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1、地 质 学 与 地 貌 学 教 程绪 论说起地球，大家都比较熟悉和亲切，但是地球是如何形成的？地球由哪些物质组成？地震、山崩、山体滑坡、沙尘暴等一些地质现象是如何形成的？这些问题同学们未必能准确回答。那么，要解决这些问题，就要对地球进行研究。地学是以地球为研究对象的科学，它是自然科学六大基础科学（数、理、化、天、地、生）之一。地质学是地学的主要学科。除地质学外，与地球科学有关的还有地理学、气象学、生物学和天文学。地球包括固体地球及其外部大气。地质学着重研究地下，主要是固体地球表层几十公里厚的岩石圈；地理学重点研究地球表面；气象学则主要研究地球的大气圈；生物学重点研究地表的有机界；天文学则着重研
2、究天体，并从天体的角度研究地球及地球的起源。本书中主要涉及地质学及地理学中的地貌学部分。地质学、地貌学的出现都与人类的生产、生活需要分不开。经过长期的实践，地球被逐步认识，并形成了地质学和地貌学。地质学（geology）是研究地球及其演变的一门自然科学，主要研究岩石圈的物质组成、构造、形成及其变化和发展历史以及古生物变化历史。地貌学（geomorphology）则是研究地球表面的形态特征、结构及其发生、发展和分布规律，并利用这些规律来认识、利用和改造自然的科学。一、地质学的研究内容 随着生产发展的需要，地质学的任务需要分出专门学科分别承担，由于人们在生产实践中积累了丰富的经验，使各分科日益成熟
3、，成为各独立的学科。地质学的研究内容主要有：1研究地球的物质组成 研究这方面的学科有结晶学、矿物学、岩石学、矿床学、地球化学等。我们要学的地质学将几门学科综合起来，概括研究地球的物质组成特点。2研究地壳和地球的构造特征 即研究地球中的岩石受到各种应力后的变形特点。研究这方面的学科有构造地质学、区域地质学、地球物理学等。3研究地球的形成历史和演化规律以及古生物演化特征 研究这方面的学科有古生物学、地史学、地层学、第四纪地质学等。 4研究地质学的研究方法与手段 如遥感地质学、数学地质学等、同位素地质学。5研究地质学的应用问题 如水文地质学、工程地质学、地震地质学、环境地质学、石油地质学、煤田地质学
4、等。 6综合性研究 新的地学思维是科学的整体思维，其促进了对地球的综合性研究。地质学一方面与其它的地球科学如气象、天文、生物等相结合，把地球作为一个整体而进行综合性研究；另一方面地质学与数学、物理、化学、医学等学科互相渗透，对解决现代科学的某些问题起着不可估量的作用。二、地貌学的研究内容针对不同的研究内容，我国的地貌学出现了一些新的分支学科：.1气候地貌学 研究不同气候区的地貌形成、演变规律和地貌组合特征。2构造地貌学 研究构造运动形成的各种地貌（如构造运动隆起形成的山地），以及地质构造受外力作用后形成的各种地貌类型（如背斜山、向斜谷、背斜谷、向斜山等）。3岩石地貌学 研究不同类型的岩石在外力
5、剥蚀作用下形成的各种地貌形态。具有不同结构、构造及矿物成分的不同岩石，以及在不同外力条件下的同种岩石，都可形成不同的地貌特征。4动力地貌学 运用河流动力学、海洋动力学、冰川动力学和风沙动力学的原理，研究河流地貌的演变、海岸地貌的形成发展、冰川地貌的成因以及沙丘的形成和移动规律。5沉积地貌学 根据沉积物的成因和结构来研究地貌的形成和发展。6历史地貌学 研究不同阶段的地貌发育历史及地貌组合特征，并联系古自然环境对地貌发育的影响。7研究地貌学的应用问题 分支学科有农业地貌学、工程地貌学、石油天然气地貌学等。三、地质作用的特点和研究方法地质作用（geological process）是指在自然界所发生
6、的一切引起地球的物质组成，地表形态和内部构造发生改变的作用。这个引起变化的力，称为地质营力。地质作用在自然界普遍存在，有短暂而猛烈的，如地震、火山、海啸等，也有长期持续缓慢进行的，如岩石风化、海陆变迁、山脉隆起等。前者易于察觉，后者难于发现。按引起地质作用的能源的不同，地质作用可分为内力地质作用和外力地质作用。内力地质作用的能源来自地球内部，如地球自转产生的旋转能、放射性元素蜕变产生的热能等，主要在地下深处进行，并可波及地表。外力地质作用的能源来自地球以外，如太阳能、日月引力能，在地表或地表附近进行。几乎所有外力作用都有重力能参加，并起着重要作用。（一）地质作用的特点1地区特色 地质作用的发生
7、和发展具有共同规律，但不同地方的地质作用是不同的，而且同一类地质作用在不同地方也具有其特殊性。2现象复杂 地质作用包括从原子和离子的自然行为，到矿物、岩石的形成和变化，直到地壳各部分的活动以及山川的形成等。控制和影响这些变化和反应的因素是极其复杂多样的，有光、热等各种能量的相互作用和转化，有地球本身的特性，也有宇宙因素的影响等等。3作用时间长 地球约有46亿年发展历史。许多地质作用过程是人们不能亲眼看到的。地质作用发生和延续的时间一般很长，海陆变迁、海底扩张等过程，一般以百万年为单位计算。有些地质作用看起来其表现时间很短，如地震、火山，但其发生之前能量的聚集过程却相当长。（二）地质作用的研究方
8、法根据地质作用的特点，它的研究方法有： 1野外调查 这是最基本、最重要的一点，因为地质现象就是地质作用的结果或产物。要了解一个地区的地质构造和矿产分布情况，除收集和研究前人资料外，必须到野外细心观察各种地质地貌现象，取得翔实的第一手资料，从而找出地质作用的特点与规律。 2室内实验、分析 通过野外的观察，取得第一手资料后，可以用数学、物理、化学及生物学的方法以提高对物质的鉴定能力、穿透能力。 3提出假说 这是建立在丰富的地质事实和数据基础之上，在分析研究的基础上结合实验成果进行的推论，是一个由感性认识上升到理性认识的过程，是运用地质学知识和原理去分析问题、研究问题的过程。在这个过程中要进行地质思
9、维，并运用“将今论古”这个传统的思维方法。 英国地质学家莱伊尔(CLyell，17971875)在他的著作地质学原理一书中提出：“The present is the key of the past .”直译为“现在是了解过去的钥匙”，即“将今论古”的思想。这种思维方法的提出大大推动了地质学的研究。“将今论古”的思想是：发生在地质历史时期的地质作用及其结果，与现在正在进行的地质作用及其产物有相似之处，所以从研究现代地质作用过程和产物中总结的规律，可以用来分析和推断发生在古代的地质作用过程和当时的古地理环境。如我们知道煤是在湿热气候条件下植物被埋藏经化学分解而成；珊瑚在温暖洁净的平静海水中才能繁
10、殖等等。如果我们现在看到煤层，表明当时是湿热气候并且有大量植物被埋藏；珊瑚则表明当时处于温暖平静的海洋。这样便恢复了古地理环境。 此外，“以古论今，论未来”是地质思维中另一个重要的方法论。因为人们今天能够直接加以观察的地质作用往往只是漫长的地质记录中的一个片段，而在过去的地质记录中却往往保留了地质作用的全部过程。故认识了过去就能够帮助我们更好的了解现在并预测未来。四、地质学与地貌学的关系（一）地貌形成的内、外动力地质学从某种程度上说就是研究各种地质作用及其结果。地貌学则以研究地球表面的形态特征结构为主。因而地质作用是连接地质学和地貌学的纽带。地质作用包括内力地质作用和外力地质作用，正是这些内力
11、及外力地质作用，或明或暗，或急或缓地作用于地球并改变着地球的面貌。（二）地貌形成的物质基础地貌形成的物质基础是岩性和地质构造，而岩性和地质构造又是地质学的研究内容。组成地壳的岩石有三大类：岩浆岩、沉积岩和变质岩。它们的颜色、矿物成分、结构和构造不同，因而抵抗外力剥蚀的能力也不相同，形成的地貌类型就有区别。五、地质学和地貌学的发展历史、现状及展望（一）地质学发展历史在欧洲，地质科学资料的系统搜集始于18世纪中期。地质学的发展经历了原始时期（18世纪中期以前）、近代时期（18世纪中期20世纪初）和现代时期（始于20世纪初）。中国地质科学的发展大致可分为三个阶段：萌芽阶段（18721911），近代阶
12、段（19111949），现代阶段（1949至今）。（二）地貌学发展简史地貌学主要是近百多来逐渐发展起来的。随着经济发展和自然资源开发的需要，使它从其它学科中分化出来，成为一门独立的科学。 我国的地貌学思想在公元5世纪就已有萌芽，但作为科学的地貌学是19世纪至20世纪初发展起来的。建国以来我国的地貌学得到了飞速发展，在许多方面取得了许多成绩，如系统地研究黄河下游游荡河流的成因、多沙河流的河床演变特征和长江三峡的河流地貌等，为水利建设提供了许多重要资料。（三）地质学和地貌学的现状1新技术的应用越来越广泛 如计算机技术，遥感技术的应用等等；2分析、研究定量化 近20年来，遥感、地质和地貌年代测定技术
13、、地理信息系统等在地质学及地貌学研究中的广泛应用，使定量研究更进一步。3所研究的地球表面的广度和地球内部的深度有所增加；4研究的范围已扩展到了其他星球5环境地质问题越来越得到重视 人类的生存环境就其本质来说是地球表面的生态地质环境，它包括大气圈、水圈、生物圈和岩石圈四个相互联系和制约的整体，离开了地质环境就无法完整地研究人类赖以生存的周围环境。6数字地球概念的提出 “数字地球”概念于1998年初被提出。此概念的提出，掀起了继1992年信息高速公路之后的人类又一伟大壮举，即建设“数字地球”的空间信息革命。数字地球是解决空间信息共享的一门技术，它从空间数据的组织、管理和位置查询方面为不同的地学应用
14、提供了保证，并可满足空间数据的采集、转换、存储、检索、处理、分析、产生和显示等要求，是一种特殊的信息系统。数字地球的提出，使全球性地共享资源成为可能，人们可以在一个地方看到几千里以外的地貌三维图，而且通过定量的科学计算将可以对地震、火山、暴雨、泥石流、滑坡等自然灾害进行模拟，以达到减灾防灾的作用。（四）地学展望为了可持续发展，求实的、定位正确的地球科学将介入到许多发展方面，如水、土壤、减少贫困、城市化、废物处理、能源、矿产、减灾和教育等。1地质科学可以确定新的、深部的遥远的淡水层，预报地下水污染的途径，并且提出防止地下水被进一步污染的有效措施。2地学家们可以评价哪些肥沃土地可能被洪水或海岸侵蚀
15、，造成遗弃和盐碱化，并应用演化模型来减缓或避免土壤的继续流失。3地球科学在减少贫困方面也能发挥极大的作用 贫困是土地退化的驱动力，贫困可以由提供给穷人更多基本需求而得到缓解，如安全蔽身处、饮用水和良好食物，安全蔽身处意味着他们将能防护自然和人为的灾害，如洪水、海啸、火山喷发、地震、地面沉降和不稳定地基等。由于这些灾害的大部分具有由地球作用控制的自然原因，地球科学家有能力预报、防止或减轻这类灾害。4城市土地将被更加集中地利用，构筑更多的地下基础设施、地下工厂和存储仓库；在海岸带将改造更多的土地、控制城市中的水管理和城市防洪等。而这些都要通过地球科学的参与才能圆满地解决。5地质学可以很好地解决废物处置问题 可持续的废物处理是建立在“多屏障”原则之上的，要考虑不可渗透或弱渗透基础，如厚粘土体、页岩等作为渗滤进入生物圈之前的最后屏障。6不可更新的能源如石油、天然气正在逐渐而无可挽回地枯竭 地球科学可以协助以最适宜的方式开发紧缺的能源资源。7地质学可以协助进行环境可持续且经济有效益的矿业。8环境地质学的研究内容之一就是防治和减轻地质灾害 此外，以极大努力开发的全球气候模型，如果没有提供地质数据并依靠其进行评价，将是无效的。六、地质学及地貌学在农业方面的应用（一）地质学、地貌学为农业问题提供科学依据
