1. 地質學基礎特點決定地球科學工作者的思維和研究方法有什麼特點
地質學的研究對象主要是地球，屬於地球科學（簡稱地學）的范疇，也是六大基礎自然科學的一個組成部分。地質學的研究對象及其內容既不同於數學，也不同於物理和化學，而是具有它自己的特殊性，從而也具有它自己的研究方法。
（一）地質學的特點
第一，地質學的研究對象涉及到悠久的時間和廣闊的空間。地球自形成以來已經有 46 億年的歷史，在這樣漫長的時間里，地球曾發生過滄海桑田、翻天覆地的重大變化，而其中任何一個變化和事件，任何一粒礦物和一塊岩石的形成和演化，都往往要經歷數百萬年甚至數千萬年的周期。對這些變化和事件，人們不能像研究人類歷史那樣，可以藉助於文字和文物；也不能像研究物理那樣，可以單純依靠在實驗室中做實驗，而必須靠研究分析地球本身發展過程中所遺留下來的各種記錄。
同時，地球具有巨大的空間，在不同地點和不同深度，具有不同的物質基礎和外界因素，因而有不同的發展過程。海洋和大陸、大陸的各個部分、地球表層和深部，都有其不同的發展過程。因此，既要研究它們的共性，更要研究它們的差異性和相關性，才能全面、深入地找出地球的發展規律。
第二，地質學具有多因素互相制約的復雜性。它所研究的對象和內容，從小到礦物組成的微觀世界到大至整個地球以及宇宙的宏觀世界，從礦物岩石等無機界的變化到各種生命出現的演化，從常溫常壓環境到目前還不能人為模擬的高溫高壓環境，從各種變化的物理過程、化學過程到生物化學過程，從地球本身各個部分的物質能量轉化到地球與外部空間的物質能量轉化等等，充滿著各種矛盾和相互作用的復雜過程。任何一種地質過程，都不可能是單一的物理過程和化學過程，地球自誕生以來，不僅形成了光怪陸離的礦物世界、岩石世界、海洋大陸、高山深谷，也出現和演化成了種類繁多的生物世界。眾所周知，目前在實驗室中即使合成最簡單的生命物質，也是非常不容易。地球演化到今天，產生出如此面貌，這固然與其具有人類歷史所不能比擬的充分時間有關，同時也說明地球演化的地質過程是一個十分復雜的過程。
第三，地質學是來源於實踐而又服務於實踐的科學。但地質學必須首先是以地球為大課堂，以大自然為實驗室，進行野外調查研究，大量掌握實際資料，進行分析對比歸納，得出初步結論，然後再用以指導生產實踐，並不斷修正補充和豐富已有的結論。遠在數十萬年前的舊石器時代，人類的祖先就是在製造石器的過程中，逐步掌握了一些岩石的特性，後來在銅器時代、鐵器時代，人類又在生產活動中逐步掌握了尋找有用礦產的某些規律。近代以來，由於工礦業的發展，特別是相鄰科學和現代技術的進步，又推動了地質學的突飛猛進，不斷形成新的理論。
2. 地球科學的研究方法
由於地球科學以龐大的地球作為研究對象，並具有很強的實踐性和應用性，所以它的研究方法與其他自然科學有較大的差異。它既要藉助於數學、物理、化學、生物學及天文學的一些研究方法，同時又有自己的特殊性。
地球科學的研究方法與其研究對象的特點有關，地球作為其研究對象主要有以下特點：
（1）空間的廣泛性與微觀性
地球是一個龐大的物體，其周長超過4×104 km，表面積超過5×108 km2。因此，無論是研究大氣圈、水圈、生物圈以及固體地球，其空間都是十分廣大的。這樣一個巨大的空間及物體本身由不同尺度或規模的空間和物質體所組成。因此，要研究龐大的地球，就必須研究不同尺度或規模的空間及其物質體，特別是要注重研究微觀的空間和物質特徵，如不同學科都要研究其相應對象的化學成分、化學元素的特性等。地質學要研究礦物晶體結構，水文學和海洋學要研究水質點的運動等，氣象學要研究氣體分子的活動等。而且，整個地球系統是一個開放的動力系統，其與宇宙環境（地-月系、太陽系及銀河系等）之間總是不斷地進行著物質、能量的交換；地球系統中各種自然現象、作用過程的發生、發展和演化與其所處的宇宙環境是分不開的。因此，現代地球科學已開始充分重視宇宙環境對地球系統的影響研究；也就是說研究的空間范圍還要超越地球系統，涉及更加宏觀的宇宙環境（圖0-1）。只有把不同尺度的研究結合起來，把宏觀和微觀結合起來，才能獲得正確的和規律性的認識。
（2）整體性（或系統性）與分異性（或差異性、多元性）
整個地球是一個有機的整體，是由不同層次的、具有緊密聯系的子系統組成的統一系統；不僅在空間上地球的內部圈層、外部圈層都表現為連續的整體性，而且地球的各內部圈層之間、內部與外部圈層之間、各外部圈層之間也都是相互作用、相互影響、相互滲透的，某一個圈層或某一個部分的運動與變化，都會不同程度地影響其他部分甚至其他圈層的變化，這也充分表現了它們的有機整體性。然而，地球也是一個非均質體，它的不同的組成部分（或子系統）無論在物質狀態還是運動和演變特點上都具有一定的差異，表現出分異性或多元性。例如，不同地區的地理環境、氣候環境具有明顯的差異，不同地區的水文條件也具有明顯差異。固體地球特別是地殼的不同地區或不同組成部分的差異性更為顯著，如大陸、海洋、山系、平原等。這種差異性不僅表現在空間和物質組成上，也表現在它們的運動、變化與形成、發展上。
（3）時間的漫長性與瞬間性
據科學測算，目前可追溯的地球年齡長達46億年。在這漫長的時間里，地球上曾發生過許多重要的自然事件，諸如海陸變遷、山脈形成、生物進化等。這些事件的發生過程多數是極其緩慢的，往往要經過數百萬年甚至數千萬年才能完成。短暫的人生很難目睹這些事件發生的全過程，而只能觀察到事件完成後留下來的結果以及正在發生的事件的某一階段的情況。但是，有些事件的發生可以在很短的時間內完成。例如，天氣現象往往表現為幾天、幾小時甚至更短的時間，地震、火山爆發等也都發生在極短的時間內。
（4）自然過程的復雜性與有序性
地球演化至今經歷了復雜的過程。其中既有物理變化，也有化學變化；既有地表常溫、常壓狀態下的作用過程，也有地下深處高溫、高壓狀態下的作用過程。此外，各種自然過程還會受地區性條件的影響而具有地區的差異性。所以，自然過程是極其復雜的，而且這種過程由於其漫長性和不可逆性，依靠人類的力量很難完全重塑和再現其過程，因而更增添了地球科學研究工作的艱巨性。但是，這些復雜的自然過程並不是雜亂無章的，它們都具有其發生、發展的條件和過程，都具有一定的規律可循，這也正是地球科學工作者的重要研究任務。
研究對象的特點決定了地球科學具有一些獨特的研究方法，並且隨著科學技術的發展和進步，地球科學的研究方法也會得到不斷的補充和推進。現擇要簡述研究方法如下：
（1）野外調查
空間的廣泛性決定了地球科學工作者首先必須到野外去觀察自然界，把自然界當做天然的實驗室進行研究，而不可能把龐大而復雜的大自然搬到室內來進行研究。野外調查是地球科學工作最基本和最重要的環節，它能獲取所研究對象的第一手資料。例如野外地質調查、水系與水文狀態調查、自然地理調查、土壤調查、資源與環境調查等。只有有針對性地到現場去認真、細致地收集原始資料，才能為正確地解決地球科學問題提供可能。
（2）儀器觀測
儀器觀測是地球科學用來獲取研究對象的定性和定量資料的重要手段，通過儀器觀測可以了解到研究對象的各種物理、化學性質，參量的靜態特徵和動態變化，為科學的分析、推理提供依據。儀器觀測為地球的研究步入科學的軌道提供了條件，例如，16～17世紀氣溫、氣壓、濕度等氣象儀器的發明與創造，使氣象學逐漸發展成為一門完善的學科。現代高精度的常規與高空氣象儀器觀測仍然是氣象學的重要研究基礎。同樣，儀器觀測在水文學、海洋學研究中也佔有特殊重要的位置。儀器觀測對於現代地球物理學、地質學的地球內部研究，對於土壤學的研究特別是對於環境地學中的各種監測與評價，都具有極其重要的作用。在現場進行的儀器觀測也屬於第一手資料，除了科學工作者根據不同的研究目的在現場進行各種觀測外，人們還常常設立各種定點觀測台站，如氣象站、水文站、地震台站、環境監測站等，並通過大量的台站建立觀測網，以便獲得系統的觀測資料。
（3）大地測量
這是地球科學中既古老而又發展迅速的一種重要研究方法，它對推動地球科學的發展起了重要作用。早在古埃及和古中國的時代，人們就藉助於步測及其他一些簡單的測量工具，進行土地規劃、地形與地理制圖、水利與工程建設等。到了近代，隨著測量儀器的進步，逐漸發展成為傳統的大地水準測量和大地三角測量。20世紀中葉發展起來的海洋測深技術（聲吶）對於海洋學的發展和地質學的革命曾起了決定性的作用。近些年發展起來的激光測距、全球定位系統（GPS）又給地球科學帶來了深刻影響。大地測量的方法對於地理學、地質學、海洋學、水文學及土壤學等的研究十分重要。
（4）航空、航天和遙感技術
現代航空、航天和遙感技術極大地推動了地球科學的發展，成為現代地球科學不可缺少或不可忽視的重要研究方法。由於地球的空間廣大，要在短時間內獲取大區域的資料，特別是大區域的動態變化情況，就必須充分利用航空、航天和遙感技術，如衛星雲圖、衛星遙感影像、航空照片等。航空、航天和遙感技術對現代氣象學的發展和進步起了決定性作用，成為其重要支柱。它們也是現代海洋學、地理學的主要研究手段，而且對於現代地質學、土壤學、水文學、環境地學等也發揮著重要作用。
（5）實驗室分析、測試與科學實驗
這是地球科學中各門學科均普遍採用的研究方法，主要是從研究對象中取得所需的各種樣品或標本，然後在實驗室進行分析、測試，以便獲取物質成分、結構、物理與化學性質以及形成歷史等方面的定性和定量資料，並通過科學實驗分析推斷其形成、演變過程和發展趨勢等。隨著科學的發展，地球科學中的實驗科學已有相當的進步。但由於自然過程的影響因素復雜，加之時間的漫長性與空間的廣泛性以及現代實驗技術水平的限制，在地球科學中有時很難進行與自然界一致的真實實驗。因此，地球科學上常採取簡化影響因素，創造一些特定的物理、化學環境，模擬自然現象的成因、過程和發展規律，這種方法稱為模擬實驗。模擬實驗只能是近似的，實驗結果往往與自然過程有一定差距，但它在再造自然現象的過程、驗證和探索地球科學規律方面發揮著重要作用。
（6）歷史比較法
這是地質學最基本的方法論。時間的漫長性決定了地質學必須用歷史的、辯證的方法來進行研究。雖然人類不可能目睹地質事件發生的全過程，但是，可以通過各種地質事件遺留下來的地質現象與結果，利用現今地質作用的規律，反推古代地質事件發生的條件、過程及其特點，這就是所謂的「歷史比較法」（或稱「將今論古」「現實主義原則」）的原理。這一原理是由英國地質學家萊伊爾（C.Lyell，1791～1875年，現代地質學的創立者）在赫頓（J.Hutton，1726～1797年，蘇格蘭地質學家，被譽為現代地質學之父）的均變論學說的基礎上提出來的（圖0-2，圖0-3）。萊伊爾明確指出：「現在是了解過去的鑰匙。」例如，現代珊瑚只生活在溫暖、平靜、水質清潔的淺海環境中，如果在古代形成的岩石中發現有珊瑚化石，便可推斷這些岩石也是在古代溫暖、清潔的淺海環境中形成的（圖0-4）；又如，現在的火山噴發能形成一種特殊的岩石——火山岩，如果在一個地區發現有古代火山岩存在，我們就可以推斷當時這一地區曾發生過火山噴發作用，等等。歷史比較法是一種研究地球發展歷史的分析推理方法，它的提出，對現代地質學的發展起到了重要的促進作用。
圖0-2 英國地質學家萊伊爾
（C.Lyell，1791～1875年）
圖0-3 蘇格蘭地質學家赫頓
（J.Hutton，1726～1797年）
圖0-4 生活在溫暖、清潔淺海中的珊瑚
a—現代珊瑚；b—2億多年前的珊瑚化石
這一原理的理論基礎是「均變論」。均變論認為，在漫長的地質歷史過程中，地球的演變總是以漸進的方式持續地進行，無論是過去還是現在，其方式和結果都是一致的。但是，現代地質學的研究證明，均變論的觀點是片面和機械的。地球演變的過程是不可逆的，現在並不是過去的簡單重復，而是既具有相似性，又具有前進性。例如，地質學的多方面研究揭示，在地球演變過程中，地表大氣圈、水圈、生物圈的組成、數量、溫壓以及地球或地殼內部的結構、構造等特徵都在發生不斷的變化，與現代的狀況存在不同程度的差異，這些必然會導致當時發生地質作用的方式與過程具有一系列與今天不同的特點。地球演變的過程也並不總是以漸進、均變的形式進行，而是在均變的過程中存在著一些短暫的、劇烈的激變過程。例如，在岩層中常常發現其物質組成及結構構造發生突然性的變化；在古生物演化中也常常發現大量的生物種屬在短期內突然絕滅的現象，如6500萬年前後恐龍全部迅速絕滅等。所以整個地球的發展過程應是一個漸變—激變—漸變的前進式往復發展過程，這也符合量變—質變—量變的哲學規律。
因此，在運用歷史比較法時，必須用歷史的、辯證的、發展的思想作指導，而不是簡單地、機械地「將今論古」，這樣才能得出正確的結論。地質學的「將今論古」分析方法，實際上對於地球科學中的地球物理學、地球化學、地理學、氣象學、水文學、海洋學、土壤學、環境地學等學科的研究均具有重要的借鑒意義。
（7）綜合分析
自然過程的復雜性和不可逆性決定了地球科學必須採用綜合分析的研究方法。在漫長的地球演化過程中，不同時期、不同方式（物理、化學、生物等）、不同環境（地表、地下、空中等）的自然作用給我們留下的是一幅錯綜復雜的結果圖案。要根據這一圖案恢復和解析自然界發展的過程，就必須利用多學科的原理和方法，結合復雜的影響因素，進行綜合分析。這一點與數學、物理、化學等學科利用單純的推導、實驗等方法進行研究是大不一樣的。例如，在地質學中，由於過程和影響因素很復雜，根據某些個別特徵，利用單學科的原理和方法，往往會得出片面甚至錯誤的結論，這就是在地質學研究中經常碰到的「多解性」或「不確定性」問題。所以，只有在綜合各方面研究的基礎上，才能得出統一的、最合乎實際情況的結論。
（8）計算機技術應用
有人說20世紀後半葉以來，人類社會已步入計算機的時代，計算機技術的應用已給各門自然科學帶來了深刻的影響和革命性的變化。對地球科學也是一樣，例如，在現代氣象學、地理學、地質學、地球物理學、海洋學、環境地學等領域中，計算機技術已發揮出巨大的作用，成為不可缺少的研究手段和方法。而且計算機技術正在向地球科學的各個領域滲透。計算機技術的應用，為解決地球科學的研究對象空間廣闊、觀測處理資料量大、模擬形成演變過程復雜等問題帶來了無限的前景。因此，要想提高地球科學的研究水平，必須充分地重視、加強和進一步開拓計算機技術在地學中的應用。
20世紀末期開始在全球范圍內廣泛興起的「數字地球」（Digital Earth）計劃或「數字地球學」研究正是現代計算機技術、信息科學與地球科學相結合的產物。「數字地球」主要是探討運用現代計算機技術、信息科學對整個地球系統進行全方位的定量化、數字化描述的方法，建立相關的「數字地球」資源平台，並服務於地球科學的研究、應用。因此，「數字地球」實質上是地球系統的一種數字化的表示形式，其基本的理論支撐主要包括相互聯系的兩個方面，即與地球科學有關的理論以及與數字化技術有關的理論。比「數字地球」稍早一些興起的「地理信息系統（GIS）」的成功開發與廣泛應用，可以說為推動「數字地球」的興起與發展奠定了良好的基礎；但「數字地球」將涵蓋地球科學的所有研究分支學科或領域（而不僅僅局限於地理學），其涉及的科學內容與數據量是「地理信息系統」所無法比擬的。1998年1月，美國前副總統戈爾在「開放地理信息系統協議（Open GIS Consortium）」年會上首次提出「數字地球」的概念，認為「數字地球」是指一個以地球坐標為依據的、具有多解析度的海量數據和多維顯示的虛擬系統。數字地球的概念一經提出便立刻引起了世界范圍的廣泛關注，並取得了快速發展。數字地球的研究和實現具有十分廣泛的應用前景，如資源與環境的監測與管理，氣候和各種自然災害的預測、預報與防治，土地利用與各種生產、生活的規劃及一些危機事件的處理等；它還為地球科學的教育和多學科的研究工作提供了極好的資源平台，特別是為地球系統科學的層圈相互作用研究、全球變化研究及人類可持續發展研究創造了有利條件。
地球科學研究的工作方法通常具有下列程序：
（1）資料收集
根據所要研究的課題和所要解決的問題，盡可能詳盡、客觀和系統地收集各種有關的數據、樣品和其他資料。資料的來源包括對研究區詳細的野外調查、儀器觀測和收集、分析已有的各種資料和成果等。
（2）歸納、綜合和推論
對所收集的資料進行加工整理、歸納、綜合，並利用地球科學的研究方法和原理，作出符合客觀實際的推論。
（3）推論的驗證
通過生產實踐或科學實驗來證實或檢驗推論是否正確，並在實踐的過程中不斷地修正錯誤，提高認識，總結規律。
地球科學是一門實踐性很強的科學。人們通過不斷地科學實踐，逐漸形成了若干假說和學說。假說是根據某些客觀現象歸納得出的結論，它有待進一步驗證；而學說則是經過了一定的實踐檢驗、在一定的學術領域中形成的理論或主張。假說和學說對推動地球科學的發展起著重要的作用，它們為探索地球科學的客觀規律指出了方向，對實踐起著一定的指導作用，同時在實踐中不斷得到檢驗、補充和修正，使其日趨完善。當然，有些假說和學說也可能在實踐中被拋棄或否定。
3. 地殼歷史的研究方法有哪些
O, 氧，多以氧化物的形式存在
Si，硅，多以SiO2的形式存在
C，游離態C，碳和金剛石。
化合態，天然的存在於烷烴天然氣等有機化合物中
H: 多存在於h2O中和有機化合物中
其他略
元素地球化學
它從岩石等天然樣品中化學元素含量與組合出發，研究各個元素在地球各部分以及宇宙天體中的分布、遷移與演化。在礦產資源研究中，元素地球化學發揮了重要作用，微量元素地球化學研究提供了成岩、成礦作用的地球化學指示劑，並為成岩、成礦作用的定量模型奠定了基礎。
同位素地球化學
根據自然界的核衰變、裂變及其他核反應過程所引起的同位素變異，以及物理、化學和生物過程引起的同位素分餾，研究天體、地球以及各種地質體的形成時間、物質來源與演化歷史。同位素地質年代學已建立了一整套同位素年齡測定方法，為地球與天體的演化提供了重要的時間坐標。已測得：太陽系各行星形成的年齡為45～46億年，太陽系元素的年齡為50～58億年。在礦產資源研究中，同位素地球化學可以提供成岩、成礦作用的多方面信息，為探索某些地質體和礦床的形成機制和物質來源提供依據。
有機地球化學
研究自然界產出的有機質的組成、結構、性質、空間分布、在地球歷史中的演化規律以及它們參與地質作用對元素分散富集的影響。生命起源的研究是有機地球化學的重要內容之一。包括兩方面：一是對生命前期有機物質演化及前寒武紀古老岩石中生命痕跡的探索；二是根據天體演化規律，進行地球上早期生命及生命起源機制的模擬實驗。有機地球化學建立的一套生油指標，為油氣的尋找和評價提供了重要手段。
4. 科學家主要藉助什麼來研究地球的演化
150億年前宇宙誕生，奠定了地球產生的物質基礎。地球作為一個行星起源於46億年前的原始太陽星雲。
此後，地球系統由簡單到復雜，各個組成部分的演化既相互聯系又相互影響。地球系統的運動及其帶來的地貌變遷、生命現象和生命活動共同構成地球的歷史。[1]
快速
導航
地球早期的演化早期生物歷史爬行動物時代哺乳動物時代人類時代
地球起源
太陽系的形成
關於太陽系的形成，一類認為太陽系是一次激烈的偶然突變而產生的，即災變說觀點；另一類則認為太陽系是有條不紊地逐漸演變成的，即演化說觀點。[2]
星雲說所解釋的太陽系的形成
1755年，德國哲學家康德根據牛頓的萬有引力原理，提出一個太陽系形成的假說，認為太陽系中的太陽、行星和衛星等是由星雲——一種稀薄的雲霧狀微粒物質逐漸演化形成的。1796年，法國天文學家拉普拉斯也提出了與康德類似的星雲說，後人常把兩者合起來，統稱「康德一拉普拉斯星雲說」。這個假說在19世紀的大部分時間內占統治地位。[2]
星雲說認為：恆星的形成是銀河彌漫的原始星雲的某一個球狀碎片，在自身引力的作用下不斷收縮，產生旋渦，旋渦使星雲碎裂成大量碎片，每個碎片又逐漸轉化為恆星。太陽就是其中之一，它也不斷收縮、旋轉，在長期的運動中形成原始太陽。周圍的物體不斷聚合、碰撞，越轉越大，就形成了今天的八大行星。行星周圍的物質，也是這樣漸漸形成了衛星。這就是太陽系形成的一個主要假說。[2]
唯心主義認為，地球和整個宇宙都是依神或上帝的意思創造出來的。18世紀愛爾蘭一個大主教公開宣稱：「地球是紀元前4004年10月23日一個星期天的上午9時整被上帝創造出來的。」在中國古代，人們認為遠古的時候還沒有天地，宇宙間只有一團氣，在一萬八千年前，有位盤古氏開天闢地，才有了日月星辰和大地。[2]
5. 地球科學的研究方法有哪些
地球科學的研究方法：
一是地球系統觀研究 ,在全球尺度上研究地球系統的各組成 (岩石圈、水圈、氣圈和生物圈 )的相互作用及其運行機制和演化。
二是地球復雜性研究 ,研究地球系統的開放性、多層次時空結構、不穩定性、不平衡性和不均一性 ,研究地球系統相互作用的多因素和多樣性以及它們之間的復雜的相互作用 ,不同組成、不同層次、不同作用的相互作用 ,以及作用過程和系統、子系統的整體行為和演化的非線性和不可逆性 。
三是跨學科綜合研究 ,在地球科學研究中 ,多學科研究 ,特別是跨學科研究已經成為不可逆轉的趨勢 ,並成為主要研究方式。