地球科學(xué)概論第十二章

1、第一 節(jié) 我們周圍的自然資源 自然資源 指人類可以利用的天然形成的物質(zhì)和能量人類對(duì)自然資源的需求不斷增長(zhǎng) 人口數(shù)量膨脹，已達(dá)60億自然資源的類型 土地資源、礦產(chǎn)資源、水資源、大氣資源、生物資源、海洋資源 可再生資源、不可再生資源Top 第二節(jié) 土地資源土地的概念：巖石圈上的陸地表面。 包括了土壤、巖石、地貌、氣候、水文、植被以及人類活動(dòng)等多方面的內(nèi)涵。 地球上仍有一半以上的土地處于原始的天然狀態(tài)。 中國(guó)的土地資源中國(guó)的土地利用和開發(fā)情況中國(guó)、美國(guó)和世界人均耕地面積世界的人口與糧食 世界的人口以每日增加24萬人的速度，不斷增加，這些增加的人口多數(shù)集中在亞洲及非洲。 這兩個(gè)區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展較遲，多為發(fā)

2、展中國(guó)家，需要得到發(fā)達(dá)國(guó)家的糧食援助。耕地在減少，在退化 人居、城市化 土壤流失、荒漠化、鹽堿化 六、七千年前孕育過古老文明的幼發(fā)拉底河和底格里斯河平原，由于不合理的灌溉使地下水位升高，導(dǎo)致土壤鹽堿化，公元前2400年就留有畝產(chǎn)糧食133kg記錄的肥沃土地，變得貧瘠甚至寸草不生。 大自然同時(shí)也在創(chuàng)造新的土地。保護(hù)耕地，任重道遠(yuǎn) 開拓新的耕地，常以毀壞原有的森林為代價(jià)，近年來巴西熱帶雨林的破壞，最為明顯。 著名的科普作家阿西莫夫（I.Asimov,19201992）曾描繪，人類如果按照20世紀(jì)增長(zhǎng)的速度增長(zhǎng)下去，到2600年，地球上所有的陸地，包括冰川雪原、沙漠沼澤，統(tǒng)統(tǒng)用來住人，才僅能住下，人

3、均土地面積僅得0.23m2。 土地及整個(gè)資源問題的最終解決，關(guān)鍵還在人口的控制。Top 第三節(jié) 礦產(chǎn)資源 礦產(chǎn)資源是指巖石圈內(nèi)技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上有利用價(jià)值的這部分物質(zhì)（元素、礦物、巖石）。 中國(guó)古代，“礦”被解釋為“金玉未成器者”，即可以從中提煉出金屬或雕琢出玉。周代設(shè)置 “礦人”，是主管金屬礦和玉石生產(chǎn)的官職。 礦產(chǎn)是在漫長(zhǎng)的地質(zhì)作用過程中形成的，對(duì)于人類而言，屬于不可再生的資源。 目前對(duì)礦產(chǎn)資源的利用，限于巖石圈表層的淺部，并主要在陸地上。礦產(chǎn)資源類型 按照所含可利用成分并參照其用途，常分為以下種類： 金屬類：黑色金屬類、有色金屬類、貴金屬類、稀有金屬類等； 非金屬類：建材類、寶玉石類等；

4、 能源類：煤、石油、天然氣、泥炭和油頁巖等。 黑色金屬類 能提煉鐵、錳、鎳、釩、鈷、鉬、鎢等鋼鐵工業(yè)所需原料的礦產(chǎn)資源。 有色金屬類 能提煉銅、鉛、鋅、鋁、錫、鉍、鎂、鈦等金屬的礦產(chǎn)資源。 貴金屬類 能提取金、銀、鉑等貴重金屬的礦產(chǎn)資源。 稀有金屬類 能提取鋰、鈹、鈮、鉭、銻、汞、稀土元素等元素的礦產(chǎn)資源。 非金屬類 富含硫、磷、鉀、碘、硼等元素，以及重晶石、石棉、螢石、石墨、金剛 石、石膏、滑石、膨潤(rùn)土、高嶺土、珍珠巖、硅灰石、蛭石、海泡石等礦產(chǎn)資源。 能源類 包括煤、石油、天然氣、泥炭和油頁巖等地球歷史上的有機(jī)物堆積轉(zhuǎn)化而成的“化石燃料”。 地?zé)崮埽?蘊(yùn)藏在地下的熱，從理論上講，擁有的能量

5、超過化石燃料。為可再生資源一類。美國(guó)是開發(fā)地?zé)嶙疃嗟膰?guó)家，每年利用的地?zé)崮埽矁H占全國(guó)能量消費(fèi)的0.0036%（1995年）。中國(guó)礦產(chǎn)資源 據(jù)中國(guó)礦產(chǎn)資源報(bào)告9798統(tǒng)計(jì)，到1997年底，已找到礦產(chǎn)153種（含209個(gè)亞礦種），礦產(chǎn)地達(dá)20多萬處。在已開發(fā)的153種礦產(chǎn)中，有20多種的探明儲(chǔ)量居世界前列： 占第一位的有鎢、錫、鉍、銻、稀土、石墨、滑石、重晶石、菱鎂礦等； 第二、三位的有鉬、鉛、鋅、煤、釩、螢石、膨潤(rùn)土、芒硝等。 我國(guó)的礦產(chǎn)資源總量占世界第3位；人均擁有量?jī)H及世界的58%，排名第53位。 但是，鉻、鉑、鈷、鉀鹽、天然堿、金剛石等礦種嚴(yán)重短缺。 在我國(guó)進(jìn)一步找尋礦產(chǎn)資源的前景還是光

6、明的。目前我國(guó)絕大多數(shù)金屬與非金屬礦產(chǎn)的開采深度一般僅為 500m 左右，只有石油和天然氣可達(dá)到45 km。深部找礦與采礦的潛力還很大。能源的前景 1925年地質(zhì)學(xué)家公認(rèn)的世界石油儲(chǔ)量為412.3億桶，按當(dāng)時(shí)一年消費(fèi)10.9億桶計(jì)算，到1965年世界就無石油可采了，但實(shí)際上全世界的石油儲(chǔ)量到20世紀(jì)末比1923年更多。 在1932年前沙特阿拉伯的油田，只不過是一片荒涼的沙漠。俄羅斯第二巴庫(kù)油田，反復(fù)勘查，經(jīng)過近百年的努力,才終于開發(fā)出來。 新能源的發(fā)現(xiàn)和利用。能源前景光明。 FIGURE 22.3 Percentages of various types of energy used in t

7、he United States from 1850 to 1944. (U.S.Energy Information Agency,1995.)Top 第四節(jié) 水資源 一般指地球上以液態(tài)形式存在于地面及埋藏在地下不太深處的淡水。 其中地面上的淡水按質(zhì)量計(jì)，不及地球水圈總質(zhì)量的0.01%，淺層地下水的量比較多一些，二者共計(jì)0.3% ，如把冰川和深層地下水算進(jìn)去，則可占2.6%。 全都來自大氣圈中降水。世界文明的發(fā)源地 大河下游的土地，地壤肥沃、灌溉方便，有利于農(nóng)業(yè)。同時(shí)水源豐富，吸引了許多人聚居在河邊，逐漸發(fā)展成人類的文明。古代的四大文明，都是起源于大河流域，如尼羅河的埃及文明，底格里斯河、幼

8、發(fā)拉底河的美索不達(dá)米亞文明，印度河的印度文明，黃河的黃河文明。這些流域不但有土地以發(fā)展成都市，還可以利用河流，搬運(yùn)木材，興建大型建筑物。人類的文明可以說是靠河流建立的。 世界水資源緊缺 隨著人口的增長(zhǎng)，生活用水隨之增加； 進(jìn)入20世紀(jì)，工農(nóng)業(yè)大規(guī)模高速發(fā)展。例如全球一年用水量，20世紀(jì)初約0.40.5萬億m3， 至1987年達(dá)3.24萬億m3，預(yù)計(jì)到2000年將增至56萬億m3。 目前世界上有4.5億人處于缺水狀態(tài)。因水國(guó)家之間常常發(fā)生糾紛，21世紀(jì)國(guó)家為水而戰(zhàn)的可能性在增加。中國(guó)的水資源 中國(guó)水資源擁有量居世界第6位，但人均擁有量?jī)H及世界平均的1/4左右，屬于貧水國(guó)家。 另外，我國(guó)水資源還存

9、在下面三個(gè)問題： 水資源的時(shí)空分布極不均勻。 水資源利用率低下。 部分水資源已被污染。全國(guó)的河川中，有1/5被污染水力資源 地球上水力可以推動(dòng)的裝機(jī)容量約有22.6億千瓦，已開發(fā)約30%，一年生產(chǎn)的電力可達(dá)23億度，約占全球年發(fā)電量的1/5。 中國(guó)的水力發(fā)電量1995年增長(zhǎng)了106%，在世界排名第四，并尚有巨大潛力。 Top 第五節(jié) 大氣資源 是指大氣圈中可以被人利用的物質(zhì)及其產(chǎn)生的能量和占有的空間。 人不能離開大氣生存。 氣候資源：光資源、熱量資源和水份資源，氣候資源是能夠轉(zhuǎn)化為財(cái)富的。 大氣中電離層的存在，是我們傳送無線電短波所必需的物質(zhì)環(huán)境。 大氣運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的能量即風(fēng)力，據(jù)估算，我國(guó)的風(fēng)

10、力資源如都開發(fā)出來，發(fā)出的電能將超過現(xiàn)在全國(guó)發(fā)電能力的總和。 太陽能的利用潛力比風(fēng)力更為巨大。 大氣資源對(duì)動(dòng)植物的生長(zhǎng)密切相關(guān)，從而可間接影響著人類的生活。 總之，在科學(xué)技術(shù)愈來愈發(fā)達(dá)的今天，地球上任何物質(zhì)都有用處，都是資源。Top 第六節(jié) 生物資源 習(xí)慣上將取之于自然的歸為生物資源。 本課討論天然的動(dòng)植物資源。但實(shí)際上在人工與天然之間并無不可逾越的界限。 動(dòng)物資源：陸棲野生動(dòng)物資源、內(nèi)陸漁業(yè)資源、海洋動(dòng)物資源。 植物資源：森林資源、草地資源、陸地野生植物資源。動(dòng)物資源 陸棲野生動(dòng)物 曾是人類主要的食物，其毛皮是人類最早制作衣服的材料， 不少野生動(dòng)物已禁止捕獵。生態(tài)環(huán)境。 內(nèi)陸和海洋的漁業(yè)資源

11、 為人類提供優(yōu)質(zhì)的蛋白質(zhì)，數(shù)量很可觀。 我國(guó)近海與外海的漁業(yè)資源。 現(xiàn)在人工養(yǎng)殖已成為一條出路 植物資源森林 是人類最早的棲息之所，當(dāng)時(shí)地球上大部分陸地為森林所掩蓋。 現(xiàn)在只剩下巴西亞馬遜河流域的一大塊雨林還保持原始的狀態(tài)。 我國(guó)1998年森林面積12465.3萬公頃，較1990年的13375.6萬公頃減少了910.3萬公頃； 覆蓋率為12.98%，遠(yuǎn)低于世界的平均覆蓋率，人均擁有的森林面積僅及世界的18% 。 保護(hù)森林資源已成為一個(gè)全人類的問題。植物資源草地 占陸地面積上僅次于森林的生物資源。 在草地中還生息著多種特有的珍奇動(dòng)物。 草地更重要的作用還在于它和森林相似，能夠固定流沙，涵養(yǎng)水分，

12、防止風(fēng)對(duì)地面的侵蝕，維護(hù)生態(tài)環(huán)境的平衡。生物資源 生物作為資源，還有一個(gè)重大的意義，就是供給人類需要的能源。 Top 第七節(jié) 海洋資源 指從海水到構(gòu)成海底的巖石，從海濱到大洋，具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的物質(zhì)，包括海洋生物、海底礦產(chǎn)、海水、海洋能源、港口等資源。 開發(fā)海洋的能力提高，海洋作為資源的價(jià)值也日益顯著，其遠(yuǎn)景大大超過陸地。 國(guó)際海洋法公約的規(guī)定，我國(guó)管轄的海域面積，相當(dāng)于我國(guó)領(lǐng)土面積的1/3。 海底礦產(chǎn)資源石油和天然氣。 海底石油的儲(chǔ)量估計(jì)約占全球石油可能儲(chǔ)量的1/3。1996年我國(guó)海洋石油產(chǎn)量已達(dá)1300萬噸，天然氣的產(chǎn)量為28.6億立方米。雖屬起步階段，但前景宏偉。濱海砂礦： 世界上約96%的

13、金紅石，80%的獨(dú)居石，75%的錫石，30%的鈦鐵礦都產(chǎn)自濱海砂礦。阿拉斯加海灘上的金和鉑，南非的奧蘭治河入?？谘匕稖\灘的金剛石，印度尼西亞砂礦中的錫石都頗有名氣。我國(guó)長(zhǎng)約18000km 海岸線的一半以上是砂質(zhì)海岸，包括鋯石、獨(dú)居石、鈦鐵礦、磷釔礦、鉻鐵礦、鈮鉭鐵礦、金紅石、石英砂等13種。普通的砂和礫石，用作建筑材料。磷鈣土： 在海岸附近，處于水深十幾米至數(shù)百米的海底，為磷肥重要來源。多金屬結(jié)核： 分布在遠(yuǎn)洋海底，含有錳、鐵、銅、鈷、鎳、鈦、鉬等多種金屬元素。我國(guó)從1976年開始在赤道附近的太平洋水域考察，已獲得75000km2的優(yōu)先開發(fā)權(quán)。金屬硫化物： 在大洋中脊海底擴(kuò)張地帶，由地幔的熱液

14、（黑煙囪）沉淀而成的，其含量一般已達(dá)到品位。天然氣水合物（methane gas hydrate，或稱甲烷水合物）： 呈白色結(jié)晶體，位于海底，其分布海域約占大洋面積的10%。1m3 這種水合物可放出150m3 的甲烷，其遠(yuǎn)景資源總量相當(dāng)于現(xiàn)在已知全球天然氣資源總量的50倍，前景可觀 。 點(diǎn)擊播放視頻海水資源 海鹽：滿足了全國(guó)近半數(shù)人口和80%的工業(yè)用鹽的需求。 從海水中可提取氯化鎂、溴化鉀、硫酸鎂、硫酸鈉、氯化鈣、氯化鉀，以及核能的重水。 海水可用作工業(yè)用水。日本有40%50%的工業(yè)用水是海水，我國(guó)也在試驗(yàn)開發(fā)。 海水轉(zhuǎn)化成淡水。海洋能源 潮汐能、波浪能、海流能，和溫度、含鹽度差異而引起海水運(yùn)

15、動(dòng)所產(chǎn)生的能量。 據(jù)聯(lián)合國(guó)教科文組織估計(jì)，技術(shù)上有可能利用的海洋能源為64億千瓦，約為目前世界發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘康?倍。 我國(guó)海洋能源的理論蘊(yùn)藏量約為6.3億千瓦。目前，開發(fā)這些能源的技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室里都已成功，但生產(chǎn)成本過高。港口資源 海洋作為一種運(yùn)輸通道，比陸路運(yùn)輸和航空運(yùn)輸更便宜。 港口是一個(gè)國(guó)家對(duì)外交往的窗口，也常成為霸權(quán)國(guó)家對(duì)外擴(kuò)張的基地。 我國(guó)有長(zhǎng)達(dá)5000km的港灣海岸，其中有眾多的良港，現(xiàn)已建成年吞吐量在1000萬噸以上的海港15個(gè)，在萬噸以上的更多達(dá)218個(gè) Top 第八節(jié) 資源的未來 隨著人口不斷增長(zhǎng)，多種資源日見匱乏，會(huì)不會(huì)坐吃山空？ 人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是不是正在走向終結(jié)？ 資源

16、的未來前景如何？悲觀論點(diǎn) 1968年成立的學(xué)術(shù)團(tuán)體“羅馬俱樂部”。 1972年發(fā)表的研究報(bào)告增長(zhǎng)的極限 列舉了人口、工業(yè)化的資金、糧食、不可再生資源和環(huán)境污染等五個(gè)方面的問題。 結(jié)論是在一定的技術(shù)經(jīng)濟(jì)和自然條件下，社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和資源的開發(fā)都是有極限的。 悲觀論：由于這個(gè)報(bào)告是根據(jù)大量實(shí)際材料作出的論證，因而引起了強(qiáng)烈的反響，被學(xué)術(shù)界權(quán)威人士評(píng)價(jià)為是“一個(gè)里程碑”。樂觀論點(diǎn) 西蒙（C. L. Simon）為代表的樂觀論者。1981年發(fā)表的研究成果資源一書。 內(nèi)容和結(jié)論： 可供人類利用的資源是沒有窮盡的，資源的相對(duì)勞動(dòng)成本及價(jià)格均在不斷降低，人類的生態(tài)環(huán)境必將好轉(zhuǎn)， 惡化只是工業(yè)化過程中的暫時(shí)現(xiàn)

17、象，糧食在未來將不成問題，人口在未來將自然地達(dá)到平衡。本書編者觀點(diǎn) 以上兩種觀點(diǎn)，見仁見智，各有千秋。 自然界的物質(zhì)都可具有資源的意義，是因人的需要而認(rèn)定的。 還取決于人類本身的三個(gè)因素：人口的數(shù)量；個(gè)人對(duì)資源的需要量；人所具有的開發(fā)資源的能力。 社會(huì)經(jīng)濟(jì)和自然資源不能無限制的發(fā)展。 人口爆炸等因素，可供人類利用的自然資源在一定的社會(huì)歷史時(shí)期是有限的。 科學(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力 新的自然資源將不斷被我們認(rèn)識(shí)和開發(fā)利用。 新的發(fā)現(xiàn)還在使保有儲(chǔ)量不斷擴(kuò)大。 人均占有量不平衡： 占全世界人口不到33%的發(fā)達(dá)國(guó)家，卻占用了全世界不可再生資源用量的75% 。 據(jù)聯(lián)合國(guó)1972年的只有一個(gè)地球一書 資源的未來前景 世界走“可持續(xù)發(fā)展”道路 制定合理的人口政策，科學(xué)地開發(fā)利用自然資源。 “人類是人類自己的敵人和命運(yùn)掌握者” 英國(guó)作家科頓（Charles Cotton,16301687）梭羅集(上),1996,中文版,三聯(lián)書店,