前言 为了适应高等学校教学改革的新形势，使地质类院校理工科学生向着知 识面宽、适应社会能力强的方向发展，我们组织编写了《地球科学概论》作 为地质类本、专科生公共基础课的试用教材，以期使学生较全面地了解地球 科学的概貌。 地球科学是一门研究领域广、分支学科多、 理论与应用紧密结合的学科 体系。本书作为高等学校学习地球科学的入门教材，较详细地介绍了有关地 球科学的一些基本知识、基本概念和基本原理，涉及到地球科学的地质学、 地球物理学、地理学、气象学、海洋学、水文学、环境地学、天文地学等方 面。本教材的主要特点是： 1.把整个教学内容按内在联系由浅入深、由表及里地纳入 一个完整体 系。该体系以建立整体的地球观、自然观为主线，先从了解地球的宇宙环境 和宏观特征入手，进而介绍地球的外部圈层和内部圈层特征，接着重点阐述 了推动地球发展的各种地质作用、地球动力系统以及与人类关系密切的地球 的资源与环境问题，最后介绍地球起源与演化的基本认识。 2.强调地质作用的过程与产物，将以往所称的外力地质作用改称为表层 地质作用，并采用风化一剥蚀一搬运一沉积一成岩作用的作用过程体系，以 避免过多的内容重复；将以往所称的内力地质作用改称为内部地质作用，并 将传统的地震作用并入构造运动之中。 3尽景吸收现代地球到学的新井屁与新成果。垂视知▣的雨新 4.以满足教学需要为原则，认真精选教学内容， 力争做到份量适中 本教材由中国地质大学（北京）《地球科学概论》教学组编写。具体分 工如下：绪论、第一章第二至四节、第三章、第四章第一节、第七章第二节、 第八章、第九章由汪新文编写：第四章第二节、第五章、第十章第五节、第 十一章第一至三节由程捷编写； 第十章第三节、第十 一音笙 四至五节由林建平编写；第二章由程捷、汪新文编写；第六章由林建平、 龙吟编写；第十章第一至二节由林建平、王果胜编写；第十章第四节由程捷、 王果胜、林建平编写；第十二章由李龙吟、汪新文编写；第一章第一节由赵 国春编写。颜丹平、赵靖、曹秀华参加了本书有关内容的讨论与拟定。本书 由新文任主编，并进行全书文图的增补 删减和统 本书的基础是本教学组1992年编写的《普通地质学》 (校内出版)和 1995年改编的《地球科学概论》（校内出版），在编写过程中得到万天丰教 授、赵其强教授、徐元恺教授的具体指导，并详细审阅初稿，提出修改意见。 1995年改编的《地球科学概论》由赵其强教授、庄培仁教授担任主审， 出宝贵意见。 此后 又广泛征求了校内 关教学自 1 等教 授的修编意见。本次出版的《地球科学概论》是在参考上述意见的基础上 经本编写组认真修编完成的。在教材的编写过程中，得到学校、教务处、地 球科学与资源学院及构造教研室领导和老师的关心和支持；并得到北京市教 委教改试点项目 《地球科学概论》课程体系完善与教材建设的资助。在 此一并表示衷心感谢 由于编者水平有限，书中可能存在不少的缺点和错误，切盼广大使用者 提出批评意见，以便进一步提高教材质量
前 言 为了适应高等学校教学改革的新形势，使地质类院校理工科学生向着知 识面宽、适应社会能力强的方向发展，我们组织编写了《地球科学概论》作 为地质类本、专科生公共基础课的试用教材，以期使学生较全面地了解地球 科学的概貌。 地球科学是一门研究领域广、分支学科多、理论与应用紧密结合的学科 体系。本书作为高等学校学习地球科学的入门教材，较详细地介绍了有关地 球科学的一些基本知识、基本概念和基本原理，涉及到地球科学的地质学、 地球物理学、地理学、气象学、海洋学、水文学、环境地学、天文地学等方 面。本教材的主要特点是： 1.把整个教学内容按内在联系由浅入深、由表及里地纳入一个完整体 系。该体系以建立整体的地球观、自然观为主线，先从了解地球的宇宙环境 和宏观特征入手，进而介绍地球的外部圈层和内部圈层特征，接着重点阐述 了推动地球发展的各种地质作用、地球动力系统以及与人类关系密切的地球 的资源与环境问题，最后介绍地球起源与演化的基本认识。 2.强调地质作用的过程与产物，将以往所称的外力地质作用改称为表层 地质作用，并采用风化—剥蚀—搬运—沉积—成岩作用的作用过程体系，以 避免过多的内容重复；将以往所称的内力地质作用改称为内部地质作用，并 将传统的地震作用并入构造运动之中。 3.尽量吸收现代地球科学的新进展与新成果，重视知识的更新。 4.以满足教学需要为原则，认真精选教学内容，力争做到份量适中。 本教材由中国地质大学（北京）《地球科学概论》教学组编写。具体分 工如下：绪论、第一章第二至四节、第三章、第四章第一节、第七章第二节、 第八章、第九章由汪新文编写；第四章第二节、第五章、第十章第五节、第 十一章第一至三节由程捷编写；第七章第一节、第十章第三节、第十一章第 四至五节由林建平编写；第二章由程捷、汪新文编写；第六章由林建平、李 龙吟编写；第十章第一至二节由林建平、王果胜编写；第十章第四节由程捷、 王果胜、林建平编写；第十二章由李龙吟、汪新文编写；第一章第一节由赵 国春编写。颜丹平、赵靖、曹秀华参加了本书有关内容的讨论与拟定。本书 由汪新文任主编，并进行全书文图的增补、删减和统一编纂。 本书的基础是本教学组 1992 年编写的《普通地质学》（校内出版）和 1995 年改编的《地球科学概论》（校内出版），在编写过程中得到万天丰教 授、赵其强教授、徐元恺教授的具体指导，并详细审阅初稿，提出修改意见。 1995 年改编的《地球科学概论》由赵其强教授、庄培仁教授担任主审，并提 出宝贵意见。此后，又广泛征求了校内有关教学单位和吴正文、马鸿文等教 授的修编意见。本次出版的《地球科学概论》是在参考上述意见的基础上， 经本编写组认真修编完成的。在教材的编写过程中，得到学校、教务处、地 球科学与资源学院及构造教研室领导和老师的关心和支持；并得到北京市教 委教改试点项目——《地球科学概论》课程体系完善与教材建设的资助。在 此一并表示衷心感谢。 由于编者水平有限，书中可能存在不少的缺点和错误，切盼广大使用者 提出批评意见，以便进一步提高教材质量
绪论 第一节地球科学的研究对象和研究内容 人类生活在地球上，衣食住行等一切活动都离不开地球。如人们要靠山 川大地获取生活资料以维持生命，要从地球中开采矿物资源制造生产和生活 要了解地球上的自然地理和气候条件以便发展生产 要与地球上发生 的各种自然灾害作斗争。因而，人类在长期的实践中逐步加深了对地球的认 识，并且逐渐形成了一门以地球为研究对象的科学 一地球科学 (geoscience) 地球科学简称地学，是数学、物理学、化学、天文学、地学、生物学六 大基础自然科学之 地球科学以地球为研究对 包括环绕地球周围的气 体（大气圈）、地球表面的水体（水圈）、地球表面形态和固体地球本身。 至于地球表面的生物体（生物圈），由于其研究内容广、分支学科较多、且 研究方法具有特殊性，因而已独立成一门专门的基础自然科学 生物学。 但生物的起源与演化、生物体与生存的地球环境之间的关系也属于地球科学 的研究范畴。 地球科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，地球科学的研究 内容知领域也不断地深入和广展逐渐形成了日臻完盖的由多学科组成的 合性学科体系 地球科学目前主要 包洁地质字 地 物理学、 地理学 气多 学、水文学、海洋学、士壤学、环境地学等学科。其中， 地质学(geology 由于其研究领域广博、分支学科较多，并且以研究地球的本质特征为目的， 因而成为地球科学的主要组成部分，以至于人们有时把地质学和地球科学作 为同义语使用其空两考的义是右差别的 们且右句空关系。随若刮学 的发展，地球科学还 不断地诞生新的学科 和出 边缘学科 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 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 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。 气象学(m阳teorology)以地球周围的大气圈为研究对象，主要研究大与 的各种物理性质、物理现象及其变化规律。 研 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、天气学 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村程的发生、发展本质，从而堂据并应用它为人 类生活和国家经济建设服务 水文学(hydrology)和海洋学(oceanography)以地球表面分布的水体 为研究对象。水文学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
绪论 第一节 地球科学的研究对象和研究内容 人类生活在地球上，衣食住行等一切活动都离不开地球。如人们要靠山 川大地获取生活资料以维持生命，要从地球中开采矿物资源制造生产和生活 工具，要了解地球上的自然地理和气候条件以便发展生产，要与地球上发生 的各种自然灾害作斗争。因而，人类在长期的实践中逐步加深了对地球的认 识，并且逐渐形成了一门以地球为研究对象的科学——地球科学 （geoscience）。 地球科学简称地学，是数学、物理学、化学、天文学、地学、生物学六 大基础自然科学之一。地球科学以地球为研究对象，包括环绕地球周围的气 体（大气圈）、地球表面的水体（水圈）、地球表面形态和固体地球本身。 至于地球表面的生物体（生物圈），由于其研究内容广、分支学科较多、且 研究方法具有特殊性，因而已独立成一门专门的基础自然科学——生物学。 但生物的起源与演化、生物体与生存的地球环境之间的关系也属于地球科学 的研究范畴。 地球科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。地球科学目前主要包括地质学、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。其中，地质学（geology） 由于其研究领域广博、分支学科较多，并且以研究地球的本质特征为目的， 因而成为地球科学的主要组成部分，以至于人们有时把地质学和地球科学作 为同义语使用，其实两者的含义是有差别的，它们具有包容关系。随着科学 的发展，地球科学还会不断地诞生新的学科和出现一些边缘学科。 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。 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、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，从而掌握并应用它为人 类生活和国家经济建设服务。 水文学（hydrology）和海洋学（oceanography）以地球表面分布的水体 为研究对象。水文学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
系统和人举社会之间的相互影向与相石联系。海洋学是以海洋作为一个神立 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。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。 土壤学 (soi ce 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、土壤物理学、土壤化学、土壤地质学等。 地球物理学(geo ysics)是应用物理学的方法研究地球的一门学科 是近代发展起来的地球科学与物理学相结合的 门重要边缘学科。广义的地 球物理学的研究对象包括固体地球及其表部的水体和周围的大气圈。但由于 水体和大气圈的研究都已建立起相应的独立学科，所以一般所称的地球物理 学是狭义的，其主要研究对象是固体地球，因而也可称之为固体地球物理学 地物甲兴占开周地的冬动物甲性质物甲免乃其发生与发 程、地球的内部构造与组成、地球的 起源与演化等。其主要分支学科有地 学、地磁学、重力学、地热学、地电学、大地测量学、大地构造物理学和应 用地球物理学等。其中，应用地球物理学主要是研究地球物理勘探方法及其 在地球资源的勘探与开发、地球环境的监测与保护等方面的应用。 地质学 (ge logy)研究的主体对象也是固体地球， 当前主要是研固材 地球的表层 地壳或岩石圈。地壳或岩石圈的厚度 般为几十到二百公里 左右，与地球的半径(6371km)相比只是一个很薄的表壳。这 一薄壳之所以 成为地质学当前研究的主要对象，一方面是出于实际需要，因为这一层与人 类的生活、生产及生存都直接相关；另一方面是受现时人类能力的限制。 们可以直接观测和研究地球表层 但现阶段人类尚无能力对地下深处进行直 接研究 钻井取样是目前人们获取地球较深部物质进行直接研究的唯 径，但由于受当前技术水平的限制，钻并所能达到的深度是有限的。目前世 界上最深的钻井(12.5km)位于俄罗斯西北部的科拉半岛，这一深度尚不足 该区大陆地壳厚度的一分之 。可以相信，随着科学技术的发展，地质学研 究的对象将不断 地球的深部（如地 地核)扩展 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。按其研究内容和任务的不同，地质学的主要 分支学科可简举如下： (1)研究地球的物质组成方面的学科，如结晶学、矿物学、岩石学等； (2)研 地球的内音 构造方面的学科， 如构造地质学、 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，如古生物学、地层学、地史学、 古地理学、地貌及第四纪地质学等； (4)研究地质学的应用方面的学科，可分为两个方面：其一是研究地下 资源方面的分科 如矿月 油地质学 煤田地质学、水文地质 等 是研究地质与人类生活环境及灾害防护方面的分科，如工程地质学、环境 地质学、地震地质学等。 此外，人们为了更好地研究上述地质学的各个方面，不断地吸收和借鉴
系统和人类社会之间的相互影响与相互联系。海洋学是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。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。 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、土壤物理学、土壤化学、土壤地质学等。 地球物理学（geophysics）是应用物理学的方法研究地球的一门学科， 是近代发展起来的地球科学与物理学相结合的一门重要边缘学科。广义的地 球物理学的研究对象包括固体地球及其表部的水体和周围的大气圈。但由于 水体和大气圈的研究都已建立起相应的独立学科，所以一般所称的地球物理 学是狭义的，其主要研究对象是固体地球，因而也可称之为固体地球物理学。 地球物理学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、地球的起源与演化等。其主要分支学科有地震 学、地磁学、重力学、地热学、地电学、大地测量学、大地构造物理学和应 用地球物理学等。其中，应用地球物理学主要是研究地球物理勘探方法及其 在地球资源的勘探与开发、地球环境的监测与保护等方面的应用。 地质学（geology）研究的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。地壳或岩石圈的厚度一般为几十到二百公里 左右，与地球的半径（6371km）相比只是一个很薄的表壳。这一薄壳之所以 成为地质学当前研究的主要对象，一方面是出于实际需要，因为这一层与人 类的生活、生产及生存都直接相关；另一方面是受现时人类能力的限制。人 们可以直接观测和研究地球表层，但现阶段人类尚无能力对地下深处进行直 接研究。钻井取样是目前人们获取地球较深部物质进行直接研究的唯一途 径，但由于受当前技术水平的限制，钻井所能达到的深度是有限的。目前世 界上最深的钻井（12.5km）位于俄罗斯西北部的科拉半岛，这一深度尚不足 该区大陆地壳厚度的二分之一。可以相信，随着科学技术的发展，地质学研 究的对象将不断向地球的深部（如地幔、地核）扩展。 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。按其研究内容和任务的不同，地质学的主要 分支学科可简举如下： （1）研究地球的物质组成方面的学科，如结晶学、矿物学、岩石学等； （2）研究地球的内部构造方面的学科，如构造地质学、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，如古生物学、地层学、地史学、 古地理学、地貌及第四纪地质学等； （4）研究地质学的应用方面的学科，可分为两个方面：其一是研究地下 资源方面的分科，如矿床学、石油地质学、煤田地质学、水文地质学等；其 二是研究地质与人类生活环境及灾害防护方面的分科，如工程地质学、环境 地质学、地震地质学等。 此外，人们为了更好地研究上述地质学的各个方面，不断地吸收和借鉴
其它一些学科的先进理论、方法和技术，用以促进和深化地质学的各项研究， 于是逐渐形成了一系列的边缘学科，如数学地质 地球化学、同位素地质学 天文地质学 海洋地质学 遥感地质学及实验地质学等，这些边缘学科在现 代地质学各领域的研究中发挥着极其重要的作用。 近几十年来，由于世界各国工业、农业、军事、航天、交通等产业的飞 速发展，其结果给地球的自然环境带来了巨大的影响。这种影响有些是直接 (如污染问题) 有些是间接的（如气候变化） 它已经严重地影响到地 球的自然生态和人类的生存与发展，因而受到科 学工作者和全人类的广泛关 注。这一问题与地球科学和环境科学关系密切，于是在地球科学中逐渐形成 了一门与环境科学相结合的边缘学科，即环境地学。环境地学主要研究地球 自然环境的组成、结构、形成、演变以及环境的破坏、污染、防止、保护 改良与评价等 据地球科学 各学科所研究的侧重点不同 又可分为环域 地质学、环境地理学、环境气象学、环境水文学、环境海洋学、环境土壤学 等。 第二节地球科学的研究方法 由于地球科学以庞大的地球作为研究对象，并且具有很强的实践性和应 用性，所以它的研究方法与其它几门自然科学有较大的差异。它既要借助于 数学、物理、化学、生物学及天文学的一些研究方法，同时又有自己的特殊 地球科学的研究方法与其研究对象的特点有关，地球作为其研究对橡主 要有以下特点： (1)空间的广泛性与微观性地球是一个庞大的物体，其周长超过4 万km.表面积铝时5亿.km2。因止 无论是研究大气圈、水圈、生物圈以及 固体地球，其空间都是十分广大的。 个巨大的空间及物体本身是由不 同尺度或规模的空间和物质体所组成的。因 要研究庞大的地球，就必须 研究不同尺度或规模的空间及其物质体，特别是要注重研究微观的空间和物 质特征，如不同学科都要研究其相应对象的化学成分、化学元素的特性等， 地质学要研究矿物晶体结构，水文学和海洋学要研究水质的运动等，气象学 要研究气体分子的 汪动空 只有把不同尺度的研究结合起来 把宏观和微观 结合起来，才能获得正确的和规律性的认识 (2)整体性与分异性（或差异性） 整个地球是一个有机的整体。不仅 在空间上地球的内部圈层、外部圈层都表现为连续的整体性；而且地球的各 内部圈层之间、内部与外部圈层之间、各外部圈层之间都是互相作用、互相 影响 相互渗透的 圈层或某 个部分的运动与 都会 不同程度 地影响其它部分甚至其它圈层的变化，这也充分表现了它们的有机整体性。 然而，地球也是一个非均质体，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差异，表现出分异性。例如，不同地区的地理环境、」 气候不墙具右明显的美导。不同地区的水文条件具右明显美异。周休地球结 别是地壳的不同地区或不同组成部分的差异性更为强烈 如大陆 海洋 山 系、平原等。这种差异性不仅表现在空间和组成上，也表现在它们的运动、 变化与形成、发展上。 (3)时间的漫长性与瞬间性据科学测算，地球的年龄长达46亿年
其它一些学科的先进理论、方法和技术，用以促进和深化地质学的各项研究， 于是逐渐形成了一系列的边缘学科，如数学地质、地球化学、同位素地质学、 天文地质学、海洋地质学、遥感地质学及实验地质学等，这些边缘学科在现 代地质学各领域的研究中发挥着极其重要的作用。 近几十年来，由于世界各国工业、农业、军事、航天、交通等产业的飞 速发展，其结果给地球的自然环境带来了巨大的影响。这种影响有些是直接 的（如污染问题）、有些是间接的（如气候变化），它已经严重地影响到地 球的自然生态和人类的生存与发展，因而受到科学工作者和全人类的广泛关 注。这一问题与地球科学和环境科学关系密切，于是在地球科学中逐渐形成 了一门与环境科学相结合的边缘学科，即环境地学。环境地学主要研究地球 自然环境的组成、结构、形成、演变以及环境的破坏、污染、防止、保护、 改良与评价等。根据地球科学中各学科所研究的侧重点不同，又可分为环境 地质学、环境地理学、环境气象学、环境水文学、环境海洋学、环境土壤学 等。 第二节 地球科学的研究方法 由于地球科学以庞大的地球作为研究对象，并且具有很强的实践性和应 用性，所以它的研究方法与其它几门自然科学有较大的差异。它既要借助于 数学、物理、化学、生物学及天文学的一些研究方法，同时又有自己的特殊 性。 地球科学的研究方法与其研究对象的特点有关，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 地球是一个庞大的物体，其周长超过 4 万 km，表面积超过 5 亿 km2。因此，无论是研究大气圈、水圈、生物圈以及 固体地球，其空间都是十分广大的。这样一个巨大的空间及物体本身是由不 同尺度或规模的空间和物质体所组成的。因此，要研究庞大的地球，就必须 研究不同尺度或规模的空间及其物质体，特别是要注重研究微观的空间和物 质特征，如不同学科都要研究其相应对象的化学成分、化学元素的特性等， 地质学要研究矿物晶体结构，水文学和海洋学要研究水质的运动等，气象学 要研究气体分子的活动等。只有把不同尺度的研究结合起来，把宏观和微观 结合起来，才能获得正确的和规律性的认识。 （2）整体性与分异性（或差异性） 整个地球是一个有机的整体。不仅 在空间上地球的内部圈层、外部圈层都表现为连续的整体性；而且地球的各 内部圈层之间、内部与外部圈层之间、各外部圈层之间都是互相作用、互相 影响、相互渗透的，某一个圈层或某一个部分的运动与变化，都会不同程度 地影响其它部分甚至其它圈层的变化，这也充分表现了它们的有机整体性。 然而，地球也是一个非均质体，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差异，表现出分异性。例如，不同地区的地理环境、 气候环境具有明显的差异，不同地区的水文条件具有明显差异。固体地球特 别是地壳的不同地区或不同组成部分的差异性更为强烈，如大陆、海洋、山 系、平原等。这种差异性不仅表现在空间和组成上，也表现在它们的运动、 变化与形成、发展上。 （3）时间的漫长性与瞬间性 据科学测算，地球的年龄长达 46 亿年
在这漫长的时间里，地球上增发生时许多重要的自然事件。诸如海陆恋千 山脉形成、生物进化等等 这些事件的发生 程多数是极其缓慢的， 往往要 经过数百万年甚至数千万年才能完成。短暂的人生很难目睹这些事件的全过 程，而只能观察到事件完成后留下来的结果以及正在发生的事件的某一阶段 的情况。但是，有些事件的发生可以在很短的时间内完成。例如，天气现象 往往表现为几天、几对其至更短的时间地唐、火山操发也都发生在极短 的时间内 (4)自然过程的复杂性与有序性地球演化至今经历了复杂的过程。其 中既有物理变化，也有化学变化；既有地表常温、常压状态下的作用过程， 也有地下深处高温、高压状态下的作用过程。此外，各种自然过程还会受地 区性条件的影响而具有地区的差异性。所以，自然过程是极其复杂的，而目 这种过程由于其漫长性和不可逆性，依靠人类的力量很难完 全重塑和再现其 过程，因而更增添了地球科学研究工作的艰巨性。但是，这些复杂的自然过 程并不是杂乱无章的，它们都具有其发生、发展的条件和过程，都具有一定 的规律可循，这正是地球科学工作的重要研究任务。 研究对象的特点决定了地球科学具有 一些独特的研究方法，并且随着科 学技术的发展和进步， 地球科学的研究方法也会得到不断的补充和推进。现 择要简述研究方法如下： (1)野外调查空间的广泛性决定了地球科学工作者首先必须到野外去 观空自然界，把自然果当作天然的实哈室讲行研究，而不可能把庞大而复杂 的大自然搬到室内来进行研究。野外调查是地球科学工作最基本和最重要的 环节， 它能获所研究对象的异 手资科 例如野外地质调查 水系与水文 状态调查、自然地理调查、土壤调查、资源与环境调查等。只有计对性地到 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。 仪器观测是地球科学用来获取研究对象的定性和定量资 料的重要手段，通过仪器观测可以了解到研究对象的各种物理、化学性质 参量的静态特征和动态变化，为科学的分析、推理提供了依据。仪器观测为 地球科学步入科学轨道提供了条件，例如16一17世纪气温、气压、显度等气 鱼仪器的发明与浩、使气象学逐新发展成为一门宗盖的学科。现代高结电 的常规与高空气象仪器观测仍然是气象学的重要研究基础。同样 仪器观 在水文学、海洋学研究中也占有特殊重要的位置。仪器观测对于现代地球物 理学、地质学的地球内部研究，对于土壤学的研究特别是对于环境地学中的 各种监测与评价，都具有极其重要的作用。在现场进行的仪器观测也属于第 一手资料，除了科学工作者根据不同的研究目的在现场进行各种观测外， 们还常常设立各种定点观 气象 击上 环境监测 站等，并通过大量的台站建立观测网，以便获得系统的观测资料 (3)大地测量这是地球科学中既古老而又发展迅速的一种重要研究方 法，它在推动地球科学的发展中起了重要作用。早在古埃及和古中国的远古 时代人们借助干先及其它 进行土地规划、地形 与地理制图 火利与工程建设等 。到了近代，随着测量仪器的进步 逐渐岁 展成为传统的大地水准测量和大地三角测量。本世纪中叶发展起来的海洋测 深技术（声纳）对于海洋学的发展和地质学的革命曾起了决定性的作用。近 些年发展起来的激光测距、人造卫星定位系统(GPS)又给地球科学带来了深
在这漫长的时间里，地球上曾发生过许多重要的自然事件，诸如海陆变迁、 山脉形成、生物进化等等。这些事件的发生过程多数是极其缓慢的，往往要 经过数百万年甚至数千万年才能完成。短暂的人生很难目睹这些事件的全过 程，而只能观察到事件完成后留下来的结果以及正在发生的事件的某一阶段 的情况。但是，有些事件的发生可以在很短的时间内完成。例如，天气现象 往往表现为几天、几时甚至更短的时间，地震、火山爆发等也都发生在极短 的时间内。 （4）自然过程的复杂性与有序性 地球演化至今经历了复杂的过程。其 中既有物理变化，也有化学变化；既有地表常温、常压状态下的作用过程， 也有地下深处高温、高压状态下的作用过程。此外，各种自然过程还会受地 区性条件的影响而具有地区的差异性。所以，自然过程是极其复杂的，而且 这种过程由于其漫长性和不可逆性，依靠人类的力量很难完全重塑和再现其 过程，因而更增添了地球科学研究工作的艰巨性。但是，这些复杂的自然过 程并不是杂乱无章的，它们都具有其发生、发展的条件和过程，都具有一定 的规律可循，这正是地球科学工作的重要研究任务。 研究对象的特点决定了地球科学具有一些独特的研究方法，并且随着科 学技术的发展和进步，地球科学的研究方法也会得到不断的补充和推进。现 择要简述研究方法如下： （1）野外调查 空间的广泛性决定了地球科学工作者首先必须到野外去 观察自然界，把自然界当作天然的实验室进行研究，而不可能把庞大而复杂 的大自然搬到室内来进行研究。野外调查是地球科学工作最基本和最重要的 环节，它能获取所研究对象的第一手资料。例如野外地质调查、水系与水文 状态调查、自然地理调查、土壤调查、资源与环境调查等。只有针对性地到 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。 （2）仪器观测 仪器观测是地球科学用来获取研究对象的定性和定量资 料的重要手段，通过仪器观测可以了解到研究对象的各种物理、化学性质、 参量的静态特征和动态变化，为科学的分析、推理提供了依据。仪器观测为 地球科学步入科学轨道提供了条件，例如 16～17 世纪气温、气压、湿度等气 象仪器的发明与创造，使气象学逐渐发展成为一门完善的学科。现代高精度 的常规与高空气象仪器观测仍然是气象学的重要研究基础。同样，仪器观测 在水文学、海洋学研究中也占有特殊重要的位置。仪器观测对于现代地球物 理学、地质学的地球内部研究，对于土壤学的研究特别是对于环境地学中的 各种监测与评价，都具有极其重要的作用。在现场进行的仪器观测也属于第 一手资料，除了科学工作者根据不同的研究目的在现场进行各种观测外，人 们还常常设立各种定点观测台站，如气象站、水文站、地震台站、环境监测 站等，并通过大量的台站建立观测网，以便获得系统的观测资料。 （3）大地测量 这是地球科学中既古老而又发展迅速的一种重要研究方 法，它在推动地球科学的发展中起了重要作用。早在古埃及和古中国的远古 时代，人们就借助于步测及其它一些简单的测量工具，进行土地规划、地形 与地理制图、水利与工程建设等。到了近代，随着测量仪器的进步，逐渐发 展成为传统的大地水准测量和大地三角测量。本世纪中叶发展起来的海洋测 深技术（声纳）对于海洋学的发展和地质学的革命曾起了决定性的作用。近 些年发展起来的激光测距、人造卫星定位系统（GPS）又给地球科学带来了深
刻影响。大地测量的方法对于地理学、地质学、海洋学、水文学及土壤学等 的研究十分重要 航天和遥感技术 现代航空、航天和遥感技术极大地推动了 地球科学的发展，成为现代地球科学不可缺少或不可忽视的重要研究方法。 由于地球的空间广大，要在短时间内获取大区域的资料，特别是大区域的动 态变化状况，就必须充分利用航空、航天和遥感技术，如卫星云图、卫星遥 感影像、航空照片等 航空 航天和遥感技术对现代气象学的发展和进步起 了决定性作用，成为其重要支柱。它们也是现代海洋学、地理学的主要研究 手段，而且对于现代地质学、土壤学、水文学、环境地学等也发挥着重要作 用 (5)实哈室分析、侧试与科学实命这是地球科学中各门学科均普遍采 用的研究方法 主要是从研 对象中取得所需的各种样品或标 然后在实 验室进行分析、测试，以便获取物质成分、结构、物理与化学性质以及形成 历史等方面的定性和定量资料，并通过科学实验分析和推断其形成、演变过 程、发展趋势等。随着科学的发展，地球科学中的实验科学已有相当的进步 但由于自然过程的影响因素复杂，加之时间的漫长性与空间的广泛性以及现 代实验技 平的限 在地球科学中有 时很难进行与自然界 一致的真实 验 因此，地球科学上常采取简化影阿因素、创造 些特定的物理、化学 境，模拟自然现象的成因、过程和发展规律，这种方法称为模拟实验。模拟 实验只能是近似的，实验结果往往与自然过程有一定差距，但它在再造自然 现象的过程、验证和探索地球科学规律方面发挥着重要作用。 (6)历史比较法 这是地质学最基本的方法 时间的漫长性决定了地 质学必须用历史的、辩证的方法来进行研究。虽然人类不可能目睹地质事件 发生的全讨程，但是，可以诵时各种地质事件贵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 这就是所谓的“历史比较法” (或称“今论古 :即空主义原则” 原理 这一原理是由英国地质学家莱伊尔(C.Lyel, 1791 在 屯(J.Hutton,1726 1797年，英国学者)的均变论学说的基础上提出来的： 莱伊尔明确指出：“现在是了解过去的钥匙” 例如.现代珊湖只生活在温 暖、平静、水质清洁的浅海环境中，如果在古代形成的岩石中发现有珊湖化 ，便可推断这些岩石也是在古代温暖、清洁的浅海环境中形成的；又如 种特殊的岩石 如果右 个地区发现有 古代火山岩存在，我们就可以推断当时这一地区曾发生过火山喷发作用，等 等。历史比较法是一种研究地球发展历史的分析推理方法，它的提出，对现 代地质学的发展起了重要的促进作用。这一原理的理论基础是“均变论” 均变论认为，在漫长的地质历史过程中 地球的演变总是以渐进的方式持续 地进行，无论是过去还是现在， 其方式和结 果都是 数的 但是，现代地质 学的研究证明，均变论的观点是片面和机械的。地球演变的过程是不可逆的， 现在并不是过去的简单重复，而是既具有相似性，又具有前进性。例如，地 质学的多方面研究揭示，在地球演变过程中，地表大气圈、水圈、生物圈的 组成、数量、温压以及地球或地壳内部的结构、构造等特征都在发生不断地 变化，与现代的状况存在不同程度的差异， 这些必然会导致当时发生的地质 作用的方式与过程具有一系列与今天不同的特点。地球演变的过程也并不总 是以渐进、均变的形式进行，而是在均变的过程中存在着一些短暂的、剧烈
刻影响。大地测量的方法对于地理学、地质学、海洋学、水文学及土壤学等 的研究十分重要。 （4）航空、航天和遥感技术 现代航空、航天和遥感技术极大地推动了 地球科学的发展，成为现代地球科学不可缺少或不可忽视的重要研究方法。 由于地球的空间广大，要在短时间内获取大区域的资料，特别是大区域的动 态变化状况，就必须充分利用航空、航天和遥感技术，如卫星云图、卫星遥 感影像、航空照片等。航空、航天和遥感技术对现代气象学的发展和进步起 了决定性作用，成为其重要支柱。它们也是现代海洋学、地理学的主要研究 手段，而且对于现代地质学、土壤学、水文学、环境地学等也发挥着重要作 用。 （5）实验室分析、测试与科学实验 这是地球科学中各门学科均普遍采 用的研究方法，主要是从研究对象中取得所需的各种样品或标本，然后在实 验室进行分析、测试，以便获取物质成分、结构、物理与化学性质以及形成 历史等方面的定性和定量资料，并通过科学实验分析和推断其形成、演变过 程、发展趋势等。随着科学的发展，地球科学中的实验科学已有相当的进步。 但由于自然过程的影响因素复杂，加之时间的漫长性与空间的广泛性以及现 代实验技术水平的限制，在地球科学中有时很难进行与自然界一致的真实实 验。因此，地球科学上常采取简化影响因素、创造一些特定的物理、化学环 境，模拟自然现象的成因、过程和发展规律，这种方法称为模拟实验。模拟 实验只能是近似的，实验结果往往与自然过程有一定差距，但它在再造自然 现象的过程、验证和探索地球科学规律方面发挥着重要作用。 （6）历史比较法 这是地质学最基本的方法论。时间的漫长性决定了地 质学必须用历史的、辩证的方法来进行研究。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， 这就是所谓的“历史比较法”（或称“将今论古”、“现实主义原则”）的 原理。这一原理是由英国地质学家莱伊尔（C.Lyell，1791—1875 年）在郝 屯（J.Hutton，1726—1797 年，英国学者）的均变论学说的基础上提出来的。 莱伊尔明确指出：“现在是了解过去的钥匙”。例如，现代珊瑚只生活在温 暖、平静、水质清洁的浅海环境中，如果在古代形成的岩石中发现有珊瑚化 石，便可推断这些岩石也是在古代温暖、清洁的浅海环境中形成的；又如， 现在的火山喷发能形成一种特殊的岩石——火山岩，如果在一个地区发现有 古代火山岩存在，我们就可以推断当时这一地区曾发生过火山喷发作用，等 等。历史比较法是一种研究地球发展历史的分析推理方法，它的提出，对现 代地质学的发展起了重要的促进作用。这一原理的理论基础是“均变论”。 均变论认为，在漫长的地质历史过程中，地球的演变总是以渐进的方式持续 地进行，无论是过去还是现在，其方式和结果都是一致的。但是，现代地质 学的研究证明，均变论的观点是片面和机械的。地球演变的过程是不可逆的， 现在并不是过去的简单重复，而是既具有相似性，又具有前进性。例如，地 质学的多方面研究揭示，在地球演变过程中，地表大气圈、水圈、生物圈的 组成、数量、温压以及地球或地壳内部的结构、构造等特征都在发生不断地 变化，与现代的状况存在不同程度的差异，这些必然会导致当时发生的地质 作用的方式与过程具有一系列与今天不同的特点。地球演变的过程也并不总 是以渐进、均变的形式进行，而是在均变的过程中存在着一些短暂的、剧烈
的激恋村程。例如，在岩层中常常发现其物质组成及结物构浩发生突然性的 变化；在 生物演化中也常常发现大量的生物种属在短期内突然绝 的现 象，如7000万年前后恐龙全部迅速绝灭等。所以整个地球的发展过程应 个渐变一激变一渐变的前进式往复发展过程，这也符合量变一质变 一量变的 哲学规律。因此，在运用历史比较法时，必须用历史的、辩证的、发展的思 相作指导。而不是筒单地、机城地“将今论古 这样才能得出正确的结论 地质学的 将今 分析方法， 头B 上对于地球科学的址 理学、地理 学、气象学、水文学、海洋学、土壤学、环境地学等几门学科也均具有一定 的借鉴意义。 (7)综合分析自然过程的复杂性和不可逆性决定了地球科学必须采用 综合分析的研究方法。在漫长的地球演化过程中，不同时期、不同方式（物 理、化学、生物等 不同环境 (地表、地下 空中等)的自然作用给我们 留下的是一幅错踪复杂的结果图案。要根据这一图案恢复和解析自然界发展 的过程，就必须利用多学科的原理和方法，结合复杂的影响因素，进行综合 分析。这一点与数、理、化等学科利用单纯的推导、实验等方法讲行研究是 士不 一样的。例如在地质学中， 由于过程和影响因素很复杂】 根据某些个引 特征 利用单学科的原理和方法，往往兰 得出片面甚至错误的结论， 这就是 在地质学研究中经常碰到的“多解性”或“不确定性”问题。所以， 只有在 综合各方面研究的基础上，才能得出统一的、最合乎实际情况的结论。 (8)电子计算机技术应用有人说20世纪后半叶以来 人举社会已光 入由子社机的时代 电子计算机技术的应用已给各门自然科学带来了深刻 的影响和革命性的变化。对地球科学也是一样，例如在现代气象学、 地理学 地质学、地球物理学、海洋学、环境地学等领域中，计算机技术已发挥出了 巨大的作用，成为不可缺少的研究手段和方法。而且计算机技术正在向地球 科学的各个领域中渗透。计算机技术的应 为醒决地球科学的研究对象敏 观测处理资料量 模拟形成演 变过程复杂等 等问题带来了无限 的前景。 因此，要想提高地球科学的研究水平 必须充分地重视、加强和 一步开拓电子计算机这一方法技术在地学中的应用。 地球科学研究的工作方法通常具有下列程序： (1)料收集棍据所要研密的课颗和所要解决的问题。尽可能送尽 客观和系统地收集各种有关的数据、 样品和其它资料 资料的来源包括对研 究区详细的野外调查、仪器观测和收集、分析已 有的各种资料和成果等 (2)归纳、综合和推论对所收集的资料进行加工整理、归纳、综合 并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)堆论的验证 通过生产实践或科学实验来证实或检验推论是否正 确，并在实践的过程中不断地修正错误 是高认识 结机 地球科学是 门实践性很强的科学。人们通过不断地科学实践，逐渐形 成了若干假说和学说。假说是根据某些客观现象归纳得出的结论，它有待进 一步验证；而学说则是经过了一定的实践检验、在一定的学术领域中形成的 理论或主张。 留说知学说对堆动地球科学的发据起若重要的作用 ,它们为探 索地球科学的 观规律指出 了万可 实践起着 的指导作用 同时在实 践中不断得到检验、补充和修正，使其日趋完善。当然，有些假说和学说也 可能在实践中被扬弃或否定
的激变过程。例如，在岩层中常常发现其物质组成及结构构造发生突然性的 变化；在古生物演化中也常常发现大量的生物种属在短期内突然绝灭的现 象，如 7000 万年前后恐龙全部迅速绝灭等。所以整个地球的发展过程应是一 个渐变—激变—渐变的前进式往复发展过程，这也符合量变—质变—量变的 哲学规律。因此，在运用历史比较法时，必须用历史的、辩证的、发展的思 想作指导，而不是简单地、机械地“将今论古”，这样才能得出正确的结论。 地质学的“将今论古”分析方法，实际上对于地球科学的地球物理学、地理 学、气象学、水文学、海洋学、土壤学、环境地学等几门学科也均具有一定 的借鉴意义。 （7）综合分析 自然过程的复杂性和不可逆性决定了地球科学必须采用 综合分析的研究方法。在漫长的地球演化过程中，不同时期、不同方式（物 理、化学、生物等）、不同环境（地表、地下、空中等）的自然作用给我们 留下的是一幅错踪复杂的结果图案。要根据这一图案恢复和解析自然界发展 的过程，就必须利用多学科的原理和方法，结合复杂的影响因素，进行综合 分析。这一点与数、理、化等学科利用单纯的推导、实验等方法进行研究是 大不一样的。例如在地质学中，由于过程和影响因素很复杂，根据某些个别 特征，利用单学科的原理和方法，往往会得出片面甚至错误的结论，这就是 在地质学研究中经常碰到的“多解性”或“不确定性”问题。所以，只有在 综合各方面研究的基础上，才能得出统一的、最合乎实际情况的结论。 （8）电子计算机技术应用 有人说 20 世纪后半叶以来，人类社会已步 入电子计算机的时代，电子计算机技术的应用已给各门自然科学带来了深刻 的影响和革命性的变化。对地球科学也是一样，例如在现代气象学、地理学、 地质学、地球物理学、海洋学、环境地学等领域中，计算机技术已发挥出了 巨大的作用，成为不可缺少的研究手段和方法。而且计算机技术正在向地球 科学的各个领域中渗透。计算机技术的应用，为解决地球科学的研究对象的 空间广阔、观测处理资料量大、模拟形成演变过程复杂等等问题带来了无限 的前景。因此，要想提高地球科学的研究水平，必须充分地重视、加强和进 一步开拓电子计算机这一方法技术在地学中的应用。 地球科学研究的工作方法通常具有下列程序： （1）资料收集 根据所要研究的课题和所要解决的问题，尽可能详尽、 客观和系统地收集各种有关的数据、样品和其它资料。资料的来源包括对研 究区详细的野外调查、仪器观测和收集、分析已有的各种资料和成果等。 （2）归纳、综合和推论 对所收集的资料进行加工整理、归纳、综合， 并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是否正 确，并在实践的过程中不断地修正错误，提高认识，总结规律。 地球科学是一门实践性很强的科学。人们通过不断地科学实践，逐渐形 成了若干假说和学说。假说是根据某些客观现象归纳得出的结论，它有待进 一步验证；而学说则是经过了一定的实践检验、在一定的学术领域中形成的 理论或主张。假说和学说对推动地球科学的发展起着重要的作用，它们为探 索地球科学的客观规律指出了方向，对实践起着一定的指导作用，同时在实 践中不断得到检验、补充和修正，使其日趋完善。当然，有些假说和学说也 可能在实践中被扬弃或否定
第三节地球科学的研究意义 地球科学是人类在实践和应用中逐渐发展起来的，因此，其研究首先具 有重要的实际意义和应用意义。 地球科学在寻找、开发和利用自然资源中起着巨大作用。自然资源主要 包括能源资源、矿产资料、水资源及土地资源等。能源在整个国民经济中居 于首要位置， 而现阶段的能源资源还主要是依靠石油 天然气和煤等 ，这些 都必须从地下寻找和开采；发展工业需要充足的矿产资源作为原料保证，发 展农业所需要的磷、钾等把料的原料也是来自于地下矿产资原：水资原对人 类社会的重要性更是不言而喻，无论工业、农业、以及民用都离不开水，而 地下水是目前水资源的重要来源，也需要用地球科学的理论寻找和开发。 建国以后的近50年来，我国地质工作者以自己的艰苦劳动为祖国的繁荣 富强作出了重大贡献。世界上已知的162种矿产在我国均已发现，已探明 定储量的矿产达148种，其中钨、锑、锌、镁、石膏、石墨等的探明储量居 世界首位；煤、铁、铜、锰、铝、铅、锡、钼、金、汞等矿产的探明储量也 位居世果前列： 一批大型油田的相继发现与开发，摘掉了我国贫油的帽子 在世界上有许多被认为是稀有金属（如铌 钽 钒等 的矿产 经勘 查明在我国井不稀有。地质及水文工作者还在西北 华北的干旱、半干旱地 带探明了大量地下水资源.缓解了工农业及民用缺水的威胁。 地球科学在指导人类如何适应、保护、利用和改造自然环境以及同各种 自然灾害作斗争方面发挥着重要作用。气象学的研究与人类的生活、生产等 各方面的活动关系极为 密切 在农业生 产中 利用短期 04 长期的气象 报，可以加强各种农事活动的计划性，如播种、移栽、收割等；为了保护农 作物。避免或减轻一些不良天气现象。如霜冻、于旱、大风、 暴雨等的危害 必须洞悉这些天气现象的发展规律。同样，对于航空工作也随时都需要气象 情报来保证飞行安全 ：航海工作也要避免恶劣天气的危险；强烈的暴雨、风、 雪会影响陆上的交通安全； 此外 水利、城市建设、 林业乃至 类生活的 李 一动都无不与气象或天气变化有着紧密的联系， 人类在发展生产和建设的过程中，常常需要修建一些大型的工程设施， 如公路、铁路、港口、水坝、核电站等，为了确保这些工程在建成后能安全 运转，就必须事先应用地质学的研究进行详细的地基选址与场地稳定性评 价，弄清场地的地质条件， 尽量避开各种不利的因素 有些正在发生的地质 作用常给人类生活的自然环境带来不良后果，如水土流失、沙漠化等，这时 人类可以运用地球科学知识来设法保护和治理自然环境。此外，一些突发性 的地质事件往往给人类造成巨大的灾害，如地震、火山、滑坡、泥石流等】 这时 人们可以根据它们产生的机理和发展规律，预测、 预报或采取有效的 措施防止灾害的发生 有关自然环境的利用、改造和管理的研究，首先必须进行定性评价，地 理学是这类定性评价的主要依据。要实现生产力的合理布局，必须对全部地 理条件加以综合考虑，从区域规划、建立合理的区域经济结构出发，择优选 如农业区划、工业布局、交通建设，环保！ 城市规划、旅游等多方面都 有地理学的应用问题。其中主要是自然资源和条件的评价，人类影响地理 境所起的变化预测，环境的合理地域组织，区域经济结构的优选等方面的 应用
第三节 地球科学的研究意义 地球科学是人类在实践和应用中逐渐发展起来的，因此，其研究首先具 有重要的实际意义和应用意义。 地球科学在寻找、开发和利用自然资源中起着巨大作用。自然资源主要 包括能源资源、矿产资料、水资源及土地资源等。能源在整个国民经济中居 于首要位置，而现阶段的能源资源还主要是依靠石油、天然气和煤等，这些 都必须从地下寻找和开采；发展工业需要充足的矿产资源作为原料保证，发 展农业所需要的磷、钾等肥料的原料也是来自于地下矿产资源；水资源对人 类社会的重要性更是不言而喻，无论工业、农业、以及民用都离不开水，而 地下水是目前水资源的重要来源，也需要用地球科学的理论寻找和开发。 建国以后的近 50 年来，我国地质工作者以自己的艰苦劳动为祖国的繁荣 富强作出了重大贡献。世界上已知的 162 种矿产在我国均已发现，已探明一 定储量的矿产达 148 种，其中钨、锑、锌、镁、石膏、石墨等的探明储量居 世界首位；煤、铁、铜、锰、铝、铅、锡、钼、金、汞等矿产的探明储量也 位居世界前列；一批大型油田的相继发现与开发，摘掉了我国贫油的帽子； 在世界上有许多被认为是稀有金属（如铌、钽、钛、钒等）的矿产，经勘探 查明在我国并不稀有。地质及水文工作者还在西北、华北的干旱、半干旱地 带探明了大量地下水资源，缓解了工农业及民用缺水的威胁。 地球科学在指导人类如何适应、保护、利用和改造自然环境以及同各种 自然灾害作斗争方面发挥着重要作用。气象学的研究与人类的生活、生产等 各方面的活动关系极为密切。在农业生产中，利用短期和中、长期的气象预 报，可以加强各种农事活动的计划性，如播种、移栽、收割等；为了保护农 作物，避免或减轻一些不良天气现象，如霜冻、干旱、大风、暴雨等的危害， 必须洞悉这些天气现象的发展规律。同样，对于航空工作也随时都需要气象 情报来保证飞行安全；航海工作也要避免恶劣天气的危险；强烈的暴雨、风、 雪会影响陆上的交通安全；此外，水利、城市建设、林业乃至人类生活的一 举一动都无不与气象或天气变化有着紧密的联系。 人类在发展生产和建设的过程中，常常需要修建一些大型的工程设施， 如公路、铁路、港口、水坝、核电站等，为了确保这些工程在建成后能安全 运转，就必须事先应用地质学的研究进行详细的地基选址与场地稳定性评 价，弄清场地的地质条件，尽量避开各种不利的因素。有些正在发生的地质 作用常给人类生活的自然环境带来不良后果，如水土流失、沙漠化等，这时， 人类可以运用地球科学知识来设法保护和治理自然环境。此外，一些突发性 的地质事件往往给人类造成巨大的灾害，如地震、火山、滑坡、泥石流等， 这时，人们可以根据它们产生的机理和发展规律，预测、预报或采取有效的 措施防止灾害的发生。 有关自然环境的利用、改造和管理的研究，首先必须进行定性评价，地 理学是这类定性评价的主要依据。要实现生产力的合理布局，必须对全部地 理条件加以综合考虑，从区域规划、建立合理的区域经济结构出发，择优选 取。如农业区划、工业布局、交通建设、环保、城市规划、旅游等多方面都 有地理学的应用问题。其中主要是自然资源和条件的评价，人类影响地理环 境所引起的变化预测，环境的合理地域组织，区域经济结构的优选等方面的 应用
当前。人举正面临着一系列艰百的、竖泊的、深广的、复杂的全求性玩 境问题，如大气 水体污染、气候异常 植被破坏、 水土流失和土地沙漠 等，这些环境问题严重地威胁着人类的生存与发展。而且越来越多的事实证 明，人类活动对环境恶化的影向强度坏在不断增加。要尽快地控制、防止议 种环境恶化的趋势，并治理已出现的各种环境问题，力争在较短的时间内使 环墙向良性转化 品终决好人口、环培协调发展的问题 这些都写 地球科学特别是环境地学有着密切关系，也是未来地球科学所面临的主要任 务。 同时，地球科学也是一门理论性很强的自然科学。它承担着揭示整个地 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 控证唯物主义世思观起若击要作用对整个白狱科学的发据也目有促井知推 动作用 当代自然科学的 些 大基本理论问题，如 体的起源、生命的走 源等问题的最后解决也都离不开地球科学的研究。所以，地球科学的研究也 具有重要的理论意义。 第四节地球科学的发展简史与未来展望 地球科学是一门既古老而又年轻的科学。说其古老，是因为有关地球科 学知识的萌芽与积累从人类诞生的那天起就已开始；说其年轻，是因为地球 科学的主要学科的真正创立只是最近几个世纪的事情，并且迄今为止，地球 科学虽已发展成为 个宗盖的到学休系 ,但其中仍存在许多重大基础理论问 题未获解决。地球科学的发展历史大致可分为三个阶段，即：古代地球科号 知识的萌芽与积累阶段(17世纪以前) 地球科学的主要学科的创立与初步 发展阶段(17~19世纪)、地球科学的革命与全面发展阶段(20世纪至今) 现今地球科学正外在一个革故里新的关建时期可以预风在不远的将来地 球科学将进入 全新的 雨成孰的发屏新阶铅 古代地球科学知识的萌芽与积累 (17世纪以前 有关地球科学的知识与人类生活密切相关 其思想的萌芽可以追湖到远 古时代。随着人类文明的发展，地球科学知识也得到了不断积累。我国是具 有悠久历史的文明古国，其地球科学思想萌芽之早、知识积累之丰富是任何 其它国家都不能比拟的 现仅举几例 《禹贡》 《山海经》 《管子》是成书于春秋战国时代（公元前770 221年)的最早一批有关地理、地质、水文、气象的著作。 《禹贡》记载了 公元前21世纪大禹治水时候所了解的全国各地的矿产情况和山川地形。《山 坏记术岩无 (矿石)及矿 物（金属与 矿产 地440多 此书把矿产 划分为金、玉、石、土四大类，这是世界上最早的一个分类。《管子》 曾对金属矿床与找矿知识有精辟论述，指出了利用矿物共生组合及“铁帽' 等作为找矿标志的科学方法。该书还曾对河流的横向环流、侧测蚀作用形成河 曲的村程进行了正确分】 东汉杰出的科学家张衡于132年创造了世界上第 台地震仪 候风地 动仪，138年在洛阳用这台地震仪正确测出了发生在650km外的陇西地震。 《水经注》是南北朝卓越的地学家郦道元在研究前人著作的基础上，结 合自己的实际考察，于512~518年编写的著名地学著作。书中涉及地域广泛
当前，人类正面临着一系列艰巨的、紧迫的、深广的、复杂的全球性环 境问题，如大气与水体污染、气候异常、植被破坏、水土流失和土地沙漠化 等，这些环境问题严重地威胁着人类的生存与发展。而且越来越多的事实证 明，人类活动对环境恶化的影响强度还在不断增加。要尽快地控制、防止这 种环境恶化的趋势，并治理已出现的各种环境问题，力争在较短的时间内使 环境向良性转化，最终解决好人口、资源、环境协调发展的问题，这些都与 地球科学特别是环境地学有着密切关系，也是未来地球科学所面临的主要任 务。 同时，地球科学也是一门理论性很强的自然科学。它承担着揭示整个地 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。所以，地球科学的研究也 具有重要的理论意义。 第四节 地球科学的发展简史与未来展望 地球科学是一门既古老而又年轻的科学。说其古老，是因为有关地球科 学知识的萌芽与积累从人类诞生的那天起就已开始；说其年轻，是因为地球 科学的主要学科的真正创立只是最近几个世纪的事情，并且迄今为止，地球 科学虽已发展成为一个完善的科学体系，但其中仍存在许多重大基础理论问 题未获解决。地球科学的发展历史大致可分为三个阶段，即：古代地球科学 知识的萌芽与积累阶段（17 世纪以前）、地球科学的主要学科的创立与初步 发展阶段（17～19 世纪）、地球科学的革命与全面发展阶段（20 世纪至今）。 现今地球科学正处在一个革故鼎新的关键时期，可以预见在不远的将来，地 球科学将进入一个全新的、更成熟的发展新阶段。 （一）古代地球科学知识的萌芽与积累（17 世纪以前） 有关地球科学的知识与人类生活密切相关，其思想的萌芽可以追溯到远 古时代。随着人类文明的发展，地球科学知识也得到了不断积累。我国是具 有悠久历史的文明古国，其地球科学思想萌芽之早、知识积累之丰富是任何 其它国家都不能比拟的，现仅举几例，可见一斑。 《禹贡》、《山海经》、《管子》是成书于春秋战国时代（公元前 770～ 221 年）的最早一批有关地理、地质、水文、气象的著作。《禹贡》记载了 公元前 21 世纪大禹治水时候所了解的全国各地的矿产情况和山川地形。《山 海经》除记述了山岳、河流、湖泊、沼泽、气候与气象等之外，还记述岩石 （矿石）及矿物（金属与非金属矿物）72 种，矿产地 440 多处，此书把矿产 划分为金、玉、石、土四大类，这是世界上最早的一个分类。《管子》一书 曾对金属矿床与找矿知识有精辟论述，指出了利用矿物共生组合及“铁帽” 等作为找矿标志的科学方法。该书还曾对河流的横向环流、侧蚀作用形成河 曲的过程进行了正确分析。 东汉杰出的科学家张衡于 132 年创造了世界上第一台地震仪——候风地 动仪，138 年在洛阳用这台地震仪正确测出了发生在 650km 外的陇西地震。 《水经注》是南北朝卓越的地学家郦道元在研究前人著作的基础上，结 合自己的实际考察，于 512～518 年编写的著名地学著作。书中涉及地域广泛
(包括中国及部分邻区)，记述内容包括河流、瀑布、湖泊、风沙、溶洞、 火山、地震、山崩、地滑、温泉、陨石、化石、矿物、岩石和矿产等多方面 的地质、 地理及水文等内容， 今仍有参考价值 宋朝沈括(1031一1095年)所著《梦溪笔谈》是一部百科全书式的光辉 著作，其中涉及地球科学领域的包括陨石、地震、矿物、矿床、化石、河流、 地下水、海陆变迁、地形测量和制图等多方面。例如，书中论述了流水的侵 蚀作用与沉积作用 ,推断华北平原是由 河流自上游搬运泥沙到下游沉积而形 成的冲积平原；沈括还根据太行山东麓山崖间所见海生螺蚌化石，推断东距 大海千里以外的该地在古代曾经是海滨；他还根据化石推测古地理、古气候 的变迁。沈括对化石的正确认识比意大利人达·芬奇所提出的类似观点要早 400年：他在分析地质问题时使用的古今类比法比莱伊尔《地质学原理》所 应用的“将今论古”的方法要早700多年 沈括还首次使用“石油”这一科 学术培，该术培被 一直延用至今。 《徐霞客游记》是明朝徐宏祖(1586一1641年)撰写的一部考察记实型 著作，书中对我国许多地区的岩溶、火山、温泉、水文、地貌及矿物等作了 极有价值的记述。 开物》为明代宋应星(1587一1661年？)所著 书中详细记载 非金属矿物的产地、形状及性质；并根据煤的硬度与挥发性提出了世界上较 早的煤分类法；特别是第一次系统论述了我国采矿工程技术，对矿藏开采、 井下支护、通风、矿并充填、矿石洗选等都有细致描述。 由出可风。我国古代地球科学思相非堂活跃。积累了主富的理论和欧我 知识， 领域的研究与成就当居世界前列。 但是由于我国封建社会 (特别 是后期)的闭关自守，重视习文读经，轻视生产技术和自然科学知识，搞文 化专制统治，严重阻碍了科学的发展，使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」 国外古代地质知识的萌芽与积累主要集中于欧洲 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 384一342年)、狄奥弗拉斯特（公元前370 一287年)等都曾对火山喷发、 地震和尼罗河三角洲的形成进行了观察和解释，并根据岩层中的贝壳化石得 出海陆变迁的概念，他们还对部分岩石、矿物作了初步分类和描述，还对 些天气现象作过适当的描述与解释。 古罗 马的斯特拉波(St rabo 公元前63 一公元20年)著有《地理学 书中论及了有关化石、海陆升降、火山、地震、河流的搬运与沉积作用等许 多方面的地质问题。老普里尼(Plinythe Elder)于77年著出《自然史》 书中曾对矿物进行了专门论述，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。同时代的西尼卡(S )著有《自然问题》 等书，论述了有关地震、地下水和地面水问题，认识到河流对山谷的侵蚀作 用。 14~16世纪欧洲的“文艺复兴”运动给地球科学的发展带来了生机，为 地球科学的一些主要学科的创立准备了条件 15世纪末至16世纪初哥伦布、 麦哲伦等相继环球航海成功 证实地球 是球形，并对大洋和大陆的轮廓有了初步了解。1530 1540 年哥白尼写成《天 体运动》这一伟大著作，提出“太阳中心说” 。这对该时期的地球科学研究 起了重要促进作用
（包括中国及部分邻区），记述内容包括河流、瀑布、湖泊、风沙、溶洞、 火山、地震、山崩、地滑、温泉、陨石、化石、矿物、岩石和矿产等多方面 的地质、地理及水文等内容，至今仍有参考价值。 宋朝沈括（1031—1095 年）所著《梦溪笔谈》是一部百科全书式的光辉 著作，其中涉及地球科学领域的包括陨石、地震、矿物、矿床、化石、河流、 地下水、海陆变迁、地形测量和制图等多方面。例如，书中论述了流水的侵 蚀作用与沉积作用；推断华北平原是由河流自上游搬运泥沙到下游沉积而形 成的冲积平原；沈括还根据太行山东麓山崖间所见海生螺蚌化石，推断东距 大海千里以外的该地在古代曾经是海滨；他还根据化石推测古地理、古气候 的变迁。沈括对化石的正确认识比意大利人达·芬奇所提出的类似观点要早 400 年；他在分析地质问题时使用的古今类比法比莱伊尔《地质学原理》所 应用的“将今论古”的方法要早 700 多年。沈括还首次使用“石油”这一科 学术语，该术语被一直延用至今。 《徐霞客游记》是明朝徐宏祖（1586—1641 年）撰写的一部考察记实型 著作，书中对我国许多地区的岩溶、火山、温泉、水文、地貌及矿物等作了 极有价值的记述。 《天工开物》为明代宋应星（1587—1661 年？）所著，书中详细记载了 非金属矿物的产地、形状及性质；并根据煤的硬度与挥发性提出了世界上较 早的煤分类法；特别是第一次系统论述了我国采矿工程技术，对矿藏开采、 井下支护、通风、矿井充填、矿石洗选等都有细致描述。 由此可见，我国古代地球科学思想非常活跃，积累了丰富的理论和实践 知识，这一领域的研究与成就当居世界前列。但是由于我国封建社会（特别 是后期）的闭关自守，重视习文读经，轻视生产技术和自然科学知识，搞文 化专制统治，严重阻碍了科学的发展，使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。 国外古代地质知识的萌芽与积累主要集中于欧洲。 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）等都曾对火山喷发、 地震和尼罗河三角洲的形成进行了观察和解释，并根据岩层中的贝壳化石得 出海陆变迁的概念，他们还对部分岩石、矿物作了初步分类和描述，还对一 些天气现象作过适当的描述与解释。 古罗马的斯特拉波（Strabo，公元前 63—公元 20 年）著有《地理学》， 书中论及了有关化石、海陆升降、火山、地震、河流的搬运与沉积作用等许 多方面的地质问题。老普里尼（Plinythe Elder）于 77 年著出《自然史》， 书中曾对矿物进行了专门论述，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。同时代的西尼卡（Seneca）著有《自然问题》 等书，论述了有关地震、地下水和地面水问题，认识到河流对山谷的侵蚀作 用。 14～16 世纪欧洲的“文艺复兴”运动给地球科学的发展带来了生机，为 地球科学的一些主要学科的创立准备了条件。 15 世纪末至 16 世纪初哥伦布、麦哲伦等相继环球航海成功，证实地球 是球形，并对大洋和大陆的轮廓有了初步了解。1530～1540 年哥白尼写成《天 体运动》这一伟大著作，提出“太阳中心说”。这对该时期的地球科学研究 起了重要促进作用