我所知道的地球科学

第一章绪论

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。

地球科学同地质学是包容关系。地质学是研究地壳的物质组成、结构、构造及其发展演化的一门科学，而地球科学研究的范围比地质学要广。

地球科学基础是介绍和讲解地球科学中的一些基本概念、基本知识和规律的一门课程。学好本门课程对相关专业课的学习具有重要的意义。

一、地球科学的研究对象与内容

地球科学的研究对象是地球，要回答和解释有关地球的各种问题。具体研究内容如下：

1、研究地球的成因及其发展演化规律

这是一个基础课题，在世界上有众多的学者和科学家尽其所学、倾其所力研究这一难题，但迄今为止仍无统一的定论。

地球是一个近圆球状的球体，倾斜在轨道上，每天绕地轴自转一周，每月绕地月系质心公转一周，每年绕太阳公转一周。地球有一颗卫星即月亮，也在绕自转轴自转和绕地月系质心公转，形成地月行星系。在太阳周围并绕其公转的有行星、彗星等天体，形成了太阳系。地球是太阳系的一颗普通行星。太阳系是银河系的一个普通恒星系，太阳带领它的成员在绕银河系中心转动。银河系外有众多河外星系，在星系内外有众多的星云，以及其他的宇宙物质。

地球的成困与太阳系的成因及宇宙物质运动是紧密相连，密不可分的。为了揭开地球成因之谜，需要研究太阳系的成因，探讨宇宙的奥秘。

2、研究地球的结构

地球是一个圈状结构的球体。通过对地震波的研究，研究者将地球由内至外划分为：内地核、过渡层、外地核、下地幔、上地幔和地壳。地壳又划分为大洋型地壳和大陆型地壳。地震时产生三种波即横波、纵波和地面波。横波不能在流体介质中传播。在地球由地表至地下2900公里处，地震所形成的横波中断，证明该处物质呈流体状态。

3、研究地壳运动及其规律

地壳运动也叫大地构造，是构造地质学的研究对象。迄今已有多家地质构造学说，如板块构造学说、海底扩张学说、大陆漂移学说、地质力学、断块学说、镶嵌学说、地洼学说、地槽地台学说、收缩学说、均衡学说等等。现在没有形成统一的观点，特别是在地壳运动的动力来源上争论大，没有形成令人信服的理论。

地壳运动使已形成的地壳物质发生了改变，这些物质包括矿物、矿体、岩体、地层及已经形成的构造等等产生了位移、变形、组成成分的改变、结构构造的改变。地层和

岩层等地质体发生塑性弯曲形成褶皱构造，发生破碎和位移形成断层构造。这些地质构造变化会引起海陆变迁，会引起矿产的形成、富集和破坏。地球科学要对地质构造的产生和发展演化予以研究。

地球已经形成46亿多年了，从有简单的孢子发展进化到人类生命。在各个地质时期所形成的生物及其组合不同，所形成的地质体及其组合也不同。与人类息息相关的各种矿产特别是能源矿产形成于特定的地质时期和地质环境，产于特定的地层或岩层中。地球科学要研究地球发展史及其所形成的产物。

4、研究地球的物理性质

地球具有磁性，好像是一个巨大的磁体。通过古地磁学的研究，在地质时期中，地磁场南北两极发生多次磁极倒转，而且地磁极也在移动。地磁场的成因及其变化与地球的成因和变化是息息相关的。

在地球内部几乎每时每刻都在发生颤动，地球的颤动叫做地震。地球每年发生大大小小500多万次地震，其中一些大地震给人类造成严重灾害。地震成因的研究是预报地震的理论基础，地震成因不明就不能准确预报地震和减少地震灾害。

地球内部存在固态、液态和气态物质。在巨大压力下，熔融岩浆和其它一些物质喷出到地表形成火山，火山喷发其景之壮观其势之宏伟。火山活动是地球活动的一部分，要研究火由成因及其活动规律，预报火山活动，减少和避免给人类造成灾害。

5、研究地壳的物质组成及其发展变化规律

目前人类对地球的物质研究只限于地壳。组成地壳的化学元素在各种地质作用下形成了矿物，矿物组成了岩石，各种有用矿产分布于不同时代的地层之中。

要研究在各种地质作用下，地球化学元素迁移和富集规律；要研究矿物形成及特征和变化规律；要研究岩石形成及特征和变化规律；要研究矿床形成及特征和变化规律。

6、研究人类活动给地球所造成的影响

近代工业、农业、军事、航天、交通、采矿、城市建设和大型工程建设等等的飞速发展，使地球产生不平衡，自然环境发生了巨大的变化，如污染问题、气候变化问题等，它已经严重地影响到地球的自然生态平衡和人类的生存与发展。

地球科学要研究人类活动与地球运动的关系，减少和避免自然环境的恶化。

二、地球科学的研究方法

地球是一个巨大的天体，经历了46亿多年的发展和演化。相比之下，人类的历史只是短短的一瞬间。所以地球科学的研究方法与其它自然科学相比有较大的差异，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。

地球科学的主要研究方法如下：

1、野外调查

由于地球科学研究的对象是她球，不能将其放人实验室内进行研究。所以，地球科

学工作者应当到野外进行调查，获取第一手资料。

2、实验室研究

通过实验室研究能定性和定量分析，处理野外调查所获取的资料。可以进行各种模拟试验，检验和推断所研究对象的形成、发展和演化过程及规律。

3、大地测量

通过各种仪器和全球卫星定位系统，对地球进行精确测量是对地球进行研究的重要方法之一。

4、航空、航天和遥感技术

航空、航天和遥感技术能使地球科学工作者在短时间内获取地球的广大区域资料，是不可缺少和不可忽视的重要研究方法。

5、电子计算机技术

电子计算机技术的广泛应用，为各学科和各种技术的研究带来了革命性的变化，对地球科学的研究也如此。地球科学工作者应充分掌握和应用这一技术。

6、综合分析

将调查收集的各种资料以及获得的各种数据进行分析和取舍，进行归纳、类推和综合，对研究对象作出科学的结论。

三、地球科学研究的工作程序

1、收集资料

收集资料包括前人已有的资料，也包括自己野外调查的资料和实验资料。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。

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、检查验证

通过生产实践或科学实验来证实或检验推诠是否正确，并在实践的过程中不断地修正错误，提高认识，总结规律。

由于不能用实验的方法将地球的成因、发展和演化做出来，只能提出一些假说。对假说进行比较分析，哪一个假说能更多和全面解释所研究对象的特征，这个假说就接近真理。

四、学习地球科学的意义

1、地球科学是其他相关学科的基础

地球科学是地质学、矿物学、岩石学、矿床学、地层学、古生物学、勘探学、采矿

学等等的基础性学科。学好本学科将为后续学科或专业的学习打下坚实的基础。

2、地球科学是一门应用科学

主要体现在三个方面：

其一，在资源的寻找、勘探和开采上的应用。地球科学是人类在实践和应用中逐渐发展起来的，在寻找、开发和利用自然资源中起着重要作用。

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。资源的寻找、勘探和开采都离不开地球科学理论的指导。

其二，在大型工程和城市发展建设上的应用。各种大型工程和城市发展建设的基础安全性评估及潜在风险预测离不开地球科学理论的指导。

其三，在预报预防自然灾害上的应用。地震灾害、火山灾害、泥石流灾害、滑坡灾害、水土流失导致的沙化灾害等等，这一系列灾害的预报预防需要地球科学理论作为指导。

学好地球科学基础这门课程对于指导与地学相关的生产实践或理论研究具有十分重要的意义。