前言 为了适应高等学校教学改革的新形势，使地质类院校理工科学生向着知 识面宽、适应社会能力强的方向发展，我们组织编写了《地球科学概论》作 为地质类本、专科生公共基础课的试用教材，以期使学生较全面地了解地球 科学的概貌。 地球科学是一门研究领域广、分支学科多、 理论与应用紧密结合的学科 体系。本书作为高等学校学习地球科学的入门教材，较详细地介绍了有关地 球科学的一些基本知识、基本概念和基本原理，涉及到地球科学的地质学、 地球物理学、地理学、气象学、海洋学、水文学、环境地学、天文地学等方 面。本教材的主要特点是： 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，并采用风化一剥蚀一搬运一沉积一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尽景吸收现代地球到学的新井屁与新成果。垂视知▣的雨新 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； 第十章第三节、第十 一音笙 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、 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。本书 由新文任主编，并进行全书文图的增补 删减和统 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， 出宝贵意见。 此后 又广泛征求了校内 关教学自 1 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
前 言 为了适应高等学校教学改革的新形势，使地质类院校理工科学生向着知 识面宽、适应社会能力强的方向发展，我们组织编写了《地球科学概论》作 为地质类本、专科生公共基础课的试用教材，以期使学生较全面地了解地球 科学的概貌。 地球科学是一门研究领域广、分支学科多、理论与应用紧密结合的学科 体系。本书作为高等学校学习地球科学的入门教材，较详细地介绍了有关地 球科学的一些基本知识、基本概念和基本原理，涉及到地球科学的地质学、 地球物理学、地理学、气象学、海洋学、水文学、环境地学、天文地学等方 面。本教材的主要特点是： 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 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 一地球科学 (geoscience) 地球科学简称地学，是数学、物理学、化学、天文学、地学、生物学六 大基础自然科学之 地球科学以地球为研究对 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 内容知领域也不断地深入和广展逐渐形成了日臻完盖的由多学科组成的 合性学科体系 地球科学目前主要 包洁地质字 地 物理学、 地理学 气多 学、水文学、海洋学、士壤学、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 为同义语使用其空两考的义是右差别的 们且右句空关系。随若刮学 的发展，地球科学还 不断地诞生新的学科 和出 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 般可分为自然地理学和人文地理学两大组成部分。自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 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(m阳teorology)以地球周围的大气圈为研究对象，主要研究大与 的各种物理性质、物理现象及其变化规律。 研 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 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 气中的各种物理现象和物理村程的发生、发展本质，从而堂据并应用它为人 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
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、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
系统和人举社会之间的相互影向与相石联系。海洋学是以海洋作为一个神立 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 (soi ce 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(geo ysics)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 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 地物甲兴占开周地的冬动物甲性质物甲免乃其发生与发 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 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 (ge logy)研究的主体对象也是固体地球， 当前主要是研固材 地球的表层 地壳或岩石圈。地壳或岩石圈的厚度 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。 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 径，但由于受当前技术水平的限制，钻并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一分之 。可以相信，随着科学技术的发展，地质学研 究的对象将不断 地球的深部（如地 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 地球的内音 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 如矿月 油地质学 煤田地质学、水文地质 等 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
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 (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 据地球科学 各学科所研究的侧重点不同 又可分为环域 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 地球科学的研究方法与其研究对象的特点有关，地球作为其研究对橡主 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.表面积铝时5亿.km2。因止 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。 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 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 汪动空 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)整体性与分异性（或差异性） 整个地球是一个有机的整体。不仅 在空间上地球的内部圈层、外部圈层都表现为连续的整体性；而且地球的各 内部圈层之间、内部与外部圈层之间、各外部圈层之间都是互相作用、互相 影响 相互渗透的 圈层或某 个部分的运动与 都会 不同程度 地影响其它部分甚至其它圈层的变化，这也充分表现了它们的有机整体性。 然而，地球也是一个非均质体，它的不同组成部分无论在物质状态、运动和 演变特点上都具有一定差异，表现出分异性。例如，不同地区的地理环境、」 气候不墙具右明显的美导。不同地区的水文条件具右明显美异。周休地球结 别是地壳的不同地区或不同组成部分的差异性更为强烈 如大陆 海洋 山 系、平原等。这种差异性不仅表现在空间和组成上，也表现在它们的运动、 变化与形成、发展上。 (3)时间的漫长性与瞬间性据科学测算，地球的年龄长达46亿年
其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）整体性与分异性（或差异性） 整个地球是一个有机的整体。不仅 在空间上地球的内部圈层、外部圈层都表现为连续的整体性；而且地球的各 内部圈层之间、内部与外部圈层之间、各外部圈层之间都是互相作用、互相 影响、相互渗透的，某一个圈层或某一个部分的运动与变化，都会不同程度 地影响其它部分甚至其它圈层的变化，这也充分表现了它们的有机整体性。 然而，地球也是一个非均质体，它的不同组成部分无论在物质状态、运动和 演变特点上都具有一定差异，表现出分异性。例如，不同地区的地理环境、 气候环境具有明显的差异，不同地区的水文条件具有明显差异。固体地球特 别是地壳的不同地区或不同组成部分的差异性更为强烈，如大陆、海洋、山 系、平原等。这种差异性不仅表现在空间和组成上，也表现在它们的运动、 变化与形成、发展上。 （3）时间的漫长性与瞬间性 据科学测算，地球的年龄长达 46 亿年
在这漫长的时间里，地球上增发生时许多重要的自然事件。诸如海陆恋千 山脉形成、生物进化等等 这些事件的发生 程多数是极其缓慢的， 往往要 经过数百万年甚至数千万年才能完成。短暂的人生很难目睹这些事件的全过 程，而只能观察到事件完成后留下来的结果以及正在发生的事件的某一阶段 的情况。但是，有些事件的发生可以在很短的时间内完成。例如，天气现象 往往表现为几天、几对其至更短的时间地唐、火山操发也都发生在极短 的时间内 (4)自然过程的复杂性与有序性地球演化至今经历了复杂的过程。其 中既有物理变化，也有化学变化；既有地表常温、常压状态下的作用过程， 也有地下深处高温、高压状态下的作用过程。此外，各种自然过程还会受地 区性条件的影响而具有地区的差异性。所以，自然过程是极其复杂的，而目 这种过程由于其漫长性和不可逆性，依靠人类的力量很难完 全重塑和再现其 过程，因而更增添了地球科学研究工作的艰巨性。但是，这些复杂的自然过 程并不是杂乱无章的，它们都具有其发生、发展的条件和过程，都具有一定 的规律可循，这正是地球科学工作的重要研究任务。 研究对象的特点决定了地球科学具有 一些独特的研究方法，并且随着科 学技术的发展和进步， 地球科学的研究方法也会得到不断的补充和推进。现 择要简述研究方法如下： (1)野外调查空间的广泛性决定了地球科学工作者首先必须到野外去 观空自然界，把自然果当作天然的实哈室讲行研究，而不可能把庞大而复杂 的大自然搬到室内来进行研究。野外调查是地球科学工作最基本和最重要的 环节， 它能获所研究对象的异 手资科 例如野外地质调查 水系与水文 状态调查、自然地理调查、土壤调查、资源与环境调查等。只有计对性地到 现场去认真、细致地收集原始资料，才能为正确地解决地球科学问题提供可 能。 仪器观测是地球科学用来获取研究对象的定性和定量资 料的重要手段，通过仪器观测可以了解到研究对象的各种物理、化学性质 参量的静态特征和动态变化，为科学的分析、推理提供了依据。仪器观测为 地球科学步入科学轨道提供了条件，例如16一17世纪气温、气压、显度等气 鱼仪器的发明与浩、使气象学逐新发展成为一门宗盖的学科。现代高结电 的常规与高空气象仪器观测仍然是气象学的重要研究基础。同样 仪器观 在水文学、海洋学研究中也占有特殊重要的位置。仪器观测对于现代地球物 理学、地质学的地球内部研究，对于土壤学的研究特别是对于环境地学中的 各种监测与评价，都具有极其重要的作用。在现场进行的仪器观测也属于第 一手资料，除了科学工作者根据不同的研究目的在现场进行各种观测外， 们还常常设立各种定点观 气象 击上 环境监测 站等，并通过大量的台站建立观测网，以便获得系统的观测资料 (3)大地测量这是地球科学中既古老而又发展迅速的一种重要研究方 法，它在推动地球科学的发展中起了重要作用。早在古埃及和古中国的远古 时代人们借助干先及其它 进行土地规划、地形 与地理制图 火利与工程建设等 。到了近代，随着测量仪器的进步 逐渐岁 展成为传统的大地水准测量和大地三角测量。本世纪中叶发展起来的海洋测 深技术（声纳）对于海洋学的发展和地质学的革命曾起了决定性的作用。近 些年发展起来的激光测距、人造卫星定位系统(GPS)又给地球科学带来了深
在这漫长的时间里，地球上曾发生过许多重要的自然事件，诸如海陆变迁、 山脉形成、生物进化等等。这些事件的发生过程多数是极其缓慢的，往往要 经过数百万年甚至数千万年才能完成。短暂的人生很难目睹这些事件的全过 程，而只能观察到事件完成后留下来的结果以及正在发生的事件的某一阶段 的情况。但是，有些事件的发生可以在很短的时间内完成。例如，天气现象 往往表现为几天、几时甚至更短的时间，地震、火山爆发等也都发生在极短 的时间内。 （4）自然过程的复杂性与有序性 地球演化至今经历了复杂的过程。其 中既有物理变化，也有化学变化；既有地表常温、常压状态下的作用过程， 也有地下深处高温、高压状态下的作用过程。此外，各种自然过程还会受地 区性条件的影响而具有地区的差异性。所以，自然过程是极其复杂的，而且 这种过程由于其漫长性和不可逆性，依靠人类的力量很难完全重塑和再现其 过程，因而更增添了地球科学研究工作的艰巨性。但是，这些复杂的自然过 程并不是杂乱无章的，它们都具有其发生、发展的条件和过程，都具有一定 的规律可循，这正是地球科学工作的重要研究任务。 研究对象的特点决定了地球科学具有一些独特的研究方法，并且随着科 学技术的发展和进步，地球科学的研究方法也会得到不断的补充和推进。现 择要简述研究方法如下： （1）野外调查 空间的广泛性决定了地球科学工作者首先必须到野外去 观察自然界，把自然界当作天然的实验室进行研究，而不可能把庞大而复杂 的大自然搬到室内来进行研究。野外调查是地球科学工作最基本和最重要的 环节，它能获取所研究对象的第一手资料。例如野外地质调查、水系与水文 状态调查、自然地理调查、土壤调查、资源与环境调查等。只有针对性地到 现场去认真、细致地收集原始资料，才能为正确地解决地球科学问题提供可 能。 （2）仪器观测 仪器观测是地球科学用来获取研究对象的定性和定量资 料的重要手段，通过仪器观测可以了解到研究对象的各种物理、化学性质、 参量的静态特征和动态变化，为科学的分析、推理提供了依据。仪器观测为 地球科学步入科学轨道提供了条件，例如 16～17 世纪气温、气压、湿度等气 象仪器的发明与创造，使气象学逐渐发展成为一门完善的学科。现代高精度 的常规与高空气象仪器观测仍然是气象学的重要研究基础。同样，仪器观测 在水文学、海洋学研究中也占有特殊重要的位置。仪器观测对于现代地球物 理学、地质学的地球内部研究，对于土壤学的研究特别是对于环境地学中的 各种监测与评价，都具有极其重要的作用。在现场进行的仪器观测也属于第 一手资料，除了科学工作者根据不同的研究目的在现场进行各种观测外，人 们还常常设立各种定点观测台站，如气象站、水文站、地震台站、环境监测 站等，并通过大量的台站建立观测网，以便获得系统的观测资料。 （3）大地测量 这是地球科学中既古老而又发展迅速的一种重要研究方 法，它在推动地球科学的发展中起了重要作用。早在古埃及和古中国的远古 时代，人们就借助于步测及其它一些简单的测量工具，进行土地规划、地形 与地理制图、水利与工程建设等。到了近代，随着测量仪器的进步，逐渐发 展成为传统的大地水准测量和大地三角测量。本世纪中叶发展起来的海洋测 深技术（声纳）对于海洋学的发展和地质学的革命曾起了决定性的作用。近 些年发展起来的激光测距、人造卫星定位系统（GPS）又给地球科学带来了深