2003
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一 宇宙中的地球
二 地球的外部圈层
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四 地质年代地质作用
五 风化作用剥蚀作用
六 搬运作用沉积作用
七 岩浆作用变质作用
八 构造运动
九 地球动力系统
十 地球的资源
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十二 地球起源与演化
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绪论

目的要求

        讲授地球科学的基本概念、研究对象、研究内容、研究方法、研究意义以及该门课程的主要内容和授课计划等。要求学生掌握地球科学的基本概念,将今论古等基本原理和本门课程的主要特点和研究方法,了解研究意义,引发学生学习的浓厚兴趣。

课时:2学时

授课内容

  • 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、地球科学的研究意义
  • 四、地球科学的发展简史与未来展望

重点

  1. “地球科学”基本概念
  2. “将今论古”原理
  3. 研究方法、研究意义及发展简史

难点

地球科学的特点(应用具体事例加以说明)。

教学方法

利用多媒体以课堂讲授为主,结合课堂讨论。

讲授重点内容提要

  • 一、地球科学(geoscience)—系统研究地球的物质组成、运动、时空演化及其形成机制的学问。
    1. 研究对象
      • 地球(大气圈、水圈、生物圈、地壳、地幔、地核等)。
    2. 研究内容
      • 物质组成
      • 相对运动规律
      • 形成机制
    3. 主要学科
      • 地质学(geology)
      • 地理学(geography)
      • 地球物理学(geophysics)
      • 气象学(meteorology)
      • 水文学(hydrology)
      • 土壤学(soil science)
                根据本专业特色,地质学是重点,目前主要研究地壳和岩石圈,已涉及到地幔。 当今世界上最深钻孔位于俄罗斯西北部科拉半岛,深度为12.5km。
    4. 地质学的分支学科
      • 地壳物质组成—结晶学、矿物学、岩石学、矿床学等。
      • 运动—构造地质学等。
      • 形成演化—构造地质学、古生物地史学等。
      • 边缘学科—数学地质、地球化学、遥感地质学等。
  • 二、地球科学的特点
    1. 宏观与微观(用波浪状镶嵌构造照片举例,用张伯声院士地质科学思维说明);
    2. 整体性与差异性(人造卫星上看地球,用华北与华南、俄罗斯地台与华北地台等事例说明);
    3. 时间的漫长性与瞬间性(渐变与灾变举例,如恐龙、Edicala动物群绝灭等);
    4. 自然过程的复杂性与规律性(用地史古生物演化说明)。
  • 三、研究方法 
    1. 野外地质调查(苦中有乐)
    2. 仪器观测
    3. 3S技术(GPS、GIS、RS)
    4. 实验室分析测试
    5. 历史比较法
               将今论古—以观察研究现代地质作用过程和结果为基础,再将地史时期地质作用结果与之比较,从而推断昔日的地质作用,如珊瑚、海陆变迁、山脉形成等。
    6. 电子计算机技术应用 
    7. 综合分析(用辩证唯物主义思想,克服片面性)
  • 四、地球科学的研究意义
    1. 理论意义
              当代自然科学一些重大理论问题的最终解决离不开地球科学的研究,如天体演化、生命的起源、克隆羊、西北大学地质系舒德干教授的“生命大爆炸”等等。
    2. 实际意义
              在寻找、开发、利用自然资源中有重要作用,如李四光部长发现大庆油田,张伯声院士发现河南巩县小关铝土矿、平顶山煤矿等等; 
              预测预报各类自然灾害,如地震、西安地裂缝、滑坡、沙漠化、厄尔尼诺现象、拉尼娜现象等等; 
              改善自然环境,如温室效应,大气、水资源污染等等。


      图一、1998年1月当「厄尔尼诺」达成熟期时,热帶太平洋暖水区(红色部份)从秘魯西岸向西伸延至太平洋中部。图中深红色部份水溫比正常高4至5度。(资料來源:美国国家海洋及大气管理局)

              “厄尔尼诺”是西班牙文“圣婴”的译音,是指热帶太平洋东部和中部海温异常和持续地变暖。在1997年终至1998年初当「厄尔尼诺」达到成熟期时,此海区的海温比正常高了约4至5度(见图一)。“拉尼娜”是西班牙文“小女孩”的译音。“拉尼娜”与“厄尔尼诺”相反,指的是热帶太平洋中部和东部的海温异常和持续地变冷。自 1998年6月以来,弱“拉尼娜”开始酝酿,到了11月,此海区的海温比正常低了约1至2度(见图二),这与年初“厄尔尼诺”成熟期时的海温形成明显对比。


      图二、1998年11月,太平洋冷水区(蓝色部份)从秘魯西岸向外伸延,显示“拉尼娜”现象正在发展。图中深蓝色部份水温比正常低1至2度。(资料来源:美国国家海洋及大气管理局)

  • 五、发展简史和未来展望(简要介绍,详细内容学生自学)
    • (一)古代(17世纪以前),萌芽与积累
      中国
      1. 《禹贡》、《山海经》、《管子》,大禹治水三过家门而不入
      2. 东汉科学家张衡(公元132年)发明了地震仪
      3. 南北朝地学家郦道元(公元512—518)著《水经注》
      4. 宋朝沈括(1031—1095)所著《梦溪笔谈》比莱伊尔早700年
      5. 明朝徐宏祖(1586—1641)著《徐霞客游记》,明朝宋应星(1587—1661)著《天工开物》

      国外
      1. 古希腊学者毕达哥拉斯(公元前571—497),亚里士多德(公元前384—342)
      2. 古罗马斯特拉波(公元前63—公元20年)
      3. 15世纪—16世纪哥伦布、麦哲伦
      4. 意大利达·芬奇(1452—1519)
      5. 法国阿格里柯拉(1494—1555)有7部地质专著
    • (二)创立与初步发展(17—19世纪)
      • 意大利物理学家和天文学家伽利略(1593),物理学家和数学家托里折利(1643)
      • 地质学界产生水、火之争,均变与灾变之争
      • 水成论代表德国魏尔纳(A.G.Werher)
      • 火成论代表美国郝屯(Hotton)
      • 灾变论代表法国居维叶(D.G.Cavier)
      • 均变论代表法国拉马克(Lamark)、英国莱伊尔(Lyell)
    • (三)革命与全面发展(20世纪至今)
      1. 新理论不断涌现
        固定论与活动论 ,垂直运动与水平运动, 槽台说、大陆漂移、海底扩张、板块构造
      2. 我国五大构造地质学派
        张伯声院士“波浪状镶嵌说”,李四光部长“地质力学”,黄汲清院士“多旋迴说”,陈国达院士“地洼说”,张文佑院士“断块说”。
      3. 新技术、新方法不断涌现
        高温高压实验;同位素地质学;电子计算机;电子显微镜(TEM、SEM、EPA)等。
      4. 环境地质不断发展
      5. 地理学、气象学快速发展
    • (四)地球科学的发展展望
      • 资源型拓宽到社会型
      • 21世纪将是地球科学的世纪
      • 上天、入地、下海、入微
      • 从定性到定量
    • (五)地球科学的发展,取决于三个制约条件
      1. 社会需要才能有经费投入,使科学发展;
      2. 新技术的采用:航天、遥感、显微、超显微、超深钻、人工地震等;
      3. 新思维的产生
        早期:达尔文进化论,莱伊尔现实主义原理;
        现代:地球系统科学(从整体认识地球,从圈层的观点来研究地球,用运动学、动力学观点预测未来)。

课程安排说明

        讲解目录,说明学习的重点和考核方式;
        要求:课前要预习,上课认真听讲,课后必须复习,基本概念、基本原理和基本方法一定掌握。

课堂讨论问题

        举例说明“将今论古”现实主义原则。

本章小结

        地球科学是系统研究地球的物质组成、运动、时空演化及形成机制的学问。“将今论古”是地质学思维的重要方法。学好该门功课具有重要理论意义和实际意义。

思考题

  1. 基本概念
    地球科学
  2. 区分并简述自己的观点
    • 水成论与火成论
    • 均变论与灾变论
    • 固定论与活动论
    • 垂直运动与水平运动
  3. 填空
    目前世界上最深钻孔为_km,位于_。
  4. 回答问题
    1. 学习地球科学的意义是什么?
    2. 地球科学的发展取决于哪三个制约条件?
    3. 地球科学的研究方法是什么?为什么?

本章参考文献

  1. 陶世龙等.地球科学概论.北京:地质出版社.PⅠ—Ⅲ,1999
  2. 夏邦栋.普通地质学.北京:地质出版社.P1—4,2001
  3. 李淑达.动力地质学原理.北京:地质出版社.P1—4,1994

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