環(huán)境地學(xué)：Geo01-緒論

1第1章緒論2宇宙全景圖第1組圖片137億年普朗克宇宙射線望遠(yuǎn)鏡宇宙全景圖第1組圖片3盤(pán)古開(kāi)天地？？混沌初開(kāi)，乾坤始奠。輕清者上浮為天，重濁者下凝為地(中國(guó)古代的賢哲)BIGBANG

大爆炸宇宙是怎么形成的？4BIGBANG：大爆炸理論150億年前：宇宙的全部物質(zhì)，當(dāng)初都集中在一個(gè)“原始原子”(或稱宇宙蛋)里，異常緊密溫度約1032K，絕對(duì)溫度1億億億億度顯然這只能維持極其暫短的平衡，一旦平衡破壞，就發(fā)生大爆炸，原始原子迅速膨脹，逐漸擴(kuò)展成為我們的宇宙5大爆炸后大爆炸后1秒鐘溫度降到1010K，粒子間的強(qiáng)相互作用、弱相互作用、電磁力和引力開(kāi)始分開(kāi)在高溫下處于基本粒子狀態(tài)的物質(zhì)，隨著溫度的降低，聚合成各類原子大爆炸后50-100萬(wàn)年首先由電子和質(zhì)子合成氫原子接著是氦原子也大量生成了隨后其他所有元素的原子從輕到重依次聚合而成大爆炸后100萬(wàn)年到20億年逐步形成各類天體星系6宇宙的演變50億年150億年100億年7太陽(yáng)系形成太陽(yáng)系出現(xiàn)：大爆炸發(fā)生約100億年太陽(yáng)的年齡？？8150億年大爆炸的證據(jù)怎么能證明150億年前發(fā)生過(guò)這樣的大爆炸呢？爆炸形成的宇宙一直在降溫，恒星是在降到40000K以下時(shí)才開(kāi)始形成現(xiàn)在測(cè)得最老的星系的年齡都只有100多億年，符合這個(gè)理論的推斷特別是蓋莫夫(G.Gamow，1904-1968)預(yù)言：在大爆炸的特殊宇宙背景下產(chǎn)生出來(lái)的微波輻射，至今還存在于宇宙空間中，其溫度應(yīng)已降低到只有絕對(duì)溫度幾度9彭茲亞斯(A.A.Penzias,1933)和威爾遜(R.W.Wilson,1936)：1964年，他們通過(guò)威爾遜山上一臺(tái)高靈敏度的射電天文望遠(yuǎn)鏡，在各個(gè)方向都測(cè)得一種3K的微波背景輻射，有力的支持大爆炸理論為此獲得了1978年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金其它證據(jù)：現(xiàn)在測(cè)得的不同天體上氦的豐度，即它在天體中的含量，一般都達(dá)到30%左右，僅僅太陽(yáng)上那種氫合成氦的作用，是不能造出這么多氦的，而大爆炸能做到宇宙在膨脹，因爆炸而使星系間的距離拉開(kāi)，更已是熟知的事實(shí)天文觀測(cè)中已多次記錄到超新星爆炸近年觀察到的兩個(gè)黑洞撞擊爆炸的信息，都可以作為佐證10哈勃太空望遠(yuǎn)鏡屬于美國(guó)航空航天局(NASA)與歐洲航天局(ESA)1990年4月25日，由美國(guó)航天飛機(jī)送上太空軌道，望遠(yuǎn)鏡長(zhǎng)13.3米，直徑4.3米，重11.6噸，造價(jià)近30億美元，計(jì)劃運(yùn)行15年，2009年5月11日14點(diǎn)01分，第五次也是最后一次維護(hù)11螺旋星云漩渦星系誘惑之戒螞蟻星云12青春噴泉星系對(duì)碰星系碰撞星系撕扯13銀河系全景圖2009年12月5日美國(guó)發(fā)表了繪制的最新紅外銀河系全景圖，該圖像是由80萬(wàn)張斯皮策太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的圖片拼湊而成，全長(zhǎng)37米，兩側(cè)高度1米，中心位置高度2米，清晰地描繪了銀河系中心區(qū)域的膨脹部分第2組圖片14哈勃望遠(yuǎn)鏡下的銀河系15普通相機(jī)下的銀河系16銀河系模擬圖17太陽(yáng)３Ｄ圖第3組圖片2011年2月7日，美國(guó)宇航局探測(cè)器首次拍攝到迄今最完整的太陽(yáng)3D圖像，兩顆日地關(guān)系天文臺(tái)(STEREO)探測(cè)器相隔180度同時(shí)拍攝到太陽(yáng)的正面和背面18太陽(yáng)活動(dòng)異常，地球內(nèi)部的能量平衡系統(tǒng)面臨崩潰192012年2月15日，太陽(yáng)釋放出4年來(lái)最強(qiáng)烈的耀斑這有可能在地球大氣層產(chǎn)生磁暴，會(huì)導(dǎo)致地球日照面的短波信號(hào)衰減甚至中斷，對(duì)我國(guó)南方地區(qū)的短波通信造成了一定影響201989年3月太陽(yáng)耀事件：加拿大魁北克省發(fā)生了大規(guī)模停電事件，600萬(wàn)居民在沒(méi)有電的狀況下度過(guò)了9小時(shí)2012年9月22日太陽(yáng)風(fēng)暴：據(jù)英國(guó)《新科學(xué)家雜志》，美國(guó)科學(xué)家發(fā)布了一份特殊報(bào)告，報(bào)告中預(yù)測(cè)了2012年9月22日將出現(xiàn)太陽(yáng)風(fēng)暴，分析稱這可能引起一次地球?yàn)?zāi)難，90秒之內(nèi)美國(guó)一些地區(qū)將陷入災(zāi)難危機(jī)。很可能美國(guó)會(huì)淪落為發(fā)展中國(guó)家，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)數(shù)萬(wàn)億美元，恢復(fù)可能需要4-10年21觀察太陽(yáng)觀察太陽(yáng)最佳時(shí)間日全食222009年7月22日300年一遇日全食下一次發(fā)生在中國(guó)的日全食2034年3月20日將發(fā)生在西藏、青海地區(qū)，再下一次日全食是2035年9月2日，將出現(xiàn)在我國(guó)大同、北京、秦皇島一線鉆石環(huán)貝利珠日珥日冕層色球?qū)?3觀看地點(diǎn)：武漢長(zhǎng)江大橋24科學(xué)意義?尋找祝融小行星帶：位于水星和太陽(yáng)之間25小行星掠過(guò)地球2627撿隕石：$2200/g28未來(lái)100年可能靠近地球的小行星29隕石的破壞力30太陽(yáng)系有史以來(lái)最大爆炸：彗木相撞1994年7月，“蘇梅克-列維9號(hào)”彗星(SL9)與太陽(yáng)系中的最大行星—木星相撞7月17日4:15到22日8:12的5天多時(shí)間內(nèi)，SL9的21塊碎片接二連三地撞向木星，這相當(dāng)于在130多個(gè)小時(shí)中，在木星上空不間斷地爆炸了20億顆原子彈，釋放出了約40萬(wàn)億噸“TNT”烈性炸藥爆炸時(shí)的能量，留下4個(gè)直徑幾萬(wàn)公里的深坑，其直徑是地球的幾倍31月球全景圖第4組圖片2007年10月24日，嫦娥1號(hào)衛(wèi)星升空，獲全世界首張?jiān)虑蛉矆D32阿波羅11號(hào)登月That'sonesmallstepforaman,onegiantleapformankind.

NeilAldenArmstrong(1930.8.5-2012.8.25)33中國(guó)首次登月計(jì)劃分三步進(jìn)行：第一步：發(fā)射太空實(shí)驗(yàn)室和尋找貴重元素的月球軌道飛行器第二步：實(shí)現(xiàn)太空機(jī)器人登月第三步：載人登月嫦娥1號(hào)：2007年10月24日升空，獲全世界首張?jiān)虑蛉矆D嫦娥2號(hào)：2010年10月1日升空，選定登月車(chē)著陸點(diǎn)：虹灣嫦娥3號(hào)：2013年12月14日，嫦娥三號(hào)成功實(shí)施軟著陸，玉兔號(hào)登月車(chē)在月球上行走34地球板塊邊界圖第5組圖片35PANGAEA、泛大陸、盤(pán)古大陸假想的原始大陸，源出希臘語(yǔ)Pangaia，意為整個(gè)陸地，由德國(guó)氣象學(xué)家魏根納(AlfredWegener)于1912年提出，作為其大陸漂移(continentaldrift)學(xué)說(shuō)的一部分，據(jù)推測(cè)這個(gè)原始大陸約占地球表面積的一半，周?chē)窃继窖?，三疊紀(jì)(約2.45億～2.08億年前)時(shí)盤(pán)古大陸開(kāi)始解體，裂開(kāi)的斷塊勞亞古陸(Laurasia)即今日的北半球，而貢德瓦納(岡瓦納)古陸(Gondwanaland)即今日的南半球，兩古陸漸漸漂移分開(kāi)，并形成大西洋36簡(jiǎn)圖37第6組圖片生物災(zāi)難恐龍：滅絕于6500萬(wàn)年前38安岳馬門(mén)溪龍?bào)w長(zhǎng)約21.3米，背高約3.65，距今1.4億年前發(fā)掘于1987年，現(xiàn)藏于成都理工學(xué)院39生物大滅絕生物大爆發(fā)：寒武紀(jì)初期(5.42~5.30億年前)生物大滅絕：共5次奧陶紀(jì)末期：4.4億年前，史上第3大生物滅絕事件，85%生物被滅絕泥盆紀(jì)后期：3.6億年前，史上第4大生物滅絕事件，約80%物種絕滅，三葉蟲(chóng)完全絕滅二疊紀(jì)末期：2.5億年前，史上最大規(guī)模物種滅絕事件，96%物種絕滅，海洋生物大部分被絕滅三疊紀(jì)末期：2.05億年前，史上第5大生物滅絕事件，76%物種絕滅，海洋生物基本被絕滅白堊紀(jì)末期：6500萬(wàn)年前，史上第2大生物滅絕事件，75~80%物種被絕滅，恐龍時(shí)代終結(jié)40雅丹地貌/丹霞地貌第7組圖片甘肅黃河古道41韶關(guān)丹霞山42新疆魔鬼城43環(huán)境地學(xué)：地質(zhì)與環(huán)境康陵：南漢開(kāi)國(guó)皇帝劉巖德陵：南漢皇帝劉隱(劉巖之兄)第8組圖片44廣州大學(xué)城氣候宜人水源豐沛土壤肥沃物產(chǎn)豐富水利便捷……環(huán)境地學(xué)45環(huán)境地學(xué)/地球科學(xué)導(dǎo)論46課程主要內(nèi)容地質(zhì)學(xué)、地球科學(xué)、地球系統(tǒng)科學(xué)、環(huán)境地質(zhì)學(xué)礦物、巖石(巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖)地質(zhì)年代、地球內(nèi)部構(gòu)造、地質(zhì)構(gòu)造、板塊構(gòu)造風(fēng)化作用、河流作用、冰川作用、地下水作用、海洋地質(zhì)作用、湖沼地質(zhì)作用、風(fēng)力地質(zhì)作用塊體運(yùn)動(dòng)、地質(zhì)災(zāi)害行星地質(zhì)、地球的形成與演化人類社會(huì)與地質(zhì)環(huán)境47地球科學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史(一)古代地球科學(xué)知識(shí)的萌芽與積累(1７世紀(jì)以前)中國(guó)《山海經(jīng)》是成書(shū)于春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代的最早的有關(guān)地理、地質(zhì)、水文、氣象的著作(公元前770-221年)《水經(jīng)注》著名地學(xué)著作(512-518)《夢(mèng)溪筆談》百科全書(shū)式的著作，包括隕石、地震、礦物、礦床、化石、河流、地下水、海陸變遷、地形測(cè)量、制圖等(沈括，1031-1095)《徐霞客游記》考察紀(jì)實(shí)型著作《天工開(kāi)物》礦床及其開(kāi)采方法的專著我國(guó)古代地球科學(xué)思想、理論、實(shí)踐、成就當(dāng)居世界前列48外國(guó)：古代地質(zhì)知識(shí)的萌芽與積累主要集中在歐洲古希臘學(xué)者畢達(dá)哥拉斯(約公元前571-497年)亞里士多德(公元前384-342年)狄?jiàn)W弗拉斯特(公元前370-287年)古羅馬：《地理學(xué)》斯特拉波(Strabo，公元前63-公元20年)：論及化石、海陸升降、火山、地震、河流的搬運(yùn)與沉積作用等《自然史》老普里尼(Pliny，theElder，公元77年)：對(duì)礦物進(jìn)行專門(mén)論述，包括當(dāng)時(shí)使用的各種礦物、建筑用石材、礦石及礦床、采礦及冶金方法等《自然問(wèn)題》西尼卡(Seneca)：論述了地震、地下水和地面水問(wèn)題，認(rèn)識(shí)到河流對(duì)山谷的侵蝕作用49(二)“文藝復(fù)興”時(shí)期(14~16世紀(jì))：哥倫布、麥哲倫等，(14-16世紀(jì))：相繼環(huán)球航海成功—地球是球形、對(duì)大陸和大洋的輪廓有了初步的了解哥白尼《天體運(yùn)動(dòng)》(1530-1540)：“太陽(yáng)中心說(shuō)”—對(duì)該時(shí)期的地球科學(xué)研究起了重要作用達(dá)·芬奇(1452-1519)：由化石觀察研究海陸變遷阿格里柯拉(Agricola，1494-1555)：七部地質(zhì)專著—“礦物學(xué)之父”50(三)地質(zhì)學(xué)的誕生(17-19世紀(jì))《水成論》德國(guó)礦物學(xué)教授魏爾納(A.G.Werner,1750-1817)《火成論》《地球理論》英國(guó)學(xué)者郝屯(J.Hutton,1726-1797)《災(zāi)變論》法國(guó)學(xué)者居維業(yè)(D.G.Cuvier,1769-1832)《均變論》法國(guó)學(xué)者拉馬克(Lamark,1744-1829)《“地槽”學(xué)說(shuō)》北美學(xué)者霍爾、丹納《地質(zhì)學(xué)原理》(共三卷)(1880)，英國(guó)地質(zhì)學(xué)家萊伊爾，(C.Lyell，1791-1875)，劃時(shí)代的著作51(四)地球科學(xué)的革命與全面發(fā)展(20世紀(jì)至今)中國(guó)的五大構(gòu)造學(xué)派大陸漂移-海底擴(kuò)張-板塊構(gòu)造“地幔對(duì)流”“根”-“柱”構(gòu)造“系統(tǒng)地球科學(xué)”地學(xué)交叉學(xué)科的興起各種高新技術(shù)的應(yīng)用由“資源型”轉(zhuǎn)向“社會(huì)性”保證人類社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展52為什么要學(xué)習(xí)地質(zhì)學(xué)?學(xué)習(xí)地球基礎(chǔ)知識(shí)，提高全民科學(xué)素養(yǎng)—吳階平院士地相的錯(cuò)綜，地層的累積，以及古生物進(jìn)化的痕跡，既可了然如在指掌之上；更能穆然起深遠(yuǎn)神秘的思想，作人格修養(yǎng)之大助—許壽裳，1923地球科學(xué)已成為保障人類生存的科；發(fā)展與普及地球科學(xué)關(guān)系到全人類的生存和繁榮昌盛—古生物學(xué)家郝詒[yí]純?cè)菏?3地質(zhì)學(xué)地質(zhì)學(xué)(geology)：研究對(duì)象：地球研究地球的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、地球形成與演化歷史以及地球表層各種作用、各種自然現(xiàn)象及其成因的科學(xué)54地球科學(xué)、地球系統(tǒng)科學(xué)地球科學(xué)(EarthScience)：是系統(tǒng)研究地球物質(zhì)的組成、運(yùn)動(dòng)、時(shí)空演化、相互作用及其形成機(jī)制的學(xué)科地球系統(tǒng)科學(xué)(EarthSystemScience)：強(qiáng)調(diào)地球的整體概念，將大氣圈、水圈、巖石圈和生物圈看成是具有有機(jī)聯(lián)系的“地球系統(tǒng)”，把太陽(yáng)和地心作為兩個(gè)主要的自然驅(qū)動(dòng)器，人類活動(dòng)作為第三促動(dòng)因素發(fā)生在地球系統(tǒng)中的重大全球變化是上述三個(gè)力的作用下，通過(guò)物理、化學(xué)、生物過(guò)程相互作用的結(jié)果(形成于2000世紀(jì)80年代中期)55數(shù)字地球(DigitalEarth)數(shù)字地球：一個(gè)以地球坐標(biāo)為依據(jù)的、具有多分辨率的海量數(shù)據(jù)和多維顯示的地球虛擬系統(tǒng)美國(guó)副總統(tǒng)戈?duì)栍?998年1月提出基于3S技術(shù)：GPS、GIS、RS56地質(zhì)學(xué)的任務(wù)指導(dǎo)人們尋找和開(kāi)發(fā)礦床資源、能源和水資源金屬、非金屬石油、天然氣、煤炭水利資源開(kāi)發(fā)利用有效地指導(dǎo)抵御自然災(zāi)害地震、火山、滑坡、泥石流、洪水泛濫、沙塵暴、地面沉降研究地質(zhì)環(huán)境，保護(hù)人體健康環(huán)境地質(zhì)學(xué)：地方病環(huán)境地球化學(xué)：生態(tài)污染57地質(zhì)學(xué)的研究?jī)?nèi)容組成地球的物質(zhì)物質(zhì)的組成方式、形成、演化、分布地球的歷史：地球的形成和演化應(yīng)用地質(zhì)學(xué)：水文、工程、環(huán)境、災(zāi)害、石油地質(zhì)學(xué)等地質(zhì)學(xué)的研究方法和手段：同位素地質(zhì)學(xué)、實(shí)驗(yàn)地質(zhì)學(xué)等綜合性研究：深空探測(cè)、人文科學(xué)58地質(zhì)作用地質(zhì)作用(GeologicalAction)：就是形成和改變地球的物質(zhì)組成、外部形態(tài)特征與內(nèi)部構(gòu)造的各種作用，分內(nèi)力地質(zhì)作用和外力地質(zhì)作用內(nèi)(動(dòng))力地質(zhì)作用：巖漿作用、構(gòu)造作用、地震作用、變質(zhì)作用、地球各圈層相互作用等外(動(dòng))力地質(zhì)作用：主要指太陽(yáng)能、日月引力等通過(guò)大氣、水、生物等引起的包括風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、沉積、固結(jié)成巖等作用59地質(zhì)作用的研究方法野外調(diào)查開(kāi)展具體的野外調(diào)查和勘測(cè)儀器測(cè)量大地測(cè)量、航空航天和遙感技術(shù)、實(shí)驗(yàn)室分析、測(cè)試與科學(xué)實(shí)驗(yàn)理論分析將今論古以古論今，論未來(lái)活動(dòng)論：一切事物都是在不斷活動(dòng)和演化的新科技手段綜合分析、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用60野外調(diào)查野外調(diào)查是地球科學(xué)工作最基本和最重要的環(huán)節(jié)，只有有針對(duì)性地到現(xiàn)場(chǎng)去認(rèn)真、細(xì)致地收集原始資料，才能為正確地解決地球科學(xué)問(wèn)題提供可能空間的廣泛性決定要把自然界當(dāng)作天然的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行研究，但不能把大自然搬到室內(nèi)來(lái)進(jìn)行研究獲取野外第一手的資料是地球科學(xué)研究的起點(diǎn)，也是基礎(chǔ)地質(zhì)三大件61儀器測(cè)量、新的科技手段可獲得有關(guān)地球的定量參數(shù)(幾何學(xué)，Geometry)陸—可以在實(shí)驗(yàn)室、陸地地面、地下坑道和鉆孔中?！稍谒嫔?、大洋深處空—可在低層大氣，也可在外層空間(人造衛(wèi)星)62理論分析將今論古法：也稱歷史比較法，或現(xiàn)實(shí)主義原理地質(zhì)學(xué)最基本的方法論人類不可能目睹地質(zhì)事件發(fā)生的全過(guò)程，但可以通過(guò)各種地質(zhì)事件遺留下來(lái)的地質(zhì)現(xiàn)象與結(jié)果，利用現(xiàn)今地質(zhì)作用的規(guī)律，反推古代地質(zhì)事件發(fā)生的條件、過(guò)程及其特點(diǎn)現(xiàn)在是認(rèn)識(shí)過(guò)去的鑰匙——英國(guó)地質(zhì)學(xué)家萊伊爾(C.Lyell,1791~1875)63以古論今，論未來(lái)通過(guò)過(guò)去地質(zhì)記錄中保留的某一地質(zhì)作用的全過(guò)程，來(lái)幫助我們更好的認(rèn)識(shí)現(xiàn)在和未來(lái)例如深海沉積物留下的信息能夠反映地質(zhì)歷史時(shí)期氣候冷暖變化的周期性，可以幫助我們預(yù)測(cè)未來(lái)的氣候變化化石：可以幫助我們推論生物的演化二億多年前的珊瑚現(xiàn)代珊瑚64地質(zhì)作用研究的意義：理論性與應(yīng)用性都很強(qiáng)應(yīng)用性：隨著生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，地球科學(xué)的研究?jī)?nèi)容和領(lǐng)域也不斷地深入和擴(kuò)展逐漸形成了日臻完善的由多學(xué)科組成的綜合性學(xué)科體系理論性：揭示自然界奧秘與規(guī)律的科學(xué)使命，為生活在地球上的人類如何利用、適應(yīng)和改造自然提供科學(xué)的方法論65現(xiàn)實(shí)應(yīng)用意義建立科學(xué)的世界觀，破除迷信尋找、開(kāi)發(fā)和利用自然資源保護(hù)和改善自然環(huán)境預(yù)報(bào)和減輕自然災(zāi)害66為三峽大壩尋找穩(wěn)固的地基——一塊巨大的無(wú)裂縫的花崗巖67油氣資源勘探開(kāi)發(fā)68理論研究意義地球科學(xué)承擔(dān)著揭示整個(gè)地球的形成、演變規(guī)律的科學(xué)使命它的研究對(duì)人類正確地認(rèn)識(shí)自然界、建立辯證唯物主義世界觀起著重要作用，對(duì)整個(gè)自然科學(xué)的發(fā)展也具有促進(jìn)和推動(dòng)作用當(dāng)代自然科學(xué)的一些重大基本理論問(wèn)題，如天體的起源、生命的起源等問(wèn)題的最后解決也都離不開(kāi)地球科學(xué)的研究69宇宙深空探索-火星探測(cè)如天體的起源、生命的起源等問(wèn)題的最后解決也都離不開(kāi)地球科學(xué)的研究70火星隕石“艾倫-希爾斯84001”美國(guó)宇航局、美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和史密森學(xué)會(huì)聯(lián)合組成的南極隕石搜尋計(jì)劃小組于1984年12月27日在南極洲艾倫丘陵中發(fā)現(xiàn)的這