《地球科学概论》汪新文Word格式文档下载.docx

1、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

2、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

3、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

4、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

5、、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

6、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

7、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

8、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

9、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

10、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

11、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

12、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

13、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

14、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