研究地质学的指导方法

① 关于地质小知识的内容

一、地质学的研究对象
地质学是研究地球及其演变的一门自然科学。它主要研究地球的组成、构造、发展历史和演化规律。
确切地地说，地质学研究地球（地壳）的物质成分、内部构造、表面特征及地球演化历史的科学。目前地质学主要研究固体地球的最外层，即岩石圈（包括地壳和上地幔的上部）。
二、地质学的研究内容与学科划分
地质学主要研究地球的物质组成、构造运动、发展历史和演化规律，并为人类的生存与发展提供必要的地质依据，主要是资源与环境条件的评价。
自然科学的六大基础学科包括数学、物理学、化学、生物学、天文学、地学。地质学在自身的研究工作中必须充分利用其它学科的成果手段，近些年来学科间相互渗透产生了交叉学科：

地质学自身的分地支学科（椐研究方向划分）：

研究地球物质成分：结晶学、矿物学、岩石学。
研究地壳运动及变形的：构造地质学、大地构造学、 地震地质学。
研究地壳演化历史古生物学、地史学、岩相古地理学。
研究地表特征的：冰川地质学、海洋地质学。
地质应用学科：
（1） 与开发资源相关的：
煤田地质学、石油地质学、冶金地质学、矿床学、水文地质学。
（2） 与环境科学相关的：
工程地质学、环境地质学、城市地质学、旅游地质学
三、地质学的特点和研究方法
（一）地质学的特点
1．时间漫长：地球年龄大约46亿年，自地球形成起无时无刻不发生地质作
用，地质学问题涉及时间长。最老的岩石年龄38亿年。
一些地质作用过程持续时间长，如海陆变迁，山脉隆起，矿物、岩石的形成、煤、石油资源的形成等。

地质年代的记时单位是百万年（Ma）。

3. 现象复杂
性质上：包括物理的（崩塌、泥石流）、化学的（钟乳、滴石）、
生物的（煤、石油形成）等各种变化。
规模上：小到原子、分子的微观过程（矿物形成、化石形成……），
大到整个地球乃至太阳系形成的宏观现象。
范围上：从无机到有机界、有机界与无机界的相互转化。
环境上：常温、常压到高温高压，地表环境、地下深处环境。
4.无法再现：众多地质现象对人类来说是无法再现阶段，生物演化，海陆
变迁、煤、石油形成过程（非再生资源）。
针对以上地质学特点有其相适应的研究方法。
（二）地质学的研究方法
1．理论与实践相结合：
地质学是一门实践性很强的学科。
实践：（1）到自然界去观察，取得最基础的资料。
（2）实验室进行模拟实验。
一些地质现象（火山爆发、海底扩张、风化现象）只有在野外直接观察（可借助仪器，但必须到实地），否则无法全面了解。
同时，有些现象，我们需要模拟实验，在实验室重复过程，进行深入细致的分析、研究。辟如，河流沉积作用中，砂是在流动的水中 沉积下来的，我们可以在室内水槽中透明的水体里观察，砂的沉积过程，沉积的层时的类型、沉积颗粒的大小与水流速的关系等…。利用分析的结果，结合地层中河流沉积的地层来推测古河流（地史中）的状况。
2．室内与野外相结合
（从1可理解此）不应过度偏重某一方面。
3．局部与整体相结合
有些地质现象，涉及空间大，人们无法得到全部的空间资料，这时，
对整体的现象了解必须与局部相结合，如地质勘探探明地下矿藏
的分布：点－线－面－体。
4.宏观与微观相结合
如，火山喷发是极其宏观的现象，但熔浆冷凝过程中矿物的形成又是结晶的微观过程。
5.定性与定量相结合
6.原始手段与新技术、新装置相结合
在当今先进的技术条件下，“地质三大件（三件宝）”（锤子、罗盘、放大镜）仍不能放弃。
7.“将今论古”是地质研究的指导方法
“Present is the key to the Past”。
四、地质学的研究目的
n 地质学理论研究的目的就是要正确地认识地球和地球的发展历史。一方面满足人类认识自然、欣赏自然的精神需求，另一方面也是满足人类物质需求的前提与基础。
n 地质学研究的实践目的就是在正确认识地球的基础上，指导人类寻找并合理开发利用矿产、地下水、油气等资源与能源，查明与防治地质灾害，为改善人类生存的地质环境服务。
第2节 地质学发展简史
最早的地质思想的萌芽，可以追溯到二千多年前，但地质学成为一门系统的科学，只有200多年的历史。地质学的发展分可为：
1． 地质思想萌芽时期（公元前～十八世纪中叶）
公元前我国《山海经》（前374-287年）记载了73种矿物，古希腊《石头志》记载了13种，这个阶段对自然界地质现象的认识是朴素、直观、零散的，分析问题带有极大的猜测性。
2． 近代（经典）地质学时期（十八世纪中叶～二十世纪初）
人们开始将地球上孤立的自然现象纳入一个系统的理论体系，即地质科学。这时期地质学诞生、发展并涌现了一批着名的地质学家，确立了地质学的基本原理和方法，建立了地质年代表，使这一科学体系不断完善成熟。史密斯、菜伊尔、赫屯……
3． 现代地质学时期（二十世纪初～现代）
随着科技手段的更新，发展，同时人类自身探索资源的需要，收集到了更广泛的地质资料（洋底）建立了以大陆漂移­——海底扩张——板块构造学说为标志的系统的新的地质学理论、观念、方法。
同时这一时期，地质应用学科得到了很大发展。（勘探地质学、工程地质学、石油地质学、煤田地质学等）地质学理论至今仍在不断发展、完善。
现代地质学的发展趋势
1.地质学观察与研究的范围和领域日益扩大。
2.地质学研究的精度与深度随着学科的合作而不断提升。
3.实验与模拟成为地质学研究的重要手段。
4.全球构造理论不断补充完善。
5.资源与环境是地质学服务社会的重要方面。
6.国际合作成为现代地质学研究的必然趋势。

② 构造地质学的研究方法

岩石圈或地壳中的各种地质构造是在漫长的地质演化过程中形成的。人们无法直接观察到各种地质构造的形成过程，也很难在实验室中再造，因此，只能通过野外地质调查，研究岩石变形的几何学、运动学特征；研究构造变形时的作用力性质、大小、方向及应力场在空间上的变化；结合野外观察和室内对有关资料的综合研究，分析各种地质构造的形成过程、构造演化和地球动力学背景。这种研究方法称为“反序法”。

尽管目前有多种研究地质构造的方法，但野外地质调查和地质填图是构造地质学研究的最重要方法。通过地质填图不仅可以了解研究区的岩石、岩层、岩体的分布、产状、相互间的关系和形成的先后顺序，而且可以认识研究区各种地质构造的几何特征、组合型式和变形序列等。地质构造是三维空间的地质实体，将野外观测到的各种地质现象用一定比例尺反映在平面图和剖面图上，这对于分析构造的几何形态是十分重要的。通过绘制地质剖面图或者根据地表构造形态的观测及钻井和地球物理手段获得的资料编制的构造等高线图、地层厚度分布图等，都能较好地反映深部地质构造的形态特征。

变形模拟实验是构造地质学研究的另一个重要研究方法，也是构造地质学研究中进展比较显着的一个领域。由于透射电镜、电子计算机及高温、高压设备的引入，构造模拟已从定性的物理模拟发展到定量的数学模拟；从宏观的岩石矿物的实验发展到微观的模拟矿物变形实验；从常温、常压条件下的实验发展到高温、高压条件下的实验。这些实验手段的更新不但使构造变形研究深入到超微观的晶体变形中，而且对不同层次构造的形成条件、形成机制和形成过程提供了重要依据。但自然界地质构造形成时的内部和外部边界条件十分复杂，而且变形作用经历的地质历史十分漫长，这些都是实验室所不能模拟的，所以在进行地质构造形成的力学机制的分析和探讨中，模拟实验仍然是一种有用的辅助手段。

现代航空、航天技术的进步与发展，为构造地质学的研究提供了大量的地球表面遥感信息，扩大了构造地质的视野和深度，弥补了野外地质调查的局限性。钻探和地球物理方法在构造地质学研究中的应用，为研究深部地质构造提供了重要资料。

近年来，数学地质的发展和计算机技术的应用，使构造地质的研究向定量的数理分析方向发展。如应用概率统计处理分析构造数据；应用有限单元法来计算一定地区内的各点的应力方向和大小，进而对该地区的构造应力场做出数学模拟，据此推断相应的构造图像，并与该地区的地质构造特征进行比较。

地质构造是在漫长的地质历史中形成的，这种过程是人类历史无法经历和难以重复的，也是野外地质调查中难以观察到的。因此，对地质构造的研究，应该是在野外观测、收集的各种地质资料综合整理和变形实验研究的基础上，进行全面的综合分析，以便取得对地质构造的几何学和运动学特征、变形机制、构造演化等方面的理论认识。把取得的理性认识，再应用到工作实践中，解决工作中遇到的各种地质问题，使研究成果不断得到修正、补充和完善。

③ 构造地质学的研究方法

地质构造的研究应包括构造的几何学、运动学和动力学的研究，以及构造发育、演化的历史分析。①构造几何学的研究是对各种地质构造的形态、产状和规模及其组合型式和相互关系进行观察、描述和测量; ②构造的运动学分析是根据构造几何学的有关资料和数据，去追索现有构造状态和位置的岩体在变形时，物质相继发生的位移、转动和应变等内部和外部的运动; ③动力学的研究则是探索构造变形时作用力的性质、大小、方向、应力场的演化以及外力与应力之间的关系; ④构造的历史分析是通过野外观察和室内对有关资料的综合研究，阐明各种地质构造的形成时期及其发育顺序。这几个方面的研究是相互联系、相辅相成的。对构造形态进行几何分析则是构造地质学研究的基础，有了构造几何分析的基础，才可能正确分析地质构造的演化历史和成因，进而对各个地区的构造分析资料及其他方面的资料进行综合分析，从而揭示出地壳构造的形成和发展规律。

尽管对不同岩石类型地区地质构造和不同尺度构造的研究任务和方法各有不同，但是，野外观察和地质填图始终是研究地质构造的基本方法。通过野外观察填绘的地质图，不仅可反映出一个地区各种岩层和岩体的分布，而且根据岩层和岩体的产状、相互关系和各自的时代，可以认识该区各种地质构造的形态、组合特征和发育史。通过绘制剖面图和根据地面的构造形态观测及钻井和物探等提供的资料，编绘构造等高线图和等厚图，能较好地反映地下构造形态的特征。

研究地质构造的形态、产状及其相互关系，一方面是采用填绘地质图、编制有关图件以及相应文字描述的常规方法; 另一方面是通过对各种面状构造和线状构造要素的力学性质、产状和相互几何关系的系统观察和测量，应用极射赤平投影或电子计算机作数理统计分析和自动化成图，从而得出地质构造产状方位的型式和对称性的特征，为建立地质构造三维空间图像、分析构造变形机制和恢复变形历史等提供依据。Bruna Sander ( 1930) 在《岩石组构学》中提出的变形岩石显微组构的几何分析方法和运动学解释原则，经广大地质学家在实践中进行修正和补充，现已发展成为不仅可用于显微构造分析，而且也可以应用于中、小型构造乃至大型构造分析。

现代航空、航天遥感技术和航片、卫片的采用，扩大了观察地质构造的视域和深度，弥补了野外地质观察的局限性; 而钻探、物探等工程和探测技术的应用，为了解地下构造情况，提供了重要资料。

研究地质构造不能只满足于形态描述，还要应用力学原理，鉴定各个构造的力学性质和相互关系，并分析它们的形成机制和各构造之间的内在联系，以便得出区域地质构造的分布和演变规律。

研究地质构造形成的力学机制，常常需要进行模拟实验。例如根据相似原理，用泥巴、石蜡、沥青或凡士林等材料，做成某种形态和尺寸的试件，在设置的相应几何边界条件下，施加一定方式的力使之发生变形，观察其变形特点、应力与应变之间的关系，并将实验模型与自然界的构造原型进行类比，借以说明这种构造的形成、发展和组合关系以及构造变形的边界条件和应力作用方式。计算机的应用使构造地质的研究向定量的数理分析方向发展。如应用有限单元法来计算一定地区内的各点的应力方向和大小，进而对该地区的构造应力场做出数学模拟，据此，可以推断出相应的构造图像，并与该地区的地质构造特征进行比较。

对地质构造进行历史分析，一般是根据地层之间的不整合接触关系及各种构造间成因联系和交截、叠加关系，并结合沉积岩相、厚度以及岩浆活动等方面的分析，或配合同位素地质年代的测定资料，分析该区构造形成时代和发育顺序，划分构造发育的阶段，恢复区域构造发展史，从而对该区地质构造的规律有一个较为正确的认识。

在构造地质学研究中，还需与岩石学、地层学、地貌学及地球物理学等学科密切结合。

④ 地质作用的研究方法包括

1.地质学方法（运用地质学理论查明工程地质条件和地质现象的空间分布）
2.实验和测试方法（对地应力的量级和方向的测试以及对地质作用随时间延续而发展的监测）
3.计算方法（利用理论或经验公式对已测得的有关数据进行计算）
4.模拟方法（通过地质研究深入认识地质原型，查明各种边界条件）。

⑤ 研究地质学的基本方法有哪些

我是学地理的，书上的原话是这样的：1.野外调查（最基本、最主要的研究方法）；2.室内实验和模拟实验；3.历史比较法（现实类比法）；4.数字研究法：利用3s技术进行研究

⑥ 环境地质学的研究方法

通过对化学物质在环境中的迁移转化规律的研究，以及对矿物组成和结构特征的研究，探索地质环境的变化。如水土流失现象与风化过程相关，而风化速率又同组成岩石的矿物性质和外部水热条件有关，通过对矿物成分和物理化学性质的测定和研究，可以评价风化作用的进程。又如克山病、氟中毒等疾病的地区分布与某些环境地质因素相关，研究这种特定区域地质环境中化学元素的丰度及其在各个生态环节中的运动规律，有利于揭示人体健康与地质环境间的内在联系，以及这些地方病的病因。
再如，通过对工业污染物的追踪研究，可以发现污染物由于地表水的灌溉经过土层渗入地下水的途径。此外，评价大气颗粒物对环境质量的影响时，也要应用矿物学的方法，即不仅要考虑它们的浓度，而且要研究它们粒径的分散度、形态特征、矿物和化学组分特征。 在环境地质学的研究中，为了确定各种环境要素之间的关系，综合分析影响环境质量的地球内力、地表外力和人类活动三种营力之间的相互作用统一宏观研究与微观研究的结果，必须应用现代数学原理和计算方法。如设计研究工作的程序，检验样品和数据的代表性，分析数据资料的相关性，进行环境质量的综合评价，建立环境地质或环境地球化学模型，预测地质环境的演化趋势，拟定环境控制的最佳方案等都需要应用系统分析方法。
地质环境问题具有空间性、动态性和综合性。分析和表示环境地质问题，图上作业是一种理和计算方法。如设计研究工作的程序，检验样品和数据的代表性，分析数据资料的相关性，进行环境质量的综合评价，建立环境地质或环境地球化学模型，预测地质环境的演化趋势，拟定环境控制的最佳方案等都需要应用系统分析方法。
地质环境问题具有空间性、动态性和综合性。分析和表示环境地质问题，图上作业是一种有效的方法。环境地质图不仅能表示出某一时刻的环境状态，而且能表示出随时间流逝所发生的系统变化。因此在环境地质图中，除了应用各种地质图件的颜色和线条等制图语言外，还要有数字和数学符号。这些数字和数学符号同一定的环境数学模式相关联，因而可使图件与电子计算机联用，形成动态环境地质图。一套完整的区域环境地质图包括环境地质单要素图、环境质量综合评价图、环境演化势图趋、环境区划图、环境规划图等。
为解决人类环境问题而发展起来的环境地质学在基础理论和研究方法上带有地学、生态学、物理学和化学等学科相互渗透、融合的特色。但环境地质学仍然是以地质学作为学科基础的。

⑦ 构造地质学的研究指导思想和具体方法

1.构造地质学研究的指导思想

地质构造，是组成地壳或岩石圈的岩层和岩体经历了漫长地质发展历史的地壳运动作用而形成的。人们不可能亲自观察到现存的地质构造形成的全过程。虽然在实验室可以做些模拟实验，但在规模和时间上都不能达到自然界的同等条件。所以，研究地质构造，要强调以大自然为实验室，投身于实践，充分观察和收集现存的地质构造痕迹；进行综合、分析、推理；再到实践中去验证，修正错误的认识。即所谓“将今论古”的方法，又称为“反序法”。

2.构造地质学研究的具体方法

实践证明，要做好构造地质学的研究工作，不仅要有正确的指导思想，而且要有完善的行之有效的具体方法。

最基本的方法是传统的地质测量（地质制图或地质填图）。通过在野外对自然露头的观察和描述，将获得的地质现象标绘在一定比例尺的地质图、剖面图以及其他地质图件上，用以表示地质构造在空间的形态。

在地质测量过程中，对地表以下的地质构造的解释，是根据在地表所见到的地质现象进行推测的。如果地表是被第四纪松散堆积层所覆盖，则对地表以下的地质构造的推测就更为困难。为了正确解释地表以下的地质构造，还必须采用其他方法和手段，取得地表以下的有关地质资料。例如，槽探、巷探、钻探、地球物理勘探等，是当前揭露地表以下地质构造不可缺少的方法和手段。

变形模拟实验是构造研究的重要手段，也是构造中进展比较显着的一个领域。透射电镜、电子计算机及高温、高压设备的引入，构造模拟已从定性的物理模拟发展到定量的数学模拟；从宏观的矿物岩石的实验到微观的模拟矿物变形实验；从常温、常压条件下的实验到高温、高压条件下的实验。近年来，构造地质的发展与电子计算机的应用相结合，使构造地质的研究向定量的数理分析方向发展。如应用有限单元法来计算一定区域内的各点应力方向和大小，并由该地区的构造应力场做数学模拟，据此，可与该地区的地质构造特征进行比较。这些模拟手段的更新不但使地质构造研究深入到超微观的晶体变形中，而且给不同层次构造的形成条件和形成机制提供科学的依据。

近二三十年来，构造地质学发展迅猛。学科之间的相互渗透，新的技术方法的广泛采用，使构造地质学的研究领域日益扩大和深入。航空、航天遥感技术的应用和地球物理探测方法的发展，使得对地球构造的研究，从陆地发展到海洋，从地壳表层深入到深层，并可将地球作为一个整体来研究，可与宇宙星体进行类比。

随着地质构造研究的不断深入，人们对从地表到地下深处的构造有了更进一步的了解，认识到地壳或岩石圈不同深度区的变形过程、变形机制和变形产物以及构造特点都是很不同的。因而，提出了“构造层次”的概念。构造层次是指在一定变形幕过程中，由于在地壳不同深度因温度、压力的不同而引起岩石物性的变化，从而形成各具特色的构造分层，或不同构造阶段引起的构造叠加。一般把地壳或岩石圈划分为浅、中、深构造层次。各层次之间的界限并非等深圈层面，而是常常表现为渐变的过渡带（或剪切带）。由于构造作用，特别是逆冲断裂的推覆作用，可以把地壳深层或上部地幔的岩石推至地表，因而，在地表的构造断裂带中可以见到地壳深层和上地幔的岩石零星分布。

⑧ 学习任务构造地质学的学习方法

构造地质学研究的主要对象是地壳岩石（地层）中的构造形态，而这些构造形迹既观诸于世界，又查之微渺；既渐变于上百万年的漫长岁月，又会像地震那样发生于瞬息之间；既可形成于地壳深处的高温高压环境，又能在重力或其他非构造机制下形成于地表。

面对这样复杂的地质构造形迹，要真正接近于认识它的本来面目，没有反复的实践-认识-再实践-再认识的过程是不可能做到的。

过去，人们对地质构造的研究仅仅依赖于构造地质学家对野外岩石露头的观测，从点到面地逐步把地质构造的空间形象恢复出来，而且也仅仅能比较清晰地反映地质构造的平面特征。几百年来，也积累了不少构造几何学知识，创立了不少久用不衰的名词、术语。但是，对构造的运动学和动力学的解释常常是推断性的、定性的。

当今，航天遥感技术的发展与应用为人们认识地质构造打开了从面到点的新途径，如我国着名构造地质学家张文佑先生曾感慨地说：“嗨，现在才真正看清郯庐断裂的面貌”（指从遥感影像上看到的）。通过遥感图像的解译和判读，可将地表实地工作难以发现的现象得以呈现和反映（如河北任丘油田的发现）；或者把大片第四系覆盖区的地下基岩地质图编录出来，这必然大大加快人们对地质构造的认识进程。

此外，通过各种物理模拟实验，或者使用计算机技术对地质构造进行数学模拟等，也为地质构造的研究开辟了新天地。

但是，对于我们研究的各种各样的构造形态来说，至今我们仍不能以同等规模、同等地壳深度，尤其是在同等时间内，在实验室里再造出地球数十亿年以来一直不断演化着的变形实体。因此，人们只能视其变形情况，结合该处的岩石性状，分析与判断当时各点的受力态势，进行必要的类比，然后再对所获资料加以综合（由表及里，去伪存真），这种方法称为“构造反序法”，即从现象到本质地认识地质构造。

野外地质调查是一切地质构造研究的基础。工作时，必须记录露头上全部和研究主题有关的信息，力求做到不用重复观察同一露头。这一点，对区域性构造研究尤为重要。

实际工作中，构造识别的技巧和判断是十分重要的。野外敏锐的洞察力和分析判断能力是极为重要的，特别是当较大范围的构造格架开始显示它们的形迹面貌的时候，经验和判断就成为首要的技能了。

毕令斯提出的“多重（暂定）假说”方法，可以说是老一辈构造地质学家的经验总结。采用这种方法来推求构造时，构造学家在野外就应该尽可能多地构思出与已知事实不相矛盾的假说，然后再逐个验证，或者用已知的资料去校正，摒弃与事实矛盾的假说，而使某种认识不断更新、充实，成为新的理论。事实上，许多最终认识常常与野外初期认识很少有相同之处，正所谓“实践出真知”，这就是构造地质研究的主观能动性作用。此外，“米”字形规则的运用对野外可能出现的地质构造形迹有前瞻性的指导意义（以后章节将详细介绍）。

用“多重（暂定）假说”指导对地质构造的认识和研究，其优点是使构造地质工作者在野外工作时，知道如何对事实加以评价。同时，“多重（暂定）假说”和“米”字形规则又引导人们去观察某些关键性露头，因为如果没有假说或规则，人们可能永远也不会观察这些露头（关键性露头）。但是，如果构造地质工作者未把某一假说看成暂定的话，而是带着某种“意识”去观察露头，那么所谓的“事实”自然就是片面的了。

在野外能全面理清事实，自然是野外工作的根本任务，但是，如果认为野外只收集事实，而事实的解释则放到以后去做，那么这种观念是极为幼稚的。事实上，对新获得的资料要进行“去粗取精，去伪存真，由此及彼，由表及里”的综合分析，并且要始终将这“十六字方针”贯穿于野外阶段、准备阶段乃至室内整理阶段。当然，室内整理是一个深化认识的关键阶段，也就是说，真正的假说只有在野外工作结束后才能全面得到考量，最后在室内上升为理论。

正如恩格斯指出的那样：“地质学按其性质来说，主要是研究那些我们没有经历过，而且任何人都没有经历过的过程。”所以要理清事实，就要花费很大的力气，但所得到的可能很少。要切切实实弄清楚某一构造现象不费力气是不行的，我们必须到大自然中的野外露头上去观察，去分析，去思考。

本课程作为广义构造地质学的基础部分，仅主要介绍常见的中、小型构造现象，阐明它们的几何形态、运动方式等特征，以及一般常见的地质构造识别与分析方法。对地质构造的研究要“时、空、力、物、境”统一分析，对一些专门的构造理论和方法，将由后续必修课或选修课来完成，或通过自己的勤奋与博闻来获取。

构造地质学是地质学的引领性学科，是从事矿产勘查工作的基础，学习这门课程需要敏锐的野外观察能力、丰富的时空想象能力、严谨的逻辑推理能力、缜密的分析判断能力，这样才能成为一名合格的地质工作者。

学习指导

地质构造研究的对象是地壳（岩石圈）中的各类地质构造，诸如褶皱、断层、劈理、韧性剪切带及其他面状、线状构造等。

构造地质学是地质学的引领学科，具有对地质构造的识别、分析、判断能力是从事地质工作所必需和必备的。同时，还要学好岩矿鉴定、地层古生物、遥感地质、矿床基础等课程。

练习与思考

1.何谓地质构造？何谓构造地质学？

2.构造地质学的研究对象是什么？

3.地质构造的研究意义有哪些？

4.如何理解“多重（暂定）假说”？

⑨ 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。

⑩ 地质学研究方法有哪些

我是学地理的，书上的原话是这样的：1.野外调查（最基本、最主要的研究方法）；2.室内实验和模拟实验；3.历史比较法（现实类比法）；4.数字研究法：利用3S技术进行研究