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1、地球科学概论第1页，本讲稿共38页本堂课内容1.地球科学的目标地球科学的目标2.为什么学习为什么学习“地球科学概论地球科学概论”3.地球科学的科学位置与框架地球科学的科学位置与框架4.应用地球科学应用地球科学5.地学发展简史地学发展简史6.地球科学发展趋势地球科学发展趋势7.中国地球科学的发展现状中国地球科学的发展现状8.环境科学环境科学9.“十五十五”期间优先资助领域期间优先资助领域10.极地科学极地科学第2页，本讲稿共38页1.地球科学的目标地球科学的目标四大起源问题四大起源问题判断：求知欲与生存的需要判断：求知欲与生存的需要学科建设：在边缘上寻找生长点学科建设：在边缘上寻找生长点“问题地
2、球科学问题地球科学”第3页，本讲稿共38页2.为什么学习为什么学习“地球科学概论地球科学概论”基本素质的需要基本素质的需要宏观更宏微观更微，宏观更宏微观更微，“拆拆0”与与“组组装装”建立科学的思维方式建立科学的思维方式值得一学吗？认识值得一学吗？认识.关心关心.重建重建.拯救拯救第4页，本讲稿共38页3.地球科学的科学位置与框架地球科学的科学位置与框架科学的概念科学的概念 致知在格物，格物而后知玉致知在格物，格物而后知玉.-礼记礼记.大学大学 天演论严复将天演论严复将science译为科学。译为科学。什么是科学？什么是科学？第5页，本讲稿共38页什么是科学？什么是科学？v百科全书：科学是对现
3、实世界规律的百科全书：科学是对现实世界规律的不断深入认识的过程。不断深入认识的过程。v爱因斯坦：设法将我们杂乱无章的感觉爱因斯坦：设法将我们杂乱无章的感觉经验加以整理，使之符合逻辑上前后一经验加以整理，使之符合逻辑上前后一致的系统。致的系统。v李政道：科学是对自然现象的准确抽象。李政道：科学是对自然现象的准确抽象。第6页，本讲稿共38页框架框架GEO.PHYSI.CHEMI.BIO.地球化学地球化学地球物理地球物理物理化学物理化学生物化学生物物理古生物古气候第7页，本讲稿共38页地球科学框架地球科学框架固体地球科学：地质学，地球物理学，固体地球科学：地质学，地球物理学，地球化学，大地测量学地球
4、化学，大地测量学大气科学：大气物理，大气化学，大气大气科学：大气物理，大气化学，大气动力学动力学海洋科学海洋科学土壤科学土壤科学环境科学环境科学第8页，本讲稿共38页C.S.HComposition(组成):岩石学.矿物学.地球化学.同位素地球化学.Structure(构造)：地球物理学.构造地质学.全球构造.History(历史)：地史学.古生物学.全球变化.第9页，本讲稿共38页4.应用应用矿床学工程地质学地震地质学环境地质学第10页，本讲稿共38页5.地学发展简史地学发展简史1735年年Geology-1790 课堂课堂 水火不相容：水火不相容：Hutton 火成论火成论 Werner
5、水成论水成论 均变与灾变：均变与灾变：C.lyell 1830地质学原理地质学原理 Cuvier(灾变论灾变论)固定论与活动论：固定论与活动论：Wilson 第11页，本讲稿共38页 学术论争学术论争 学术论争的必要性学术论争的必要性 非学术论争的不必要性非学术论争的不必要性第12页，本讲稿共38页6.地球科学发展趋势地球科学发展趋势 全球化趋势：全球化趋势：GIS 数字地球数字地球 观测网络观测网络 数据共享数据共享 层圈无国界层圈无国界 相互关联的整体系统相互关联的整体系统第13页，本讲稿共38页多学科跨部门的综合研究：国际性研究计划多学科跨部门的综合研究：国际性研究计划 世界气候研究计划
6、（世界气候研究计划（WCRP）国际地圈生物圈计划（国际地圈生物圈计划（IGBP）全球环境变化的人类因素计划（全球环境变化的人类因素计划（HDP）国际岩石圈计划（国际岩石圈计划（ILP）深海钻探计划深海钻探计划/大洋钻探计划（大洋钻探计划（DSDP/ODP）全球海洋生态系统动力学研究（全球海洋生态系统动力学研究（GLOBEC）世界大洋环流实验计划（世界大洋环流实验计划（WOCE）第14页，本讲稿共38页学科之间的交叉学科之间的交叉:2.7K,质子加速器质子加速器 界面过程的研究界面过程的研究:Sr/Ba,海海-气交换，水气交换，水岩，冰上、冰下岩，冰上、冰下第15页，本讲稿共38页第16页，本讲
7、稿共38页深度深度B/Ga Sr/Ba第17页，本讲稿共38页第18页，本讲稿共38页6.地球科学发展趋势地球科学发展趋势(续续)研究功能社会服务（研究功能的动力）研究功能社会服务（研究功能的动力）:找矿，社会型，环境型，气象计划找矿，社会型，环境型，气象计划关键区域：南北极，青藏高原，黄土高关键区域：南北极，青藏高原，黄土高原，洋脊，地幔热柱，大陆架和大陆内原，洋脊，地幔热柱，大陆架和大陆内部的碰撞带部的碰撞带典型现象：厄尔尼诺，酸雨，臭氧空洞，典型现象：厄尔尼诺，酸雨，臭氧空洞，海平面变化，洋底锰结核，黄土，温室海平面变化，洋底锰结核，黄土，温室效应效应 CO2280-353ppm(180
8、0-1990)N2O285-315ppbv(1800-1999)CH40.7-1.72ppm(1800-1990)第19页，本讲稿共38页6.地球科学发展趋势地球科学发展趋势(续续)从数值模拟向预测发展从数值模拟向预测发展高新技术的应用高新技术的应用:遥感，深部探测遥感，深部探测非线性应用：非线性应用：0.618在地学上的局限性在地学上的局限性微观地球科学：电镜，隧道电子显微镜，分子生微观地球科学：电镜，隧道电子显微镜，分子生物学，纳米科学，同步辐射加速器，质子加速器。物学，纳米科学，同步辐射加速器，质子加速器。地球科学的革命地球科学的革命板块构造有待微观地球板块构造有待微观地球科学的发展：分
9、子古生物学，结构矿物学，纳米科学的发展：分子古生物学，结构矿物学，纳米环境地球化学，元素和同位素地球化学等。环境地球化学，元素和同位素地球化学等。第20页，本讲稿共38页6.地球科学发展趋势地球科学发展趋势(续续)行星科学，月球地质学与空间发展计划行星科学，月球地质学与空间发展计划协调人与自然关系：环境地质，环境地协调人与自然关系：环境地质，环境地球化学，环境工程地质球化学，环境工程地质三门峡大坝的警示作用三门峡大坝的警示作用15.3亿吨（1960），淹地25万顷，50亿吨（1962）黄万里-小人物：温善章（1956）758事件事件板桥.石漫滩水库.6亿m3第21页，本讲稿共38页7.中国地球
10、科学的发展现状中国地球科学的发展现状第22页，本讲稿共38页8.环境科学环境科学 环境科学的研究对象是与人类活动环境科学的研究对象是与人类活动有关的自然环境质量的变化，环境科学有关的自然环境质量的变化，环境科学是探讨人类社会生态与自然生态的相互是探讨人类社会生态与自然生态的相互作用与平衡的科学。作用与平衡的科学。第23页，本讲稿共38页 自自 然然 科科 学学 社社 会会 科科 学学 技技 术术 科科 学学数学数学.物物理理 学学.化学化学.天天文学文学.地学地学.生生物学物学经经 法法 管管 政政 教教 社社 史史 心心 情情 统统济济 学学 理理 治治 育育 会会 学学 理理 报报 计计学
11、学 学学 学学 学学 学学 学学 学学 学学 给给 动动 公公 土土 机机 矿矿 电电 材材 医医排排 力力 共共 木木 械械 业业 子子 料学料学水水 工工 卫卫 工工 工工 工工 技技 科科工工 程程 生生 程程 程程 程程 术术 学学程程 工工 程程 环环 境境 科科 学学 环环环环 环环环环环环 环环环环环环 环环 环环环环环环环环 环环 境境境境 境境境境境境 境境境境境境 境境 境境境境境境境境 境境 物化物化 地生医地生医 经法管经法管 教教 科心情统科心情统 工工 理学理学 学物学学物学 济学理济学理 育育 学理报计学理报计 程程 学学 学学 学学 学学 学学 史学学学史学学学
12、 学学 环环环环 环污环环污环 环环 环环 境境境境 境染境境染境 境境 境境 声分声分 地生毒地生毒 经经 系系 学析学析 质态理质态理 济济 统统 化学化学 学学生学学生 工工 学学 态态 程程 学学第24页，本讲稿共38页9.地球科学的优先发展领域地球科学的优先发展领域 (1)全球变化及其区域响应全球变化及其区域响应 (2)地球环境与生命过程地球环境与生命过程 (3)天气、气候系统的物理动力学天气、气候系统的物理动力学 (4)大陆动力学大陆动力学 (5)区域可持续发展区域可持续发展 (6)日地空间环境与空间天气日地空间环境与空间天气 地球系统探测新原理与新技术地球系统探测新原理与新技术第
13、25页，本讲稿共38页10.极地科学极地科学全球变化全球变化海平面变化；海平面变化；气候与生态演变；气候与生态演变；第26页，本讲稿共38页海豹数量海冰面积距今年龄(年)增多 1500年海豹数量与环境演变年海豹数量与环境演变海豹数量海冰面积增多第27页，本讲稿共38页企鹅生态模型企鹅生态模型ABabcSeacoastPassagePassage第28页，本讲稿共38页（a）（b）（c）第29页，本讲稿共38页DarkblackclaywithmanylivingmossesThelarkclayandgraveldebriswithlittlemossrelictBlacksedimentsi
14、mpactedbypenguindroppingswithlittlemossrelictThemosshumusBlackorganicmudwithgraveldebrisfromthenestingsitesThemudimpactedbypenguindroppingswithmuchmossrelictHardysedimentarylayerfrompenguindroppingswithlittlemossrelictThegraveldebrisfromthenestingsiteswiththeclayandmuchmossrelict AD3GAD4dbAD4AD3acGA
15、bandonedpenguinrookeryActivepenguinrookeryAncientpenguinactiveareaModernpenguinactiveareaAncienttundravegetationModerntundravegetation第30页，本讲稿共38页ThemudofpenguindroppingsTheclaywithrottenmossesBlackclayimpactedbypenguindroppingswithlittlemossrelictBL1BL3BL4daBL1BL3bBL4c第31页，本讲稿共38页人类活动污染记录人类活动污染记录第3
16、2页，本讲稿共38页第33页，本讲稿共38页Black death南极海豹毛中的古文明记录南极海豹毛中的古文明记录第34页，本讲稿共38页第35页，本讲稿共38页ab南极生物粪中的南极生物粪中的666666、DDTDDT(Environmental Pollution,2003,in press)(Environmental Pollution,2003,in press)羽毛 肌肉 大脑 肝 粪 脂肪 蛋 羽毛 粪 肌肉大脑 肝 蛋 血液 脂肪第36页，本讲稿共38页北极湖泊记录北极湖泊记录的的DDT第37页，本讲稿共38页南极地质状况与矿产探查南极地质状况与矿产探查北极研究北极研究第38页，本讲稿共38页