,地球科学历史与未来 (一)古代地球科学知识的萌芽与积累 (1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）。,75,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？,76,(一)古代地球科学知识的萌芽与积累 (1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),77,(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（Pliny the Elder） 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。,78,（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”,79,(二)地球科学的主要学科的创立与初步发展 (1-19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,80,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,81,(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,82,地球系统科学观,83,地球是一个复杂的系统 requiring an integrated approach,84,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(Earths System)。,85,86,87,我国地球系统科学研究：,88,(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,89,90,GEOTECHNOLOGIE Das “System Erde”: Vom Prozessverstaendnis zum Erdmanagement,地球工程科学 地球系统： 从过程认识到地球管理,2000-2015,91,一旦进入到探索机理、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,92,94,95,96,97,98,99,100,101,102,五、本课程特点及要求,（一）、课程特点 1、地学基础课 2、课程体系四大部分 地球的一般知识介绍 地球表层地质作用 地球内部地质作用 地球的形成、演化、资源与环境,103,课程特点 基础性强、图表多、叙述性强 概念多、前后交叉 授课方式： 讲课、实习、自学 理解记忆基本概念，分析、发现、 综合归纳所学知识建立思维方式,104,学习方法及要求 发挥主观能动性； 思考、找问题； 听讲和讨论、问题、记录、记笔记 实习认真观察、自主填写实习报告。 及时总结；,105,主 要 参 考 教 材,地球科学概论课堂实习指导书内部教材,106,参考书,1999版,2004版,2001版,107,参考书,2004版,2000版,108,复习题：,地球科学 1从总的方面看地球科学的研究对象具有哪些特点?针对这些特点，在地质学研究中采取了哪些研究方法? 2研究地球科学有哪些重要的理论意义和实际意义？,109,