地球科学概论课件：第一章 绪论.ppt

1、地球科学概论授课老师：吴泰然办公室：逸夫二楼3311联系电话：62765534e-mail: 地球是唯一一个不是从希腊或罗马神话中得到的名字。Earth一词来自于古英语及日耳曼语。从 太 空 中 看 地 球世界最高峰珠穆朗玛峰乔 戈 里 峰恬静的藏北野外黄山迎客松黄 山 梦 笔 生 花不 识 庐 山 真 面 目张 家 界长 江 之 源长 江 三 峡黄 河 壶 口 瀑 布黄河日落雅 鲁 藏 布 大 峡 谷中国最大的内陆河塔里木河青海湖我国最大的淡水湖鄱阳湖湖 畔 人 家海拔最高的大湖纳木错海拔最低的湖泊艾丁湖东北平原黑土地北 国 的 冬 天三北防护林体系黄土高原西北的戈壁滩塔克拉玛干沙漠遮天蔽日

2、的沙尘暴敦煌鸣沙山月牙泉达坂城风力电站内蒙古草原珠江三角洲海南椰林岭南红土壤哈尼梯田云南中甸白水台火 山 熔 岩 地 貌五大莲池花岗岩地貌黄山沉积岩地貌美国科罗拉多峡谷喀斯特地貌桂林山水世界自然遗产丹霞地貌江郎山丹霞地貌广东韶关丹霞山雅丹地貌新疆南天山甘 肃 敦 煌布莱斯国家公园石拱国家公园峡谷国家公园宰恩国家公园黄石国家公园各种人造水晶玛 瑙 工艺 品鸡血石田黄祖母绿赌石翡翠蓝 宝 石星光蓝宝石红宝石红 宝 石自然金自然铜地球科学概论 第一章 绪 论 1.1 地球科学的研究对象和任务 1.2 地球科学的特点及其研究方法 1.3 地球科学的现状1.1 地球科学的研究对象和任务1.1.1 地球科

3、学概述概述 这是一片神奇美丽的土地。大地孕育了万物，也孕育了人类，大地是人类的母亲。我们脚下的这片土地，是我们祖祖辈辈生息繁衍的地方，也是子子孙孙赖以生存的地方。大地是人类的母亲，而且是一位美丽的母亲，当你了解这片土地以后，你会为拥有这样的母亲而感到自豪，会百倍地珍爱她。离开这片土地，人类将失去自己，保护地球是人类永恒的主题。 地球是太阳系中一个不断运动着的行星，它除了大家所熟悉的在太阳系中每时每刻都在进行着的公转和自转以外，地球的内部也每时每刻都在进行着各种复杂的地学过程。就是这样一个活动的星球，地球才充满了活力， 正如联合国环发会议所指出的那样，人类在二十一世纪所面临的三大问题是：人口、资

4、源、环境，而这些问题都与地球科学息息相关，因此二十一世纪将是地球科学大发展的世纪。在你深深地了解脚下的这片土地之后，你才会更深地理解保护地球的意义，现在让我们一起来轻轻地撩开地球神秘的面纱吧。现代地质学的奠基人 Charles Lyell 赖尔（莱伊尔），恩格斯认为是Charles Lyell把理智带进了地质学。 18301833年出版了三卷版的地质学原理，成为地质学研究的经典著作。 Charles Lyell最基本的观点是：现在是了解过去的钥匙。也就是在地质历史中进行的各种地质作用与现代地球正在进行的地质作用具有同样的原理。这一思想通常被称为将今论古地球科学 earth sciences e

5、arth science 地球科学 geoscience 固体地球科学 Geology 地质学 地球科学概论 An outline of earth sciences 地球科学的入门课程 地球科学的概览 地球作用过程1.1.2 研究对象和任务 地球科学研究的对象是整个地球，包括地球从地心到外层空间的广阔范围，同时还涉及与地球的形成和演化密切相关的对象，如太阳、行星等。地球由内圈和外圈构成，是一个非常复杂的开放系统，称为地球系统。地球大规模的作用过程通常涉及了整个内外圈，各圈层之间还存在相互作用的过程，地球科学的研究任务就是研究整个地球及其相关背景的各种作用过程。 研究意义 理论意义 自然辩证法

6、的组成部分 揭示地球的形成、发展、 演化过程及其规律 实际意义 资源 环境 减灾1.2 地球科学的特点及其研究方法 地球科学的特点 大空间尺度：地球科学全球性的特点使得各国地球科学家的研究工作受到局限，往往需要大范围的合作才能够全面地了解地球；另一方面是地球内部实际观测的难度，目前只能通过地球物理手段进行间接的了解。 长时间尺度：地球形成自今大约经历46亿年的演化，而这些历史很难通过实验加以证实，通常采用的是将今论古的方法。 地球科学的研究方法 各种探测技术（如遥感、航测、地球物理等） 野外实际调查，各分支学科的野外调查方式有所不同 采集各种地质、地球物理、地球化学资料和样品 确定地学过程的时

7、空关系分析手段和内容 X光衍射 ICP光量计电子探针中子活化核磁共振常量元素微量元素稀土元素同位素ICP-MS VG AXIOMJEOL JXA 8100X射线衍射仪射线衍射仪X荧光光谱仪荧光光谱仪辅 助 工 具 偏光显微镜 扫描电镜 透射电镜 计算机北京大学地空学院偏光显微镜实验室全球卫星定位系统GPS综 合 分 析 线索：利用野外调查获得的资料信息和室内实验所获得的数据进行综合分析，研究地学过程留下的线索。 推理：把各种线索和资料有机地结合在一起，并结合已有的各种模式和已知的地学过程进行合理的推理，并给出合理的解释。 模拟：建立与推理结果相适应的物理模型或数学模型进行模拟，印证推理过程的正

8、确性。 结论：最终得出合理的结论。1.3 地球科学的现状1.3.1地球科学的分支学科及研究现状研究对象 交叉学科与应用技术 空间物理 外层空间 行星比较学 大气物理学 气象学 大气圈 天气动力学 海洋水文学 海洋气象学 海洋化学 海洋物理学 海洋地质学 海洋生物学 水圈 水文地质学 生态学 生物地理学 生物圈 古生物学 自然地理学 经济地理学 人文地理学 区域地理学 地质学 地球物理学 表层系统与 内部系统 地球化学 地震地质学 数学地质学 数字地球学 环境地学 灾害地学 经济地学 航空及遥感地学 城市地学 农业地学 旅游地学 军事地学 火山学 1993年美国国家研究委员会编写了固体地球科学与

9、社会一书，为二十一世纪的地球科学提出了四个目标：了解所有研究领域的各种作用过程；满足自然资源的需求；减轻地质灾害；调节和缩小全球变化的影响。随着高新技术在地学领域的广泛应用，对地球深部结构及其地学过程的研究已经成为可能。一些发达国家的学者在探讨地球科学的未来时，不失时机地提出了包括深、浅、表在内的“地球系统”的概念和提出“了解整个地球系统的过去、现在和未来的行为及其演变过程”的基本目标。另一方面随着环境、资源、减灾等领域所面临的新挑战，深入了解地球的表层系统，合理开发利用自然资源，保护和改善生态环境，减轻自然灾害的影响已经成为全人类的共同行动。随着地球科学在矛盾日益尖锐化的环境、资源、减灾等领

10、域所面临的新挑战，地球科学家们在90年代实施了“全球变化”大型国际合作研究计划。这些计划更多的是考虑了地球的表层系统，如世界气候研究计划（WCRP）、国际地圈生物圈计划（IGBP）、全球变化的人类因素计划（HDP）等把岩石圈、水圈、气圈和生物圈等影响人类生存环境的“表层系统”作为一个整体，研究这些地球上部圈层演变过程中的相互关系。1.3.2地球科学的发展和未来 1988年美国时代周刊将地球推选为该年度的“风云人物”，把人类赖以生存的地球提高到前所未有的位置。1992年联合国在里约热内卢召开的环发会议，指出了人类在21所面临的主要问题是人口、环境和资源，并提出了可持续发展的战略。人类已经意识到发

11、展地球科学的重要性 近二十年以来，地球科学及其相关领域在如下几个方面取得了实质性进展： 1.电子技术和数字化信息的飞速发展；2.航天技术及遥感的广泛应用；3.层析成象技术在地球内部探测方面的成功应用；4.地球内部物质各向异性的研究；5.高温高压下矿物物理学的理论和实验研究；6.测试手段的发展和精度的提高使微区、微量成分的测定成为可能；7.非线性科学的飞速发展。这些方面的研究成果使人们能够确定地球系统的运动和各圈层之间的相互作用过程，使地球科学研究进入了一个全新的阶段。 1998年1月31日，美国前副总统戈尔在加利福尼亚科学中心的演讲中提出了“数字地球”的概念，立刻受到了世界各国政府和地球科学工

12、作者的普遍重视，欧洲及日本、澳大利亚等一些发达国家已经开始实施“数字地球”计划。江泽民主席在1998年6月1日接见部分两院院士时特别强调了“数字地球”的意义。同年10月29日，在中科院地学部召开的“地球科学发展战略研讨会”上，“数字地球”成为到会科学家们最热门的话题，“数字地球”的重要意义毫无疑问地展现在我们面前。“数字地球”概念的提出，为我们展示了地质科学未来的光辉前景。 1992年，第一次里约环发大会（也被称为“地球峰会”）明确了可持续发展的战略和绿色生活的理念。92年里约地球峰会赋予我们是一种可持续利用自然资源，公平分配环境利益和成本的发展理念。 2012年的里约会议则希望成为直接解决治理和经济系统的转型问题 ，而不是改善某个单独的问题或者只是解决症状（也被称为“地球的第二次机会”）。 由此可以看出，地球科学是二十一世纪最有希望和最有前途的自然科学，随着人类对资源、环境、减灾的需求和可持续发展理念的不断深入，地球科学也必将迎来属于自己的时代。