自然地理學教案

教案

2006—2007學年第1學期

課程名稱：自然地理學（基礎）

課程代碼：07142001

學院、專業(yè)、年級:資環(huán)院、土管05、06級，地信06級

任課教師：彭渤________

教師所在單位：資源與環(huán)境學院

湖南師范大學

?教育的全部目的在于產生活的智慧

?自由是教育的起點和歸宿

?大學要有想象地傳授知識

?教育的最高目標是讓學生形成自己的風格

?培養(yǎng)學生的交流能力、學習能力、創(chuàng)新能力、和適應社會的能力

自然地理學

（PhysicalGeography）

課程簡介

1課程說明：

《自然地理學》是我院土地資源管理、城鄉(xiāng)規(guī)劃與設計、地理信息等專

業(yè)本科學生的必修課程。該課程在全面介紹巖石圈、大氣圈、水圈等各個自

然地理單元的成分、結構、形成演化機理、及發(fā)展變化規(guī)律等方面基礎知識

的基礎上，探討各自然地理單元之間在物質遷移、能量轉換等方面的相互作

用關系，闡述自然地理原理在土地資源管理、城鄉(xiāng)規(guī)劃設計等實踐中的應用。

通過學習，要求學生掌握自然地理學的基本原理，了解自然地理學的一般研

究方法，明確自然地理學的學科發(fā)展趨勢及其與所學專業(yè)的關系。

2預修課程：

學生在學習本課程前，應預修普通物理、無機化學、高等數(shù)學的課程。

3教材及參考書：

教材：伍光和、田連恕、胡雙熙、王乃昂編著：自然地理學（第三版），高等教育

出版社，2004年

主要參考書：楊達源等編：自然地理學，南京大學出版社，2001年

王建編：現(xiàn)代自然地理學，高等教育出版社，2002年

4授課班級：

05級土管班、06級土管班、06級地信班

5授課時間：

2006-2007學年第1學期7-18周（每周6課時）

6總課時：

68課時

7教學重點：

本課程以地殼（巖石圈，第三章）、大氣與氣候（大氣圈，第四章）、

及海洋與陸地水（水圈，第五章）為重點教學內容，在深入分析三者的組成、

特征、運動機制的基礎上，闡明三者的相互作用關系，探討三者物質遷移、

能量轉換的作用關系，進而探究其地貌、土壤、生物等層圈之間的生因關系。

2

湖南師范大學2006?2007學年第1學期教學日歷

課程名稱自然地理學（基礎）資源與環(huán)境學院土管、地信專業(yè)05、06年級

其中上教材名稱自然地理學

課程周學拳核采用

課

伍光和等

學期講實驗學教材主編（著）

周

總學時授（踐）時分方式.情況高等教育出版社

數(shù)出版社名稱

686441263考試出版時間2000年7月（三版）

每周時數(shù)分配

周H上課上課

講實驗合計教學內容備注

次期節(jié)次地點

授（踐）時數(shù)

710.9222826第一章緒論：自然地理學研究內容、發(fā)展趨向2

.1022282第二章地球：1.宇宙、地球的形狀和大小6

.12222822.地球運動及其圈層構造

8.162228263.地理坐標及地球表面形態(tài)特征

.1722282第三章地殼：1.地殼物質組成（化學組分及礦物）16

.19222822.常見礦物實驗：觀察、描述

9.232228263.地殼中的巖石：沉積巖及其特征

.24222824.巖漿巖、變質巖及其特征

.26222825.沉積巖、巖漿巖、變質巖實驗

10.302228266.地殼運動與地質構造

31222827.火山與地震

11.2222828.地殼演變（大地構造學說）

11.6222826第四章大氣與氣候：1.大氣物質組成和結構12

.7222822.大氣熱能和氣溫

.9222823.大氣水分和降水

12.132228264.大氣運動與天氣系統(tǒng)

.14222825.氣候的形成

.16222826.氣候的變化

13.20222826第五章海洋和陸地水：1.水循環(huán)與水量平衡10

.21222822.海洋起源與海水運動

.23222823.海平面變化

14.272228264.河流與湖泊

.28222825.地下水與冰川

.3022282第六章地貌：1.成因與類型8

1512.42228262.風化作用與巖石地貌

.5222823.流水地貌與喀斯特地貌

.7222824.其它地貌：冰川、風沙、海岸與海底地貌

16.11222826第七章土壤：1.土壤物偵組成與特征8

.12222822.土壤形成與地理環(huán)境

.14222823.土壤分類及其空間分布規(guī)律

第1頁，共2頁

3

湖南師范大學2006?2007學年第1學期教學日歷

課程名稱自然地理學（基礎）資源與環(huán)境學院土管、地信專業(yè)05、06年

級

其中上教材名稱自然地理學

課程周學考核采用

課

伍光和等

學期講實驗學教材主編（著）

周

總學時授（踐）時分方式情況高等教育出版社

數(shù)出版社名稱

686081263考試出版時間2000年7月（三版）

每周時數(shù)分配

周日上課上課

講實驗合計教學內容備注

次期節(jié)次地點

授（踐）時數(shù)

17.182228264.土壤資源與土壤環(huán)境

.1922282第八章生物群落與生態(tài)系統(tǒng)：L生物與環(huán)境6

17.2122.生物種群與生物群落、生態(tài)系統(tǒng)

18.2523.生物多樣性及其保護結束

說明：1、教學內容按每次授課內容填寫。2、考核方式分考試與考查兩種。

3、任課教師在每學期開課以前根據(jù)教學大綱編寫教學日歷，一式四份，經系主任（教研室主

任）審閱同意后，一份自存，一份交所在系，一份交所在院（部），一份交學生。

系主任（教研室主任）簽名：任課教師簽名：

第2頁，共2頁

第1講：第一章緒論：自然地理學的研究內容及發(fā)展趨向

課時：2課時

課型：理論教學

目的要求：

1要求學生掌握什么是自然地理學及其研究內容、研究方法、研究意義、發(fā)展趨向；

2要求學生明確自然地理學與所學專業(yè)的關系及其重要性；

重點、難點：自然作用與人為作用的關系

方法手段：課堂從講解典型自然地理現(xiàn)象入手，切入什么是自然地理學這個主題；

輔以多媒體展示典型自然地理現(xiàn)象

教學內容：

—什么是自然地理學(PhysicalGeography)?

1自然作用(Naturalprocess)

?1908年俄羅斯遠東地區(qū)通古斯大爆炸：1908年6月30日凌晨，一場罕見的慘禍

降臨到西北利亞偏僻的游牧民頭上。據(jù)從這場災難中逃生出來的目擊者介紹：這天天氣

很熱，突然通古斯西北方向出現(xiàn)一道強烈的火光。霎時間，一個巨大的火球兒乎遮住了

半邊天空?；鹎蛑饾u變黑，然后消失了。這時，一聲爆炸的巨響震破天空，接著一陣狂

風襲來。房屋震塌了，大地震裂了。事后分析考證認為，這次爆炸的破壞力相當于500

枚原子炸彈和幾枚氫彈的大爆炸，使許多人喪生，1800多平方公里的森林被一鼓蕩平,

50公里以內的生畜慘遭不測。爆炸聲傳到了離中心800公里以外的地方，爆炸引起的

大火持續(xù)了幾天幾夜，整個西北利亞的河流波濤洶涌，洪水泛濫。爆炸之后整整三天，

通占斯地區(qū)沒有出現(xiàn)黑夜。人們魂匕魄散，以為是世界的末日來臨了。爆炸后許許多多

的科學家前往考察，經過80多年的研究，對爆炸的解釋產生了80多種的說法。但比較

科學的分析結果認為是：爆炸是一個直徑有70米的石質隕石沖入大氣，與大氣產生強

烈的摩擦，以至在8000米的高空發(fā)生猛烈的爆炸。

通古斯大爆炸的啟示：(1)外來天體撞擊地球，會給地球以致命的打擊；

(2)人類無法避免類似于通古斯的巨大災難；

(3)人類應肩負起預防太空災難的重任。

?1976年我國河北唐山大地震：1976年7月28日3時42分，我國河北翼東地區(qū)唐

山、豐南一帶發(fā)生強烈地震。這天，華夏大地，北至哈爾濱，南至安徽蚌埠、江蘇清

江一線，西至內蒙磴江、寧夏吳忠一線，東至渤海灣島嶼和東北國境線，這一廣大地區(qū)

的人們都感到異乎尋常的搖撼。其中北京、天津震感較強。據(jù)地震臺網(wǎng)測定，這次地震

為7.8級(當時國內報道為7.5級)，震中在北緯39.4度，東經118.1度的唐山。震中地區(qū)

烈度達11度，震源深度在12公里。極震區(qū)以唐山為中心向四面輻射延伸約47平方公

里。全國有五省二市在這次地震中遭受不同程度的破壞出現(xiàn)輕微破壞的最遠距離北至遼

寧黑山、內蒙古多倫，南至山東德州，西至山西繁峙、和順。遭受到損失和破壞的地區(qū)

范圍呈長軸約95()公里，面積約2()萬平方公里的不規(guī)則橢圓形展布。極震區(qū)的唐山市，

一個上百萬人口的城市頃刻間被夷為一片廢墟。

5

中國唐山大地震是世界地震史上最悲慘的一頁。地震中死亡人數(shù)為24萬2千7百

69人，重傷16萬4千8百51人，輕傷者不計其數(shù)。地面開裂，噴水冒砂；建筑倒塌,

工程毀壞；通訊、交通、水電全部中斷，整個城市陷入癱瘓。地震的突然性和災難性使

人談震色變。

?2004年東南亞地震海嘯：2004年12月26日8時，在印度尼西亞蘇門答臘島西

北近海北緯3.9度、東經95.5度的海域，發(fā)生強烈地震。地震震級達9級(USGS)。地

震發(fā)生后，釋放能量，產生海嘯(Seawave),海浪沖擊波波及印泥、斯里蘭卡、泰國、

印度、緬甸、孟加拉、馬爾代夫等臨海國家，造成了近30萬人死亡的巨大災難。

表2-12004年東南亞海嘯死亡人數(shù)統(tǒng)計

國家印度尼西斯里蘭印度馬爾代馬來緬甸孟加拉其它(如坦桑

亞卡夫西亞尼亞等

死亡人238.94530.95716.3898268612300

數(shù)

?2005年美國新奧爾良市颶風：大西洋颶風年是全球變暖所致。

2人為作用(Anthropogenicactivities)

(1)全球氣溫上升：

?歐洲Alps山脈冰川退縮：2004年8月22日，歐洲環(huán)境署發(fā)出警告，在全球變暖

的大背景下，歐洲氣候變暖的速度快于世界其它地區(qū)。報告預測，大約到2080年，冬

天將從歐洲徹底消失。阿爾卑斯冰川將在不到50年的時間內，完全失去其現(xiàn)有的風采。

冬天告別歐洲的同時.，炎熱的夏天和隨之而來的熱浪、冰雹、干旱等會成為歐洲的“家

常便飯”。從而徹底毀滅歐洲現(xiàn)有的經濟體系。

?青藏高原冰漬湖擴大：2004年西藏自治區(qū)氣象局發(fā)布消息，著名的冰漬湖皮達湖

和龍巴薩巴湖以前小得在地圖上根本找不到。而現(xiàn)在皮達湖的面積已經擴大到0.12

km2,容積達550萬m3；龍巴薩巴湖的面積則擴大到0.22km2,容積達1031萬m\1988

年兩湖相距有50米，現(xiàn)在則僅相距5米。

原因：(1)在全球變暖的背景下，40年來青藏高原增溫幅度比平原大，融雪增多，

導致湖面積擴大；

(2)降水增多，補充湖水。

但氣象資料顯示，上世紀60年代到80年代，該區(qū)氣溫升高了0.6℃,而80年代到

2003年則升高了1℃。因此，氣溫升高，融雪增加，導致湖面積擴大。

據(jù)統(tǒng)計，從上世紀30年代中期到90年代中期這60多年期間，西藏境內共有13個冰

漬湖發(fā)生過15次潰決，導致規(guī)模巨大的洪水和泥石流災害。

(2)環(huán)境變化：

?渤?？赡艹蔀榈厍蛏系谝粋€死海：曾經的渤海，水清、物豐、景美，素有我國天

然魚倉、鹽倉、油庫和海上公園的美譽。如今她“病了”。

資料顯示：1990年-2004年，渤海海域共發(fā)生赤潮83起，平均卷年6次，赤潮面積

達3萬多kn?。2004年6月，渤海還發(fā)生了兩起大面積有毒藻赤潮。

另外，渤海還發(fā)生風暴潮，2003年的溫帶風暴潮造成直接經濟損失超過15億元。

6

專家預測，如果不采取措施控制污染，10年后渤海將變成一個死海。至IJ那時，即使

不再向渤海排一滴污水，單靠與外界水體交換恢復清潔，至少需要200年的時間。

?洞庭湖重金屬污染

?9.11事件與伊拉克戰(zhàn)爭：2001年9月11日，美國世貿中心遭到恐怖襲擊。這天上

午8:46:21,美國航空公司11次航班波音767飛機以490英里的時速撞向世界貿易中心

北樓；9:02:54聯(lián)合航空公司175次航班波音767飛機以大約590英里的時速撞入世界

貿易中心大樓南側；9:37美國航空公司77次航班撞入五角大樓西翼；10:23聯(lián)合航空公

司93次航班在賓西法尼亞墜毀。整個過程導致2801人死亡，1萬多人受困。美國紐約

的地標性建筑世界貿易中心雙塔的6座建筑被完全摧毀，其它23座建筑遭到破壞。截

止到10月3H,造成了230億美圓的直接經濟損失，包括50億美圓用于清理現(xiàn)場廢墟，

140億美圓用于重建工作，30億美圓用于超時工作的公務員薪水，及10億美圓用于被

毀車輛的添置等。更為重要的是，911時間對世界經濟產生了重大而深遠的影響。并誘

發(fā)了戰(zhàn)爭。

?學生課堂舉例

（3）資源消耗

全球礦物資源消耗統(tǒng)計資料顯示，各種資源的消耗量都是全球人口的函數(shù)。盡管全

球人口密度不斷增加（人均土地0.09）,但如果有合理的開采、供銷和運輸系統(tǒng)，在不

久的未來（一個世紀內），礦物和能源均不會出現(xiàn)枯竭的局面。然而，由于對資源掠奪

的無序，資源危機已經十分突出。

另一方面，資源的開采加劇對環(huán)境的破壞，使環(huán)境退化加劇，威懾人類的生命安全。

（4）土壤侵蝕

土壤是各種巖石不均勻淋濾作用的產物，土壤的形成時間可通過對區(qū)域河流中淋溶

物質的了解來作出判斷。據(jù)研究估計，形成10厘米厚的土層，在最有利的條件下，需

要的時間在1000年以上。但據(jù)《WorldWatch》1987年的資料顯示，全球土壤正以0.7%

的速率在流失，而且這個速率還在繼續(xù)加快。因此，總的來說，土壤淋失的速率大大超

過了土壤形成的速率。美國衣啊華州，在過去100年內已淋失了一半的表土層；中國自

唐代以來，人口的增長對廣闊的黃土高原土壤侵蝕產生影響。

3自然作用與人為作用的相互作用關系

亞馬遜熱帶雨林與撒哈拉沙漠的角色互換：計算機模擬和同位素示蹤結果顯示，數(shù)

千年來風力將撒哈拉沙漠的塵土帶到大西洋上空，為亞馬森雨林增加了無數(shù)肥沃的土

壤。但隨著全球變曖加劇，上述物質遷移的方向正在發(fā)生根本性的反方向變化。這種反

方向變化的結果將導致亞馬森雨林消失，而撒哈拉則變得更加濕潤和蒼翠。

“人類紀”概念的提出：以前一般認為，我們生活的地球是大約1萬年前最近一個冰

川期結束后來臨的全新世。然而國際地殼-生物圈計劃領導人威爾-史蒂芬認為，我們現(xiàn)

在生活的地球，已經不是先前認為的全新世，而是已經進入到了它的另一個發(fā)展時期：

“人類紀”。

這種觀點提出后，得到學術界的普遍響應，我國科學家劉東生院士也指出，人類活

動已經成了?種重要的地質營力，在地球系統(tǒng)的運轉中發(fā)揮越來越多、越來越明顯的作

7

用。他進一步指出：“自18世紀晚期開始，地球已進入新的地質時期：人類紀。

人類紀最顯著的特點是人類活動正在改變星球的物理、化學、和生物特征，其最顯著

的結果就是導致氣候變化。人類的未來將面臨巨大的環(huán)境動蕩。

4自然地理學：人地關系

自然地理學是研究人類賴以生存和發(fā)展的自然環(huán)境及其相互關系的一門科學。這里

的自然環(huán)境包括地殼、大氣、水、土壤、生物等多方面、多指標共同構成的自然環(huán)境。

不同的學者對此有不同的見解：

牛文元(1984)指出這個自然環(huán)境是地球上某個特定的范圍；

潘樹榮(1987)認為環(huán)境是天然和人為的環(huán)境；

錢學森(1986)認為這個環(huán)境是地球表層組成的環(huán)境。

二自然地理學的研究對象、內容、和方法

1研究對象

巖石圈-大氣圈-水圈，及土壤圈、生物圈、地貌

2研究內容

自然地理學的研究對象構成其研究內容，作為一門綜合學科，要特別強調其研究內

容應包括研究各個圈層的相互作用及其關系和作用效應.

3研究方法：

現(xiàn)象記錄(描述)-統(tǒng)計過去(分析)-預測未來(判斷)

現(xiàn)象記錄：自然地理研究提供基本素材；

統(tǒng)計過去：如對渤海赤潮事件的統(tǒng)計分析，預測渤?？赡艹蔀槭澜缟系趥€“死海”;

如日本地震學家對東京1885年以來發(fā)生的大地震進行統(tǒng)計分析，預言，

東京地區(qū)未來50年內發(fā)生大地震的概率為90%o

三自然地理學的發(fā)展趨勢

1綜合化趨勢

地學、氣候學、水文學、土壤學、生物學、地貌學相互綜合滲透，人類生存發(fā)展的

環(huán)境。

2新技術手段的運用

計算機技術、遙感技術、激光技術、同位素技術、信息系統(tǒng)技術、數(shù)字化技術等

玻璃地球(theglassearth)

數(shù)字地球(thedigitalearth)

8

3由定性向定量發(fā)展：

高精度定位監(jiān)測、動態(tài)摸擬、3s技術；

4廣泛應用：

國土整治、環(huán)境工程、城市規(guī)劃、防災減災、生態(tài)優(yōu)化、優(yōu)質農業(yè)、食品安全;

5加強人類活動對自然環(huán)境影響的研究：

沙塵暴、沙漠化、土地退化、水土流失等；

6全球性合作研究

四自然地理學在社會發(fā)展中的作用

三峽工程

青藏鐵路

思考題

1談談你所理解的自然地理學。

2論述自然地理學的研究意義及其與你所學專業(yè)的關系，請舉例說明。

3什么是“人類紀”？“人類紀”的特點如何？

9

第2講：(第二章第一、二節(jié))宇宙與地球：地球形狀大小

課時：2課時

課型：理論教學

目的要求：

1要求學生了解宇宙、地球形狀及其基本知識；

2要求學生明確地球形狀的地理意義；

重點、難點：地球自轉、公轉及其相互關系。

方法手段：課堂講解

教學內容：

一、宇宙：(Universe/Cosmos/Space)

宇宙是無比巨大的物質世界，其中包含著無數(shù)的天體和廣闊的空間。

宇宙中包括如下一些天體：

恒星：質量大，并且發(fā)光，不停地運動；但肉眼看到的天體，99%以上都是恒星。

行星：不發(fā)光，質量小，繞恒星運動的星體。地球僅是太陽的行星之一。

衛(wèi)星：繞行星運行，質量比行星小的星體。

流星：質量更小，也不發(fā)光，當接近地球受到引力作用，可改變其軌道而隕落。當

進入大氣層流，因與大氣摩擦，迅速增溫而白熾化，發(fā)生燃燒。

慧星：是一種很小的，有特殊外表和軌道的天體。

星云：云霧狀的天體。

銀河系：恒星的集合體，包括一千多億個恒星的星系。

星系群：到目前為止，已發(fā)現(xiàn)了十億多個類似銀河系這樣的星系。星系聚集組成星

系群。

上述九大行星的有關參數(shù)見表2-1。

表2-1關于九大行星的一些基本參數(shù)

Planet距太陽的平均距離相對于地球的赤道半徑密度

cu.cm

(millionsofkm)(行星/地球)(8/加)

Mercury580.385.4

Venus1080.955.2

Earth1501.00(6378km)5.5

Mars2280.533.9

Jupiter77811.191.3

Saturn14279.410.7

Uranus28704.061.2

Neptune44793.881.7

Pluto59000.231.1

AfterMontgomeryCW(1995)

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二、太陽(nuclear-poweredstar)

太陽是銀河系中的一顆恒星。是一個熾熱的發(fā)光球。

在介紹太陽及太陽系之前，我們還介紹幾個著名的天文學家。

哥白尼(1473?1543)波蘭天文學家。日心說的確創(chuàng)立者，近代天文學的奠基人。

布魯諾(1548?1600)意大利哲學家和思想家。日心說傳播者。

開普勒(1571?1630)德國近代著名的天文學家、數(shù)學家、物理學家和哲學家。天

上的立法者。

伽利略(1564-1642)德國著名的天文學家、物理學家和哲學家。近代實驗科學的

先驅。

牛頓(1643?1727)經典物理學理論體系的建立者。

太陽系包括9個大行星：它們是(依遠離太陽的次序)：

水星(Mercury)、金星(Venus)、地球(Earth)、火星(Mars)、木星(Jupiter)、土星(Saturn)、

天王星(Uranus)、海王星(Neptune)、冥王星(Pluto)

太陽對地球的貢獻：(1)產生太陽輻射能；(2)形成太陽粒子流；(3)太陽引力；

(4)迫使地球繞太陽公轉。

三、宇宙的成因

宇宙的成因問題有各種各樣的假說。目前比較公認的是認為宇宙大爆炸導致了宇宙

的擴張，并壓迫空間物質變?yōu)槌旅軋F，形成宇宙。(BigBang)

“MostastronomersnowacceptsomesortsofBigBangastheoriginoftoday's

universe.Oursunanditssystemofcirclingplanets,includingtheEarth,arebelieved

tohaveformedfromarotationcloudofgasanddust,startingnearly5billionyearsago.

四、地球(Theearth)

1地球是一個橢球體：

?是一個兩極扁平，赤道相對突出的橢球體。

?地球形狀的地理意義：

視太陽光為平行光，投射到地球表面一》由于形狀特征，使正午太陽高度角不

同地球赤道面與黃道面的交角，決定正午太陽高度角有規(guī)律地從南北緯度

23°27'之間向兩極減少太陽輻射使地表增溫的程度也按同樣的為^降低

導致地球熱量的帶狀分布。

概念：

(1)太陽高度角

(2)赤道面

(3)黃道面：地球繞太陽轉動的軌道面

2地球質量巨大

有關地球的一些參數(shù)見表2-2。地球質量巨大具有重要的地理意義，地理意義：質

量巨大，吸著周圍氣體，保持—個具有質量和厚度的大氣圈。若沒有大氣圈，地表溫度

11

將變低，溫差變大，紫外線輻射加強。

表2-2地球特征參數(shù)

赤道半徑極半徑總面積總體積總質量經線周長線赤道周長線

（m）（m）（km2）（km3）（g）（m）（m）

637814063567555.1X1081082X1085.98X10274000854840076604

(±5)(±5)1083.3X10s6.588X1027

3地球的自轉是自西南東繞軸旋轉。一自轉

地球自轉一周的時間為一日。

地球自轉的速度在變慢，日子在變長。

?地球自轉的地理意義意義：

1）決定了晝夜更替的地表過程節(jié)奏規(guī)律；

2）使地球上運動的物體發(fā)生偏轉；

3）造成時差，即同一時刻不同經線上具有不同的地方時間；

4）形成潮汐波，阻礙因太陽、太陽的引力而產生的潮汐：

5）地球日轉與地球的局部運動密切相關。

4地球按照一定的軌道繞太陽旋轉?！D

地球繞太陽轉一周的時間為一年。

?地球公轉的地理意義：

1）形成一年的四季更替。公轉使太陽光直射范圍在23°27'N和23°27'S之

間非周期性變動，形成四季更替；

2）形成南、北極圈晝夜時間長短的差別。冬至北半球的夜晚比白晝長，而南半球

的白晝比夜晚長；夏至，南半球夜晚比白晝長，而北半球的白晝比夜晚長；

3）形成南、北球冬、夏季節(jié)的判別。北半球是寒冷的冬天時，南半球則是炎熱的

夏天；反之亦然；

5.地理坐標地球的緯度和經度（自學）

1）地軸：南北極點的連線，自轉軸

2）赤道

3）緯線

4）緯度：某地的鉛垂線對赤道面的夾角

5）經線

6）經度：1884年確定穿過倫敦當時格林威治天文臺的經線為本初經線，（本初子

午線，經度零度線）。向東、向西各180。。

某點的經度就是該地經線與本初經線之間的角距。

第3講：（第二章第五節(jié)）地球圈層構造

課時：2課時

課型：理論教學

12

目的要求：

1要求學生了解宇宙、地球形狀及其基本知識：

2要求學生明確地球形狀的地理意義；

重點、難點：地球的運動

方法手段：課堂講解

教學內容：

一、地球圈層分異現(xiàn)象

根據(jù)宇宙大爆炸，星云分化說，地球在47億年前形成之初，原始地球是一個均質

的物體。其化學成分與隕石相類似。

由于地球的自轉和公轉，地球的運動使地球不斷演化，在地球漫長的演化過程中，

地球內部物質發(fā)生分異，導致了地球圈層結構的形成。

地球演化過程中，物質的分異主要有：重力分異（物理）、化學分異、相的分異等

各種分異作用。

重力分異使比重/密度高的物質向地心聚集，而密度低的物質向地表方向遷移；

化學分異使化學性質穩(wěn)定的元素趨向于向氧化物轉化，在表層聚集，而化學性質

活動的元素向深部還原狀態(tài)積聚。

相的分異導致氣相物質逸散釋出，固相、液態(tài)相向地球內部積聚。

各種分異相互作用于，最終導致地球的圈層構造（巖石圈、大氣圈、水圈、生物圈）。

二、研究地球內部層圈構造的方法。

1（地球）化學法

主要通過大量的巖石樣品分析和對比研究來判斷地球不同圈層構造的物質分異特

點、差異。

如研究火山巖、月巖樣品、隕石樣品等。

化學分析法以對研究地球層圈構造是十分有限的，因為目前的技術水平，無法直

接取到地球深部物質的樣品，而且伴隨火山作用，巖漿侵蝕而自地球深部上繁榮昌盛到

地表的深部物質，常常在上升的過程中發(fā)生了一定的化學變化，使得直接測定深部物質

的化學組成變得困難。

2地震波法（地球物理法）

縱波（P波）：在液、固、氣態(tài)物質中均能傳播，而且速度較快，最先被地震儀測

得。

橫波（S波）：只在固體物質中傳播，且速度較慢。

P波傳播比S波快約1.7倍。

面波（L波）：是固-氣、液氣介面?zhèn)鞑サ牟?。質點有P波和S波傳播的特點，近乎

做圓圈運動。

根據(jù)地震波的研究，對地球內部結構的研究，將地球劃分為：

地殼：地表至莫霍面之間厚度不均一的巖石圈部分，分上地殼、下地殼、陸殼和洋

殼;

13

地幔：地表35公里以下的莫霍面至2900公里的古登堡面之間的地球圈層部分;

地核：古登堡面以下至地球核心部分，有鐵、銀等致密物質組成。

3鉆探法(幾乎不可能)

三、地球內部構造(Innerstructureoftheearth)

地球層圈結構的一些參數(shù)見表2-3

表2-3地球不同圈層的密度參數(shù)

StructureAveragedcnsity(g/cm3)

Uppercrust2.8

Lowercrust2.9

Mantle4.5

Core10.7

EntireEarth5.5

四、地球的外部構造(OutsidestructureoftheEarth)

1大氣圈(atmosphere)--結構見第四章

主要成分：N2、。2、CO?、Ar、H2O(g)

微量成分：He、Xe、Br、Rn、NH3、H2.>Ar

2水圈(hydrosphere)

水圈的主體是大洋，但湖泊、河流、沼澤、冰川、地下水、巖石礦物中的結構水都

屬于水圈之范疇。

水圈占全球面積的91%

主要成分是：出O和礦物質，有機質等。

3生物圈(biosphere)

地球生物及其分布范圍所構成的一個極特殊的圈層。

注意：生物圈不如水圈、巖石圈那樣界線清楚。

第4講：(第二章第四、六節(jié))地表形態(tài)特征

課時：2課時

課型：理論教學

目的要求：

1要求學生掌握地表形態(tài)的基本特征；

2要求學生了解地球表層系統(tǒng)的特征。

重點、難點：地表形態(tài)的地理意義

方法手段：課堂講解

14

教學內容:

一地表形態(tài)特征

1.海陸分布不均勻，海洋面積大于陸地面積

2.大陸海拔高度與海溝深度差別懸殊

最高的山喜馬拉雅山8889m,最深的海溝太平洋馬利來納海溝，探測深度11034m。

3.島嶼與海溝近乎對應分布

如太平洋西側有阿流群島、千島群島、日本島群、臺灣島、菲律賓島、小笠原群島、

馬里來群島等，這些島群自北向南呈弧狀排列，人們稱之為“島弧”（大地構造學術語,

有構造含義）

與島弧排列相對應的是，在島弧的大洋一側，幾乎都有海溝伴生。諸如阿琉海溝、

千島海溝、日本海溝、琉球海溝、菲律賓海溝、馬里亞納海溝等。與島弧一一對應，如

同攣生姊妹，形影相隨。

海溝的剖面呈“V”型，但兩邊不對稱，靠大洋一?側平緩，靠大陸一側較陡峭?？?/p>

大洋一側是玄武巖，即玄武質的大洋殼；靠大陸一側是玄武巖+花崗巖組成的大陸地殼。

=＞表明海溝溝底是大陸與大洋兩種地殼的結合部位。二者在這里并不和睦相處，而是

相互碰撞。

4.太陽能集中分布于地表，太陽能轉化亦在地表進行。

5.固、氣、液態(tài)物質共存于地表，并相互轉換

6.地球各圈層之間進行物質和能量交換

7.地球表面存在復雜的物質分異

8.地表是人類活動的場所。人類活動正在深刻地作用和改變地表物質作用過程。

人為作用對地表過程的改造正在遭到來自大自然的懲罰。

如2004年12月26日的南亞海嘯，泰國海濱度假勝地因為對抵擋濤浪的天然屏障

一珊瑚礁和紅樹林的破壞，遭到海嘯的猛烈襲擊。

又如2005年8月24日“卡特里拉”颶風，導致新奧爾良市成為一片汪洋。

新奧爾良市的建設始于地勢較高的法國區(qū)，這是建一個城市的合理選址。但由于城

市的發(fā)展，住宅區(qū)不斷擴大，人們不希望定期被洪水淹湍城區(qū)向低洼地帶不斷擴展的同

時，復雜的大壩系統(tǒng)也建成了。但與此同時，三角洲越來越少，城市地勢越來越低，周

圍的水位慢慢升高。這是新奧爾良市在颶風襲擊下慘遭不測的主要原因。

因為三角洲濕地是城市抵御海浪襲擊的“天然緩沖”屏障，另外，在全球變暖的情

況下，溫度升高，導致海水體積膨脹，海平面因此而提高警惕，從而增加了颶風的能量

來源，使颶風變得更具破壞性。

可是，美國政府仍然懷疑全球變暖和氣候變化的科學。這種立場是絕無僅有的。

在我國，城市化熱正在熱潮之中，前車之鑒，是否應該引起重視？是。

二地球表層系統(tǒng)

1地球表層

最初確定地球表層是僅將巖石圈的外殼稱為地球表層。后來擴大到地殼的上層和下

層，并認為是地理學研究的核心。但有關地球表層的界線仍沒有明確的規(guī)定。上世紀

80年代，有人將其界定其上界為大氣同溫層的底部或對流層的上限；下界為陸地表面

15

往下5?6公里的巖石圈中，海洋往下平均4公里左右。這個層圈范圍即是地球表層的環(huán)

境。

2地球表層系統(tǒng)

?地球表層系統(tǒng)是一個開放系統(tǒng)：

(1)地球不斷地接受來自太陽的能量(輻射能)；

(2)地球接受來自太陽的帶電粒子流，引起磁暴；

(3)地球表層不斷獲得來自地球深部物質和能量的補充；

(4)南北半球冬半年與夏半年太陽高度角的變化，造成太陽輻射能收支不平衡,

影響中高緯地帶之間能量輸送及其平衡關系。

?地球表層的基本特征：

(1)受地心引力作用，地球表層物質分層；

(2)繼續(xù)獲得來自地球內部的物質和能量；

(3)接受太陽輻射能和少量宇宙物質的輸入;

(4)地球表層有物質和能量輸出。

思考題：

1.名詞：日食與月食，恒星日與太陽日，科里奧利力，太陽高度角，地殼，海溝

與島嶼，慧星，莫霍面

2.地球自轉的速度越來越慢，從地球形狀特征、地球自轉和公轉的地理意義的角

度出發(fā)，設想地球若停止自轉將是一幅什么樣的景象？

3.簡述地球的內部和外部構造特征.

4,簡述地球形狀的地理意義。

5.簡述地球自轉和公轉的特征及其地理意義。

6.談談你所理解的地球表層系統(tǒng)。

7.地球表面的形態(tài)有哪些？

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第5講：（第三章第一節(jié)）地殼：地殼的物質組成

課時：2課時

課型：理論教學

目的要求：

1要求學生掌握地球/地殼物質組成特征；

2要求學生認識礦物的光學性質和物理性質及其應用。

重點、難點：常見礦物的識別

方法手段：課堂講解、實驗觀察

教學內容：

地殼是地球表面以下到莫霍面之間由各種巖石構成的一個地球圈層/殼層。大陸地

殼厚35公里，大樣地殼厚5公里。由康拉德面將地殼分成上地殼和下地殼。上地殼主

要為沉積巖、花崗巖、和變質巖組成，下地殼則主要為玄武質巖石。

-地殼的物質組成

地殼是由巖石組成的。組成地殼的巖石有沉積巖、火成巖、變質巖三大類，屬于巖

石學的研究范疇。巖石是由礦物組成的，礦物一般有造巖礦物、礦石礦物之分。礦物是

由化學元素組成的，元素有主量元素、微量元素之分，另外還有造巖元素、生物元素、

放射性元素、重金屬元素、輕元素等不同類別。屬于地球化學的研究范疇。

1地殼中的元素

A組成地殼的主量元素

存在于地殼中的元素有92種和300余種同位素。不同學者對地殼中的化學元素有

不同的分類。地殼常量元素組成特征及其與地球的對比見表3-1?？梢姡貧ぴ睾?/p>

特征與地球有明顯的區(qū)別，地殼中含量大于5%的元素包括0、Si、Al、Fe等元素，而

整個地球含量大于％5的元素則是Fe、0、Si、Mg等。

在研究元素含量時，克拉克值這個概念常常被使用，它是指元素在地殼中的平均含

里。

Table3-1Mostcommonelementsinthecrustandearth

CrustWholeearth

ElementWt%ElementWt%

046.6Fe32.4

Si27.7029.9

Al8.1Si15.5

Fe5.0Mg14.5

Ca3.6s2.1

Na2.8Na2.0

K2.6Ca1.6

Mg2.1Al1.3

Allothersintotal1.5Allothersintotal0.7

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B微量元素

微量元素是地殼中含量低于0.1%的元素。微量元素的含義是相對的，在某一地質

體是微量元素，而在另一地質體中則可能是常量元素。

微量元素具有重要的地球化學指示意義，被廣泛用于天體演化、礦床成因、地殼演

化、環(huán)境變遷等方面的研究，并取得了很好的效果和成果。如全球近50個地方，在白

堊系/第三系地層界線中發(fā)現(xiàn)了鉞(In)異常，而對隕石的分析發(fā)現(xiàn)，隕石中鉞(In)的含量

是地球的1000倍。故目前很多學者認為，白堊紀/第三紀之間大約65百萬年的時期，

發(fā)生的恐龍滅絕和大量生物滅絕事件，可能與隕石撞擊地球有關。因為可能是由于隕石

撞擊了地球，才導致出現(xiàn)白堊系/第三系地層界線中的缽(In)異常。

人體中的元素有60多種，其豐度曲線與地殼豐度曲線驚人地相似，說明人的生活

與地質環(huán)境之間的密切關系。

2礦物(minerals)

由化學元素組成的具有特定的物理化學性質的化合物。礦物是構成巖石的基本單

元。

楊達源(2001)定義礦物為由元素組成的固態(tài)顆粒。這種定義有局限性。因為礦物

應包括固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)三種狀態(tài)的化合物。除常見的造巖礦物、礦石礦物外，單質汞、

石油、天然氣等都為非固態(tài)礦物。

1)礦物的種類：

依據(jù)礦物的餓化學組成，礦物的種類見表3-2。

表3-2礦物的種類

78777777礦物亞類特征實例

種類

單質礦物自然元素Au、CUNAg^S、C、Hg

等

化合物礦物硫化物類含及類似陰離子黃鐵礦(FCS2)

氧化物及氫氧化物類含0”、H'赤鐵礦低2。3)

鹵化物類含ClFBr食鹽(NaCl)

碳酸鹽類含CO產及類似離子方解石(CaCO3)

硫酸鹽類含SO?重晶石(CaSO。

磷酸鹽類含(PO/磷灰石(CaF(PO,3)

硅酸鹽類含(SQ)4長石(Na,K)2(Si3O8)＞橄欖石

(Mg,Fe)2(SiO4)

2)礦物的性質特征

A)化學性質

礦物化學性質指礦物的化學活性，如鋰、鈉、鉀、硫、氟、氯、浪等是活動性很強

的化學元素，由這些元素形成的礦物具有很強的化學活性，溶解度大，已被風化分解，

穩(wěn)定性差。

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礦物常有如下一些基本化學性質/特點：

（1）礦物的化學成分基本固定，可用分子式來表示，如表3-2；

（2）礦物中常含有一定量的雜質元素。礦物形成過程中，由于地質作用，使礦物

存在晶格缺陷，產生粒間裂隙和裂紋，一些雜質元素通過內質同象等方式進入到礦物晶

格內部；如石英可含K、Na、Mg、Au等多種化學組分；

（3）礦物在地表條件下具有自身化學穩(wěn)定性。由活潑元素以金屬鍵、離子鍵締合

的礦物常常容易被風化分解，穩(wěn)定性差；

常見礦物的穩(wěn)定性（由不穩(wěn)定到穩(wěn)定）順序為：

暗色礦物系列：橄欖石-輝石-角閃石-黑云母-白云母-石英

淺色礦物系列：斜長石-鈉長石-鉀長石-白云母-石英

值得指出的是，地質條件變化，礦物的穩(wěn)定性也發(fā)生變化。

B）光學性質

礦物有顏色、光澤、透明度、條痕等光學特性。

顏色（Colour）：

礦物吸收可見光后是礦物呈現(xiàn)顏色的原因。礦物的顏色是礦物的化學性質和結構構

造決定的。如黃鐵礦呈黃色、孔雀石呈翠綠色，輝銅礦呈鉛灰色等。

光澤（Luster）：

礦物光澤是礦物表面對光的反射能力。反射率越高，礦物的光澤越強。礦物的光澤

也是由其化學成分和結構構造而決定的。

常分：金屬光澤、

半金屬光澤

非金屬光澤金剛光澤

玻璃光澤

油脂光澤

枯脂光澤

絲絹光澤

珍珠光澤

土狀光澤

透明度（transparency）：

也是由礦物的成分和結構構造決定的。

常分：透明礦物

半透明礦物

不透明礦物

條痕（strip）：

是礦物粉末的顏色，代表礦物的真實顏色。

C）礦物的力學性質

包括礦物的硬度解理斷口彈性等

硬度（hardness）：

常用硬度計來衡量：摩氏硬度計是選用標準礦物來確定礦物的相對硬度，這些標準

礦物硬度由小到大的順序為：

滑石（1）石膏（2）方解石（3）螢石（4）磷灰石（5）正長石（6）石英（7）黃

玉（8）剛玉（9）金剛石（10）

解理（cleavage）：

19

礦物沿結晶方向可分裂的面，叫解理。

可劃分：極完全解理：如云母

完全解理：如方鉛礦

中等解理：如長石

不完全解理：如橄欖石

極不完全解理：如石英

斷口(brokensection)：

礦物受外力作用斷裂后的斷面形狀。

有貝殼狀(石英)參差狀(方解石)鋸齒狀平坦狀(方鉛礦)

D)其它性質

導熱性導電性磁性放射性溶解度等

第6講：第一節(jié)：地殼中的常見礦物

課時：2課時

課型：實驗教學

目的要求：

1要求學生了解常見礦物的性質；

2要求學生了解常見礦物的一般鑒別方法。

重點、難點：常見礦物的鑒別

方法手段：課堂講解、實驗觀察

教學內容：

3常見的造巖礦物(rock-formingminerals)

石英SiO2(quartz)

常呈單晶或晶簇或集合體產出。純凈的石英為無色透明，稱之為水晶。石英因含雜

質而呈顯色，如含F(xiàn)e3+者為紫色，含氣泡者為乳白色，石英晶石為玻璃光澤，斷口為油

脂光澤，無解理，硬度中(7),斷口為貝殼狀。

玉髓：隱晶質石英，呈腎狀，鐘乳狀，葡萄狀等集合體。

瑪瑙：多色環(huán)狀條帶發(fā)育的玉髓為瑪瑙。

長石M[AlSi3O8]M=KNaCa(feldspar)

有三個基本類型：

K[AlSi3O8]——Na[AlSi3O8]——Ca[AlSi3O8]

鉀長石(Or)鈉長石(Ab)鈣長石(An)

堿性長石(鉀鈉長石)斜長石(Plagioclase)

Na-Ca長石常按不同比例混溶在