chap7地理与地球科学.ppt

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1、7.1地理学发展简史7.2地理学的内容7.3地球的结果与组成自然科学概论Chap.7 地理与地球科学7.4现代地质学7.5地球科学地球是人类的家园，人类一直都十分关心自己赖以生存和发展的地球表面的状况，从而萌生出各种地理概念。随着人类社会的发展，地理知识的积累，逐步形成一门研究地球表面自然现象和人文现象，以及它们之间的相互关系和区域分异的学科。简单地说，地理学就是研究人与地理环境关系的学科，研究的目的是为了更好的开发和保护地球表面的自然资源，协调自然与人类的关系。自然科学概论7.1地理学发展简史7.1.1地理学的概念自远古至18世纪末，是古代地理学时期，主要以描述性记载地理知识为主，而且这些记

2、载多是片断性的，缺乏理论体系，地理学内部尚未出现学科分化，各国的地理学基本上是在本国封闭的条件下发展起来的。自然科学概论7.1.2地理学的发展历程1.古代地理学在早期，以中国和古希腊的成果最显著。中国的尚书禹贡、管子地员、山海经、水经注等著作，都是世界上比较早的地理学史料。到了后期，欧洲地理大发现涌现出了哥伦布、达伽马、麦哲伦等地理探险家，他们的发现极大的推动了地理学的发展。自然科学概论从19世纪初到20世纪50年代，是近代地理学时期。近代地理学形成的标志是德国洪堡德的宇宙和李特尔的地学通论两书的问世。近代地理学是产业革命的产物，是随着工业社会的发展而成熟起来的。这一时期，各种学说分起、学派林

3、立。地理学的各部门学科几乎都在这个时期出现和建立，因此也是部门地理学蓬勃发展的时期。自然科学概论2.近代地理学洪堡德为自然地理学、植物地理学奠定了基础，以后德国的李希霍芬、法国的德马东为自然地理学的发展做出了重要的贡献；美国的戴维斯和德国的彭克分别创立了侵蚀轮回学说和山坡平行后退理论，标志着地貌学的建立；奥地利沃汉恩的气候学手册、俄国沃耶伊科夫的全球气候及俄国气候、德国柯本的世界气候分类，为气候学奠定了基础；英国的华莱士对世界动物区划分为动物地理学奠定了基础；俄国道库恰耶夫的土壤地带学说为土壤地理学奠定了基础；李特尔和德国的拉采尔建立了人文地理学等等。自然科学概论从20世纪60年代至今是现代地

4、理学时期。现代地理学是现代科学技术革命的产物，并随着科学技术的进步而发展，其标志是地理数量方法、理论地理学的诞生和计算机制图、地理信息系统、卫星等应用的出现。现代地理学强调地理的统一性、理论化、数量化、行为化和生态化。自然科学概论3.现代地理学随着科学技术的进步、各国各地区经济开发和建设以及环境管理和保护的需要，地理学将成为一门有坚实的理论基础、应用理论的基础性学科，也是一门与生产实际紧密联系的应用性学科，学科的内容和结构也将发生变化。自然科学概论地理学中方法性学科和技术性学科地理数量方法、地图学等，将率先获得较多的发展；综合性分支学科、应用性分支学科，如综合自然地理学、城市地理学、旅游地理学

5、、医学地理学、行为地理学、资源地理学、人口地理学等将有较快的发展；地理学中研究人文的趋势将会加强，人文地理学在地理学中的比重将会增大。自然科学概论地理学研究的是地球表面这个同人类息息相关的地理环境，地理学者曾用地理壳、景观壳、地球表层等术语称呼地球表面。它是地球各个层圈大气圈、岩石圈、水圈、生物圈和人类圈相互交接的界面，具有一定的面积和厚度。在地球表面，各种自然现象和人文现象组成一个宏大的地表综合体，它具有以下的特征：一方面，地球表面是由五个同心圈层组成的整体，它们分别是大气对流层、岩石圈上部、水圈、生物圈和人类圈。自然科学概论7.1.3地理学的研究对象 另一方面，地球表面是一个不均一的层面，

6、存在着明显的区域分异。造成地球表面不均一和区域分异的主要原因是太阳能在地球表面分布的不均匀性和地球内能分布的不均匀性。人类是在一定的自然地理环境中生存和发展的，因此人类的体制和社会、政治、经济、文化等活动都存在着明显的区域差异。比如人种的差异、生活方式的差异等等。自然科学概论再有，地球表面也是在不断变化的。在地球表面形成过程中，大陆与海洋的面积和位置几经变迁，气候历经了炎热与寒冷、湿润与干旱的多次交替，生物由海洋发展到陆地，有简单到复杂、由低级到高级。自然地理的变化影响人文地理、人文地理也反作用于自然地理。特别是在现代工业化时期，人类的活动是地球表面发生深刻的变化，一方面控制或减轻了某些自然灾

7、害，另一方面诸如森林的砍伐、污染、荒漠化等等情况的出现，破坏了自然生态系统的平衡。随着人口的急剧增加、资源的大量消耗，人类的影响程度还在加剧。自然科学概论 1分析我们生活的地理环境，阐述人类活动对于地理环境的巨大影响，以及可持续发展的重要意义。2开拓学生的知识视野，把地理知识的学习与今后发展密切地结合起来。3关注我国的基本国情和未来发展，了解全球的环境与发展问题。7.1.4学习地理学的目的 4.对于解决当代人口、资源、环境和发展问题，地理学具有重要作用。正确认识人地关系，形成可持续发展的理念，珍爱地球，善待环境。5.运用丰富多彩的地理资料，结合我们身边的地理实际，激发我们对地理科学的浓厚兴趣，

8、鼓励就某一地理问题展开深入钻研。地理学与我们的生活实际联系十分密切，比如，野外活动、外出旅游等需要确认方位、了解天气、认识地理景观等。在生产力布局、房地产开发、交通运输建设方面，都需要大量的地理知识。地理学既是“一门”的古老、传统的科学，也是“一门”不断随着社会、科学的发展而发展的科学，它涉及的范围极广，牵涉到的学科也很多，几乎涵盖了所有的自然科学和社会科学。7.2地理学的内容图片欣赏 三峡工程朝辞白帝彩云间，千里江陵一日还。两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山。三峡工程综合效益7.3 地球的结构与组成 7.3.1 宇宙、太阳系和地球7.3.1 地球的演化一、宇宙、太阳系的起源 二、地球的早期演化

9、7.3.1 宇宙、太阳系和地球天体的来龙去脉7.3.2 地球的形状、大小和表面形态 一、地球的形状 目前通过人造地球卫星观测和计算能比较精确的获得地球的形状和大小。地球不是一个圆球体，而是一个实心椭球体，赤道半径长，两极半径短，而且北极比旋转椭球体凸出14m南极却凹进24m，中纬度在北半球稍凹进，而在南半球稍凸出（不到10m）因此科学家认为：第一、地球极近似于旋转椭球体，这是地球自转导致的，表明地球有弹塑性；第二、地球不是严格的旋转椭球体，说明地球内部物质分布不均匀。二、地球的大小 根据1975年第16届国际大地测量和地球物理协会公布的数据介绍如下：赤道半径a=6378.137KM两极半径c=

10、6356.752KM平均半径R=(a2*c)1/3=6371.004KM长短半径差a-c=21.385KM扁平=（a-c）/a=1/298.257表面积S=4r2=510064472KM2体积V=4r2/3=10832亿KM2三、地球的表面形态 地球表面高低不平，以海平面为界分为海洋和陆地两大地理单元。海洋面积3亿6千万平方公里占70.8%陆地面积1亿449百万平方公里占29.2%海洋：平均深度：3729m 最深11034m（马里亚纳海沟）陆地：平均高度：875m 最高：8844.43m（珠穆朗玛）两者相差近20km 海底地形：（1）大陆边缘 大陆架（陆棚）大陆坡大陆基（大陆裙）海沟、岛屿（2

11、）大洋盆地（3）洋脊洋底山脉 陆地地形：大的陆块叫大陆、小的叫岛屿（1）山地 500m以上切割度大于200m（2）高原500m以上广阔而平坦的地区（3）丘陵低于500m，相对高差小于200m（4）盆地四周被山地或高地包围中间低平，外形似盆的地形（5）平原海拔200m的广阔而平坦的地区 7.3.3 地球的物理性质一、地球的质量与密度 根据牛顿万有引力定律及多次实验，求出地球的质量为:,由此求得地球的平均密度：g/cm3 但是按实际测得的地表岩石密度平均都为2.62.8 g/cm3仅为地球平均密度的一半。根据地震波在地球内部传播速度与密度的关系，说明地球内部的密度随着深度的增加而逐渐增加。二、地球

12、的重力和压力（一）地球的重力=地球的引力（F）与地球自转产生的离心惯性力（P）的合力（G）。地球重力随纬度变化而变化，根据理论计算出各地的正常重力值称为理论计算值。重力异常由于地球各部分的物质组成和地壳构造不同，因而实际测量的重力值往往与理论值不符，称为重力异常。正异常实测重力值大于理论值，一般为金属矿区，由于物质密度大，对地面物质的引力较大。负异常实测重力值小于理论值，一般为石油，炔，石膏等非金属矿区，物质密度小，引力小。利用重力异常找矿的方法称为重力探矿法。并且对研究地球的形状，地壳的物质组成，地壳的构造，地壳运动和地震等都是有很高的价值。（二）地球的压力 地球的压力指地球内部物质受上覆物

13、质的重力而产生的压力即静压力。深度越大压力越大，并且随着地球内部物质密度加大，压力增加越大。深度（Km）10 100 400 1000 2900 5000 6370压力（Mpa）11023.11031.41043.51041.41053.11053.6105三、地球的磁性 指南针为什么能够指示方向，就是因为地球是有磁性的。在它的周围形成了一个磁力作用的空间地磁场。位于南半球的叫磁南极（S）和位于北半球的称为磁北极（N）。地磁场的正常值（背景值）是各地经过校正和清除变化等影响的地磁要素数据。地磁异常实地测量的地磁要素数据与正常值不符。磁法找矿就是通过地磁测量寻找有磁性异常的矿产。（如磁铁矿等）古

14、地磁法地球磁场是在不断变化的，有日变化，年变化，也有长期的周期变化（磁极倒转）。通过对岩石中剩余磁性的研究，了解地质历史上磁场的变化，例如通过对比不同时期的古地磁极的位置(或同一地点不同时期所处的磁纬度)可以帮助了解地壳不同部分的相对位移情况，据古地磁场反转周期则可确定岩石的形成年代。四、地球的温度（地热）日变化一般为11.5m 1.外热层（变温层）年变化影响深度达2030m 2.常温层与当地年平均温度大致相当，常年不变，其深度一般为2040m受太阳辐射影响 3.增温层地温随深度增加而逐渐增加，受地球内部热能影响，深度每增加100米升高的温度称为地温梯度。一般大陆为15/100m，海底为48/

15、100m。通过间接测算，越接近地心温度的增加趋于缓慢：地下100km约为1300 1000km约为2000 2900km约为2700 地心温度约为40006000 影视：地球温度 地球内部如此大量的热能从何而来的呢？目前有不同的说法：地球余热说；重力差异说；放射热说。五、地球的弹性 地震是地下某一点发生振动，并通过地震波向四周传播，造成各种破坏。因此说明地球具有一定的弹性，地震波在不同介质中传播速度也不一样。地震测量法通过测定人工地震产生的地震波在地下传播速度的变化情况，探测地下的矿产资源。7.3.4 地球的层圈构造 一、地球的外部圈层构造（一）大气圈 是地球的最外圈，由空气、水气和尘埃组成，

16、对地表气候分带和生命活动起着很大的作用。其底界为海、陆表面，没有明显的上界，为自然过渡到星际空间。1.对流层大气圈的下部，底界为海、陆表面18KM高空。由于温度、湿度分布不均匀，大气产生对流。是地球上风云，雨雪、冰川等气候现象以及各种外力地质作用的发源地，对改变地表形态起着非常重要的作用。空气稀薄，在宇宙射线和太阳辐射的作用下气体分子被电离，故统称为电离层，是无线电波的传播层。2.平流层 3.中间层4.热成层 5.扩散层大气圈的最外层，地球引力极小，一部分大气分子可逃逸到星际空间去。7.3.4 地球的层圈构造（二）水圈 通常人们把地球表面上的海洋、河流、湖泊、冰川以及地下水等看成是一个包围地球

17、的连续水层，称为水圈。水在这样不停的运动中，以各种方式对地面（或地下）岩石进行破坏、改造，并且把破坏的物质带到另一些地方堆积下来，形成削高补低结果。（三）生物圈 是生命活动的地带所构成的连续圈层。二、地球的内部圈层构造（一）地球内部地震波速度突变的主要界面 地震波研究发现，地球内部存在着地震波速度突变的若干界面，显示了地球内部物质的差异，具有层圈状构造。1.莫霍面位于地表以下数公里40km，纵波到达这一界面后，其速度由平均67km/s，突升为8.1km/s。大洋浅（平均8km）、大陆深（平均33km）。是由南斯拉夫学者莫霍洛维奇（Mohorovicic）于1909年首先发现的，因此被称为莫霍洛

18、维奇面，简称莫霍面。莫霍面之上为地壳、之下为地幔。2.古登堡面位于地下2900km深度。横波到这一界面就消失了，纵波却能够通过。以最早（1914年）研究这一界面的美国地球物理学家古登堡的名字命名。古登堡面之上为地幔，之下为地核。3.康拉德面位于地壳内部。表现为纵波速度由6km/s突变为6.6km/s。由此而推断地壳分为密度不同的上、下两层，上层为花岗岩层（硅铝层），下层为玄武岩层（硅镁层）。（二）地球内部各层圈的特征层圈名称 特征地壳岩石圈1.是由岩石组成的地球外壳。上部花岗质层（硅铝层）平均密度为2.7g/cm3，下部玄武质层（硅镁层）平均密度为3.3g/cm3。2.大陆地壳平均厚33km（

19、最厚70km），广泛分布有沉积岩、岩浆岩、变质岩，最老的岩石年龄为38亿年，具有硅铝层和硅镁层大洋地壳平均厚8km（最薄3km），主要为玄武岩类及现代沉积物，只有硅镁层没有硅铝层。3.是所有地质作用的场所，也是目前地质学研究的主要对象。莫霍面地幔上地幔为坚硬岩石，与地壳共同构成地球外表。60km 共同特征：为超铁镁质岩石。平均密度：3.5g/cm3软流圈地震横波传播速度明显降低，10%的岩石处于熔融状态，其强度降低、塑性增加，物质发生蠕变，并缓慢流动。是岩浆的发源地，也是构造运动的动力源。250km地震波速迅速增加，物质密度增大由3.64g/cm3增至4.64g/cm3。650km下地幔地震波

20、速平缓增加，密度为5.1g/cm3，化学成分与上地幔相似，铁的含量增加。2900km 古登堡面地核外核平均密度10.5g/cm3，地震纵波速度急剧降低横波消失，推测为液态，温度约 3000，压力大于31011Pa4642km过渡层 纵波速度加快，推测其物质从液态过渡到固态5157km内核 纵波突然加速，并出现由纵波转换成横波，表明物质为固态，平均密度12.9g/cm，与陨石相似推测内核物质主要成分为铁、镍，故称为铁镍核。三、均衡原理地势的起伏同莫霍面的起伏呈镜像关系。其原理是，设想在地幔内部(很可能在软流圈内)的某一深度上可以找到一个水平面，称为补偿基面。在此面的单位面积上所承受的上覆岩块的总

21、重量都相同。即是以此补偿基面为准，高山地区的地势虽高，但其下部地幔的厚度小；大洋地区的地势虽低，但其拥有的地幔厚度大，故两处岩块的总重量相等，从而能保持重力均衡。这种均衡总是暂时的和相对的。因为高处易剥蚀，低处被填平，以及构造运动等因素都可能打破这种平衡。地球是人类的家园，人类一直都十分关心自己赖以生存和发展的地球表面的状况，从而萌生出各种地理概念。随着人类社会的发展，地理知识的积累，逐步形成一门研究地球表面自然现象和人文现象，以及它们之间的相互关系和区域分异的学科。简单地说，地理学就是研究人与地理环境关系的学科，研究的目的是为了更好的开发和保护地球表面的自然资源，协调自然与人类的关系。自然科

22、学概论7.4现代地质学7.4.1地理学的概念地球每个圈层的成分、密度、温度等各不相同。地球圈层分为地球外圈和地球内圈两大部分。地球外圈可划分为四个基本圈层，即大气圈、水圈、生物圈和岩石圈；地球内圈可划分为三个基本圈层，即地幔圈、外核液体圈和固体内核圈。此外在地球外圈和地球内圈之间还存在一个软流圈，它是地球外圈与地球内圈之间的一个过渡圈层，这样，整个地球总共包括八个圈层，其中岩石圈、软流圈和地球内圈一起构成了所谓的固体地球。第1节 地球的内部结构地壳地幔外核内核软流圈岩石圈上地慢 第2节 板块构造理论1PacificPlate(太平洋板块)2 NorthAmericanPlate（北美板块）3

23、SouthAmericanPlate（南美板块）4 EurasianPlate（欧亚板块）5 AfricanPlate（非洲板块）6 IndoAustralianPlate（澳印板块）7 AntarcticPlate（南极州板块）板块构造板块的形成（大陆漂移）德国气象学家阿尔弗雷德 魏格纳（Alfred Wegener）海底扩张理论（TheoryofOceanFloorSpreading）海底扩张的证据（沉积物的年龄）海底扩张的结果（喜马拉雅山的形成）海沟的形成 第3节 地质作用的概念1 什么是地质作用？地质作用是指由于天然动力使地壳的形态、成分、结构和构造产生变化的作用。天然动力主要包括内动

24、力和外动力，内动力：地壳运动，地震，火山活动。外动力：风、水、冰川、太阳能和重力能。(1)外动力地质作用风化作用由于外动力作用，使岩石在原地产生破坏的作用。剥蚀作用由于外动力作用，使风化的岩石离开母体的作用。搬运作用由于外动力作用，使岩石的由某地搬运到另一地方的作用。沉积作用由于外动力作用，使岩石沉积。成岩作用2地质作用分类地壳运动岩浆作用地震作用变质作用(2)内动力地质作用7.5.1.地球科学的目标四大起源问题判断：求知欲与生存的需要学科建设：在边缘上寻找生长点“问题地球科学”7.5地球科学概论7.5.2地球科学框架固体地球科学：地质学，地球物理学，地球化学，大地测量学大气科学：大气物理，大

25、气化学，大气动力学海洋科学土壤科学环境科学C.S.HComposition(组成):岩石学.矿物学.地球化学.同位素地球化学.Structure(构造)：地球物理学.构造地质学.全球构造.History(历史)：地史学.古生物学.全球变化.7.5.3 应用 矿床学 工程地质学 地震地质学 环境地质学7.5.4 地球科学发展趋势 全球化趋势：GIS 数字地球 观测网络 数据共享 层圈无国界 相互关联的整体系统多学科跨部门的综合研究：国际性研究计划 世界气候研究计划（WCRP）国际地圈生物圈计划（IGBP）全球环境变化的人类因素计划（HDP）国际岩石圈计划（ILP）深海钻探计划/大洋钻探计划（DS

26、DP/ODP）全球海洋生态系统动力学研究（GLOBEC）世界大洋环流实验计划（WOCE）研究功能社会服务（研究功能的动力）:找矿，社会型，环境型，气象计划 关键区域：南北极，青藏高原，黄土高原，洋脊，地幔热柱，大陆架和大陆内部的碰撞带 典型现象：厄尔尼诺，酸雨，臭氧空洞，海平面变化，洋底锰结核，黄土，温室效应 CO2 280-353ppm(1800-1990)N2O 285-315ppbv(1800-1999)CH4 0.7-1.72ppm(1800-1990)从数值模拟向预测发展 高新技术的应用:遥感，深部探测 非线性应用：0.618 在地学上的局限性 微观地球科学：电镜，隧道电子显微镜，分

27、子生物学，纳米科学，同步辐射加速器，质子加速器。地球科学的革命 板块构造有待微观地球科学的发展：分子古生物学，结构矿物学，纳米环境地球化学，元素和同位素地球化学等。行星科学，月球地质学与空间发展计划 协调人与自然关系：环境地质，环境地球化学，环境工程地质 三门峡大坝的警示作用 15.3 亿吨（1960），淹地25 万顷，50 亿吨（1962）黄万里-小人物：温善章（1956）758 事件 板桥.石漫滩水库.6 亿m37.5.5 环境科学环境科学的研究对象是与人类活动有关的自然环境质量的变化，环境科学是探讨人类社会生态与自然生态的相互作用与平衡的科学。自然科学 社会科学 技术科学数学.物理学.化

28、学.天文学.地学.生物学经 法 管 政 教 社 史 心 情统济 学 理 治 育 会 学 理 报计学 学 学 学 学 学 学学 给 动 公 土 机 矿 电 材医排力共木械业子料学水工卫工工工技科工程生程程程术学程工程 环境科学 环环环环环环环环环环环环环环境境境境境境境境境境境境境境物化地生医经法管教科心情统工理学学物学济学理育学理报计程学学学学学史学学学学 环环环污环环环境境境染境境境声分地生毒经系学析质态理济统化学学学生工学态程学 7.5.6 地球科学的优先发展领域(1)全球变化及其区域响应(2)地球环境与生命过程(3)天气、气候系统的物理动力学(4)大陆动力学(5)区域可持续发展(6)日地空间环境与空间天气 地球系统探测新原理与新技术