阐述地球科学的研究对象和研究内容及方法

‘壹’ 地球科学的研究对象

地球科学的研究对象包括：地球，地球的时、空、源。
① 地球的结构：层圈状（slide）
②地球的构造：指地球各个部分之间关系及其它们的分布规律及演化。如大气圈、水圈、岩石圈、地幔、地核,壳幔作用,山脉-盆地，大陆-海洋；
③ 地球物质：各种元素-矿物-岩石-矿床-地层,它们的分布及其迁移富集规律
④ 地质事件：地壳运动在地表反映.如地震、火山、海啸、褶皱、断裂等；
⑤ 预测和预防将来发生的地质事件

‘贰’ 地球科学的主要研究内容是什么

地球是太阳系八大行星之一，从诞生之日起，已历46亿年。按离太阳由近及远的次序是第三颗，位于水星和金星之后；在八大行星中大小排行是第五。在英语里，地球是唯一一个不是从希腊及罗马神话中得到的名字。英语的地球Earth一词来自于古英语及日耳曼语。这里当然有许多其他语言的命名。在罗马神话中，地球女神叫Tellus——肥沃的土地（希腊语：Gaia，大地母亲）。
由化学组成成分及地震震测特性来看，地球本体可以分成一些层圈，以下就标示出它们的名称与范围（深度，单位为公里）：
0～40地壳40～2890地幔2890～5150外地核5150～6378内地核
固态的地壳厚度变化颇大，海洋地区的地壳较薄，平均约7公里厚；而大陆地壳就厚得多，平均约40公里厚； 地幔也是固态，不过在它上部有一层极小部分熔融的区域，称为软流圈 ，其上的地幔最顶部及整个地壳则称为岩石圈 ；至于外地核是液态而内地核是固态。 这些不同的层圈都是以不连续面为界，最有名的就是在地壳与地函之间的莫氏不连续面 （Mohorovicic discontinuity）。
地幔占有地球的主要质量，地核反而位居其次，至于我们生存的空间则只是整个地球极小的一部分而已 （质量，单位为10的24次方千克： 大气层 = 0.0000051，海洋 = 0.0014 ，地壳 = 0.026，地幔 = 4.043，外地核= 1.835，内地核 = 0.09675，）
地核的主要成分是铁 （或铁镍质），不过也可能有一些较轻的物质存在，地心的温度约有7,500K，比太阳表面温度还高；下部地幔的主要成分可能是矽、镁、氧，再加上一些铁、钙及铝；上部地幔主要成分则是橄榄石及辉石 （铁镁矽酸盐岩石），也有钙和铝。 以上这些了解都是来自于地震震测资料，虽然上部地幔的物质有时会因着火山喷出熔岩而被带到地表来，但是我们仍无法到达固体地球的主要部分，目前的海底钻探行动连地壳都尚未挖穿。 地壳的成分则主要是石英 （二氧化硅）及硅酸盐类如长石。 整体估算，地球化学组成的重量百分比为： 铁34.6% ，氧29.5% ，硅15.2% ，镁12.7% ，镍2.4% ，硫1.9% ，0.05% 钛 。
地球是平均密度最大的主要星体。
其它类地行星也都具有和地球类似的结构与组成，但其中也有一些差异： 月球核所占比例最小； 水星核的比例最大；而火星及月球的函相对较厚；月球和水星没有化学组成明显不同的函与壳之分；地球可能是唯一可再分成内外核的。不过请留意，我们对行星内部的认识主要是来自于理论推导，就算是对地球的也是如此。
有别于其它类地行星 ，地球的最外层 （包含地壳及上部地幔的顶端）被切分为数块，“飘浮”于其下的炽热地幔之上，这就是着名的板块构造运动学说 。 这个学说主要描述两种运动：拉张与隐没，前者发生在二个板块互相远离，其下的岩浆涌出而生成新地壳之处；后者则发生在二个板块互相碰撞，其中一方潜入另一方之下，终至消灭于地函中之处。 此外，也有一些板块边界是横向错开式的相对运动或两个大陆板块硬碰硬地撞在一起。
地球的大部分表面很年轻 ，只有5亿年左右，以天文的角度来看确实很短。但也有很少的地方露出了当年地球地壳形成时的基底——花岗岩，如中国辽宁省葫芦岛市绥中县就有裸露，由于形成花岗岩时的冷却时间长，所以花岗岩内的结晶体都非常发育，边长在1-2厘米，故把其命名为绥中花岗岩。由于侵蚀作用及构造地质运动不断地破坏又重建大部分的地表，因而地表早期的地质记录不容易找到，例如撞击坑 ，所以早期地球历史大部分都已不见踪迹。 地球约有45至46亿年老，然而目前已知最老的岩石只有大约40亿年前（地球有相当长的一段时期是一个由熔化的岩浆形成的火球），而且老于30亿年的岩石非常罕见。 最老的生物化石不早于39亿年前，有关生命起源的关键时期则亳无记录。
地球表面积71%为水所覆盖，地球是太阳系唯一在表面可以拥有液态水的行星 （土卫六的表面有液态乙烷或甲烷，而藏于木卫二的表面之下则可能有液态水，不过地球表面有液态水仍是独一无二的）。 液态水是我们已知的生命型式所不可或缺的要素；而缘于水具有的大比热性质，海洋的热容积成为保持地球温度恒定的一大功臣；液态水还是陆地上侵蚀与风化作用的主要营力，这是太阳系中唯一有此作用
的地方 （也许火星早期也曾有过这些作用，但现在已无）。
地球大气组成中，77%是氮气而21%是氧气，再来就是微量的氩、二氧化碳及水气。 地球初形成时的大气很可能大部分都是二氧化碳，不过它们大多已被碳酸盐类岩石给结合，其余的则是溶入海洋及被绿色植物耗尽；如今板块构造运动及生物作用是大气中二氧化碳消长的持续主控者。 大气中存在的水气及微量二氧化碳所造成的温室效应是维持地表温度极重要的作用，温室效应使地表温度提高了大约35℃，否则地表的平均温度将是酷寒的-21℃！ 若没有水气及二氧化碳，海水会冻结，而我们已知的生命型式将无从开展。 此外，水气更是地球水循环及天气变化中不可或缺的要角。
自由氧的存在也是地球化学组成的一大特征，因为氧是活性很强的气体，照理说应该很容易就和大气中其它元素相化合，地球上的氧气完全是由生物作用产生及维持，若没有生命就不会有自由氧。
地球拥有适度的磁场，推测磁场是起因于液态外地核中的电流。 由于太阳风与地球磁场及外层大气的交互作用， 极光于焉产生；而上述因素的不均衡造成磁极会在地表移动，目前磁北极位于加拿大北境。由于太阳风与地球磁场及外层大气的交互作用， 极光于焉产生；
地球磁场及其与太阳风的交互作用也造成了范艾伦辐射带 （Van Allen radiation belts），它是环绕着地球的成对环状带，外型就像是甜甜圈，由气体离子 （电浆） 组成，其外圈由海拔19,000公里延伸到41,000公里；内圈则介于海拔13,000至7,600公里之间。

‘叁’ 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，并具有很强的实践性和应用性，所以它的研究方法与其他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4×10⁴ km，表面积超过5×10⁸ 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由不同尺度或规模的空间和物质体所组成。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点的运动等，气象学要研究气体分子的活动等。而且，整个地球系统是一个开放的动力系统，其与宇宙环境（地-月系、太阳系及银河系等）之间总是不断地进行着物质、能量的交换；地球系统中各种自然现象、作用过程的发生、发展和演化与其所处的宇宙环境是分不开的。因此，现代地球科学已开始充分重视宇宙环境对地球系统的影响研究；也就是说研究的空间范围还要超越地球系统，涉及更加宏观的宇宙环境（图0-1）。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（或系统性）与分异性（或差异性、多元性）

整个地球是一个有机的整体，是由不同层次的、具有紧密联系的子系统组成的统一系统；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、各外部圈层之间也都是相互作用、相互影响、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他部分甚至其他圈层的变化，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，它的不同的组成部分（或子系统）无论在物质状态还是运动和演变特点上都具有一定的差异，表现出分异性或多元性。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也具有明显差异。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显着，如大陆、海洋、山系、平原等。这种差异性不仅表现在空间和物质组成上，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，目前可追溯的地球年龄长达46亿年。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。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发生的全过程，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、几小时甚至更短的时间，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，这也正是地球科学工作者的重要研究任务。

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，把自然界当做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、推理提供依据。仪器观测为地球的研究步入科学的轨道提供了条件，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，它对推动地球科学的发展起了重要作用。早在古埃及和古中国的时代，人们就借助于步测及其他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。20世纪中叶发展起来的海洋测深技术（声呐）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、全球定位系统（GPS）又给地球科学带来了深刻影响。大地测量的方法对于地理学、地质学、海洋学、水文学及土壤学等的研究十分重要。

（4）航空、航天和遥感技术

现代航空、航天和遥感技术极大地推动了地球科学的发展，成为现代地球科学不可缺少或不可忽视的重要研究方法。由于地球的空间广大，要在短时间内获取大区域的资料，特别是大区域的动态变化情况，就必须充分利用航空、航天和遥感技术，如卫星云图、卫星遥感影像、航空照片等。航空、航天和遥感技术对现代气象学的发展和进步起了决定性作用，成为其重要支柱。它们也是现代海洋学、地理学的主要研究手段，而且对于现代地质学、土壤学、水文学、环境地学等也发挥着重要作用。

（5）实验室分析、测试与科学实验

这是地球科学中各门学科均普遍采用的研究方法，主要是从研究对象中取得所需的各种样品或标本，然后在实验室进行分析、测试，以便获取物质成分、结构、物理与化学性质以及形成历史等方面的定性和定量资料，并通过科学实验分析推断其形成、演变过程和发展趋势等。随着科学的发展，地球科学中的实验科学已有相当的进步。但由于自然过程的影响因素复杂，加之时间的漫长性与空间的广泛性以及现代实验技术水平的限制，在地球科学中有时很难进行与自然界一致的真实实验。因此，地球科学上常采取简化影响因素，创造一些特定的物理、化学环境，模拟自然现象的成因、过程和发展规律，这种方法称为模拟实验。模拟实验只能是近似的，实验结果往往与自然过程有一定差距，但它在再造自然现象的过程、验证和探索地球科学规律方面发挥着重要作用。

（6）历史比较法

这是地质学最基本的方法论。时间的漫长性决定了地质学必须用历史的、辩证的方法来进行研究。虽然人类不可能目睹地质事件发生的全过程，但是，可以通过各种地质事件遗留下来的地质现象与结果，利用现今地质作用的规律，反推古代地质事件发生的条件、过程及其特点，这就是所谓的“历史比较法”（或称“将今论古”“现实主义原则”）的原理。这一原理是由英国地质学家莱伊尔（C.Lyell，1791～1875年，现代地质学的创立者）在赫顿（J.Hutton，1726～1797年，苏格兰地质学家，被誉为现代地质学之父）的均变论学说的基础上提出来的（图0-2，图0-3）。莱伊尔明确指出：“现在是了解过去的钥匙。”例如，现代珊瑚只生活在温暖、平静、水质清洁的浅海环境中，如果在古代形成的岩石中发现有珊瑚化石，便可推断这些岩石也是在古代温暖、清洁的浅海环境中形成的（图0-4）；又如，现在的火山喷发能形成一种特殊的岩石——火山岩，如果在一个地区发现有古代火山岩存在，我们就可以推断当时这一地区曾发生过火山喷发作用，等等。历史比较法是一种研究地球发展历史的分析推理方法，它的提出，对现代地质学的发展起到了重要的促进作用。

图0-2 英国地质学家莱伊尔

（C.Lyell，1791～1875年）

图0-3 苏格兰地质学家赫顿

（J.Hutton，1726～1797年）

图0-4 生活在温暖、清洁浅海中的珊瑚

a—现代珊瑚；b—2亿多年前的珊瑚化石

这一原理的理论基础是“均变论”。均变论认为，在漫长的地质历史过程中，地球的演变总是以渐进的方式持续地进行，无论是过去还是现在，其方式和结果都是一致的。但是，现代地质学的研究证明，均变论的观点是片面和机械的。地球演变的过程是不可逆的，现在并不是过去的简单重复，而是既具有相似性，又具有前进性。例如，地质学的多方面研究揭示，在地球演变过程中，地表大气圈、水圈、生物圈的组成、数量、温压以及地球或地壳内部的结构、构造等特征都在发生不断的变化，与现代的状况存在不同程度的差异，这些必然会导致当时发生地质作用的方式与过程具有一系列与今天不同的特点。地球演变的过程也并不总是以渐进、均变的形式进行，而是在均变的过程中存在着一些短暂的、剧烈的激变过程。例如，在岩层中常常发现其物质组成及结构构造发生突然性的变化；在古生物演化中也常常发现大量的生物种属在短期内突然绝灭的现象，如6500万年前后恐龙全部迅速绝灭等。所以整个地球的发展过程应是一个渐变—激变—渐变的前进式往复发展过程，这也符合量变—质变—量变的哲学规律。

因此，在运用历史比较法时，必须用历史的、辩证的、发展的思想作指导，而不是简单地、机械地“将今论古”，这样才能得出正确的结论。地质学的“将今论古”分析方法，实际上对于地球科学中的地球物理学、地球化学、地理学、气象学、水文学、海洋学、土壤学、环境地学等学科的研究均具有重要的借鉴意义。

（7）综合分析

自然过程的复杂性和不可逆性决定了地球科学必须采用综合分析的研究方法。在漫长的地球演化过程中，不同时期、不同方式（物理、化学、生物等）、不同环境（地表、地下、空中等）的自然作用给我们留下的是一幅错综复杂的结果图案。要根据这一图案恢复和解析自然界发展的过程，就必须利用多学科的原理和方法，结合复杂的影响因素，进行综合分析。这一点与数学、物理、化学等学科利用单纯的推导、实验等方法进行研究是大不一样的。例如，在地质学中，由于过程和影响因素很复杂，根据某些个别特征，利用单学科的原理和方法，往往会得出片面甚至错误的结论，这就是在地质学研究中经常碰到的“多解性”或“不确定性”问题。所以，只有在综合各方面研究的基础上，才能得出统一的、最合乎实际情况的结论。

（8）计算机技术应用

有人说20世纪后半叶以来，人类社会已步入计算机的时代，计算机技术的应用已给各门自然科学带来了深刻的影响和革命性的变化。对地球科学也是一样，例如，在现代气象学、地理学、地质学、地球物理学、海洋学、环境地学等领域中，计算机技术已发挥出巨大的作用，成为不可缺少的研究手段和方法。而且计算机技术正在向地球科学的各个领域渗透。计算机技术的应用，为解决地球科学的研究对象空间广阔、观测处理资料量大、模拟形成演变过程复杂等问题带来了无限的前景。因此，要想提高地球科学的研究水平，必须充分地重视、加强和进一步开拓计算机技术在地学中的应用。

20世纪末期开始在全球范围内广泛兴起的“数字地球”（Digital Earth）计划或“数字地球学”研究正是现代计算机技术、信息科学与地球科学相结合的产物。“数字地球”主要是探讨运用现代计算机技术、信息科学对整个地球系统进行全方位的定量化、数字化描述的方法，建立相关的“数字地球”资源平台，并服务于地球科学的研究、应用。因此，“数字地球”实质上是地球系统的一种数字化的表示形式，其基本的理论支撑主要包括相互联系的两个方面，即与地球科学有关的理论以及与数字化技术有关的理论。比“数字地球”稍早一些兴起的“地理信息系统（GIS）”的成功开发与广泛应用，可以说为推动“数字地球”的兴起与发展奠定了良好的基础；但“数字地球”将涵盖地球科学的所有研究分支学科或领域（而不仅仅局限于地理学），其涉及的科学内容与数据量是“地理信息系统”所无法比拟的。1998年1月，美国前副总统戈尔在“开放地理信息系统协议（Open GIS Consortium）”年会上首次提出“数字地球”的概念，认为“数字地球”是指一个以地球坐标为依据的、具有多分辨率的海量数据和多维显示的虚拟系统。数字地球的概念一经提出便立刻引起了世界范围的广泛关注，并取得了快速发展。数字地球的研究和实现具有十分广泛的应用前景，如资源与环境的监测与管理，气候和各种自然灾害的预测、预报与防治，土地利用与各种生产、生活的规划及一些危机事件的处理等；它还为地球科学的教育和多学科的研究工作提供了极好的资源平台，特别是为地球系统科学的层圈相互作用研究、全球变化研究及人类可持续发展研究创造了有利条件。

地球科学研究的工作方法通常具有下列程序：

（1）资料收集

根据所要研究的课题和所要解决的问题，尽可能详尽、客观和系统地收集各种有关的数据、样品和其他资料。资料的来源包括对研究区详细的野外调查、仪器观测和收集、分析已有的各种资料和成果等。

（2）归纳、综合和推论

对所收集的资料进行加工整理、归纳、综合，并利用地球科学的研究方法和原理，作出符合客观实际的推论。

（3）推论的验证

通过生产实践或科学实验来证实或检验推论是否正确，并在实践的过程中不断地修正错误，提高认识，总结规律。

地球科学是一门实践性很强的科学。人们通过不断地科学实践，逐渐形成了若干假说和学说。假说是根据某些客观现象归纳得出的结论，它有待进一步验证；而学说则是经过了一定的实践检验、在一定的学术领域中形成的理论或主张。假说和学说对推动地球科学的发展起着重要的作用，它们为探索地球科学的客观规律指出了方向，对实践起着一定的指导作用，同时在实践中不断得到检验、补充和修正，使其日趋完善。当然，有些假说和学说也可能在实践中被抛弃或否定。

‘肆’ 第四纪地质学和地貌学的研究对象、任务和内容

1. 研究对象

第四纪地质学的研究对象主要是第四纪的沉积物，这也是地球表层最为常见和分布广泛的地质体之一。第四纪沉积物是记录发生在第四纪时期各种地质事件的良好载体，是第四纪地质研究的天然 “实验室”，含有丰富的地质信息。如果我们采用各种手段，如野外观察、室内化学分析、化石分析、矿物分析等，是可以从第四纪沉积物中获得我们所需的各种地质信息的。通过对这些信息处理、分析和研究，就能揭示地球表层在第四纪不同时期的原貌。但是在第四纪时期，地表环境复杂，气候曾发生过剧烈变化，导致了在不同地区和不同时期有着不同的营力作用，因此在地球表层形成了各种成因类型的沉积物。这些沉积物在时间和空间上不仅发生岩性上的变化，而且在厚度、岩相上差异也很大。不仅如此，除极少的沉积物外，绝大多数的第四纪沉积物都是松散未固结的，而且有的尚处在形成之中。可见第四纪地质学的研究对象复杂而多变。

地貌学的研究对象是地表形态，即地形。地形就是地表的高低起伏、坡度、切割程度等方面的特征。地球表面的地貌规模大小悬殊，大到整个球体地球，小到一条冲沟、一个倒石锥等; 形态各异，如突兀的角峰，深切的河谷，平坦的平原，奇特的雅丹，神奇的岩溶; 其成因复杂，有由河流、冰川、风等外部营力塑造的，也有由构造运动、火山活动等内部营力形成的; 地表形态始终处在不断的发展变化之中，随着地表营力的变化，其形态也发生变化，如山脉的高度变化，河谷深度和长度的变化，斜坡的坡度变化，平原的面积变化，等等。因此，地貌学的研究对象也是一个复杂而多变的地质体。

2. 研究任务和研究内容

在工业革命以后，人们不仅对自然资源的需求越来越多，而且还进行了大量的工程建设。在自然资源的寻找和利用以及工程建设过程中，常常会遇到很多的地貌和第四纪地质问题，如开采砂金矿需要研究沉积物的特征，拦河筑坝需要研究河谷形态特征，工程建筑需要研究地貌和第四纪沉积物特征等。人们在解决这些实际问题的过程中，总结出了一些自然规律，如第四纪沉积物分布规律、地貌形成的规律等，并逐步上升到理论，利用这些理论更好地服务于人类。因此，第四纪地质学与地貌学的两个主要任务是:

1)通过各种研究手段，提取各种信息，重建第四纪时期的地质演化历史，探究演变规律，预测未来变化。在第四纪时期，环境、气候、生物、地貌等都发生过重大的变化，这些变化构成了第四纪时期的地质演化历史。我们不仅要知道在这个时期曾经发生过哪些地质事件，而且要探究它们发生的背景和动力机制，弄清这些地质事件的发生过程和规律，其目的就是为了对地表环境未来变化进行预测，为人类服务。

2)将理论研究应用于实践，解决实际问题，减灾防灾，改善人们的生活环境。不管是过去，还是现今，地球表层的自然灾害频繁发生，如干旱、土地沙化、泥石流、滑坡、地震、火山爆发等等，它们对人类生命及生存环境影响重大。通过对这些灾害形成机理的详细研究，可以弄清它们发生的地质背景和规律性，并对它们可能发生的空间、时间、强度进行预报，以减少人们的生命财产损失。人类工程的增多和对自然资源需求的增加，如拦河筑坝、城市建设、地下工程、矿产和地下水开采等，都需要第四纪地质学和地貌学的知识。

根据第四纪地质学与地貌学的研究任务，这门学科不仅要解决一些地质学方面的理论问题，还要解决人类活动所需的实际问题。因此，第四纪地质学与地貌学的主要研究内容包括以下几个方面:

1)第四纪沉积物的岩性、成因、分布及工作方法的研究。第四纪沉积物是赋存各种地质事件信息的重要载体，是天然的数据库。我们不仅要研究第四纪沉积物本身的特征，而且还要研究如何从沉积物中获取这些地质信息的方法。通过对第四纪沉积物的研究可甄别出各种地质事件发生的原因、背景和过程。因此，第四纪沉积物的研究是第四纪地质研究的基础。

2)第四纪气候变迁和海平面波动的研究。第四纪时期的一个非常显着的特征是气候在总体降温的背景下发生剧烈的波动，由此引发冰期(冷期)与间冰期(暖期)、湿润期与干旱期、高海面与低海面之间的频繁波动。第四纪地质学要研究气候波动的空间尺度、时间尺度和变化幅度，及其产生的原因和变化趋势。

3)第四纪生物界的构成和演化，以及人类及其文化演化的研究。第四纪是一个各种生物非常繁盛的时期，不仅种类繁多，而且还出现了人类。人类的出现是生物圈演化的重大事件，给整个生物圈带来重大的影响。我们需要研究生物圈在第四纪的演化特征、重大的生物演化事件、生物演化与环境的关系、人类及其文化演化的动力因素。

4)第四纪地层和年代学的研究。第四纪地层研究是第四纪地质学的一个重要内容，如果沉积物没有时间框架，就失去了地质事件研究基础，因此需要确定第四纪地层的年代，并对其进行划分对比，建立起地层层序。为此需研究第四纪测年的方法和原理、各种测年方法的适用范围和取样要求。

5)地球表层地貌形态特征、成因、分布、演化的研究。固体地球表面的地貌形态复杂，成因各异，而且还处在不断的发展过程中。我们要研究这些地貌的形态特征、规模、形成动力和物质基础、影响因素、分布规律，以及演化过程等，同时还要研究地貌对人类工程以及对地质灾害的影响。

6)第四纪构造运动的研究。研究第四纪断层的活动性，地震和火山的活动规律，构造运动对地貌、气候、环境的影响。

7)应用第四纪地质的研究。将第四纪地质学知识应用于解决人们生活和工作中的实际问题是第四纪地质学的重要目的之一，人类工程、人体健康、生态环境、自然灾害、资源开发等或多或少都受到第四纪地质环境的影响，对这些方面的研究可以提高人类生存环境的质量和减少自然灾害。

3. 与其他学科的关系

地球科学研究的对象是地球的各个圈层，即大气圈、水圈、生物圈和固体地球。对每一个圈层的研究都涉及到一门或一门以上的学科，如气象学和气候学研究大气圈，水文学和海洋学研究水圈，生物学和生态学研究生物圈，地质学和地球物理学则研究固体地球。第四纪地质学与地貌学均属于地球科学范畴，它们以研究地球最近一个时代的演化历史为主要目的，重建这个时期的地球表层及其环境演变序列，以及探究岩石圈与其他圈层间的相互作用。因此，第四纪地质学和地貌学与地球科学的多个学科都有密切的关系(图 1-3)，是一门多学科相互渗透和交叉的综合学科。

图 1-3 第四纪地质学及地貌学与其他学科的关系

地貌学在很大程度上是研究固体地球表面剥蚀(侵蚀)与堆积的关系，而目前的地表形态大都形成于第四纪。第四纪堆积物正是近期地貌演变的天然记录，而一些堆积地貌形态的形成过程，也是第四纪沉积物的形成过程。因此，地貌学与第四纪地质学有着不可分割的联系。

第四纪地质学与地貌学不仅研究的时空范围一致，研究对象和内容相关，而且研究方法亦有许多相似的地方，如区域调查，沉积物岩性、岩相分析，动力分析，以及地球物理方法、同位素测年、遥感等新技术的应用等，都是两者共同的研究方法。

‘伍’ 求一篇关于地球科学概论论文

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 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。

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‘陆’ 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（图0-1），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、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。

图0-1 地球系统（包括各圈层子系统）及其宇宙环境

作为地球科学研究对象的地球，实际上由多个性质不同的圈层组成；从地心到大气层的最外侧，可分为地核（包括内核、过渡层和外核）、地幔（包括下地幔和上地幔）、地壳（或岩石圈）、水圈、生物圈（包括人类圈）和大气圈等，它们共同组成一个相互依存、相互作用的统一系统，称为地球系统；地球系统的各个圈层属于其子系统，子系统还可进一步分为不同的级次。整个地球系统处于不断地运动、变化过程之中。地球空间以外的地月系、太阳系、银河系等构成了地球系统的宇宙环境。现代地球科学为了更深入地认识地球系统的运动、变化特征与规律，已将其研究对象扩展到了地球系统的宇宙环境（图0-1）。

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在不断地深入和扩展，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、地球化学、地理学、气象学（或称大气科学）、水文学、海洋学、土壤学、环境地学、地球系统科学等学科。其中，地质学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，主要研究大气的物质组成、各种物理性质、物理现象及其变化规律。其研究内容很广泛，包括许多分支学科和应用学科；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。气象学的主要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。

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他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物理海洋学、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。

地球化学（geochemistry）是应用化学的方法研究地球的一门学科，也是近代发展起来的地球科学与化学相结合的一门边缘学科。地球化学主要是研究地球及其子系统（含部分宇宙体）的化学组成、化学作用和化学演化的科学。其主要分支学科有元素地球化学、同位素地球化学、岩石地球化学、矿床地球化学、区域地球化学、海洋地球化学、生物地球化学、环境地球化学、宇宙化学、地球化学热力学等。

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十千米到300 km左右，与地球的半径（平均约6371 km）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（12.5 km）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1/2。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单列举如下：

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、地貌学及第四纪地质学等；

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他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、同位素地质学、天文地质学、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。

环境地学（environmental geoscience）是地球科学和环境科学相结合形成的一门边缘性学科。主要缘于20世纪中叶以来，由于世界各国工业、农业、军事、航天、交通等产业的飞速发展，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），已经严重地影响到地球的自然生态和人类的生存与发展，因而受到全人类的广泛关注。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。

地球系统科学（earth system science）主要是地球科学在20世纪后期以来逐渐兴起和发展的一门综合性边缘分支学科。地球系统科学把地球看成一个由相互作用的地核、地幔、地壳（或岩石圈）、土壤圈、水圈、大气圈和生物圈（包括人类社会）等所组成的统一系统；重点研究地球各组成部分（即子系统）之间的相互作用、宇宙环境对地球系统的作用与地球系统的动力学过程，地球系统不同时空尺度的演化与全球变化等；其目的是了解整个地球系统的过去、现在及未来的行为，服务于人类社会的可持续发展（图0-1）。

地球系统科学强调用系统论的观点来考虑问题，用系统的方法来描述问题、解析问题，最后作出科学的预测。一些学者进一步将地球系统科学的这种系统方法论诠释为整体观（各子系统的统一性与相关性）、全球观（全球尺度）、动态演化观、复杂性观、相互作用观（子系统之间的相互作用）、行星地球-宇宙观（宇宙环境的影响）、学科交叉与综合观等。虽然地球系统科学的某些领域的研究已取得了许多重要进展（如地球系统的动力学、全球变化科学、数字地球学等），但我们必须认识到其目前尚处于创立与发展过程中，有关地球系统科学研究的方法论、研究领域与研究内容、分支学科等都尚未形成完整的体系，仍处在探索与发展之中。

‘柒’ 地球化学的基本思想及主要研究内容

自然科学的学科发展都会受到所处时代科学和技术总体水平的制约及社会需求的推动,因而在其发展的不同阶段,每门学科的主导思想、主要任务、研究内容和范围,甚至定义不是一成不变的。可以根据不同发展阶段地球化学家给出的地球化学定义,或关于地球化学主题和任务的表述,来把握地球化学的基本学术思想、研究内容、范围和任务及其发展趋势。

地球化学奠基人之一,苏联维尔纳斯基 (В.И.Вернадский)于 1922年给出的地球化学定义为:“地球化学科学地研究地壳中的化学元素,即地壳的原子,在可能范围内也研究整个地球的原子。地球化学研究原子的历史,它们在空间和时间上的分配和运动,以及它们在地球上的成因”。同期该学派另一代表人物费尔斯曼 (Α.Е.Ферсман)提出了类似的定义:“地球化学研究地壳中化学元素——原子的历史及其在自然界各种不同的热力学和物理化学条件下的行为”。

地球化学的另一重要奠基人 (北欧学派)戈尔德施密特 (V.M.Goldschmidt)于1933年给出的地球化学定义为:“地球化学的主要目的,一方面是要定量地确定地球及其各部分的成分,另一方面是要发现控制各种元素分配的规律”。在他逝世后 1954年出版的《地球化学》中,对地球化学学科做了如下阐述:“地球化学的主要目标是,一方面定量地确定地球及其各部分的成分,另一方面发现控制各种元素分配的规律。要解决这些问题,地球化学家就需要综合搜集地球物质,诸如岩石、水和大气等的分析测试数据,还需要进行陨石分析,以及应用其他宇宙体成分方面的天体物理学数据和有关地球内部物质性质方面的地球物理学数据。许多有价值的信息还来自一些矿物的合成实验,以及对合成矿物形成方式和稳定条件的研究”。

随着20 世纪 50～60年代地球化学的迅猛发展,1973年美国国家科学院委托地球科学部地球化学委员会组成小组,专门研究当时地球化学的发展状况,并指出地球化学未来的发展方向,发表了《地球化学发展方向》(Orientations in Geochemistry)一书。该书对当时地球化学主要领域的重要进展做了总结,并根据当时地球化学发展的特征给出了地球化学定义:“地球化学是关于地球和太阳系的化学成分及化学演化的一门科学,它包括了所有对它做出贡献的科学的化学方面 (编者注:这里所指的对地球化学做出贡献的科学包括化学、生物学、物理学、天文学、医学、大气科学、环境科学等,因这些科学的数据和成果为地球化学所引用和借鉴)”。同时该书还补充指出:“地球化学包括太阳系由之形成的宇宙尘化学,增生着的地球、月球和行星的化学,地壳、地幔和地核的化学,岩石循环的化学 (包括侵蚀、搬运、沉积和隆起),海洋和大气圈的化学演化,岩石中有机物质的化学。于是,一切包容于地球和行星演化范畴中的化学就是地球化学”。

1982年由我国着名地球化学家涂光炽院士等编着的《地球化学》,将地球化学的定义概括为:“地球化学是研究地球 (也包括部分天体)的化学组成、化学作用及化学演化的学科”。

由上述地球化学定义和内涵的发展可以看出,在不到百年的短短发展过程中,有关地球化学的基本思想、主要研究对象、内容、任务和范围均发生了重大变化,表现为:地球化学研究对象已由强调地球的元素 (原子)的地球化学行为扩展到强调地球及其子系统的化学;地球化学学术思想已由地球中元素原子分配、迁移的历史观提升到地球系统及其子系统化学演化的历史观;地球化学的主要研究内容和任务已由确定地球的化学成分或元素丰度及阐明元素分配规律转变为强调研究地球的化学组成、化学作用及化学演化;地球化学的研究范围则由早期仅限于地壳已发展到现今研究地球的各个层圈及众多的天体。

因此,如何能从认识上理清和把握地球化学思想和内涵演变的脉络,协调处理地球化学早期阶段和现阶段思想、对象、内容和任务的相互关系,是推动我国现代地球化学研究发展的关键。要全面地解决上面提出的问题,必须联系基础自然科学整体和地球科学发展历史和现状,结合当前社会经济发展的需求,从现代地球化学发展的理论和方法技术中寻求答案。

‘捌’ 地球科学的核心思维方法是什么,阐述其主要内容

地质学是关于地球的物质组成、内部构造、外部特征、各层圈之间的相互作用和演变历史的知识体系，是研究地球及其演变的一门自然科学。
作为一门复杂的学科，随着学科的发展，用于研究的科学思维方法和研究方法逐步完善。其中科学思维主要包括逻辑思维、形象思维、直觉思维等三种基本的思维方式。逻辑思维又可进一步分为分析综合、归纳演绎、类比等，
另外，报告还论述了历史比较法在地学研究中的应用。科学思维是人类认识自然界的重要途径，科研人员只有具备了科学思维，才能在科学研究中有所发现，有所突破，推动科技的进步。对于科学思维的定义，不同的研究者具有不同的阐述。
刘冠军等（2000）认为科学思维是建立在科学理论知识基础之上的思维，是科学劳动者或科学认识主体思维的科学化或最优化。胡卫平等（2003）认为所谓科学思维，就是具有意识的人脑对自然界中事物（包括对象、过程、现象、事实等）的本质属性、内在规律及自然界中事物间的联系和相互关系的间接的、概括的和能动的反映。Dubnra等（2005）认为科学思维表现为对科学内容进行推理时使用到的心理过程（如实验设计），或者常常在科学领域使用到的特殊类型的推理（如推断在冥王星之外还有一个行星）。
它包括了很多一般目的的认知操作，人类将这些操作应用在诸如归纳、演绎、类比、问题解决以及因果推理中。袁薇薇（2007）进行了进一步总结，认为科学思维包括了科学领域中，在产生假设、实验设计、证据评估、推断思辨、得出科学结论等过程中的一切思维技能，它既包含了很多一般目的的策略与算子，同时也是一种非算法性的、复杂的、需要努力的高级思维，其核心是在对一个多变量系统进行推断时所表现出的科学推理能力。

‘玖’ 地球科学是什么

在苍茫的宇宙之中，迄今只发现地球上有人类繁衍生息，这不能不说是地球的独特与幸运。地球科学是行星科学的分支，它是以人类之家——地球系统（包括大气圈、水圈、岩石圈、生物圈和日地空间）演变的过程与变化及其相互作用为研究对象的科学体系。从不同角度对地球内外不同圈层和范围进行研究而形成的各个学科，则是地球科学体系的分支和组成部分。由于地球科学系统本身的复杂性，深入研究其某一部分的学科便不断形成、发展，有的则逐渐分化形成相对独立的学科。与此同时，基于地球各部分（大气、水、岩石和生物）之间存在的客观联系，特别是不同学科或方法的互相借鉴、交叉与渗透，遂渐形成一些新的交叉或边缘学科。这样一来，由地球科学便延伸出了众多的分支及相关学科，组成了一个复杂的科学体系。目前多数学者认为，地球科学主要包括地理学、地质学、大气科学、海洋科学、水文科学、固体地球物理学，而环境科学和测绘学也与地球科学有着极为密切的关系。这些学科的最终目的就是解决这样一个问题：地球是如何演化的？这些过程又对生命产生怎样的影响？