1、解读地球 Interpretation of the Earth,Institute of Resources & Environment, HPU,河南理工大学公选课,个人介,数 理 化 天 地 生,解读地球, 从各种具体物质和现象中归纳提炼出来的规律 这些规律能够被实验再现和验证 是研究抽象了的自然规律的科学，是上层建筑, 研究与人类生存环境直接有关的各种具体事物和自然现象的科学 所研究的对象是具体的 它们很难，甚至无法用实验来再现,解读地球,第一讲 绪论,1 解读内容 2 解读意义 3 解读方法 4 思维观念 5 教学安排,1. 解读内容,（1）地球的诞生（形成，演化）,1. 解读内容,
2、（2）地球的圈层结构（内、外圈层）,地球的形状、大小和岩石圈、水圈、生物圈、大气圈特征,1. 解读内容,（3）地球内部的组成,Magma,1. 解读内容,（3）地球的组成（矿物、岩石）,矿物和岩石的定义是什么？三大类岩石的主要特征和分布以及各类岩石与我们日常利用的矿产资源的关系?,1. 解读内容,（4）地球的年龄（地质年代）,1. 解读内容,（4）地球的年龄（地质年代）,1. 解读内容,（5）地球的运动（构造运动),联合古陆的形成和分裂史 及与生物分异度的关系,1. 解读内容,（5）地球的运动（构造运动),角度不整合,褶 皱,1. 解读内容,（5）地球的运动（岩浆作用),1. 解读内容,（6）
3、地球的面貌,1. 解读内容,改造地球的两部发动机,最接近人类的第18“代”祖先（5.3亿年前）,昆明鱼,推测的人类第39“代”祖先（6百万年前）,6Ma,推测的人类第1“代”祖先（38亿年前）,据舒德干，2004,2.解读意义,42,解读地球，可以了解生物史和人类的家谱，为后代子孙提供借鉴。,ET是我们兄弟还是敌人？,解读地球是为了更好的解读宇宙，为人类的未来铺路。,解读地球可以了解矿产的形成和分布规律，指导找矿开矿，既有经济利益，又有政治效益。,解读地球可以了解地下水的形成、运动和分布规律为人类的生活、生产服务。,解读地球，可以协调环境与人类相互关系，可持续发展。,3 解读方法, 野外观测,
4、老三样,新三样,地质三件宝,3 解读方法, 野外观测,陆可以在实验室、陆地地面、 地下坑道和钻孔中,海可在水面上、大洋深处,“大洋机器人”,3 解读方法, 野外观测,空可在低层大气，也可在外层空间,2 解读方法, 野外观测,MM5400 质谱仪 同位素测年,超高温高压实验 模拟核幔作用过程, 实验分析,3 解读方法, 反演推理,3 解读方法, 当事件在过去发生时，我们“不在现场”，未能亲历亲见遗留下来的证据，多经受了时间的改造和破坏，早已残缺不全影响事件和过程的主要因素，又往往各式各样，有多种可能, 解读方法,3 解读方法,19世纪初期，英国地质学家莱伊尔（Charles Lyell，1791
5、-1875）,现实主义原理（将今论古、历史比较法）：通过各种地质事件所遗留下来的片段现象和作用结果，利用现今作用的规律，去反推古代事件发生的特点、条件以及大致的演化过程,The present is the key to the past,现实主义原理的根据：改变地球面貌的自然力量在全部地质历史上就性质和强度而言都是相同的这些改变地球面貌的自然力量作用虽然缓慢，却从不间断正是这些力量缓慢地、然而不间断地累积作用，才导致了地球面貌的巨大改变, 解读方法,3 解读方法,缺憾：只强调了地质作用的同一性和渐变性，忽略了地质作用的趋异性和突变性, 反演推理,3 解读方法,将今论古 将古论今 将古论古 将
6、今论未来,跨时间域,跨空间域, 解读方法,3 解读方法,将天论地 将地论天,将今天论未来 The present is the key to the future, 解读方法,3 解读方法,固态水冰,欧洲“火星快车”探测器05年9月19日拍摄的照片显示，火星北极附近有一处巨大的火山口，直径约有35KM，其中心地带为一片白色的冰层所覆盖, 解读方法,3 解读方法, 时间观念 空间观念 活动观念 演化观念,4 思维观念,观察和研究任何一个地质现象，首先要思考的是：这个地质现象是在什么时间，以什么方式发生的？,4 思维观念, 时间观念,地球结构,里三层 外三层,地壳 地幔 地核,大气圈 生物圈 水圈
7、,4 思维观念, 空间观念,地质过程特点,重点是地学思维,（1）时空思维,漫长 广袤 复杂,地史发展阶段划分示意图,（1）时空思维,地学思维,（1）地质时空观,全球,104km,103km,102km,10km,局地,二氧化碳变化,地球和生命的起源,大气组成,全球天气变化,气候,厄尔尼诺现象,板块构造,地幔对流,冰河期,物种形成,海洋环流,造山作用,上层海洋混合,灭绝事件,土壤发展,土壤湿度变化,成矿作用,季节性的,土壤侵蚀,地震周期,植物循环,火山爆发,营养物循环,大气对流,大气湍流,秒 分 天 年 百年 万年 百万年 十亿年 Log（s）,地学思维,用空间和存在表达时间,（1）时空思维,地
8、学思维,（2）活动思维,地球从其诞生日起始终处在不断地变动之中,地学思维,沧海桑田,海枯石烂,（2）活动思维,地学思维,坐地日行八万里，巡天遥看一千河。七律送瘟神毛泽东,（2）活动思维,地学思维,水圈循环,加拿大威尔逊(J.T. Wilson, 1968)从板块构造观点出发，将岩石圈从大陆破裂、裂谷出现、洋盆形成、洋盆俯冲、缩小到闭合的完整过程划分为六个阶段，完整解释了岩石圈板块从生到灭的过程,（2）活动思维,地学思维,胚胎期：地幔的活化最初引起稳定大陆壳的破裂，形成大陆裂谷,（2）活动思维,地学思维,幼年期：地幔活化使其热熔物质喷流或上涌对流，岩石圈进一步破裂并开始出现狭窄的洋壳盆地,（2）
9、活动思维,地学思维,成年期：随着洋中脊系统的延伸和扩张作用的加强，终于出现了新的大型成熟洋盆,衰退期：随洋脊系统的扩张洋盆一侧或两侧开始俯冲消减作用，洋盆面积收缩,（2）活动思维,地学思维,（2）活动思维,地学思维,残余期：随着洋脊扩张作用减弱，两侧陆壳地块相互逼近，其间仅存残留海盆,消亡期：最后两侧大陆直接碰撞拼合，海域完全消失，转化为高峻山系,（2）活动思维,地学思维,（3）演化思维,地学思维,宇宙大爆炸,星云吸积，形成最初的地球,收缩、撞击、放射性,变热、熔融、重力分异,引力足够大-大气圈；温度降低-水圈,（3）演化思维,地学思维,地学思维, （3）演化观念,地球在它的发展历史中是有阶段
10、性的，在不同的阶段中，有着不同的地质环境及气候条件，发生着不同的地质作用，形成了具各阶段特点的产物,25亿年前的太古宙只有原始细菌和蓝藻 8亿年前元古宙有腔肠动物、节肢动物、蠕虫动物 5.4亿年前的早古生代出现海生无脊椎动物 3.95亿年前的早晚古生代出现了鱼类和两栖类 2.5亿年前的中生代出现爬行动物 0.65亿年前的进入新生代进化为哺乳动物 2百万年前出现人类,在地质发展史中也存在着突变事件，在很短的时间内能够完全改变地质环境及生态环境,地学研究中辩证的演化观念: 地球的演化既有连续的一面，又有阶段性的划分；既有量变到质变的均变，又有突发性的灾变,地学思维, （3）演化观念,科绝灭率%,1
11、5,20,57,21,22,Mass extinction,生物史中的重大事件,创 新,更 替,（3）演化思维,地学思维,（3）演化思维,地学思维,大气圈主要气体成分的演化,板块演化,（4）系统思维,地学思维,肯尼亚，乞力马扎罗山地处赤道，其峰是非洲最高峰，峰顶长年积雪，长久以来有“赤道雪山”的奇观美名。由于地球温度不断升高，该峰2007年的冰雪覆盖面积已比1912年减少了85%。据估计，再过20年，这座地球赤道上的最后一座奇迹雪山，将从此绝迹,（4）系统思维,地学思维,澳大利亚，南极区域，阿德雷企鹅在浮冰上漂流,激增的人口消耗着过量能源、排放着各种废气，已成为导致全球变暖的主要因素之一,（4）系统思维,地学思维,地球的命运掌握在我们手中,（4）系统思维,地学思维, 了解基本理论和获得必要知识 掌握一些基本概念（学讲内行话） 建立地球科学的思维方法 学习一些实际技能 增强探索自然的兴趣，提高素养 为开发资源、预防灾害做好准备,5 教学安排,课程开设目的,5 教学安排,The End,与你共勉 把每一件简单的事情做好就不简单 把每一件平凡的事情做好就不平凡,
