地球科学“十一五”发展战略

地球科学“十一五”发展战略

（2005年12月15日）

1.前言

探索地球形成与演化规律，利用地球资源，减轻自然灾害，优化环境质量，促进人与自然的和谐发展是当代地球科学的主要任务。地球是一个复杂的巨系统，对其产生、形成和演化规律的探索存在很大的不确定性。一方面，一些重大科学发现往往缘于科学家本人的好奇心及对科学奥秘的孜孜不倦的追求，创新的思维和一些偶然因素。因此，重大科学发现不能一概通过规划和预测产生。另一方面，地球科学的发展有其内在规律，从某种意义上讲也是可以进行规划和预测的。但地球科学战略规划的重点不是确定具体的研究题目，而是要凝练出“源头”科学问题，明确重大战略研究方向，提出重要的保证措施，包括营造良好的科研环境，建立有效的管理机制，制定人才培养计划等。对一些有丰厚科学积累、可望取得突破的研究方向和研究领域，可以通过有计划、有目的地开展多学科联合研究，鼓励有创新思维的科学家，通过脚踏实地的工作和不懈努力，最终取得突破。这种突破性的进展往往出现在多学科交叉领域或在一些综合性的重大疑难科学问题上。此外，自由探索是实现地球科学重大突破的前期铺垫，是凝炼重大战略方向的基础。反过来，重大战略研究方向又会提出新的探索方向，形成新的生长点，新的生长点经过突破后，会形成更高层次上的重大战略研究方向。

依据上述认识和发达国家的经验，地球科学基础研究的发展战略包括两个方面：一是自由探索，它既是凝炼重大科学问题的基础，也是规划地球科学发展的关键。拟将主要经费（约占总经费65%）按学科分类，通过量大、面广的自由申请项目给予稳定支持，推动各学科领域的创新性研究、学科的纵深发展和新兴学科的布局。二是优先发展领域和重要方向，它是地球科学基础研究的战略性选择。对于那些已经有了基本认识，能够根据科学规律和经验做出规划，并预示着有重要科学价值和将有重要突破的科学问题，进行前瞻性部署，设立优先资助领域，通过指南宏观指导下的自由申请给予支持（约占总经费的20%），来推动和加快相关领域的发展，逐渐形成若干在世界上具有重要影响的主流方向和科学学派，带动地球科学的整体发展，推动人类社会经济的进步。

1.1地球科学的内涵

地球科学是人类认识地球的一门基础科学。它以地球系统及其组成部分为研究对象，探究发生在其中的各种现象、过程及过程之间相互作用机理、变化及其因果关系等，以提高对地球的认识水平，并利用获取的知识为解决人类生存与可持续发展中的资源供给、环境保护、减轻灾害等重大问题提供科学依据与技术支撑。人类对地球奥秘的探索精神，社会经济发展对资源利用、以及生活质量的提高对环境保护和自然灾害防治的日益增长的巨大需求，始终是地球科学发展的驱动力。

1.2 指导思想与基本思路

制定地球科学“十一五”发展战略的指导思想是：坚持以邓小平理论和“三个代表”重要思想为指导，全面落实科学发展观，准确把握战略定位，支持基础研究，坚持自由探索，发挥导向作用；坚持“尊重科学，发扬民主，提倡竞争，促进合作，激励创新，引领未来”的战略方针，尊重科学发展规律，重视科学的长远价值，把握好点和面的辩证关系，在提高整体水平的同时，力争在若干领域与发达国家并驾齐驱；以《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020）》为指导，坚持稳定支持和超前部署相结合，坚持科学推动和需求牵引相结合，以科学问题为导向，鼓励学科交叉，努力推进地球科学理论创新。

地球科学“十一五”发展战略的基本思路是：在研究地球科学发展的趋势和特点、我国地球科学研究的现状、分析发展机遇的基础上，明确地球科学学科发展战略，凝练引领未来发展的优先研究领域和重要研究方向。

2．地球科学的发展态势与特点

2.1 地球科学的发展态势与机遇

2.1.1当代地球科学发展处于重大战略转变时期

回顾地球科学的发展历程，不难发现，地球科学经历了两个重要的发展阶段。20世纪初地球科学是一门定性描述地球现象的科学。第一个发展阶段，大约从20世纪30年代开始，由于数、理、化等基础科学的发展以及声、光、电探测技术在地球科学中的应用，使得长期注重定性的、宏观整体的地球科学走向更加关注定量的分支学科的发展，并诞生了一批冠以数学、物理、化学名称的分支学科，如地球物理、地质力学、地球化学、大气物理学、数值天气预报、大气化学、物理海洋学、海洋化学等，做出了一批具有里程碑意义的工作，如：1915年提出大陆漂移假说，1920年创立米兰柯维奇冰期间冰期旋回理论，1948年开始进行数值天气预报，1957年国际地球物理年和空间时代的开始，1960年首次获得地球的卫星影象图，板块构造理论得到公认，1971年确认地月系统年龄为45亿年，1977年在海底扩张中心发现厌养生物， 70年代发现“臭氧洞”，并确认催化循环可导致平流层臭氧破坏等等。其中，板块构造理论被认为是20世纪最伟大的科学成就之一，其意义可以与量子力学相提并论。

第二个发展阶段，大约从20世纪80年代开始，由于全球性环境问题的挑战，人类对地观测能力（全球立体观测网络的建立）、地球深部探测能力和海洋观测能力的提高，计算机技术的发展及其对全球海量信息的处理和传递能力的提高，以及系统科学、非线性科学、复杂性科学的创建和发展，导致了一门以全球环境变化、特别是以人类诱发的全球变化为研究对象，描述和理解地球系统整体行为、相互作用的物理、化学和生物过程的集成研究方法—-地球系统科学，催生了一批引领地球科学向着更高层次、定量的整体地球科学（即现代地球科学）方向发展的重大国际科学计划，如国际地圈生物圈计划（IGBP）、世界气候研究计划（WCRP）、全球变化的人文因素（IHDP）、生物多样性计划（DIVERSITAS）等等。地球作为“整体”、“系统”的概念得

到极大的增强，现代地球科学的各分支学科以前所未有的速度向前推进，各分支学科的交叉与

融合已成为必然。

在过去的10年，对地球系统的研究取得了重大的突破。其中最为重要的成果之一，就是我们认识到地球系统的变化幅度已经超越了至少过去50万年的自然变率范围。目前，

全球环境

系统正在同时发生的这些变化的本质、变化的幅度和速率，在我们人类的历史上，甚至可能对整个地球的历史来说，都是前所未有的。目前正在发生的这些变化，实际上是人与自然之间关系的变化。它们虽然发生的时间不长，但是其影响却很深远。而且，有很多变化正在加速进行中。这些变化对全球环境产生级联效应，目前还难以被认识，且通常无法预测，很多时候会突然发生。如果这种状况持续下去，我们的地球最终将会变为一个不适合人类和其他生命生存的星球。

近年来，地球科学研究揭示了20年前几乎没有预测出的、影响深远的一系列发现：地球内部缓慢的作用与海洋和大气系统的较快运动之间存在着令人惊奇的耦合关系。例如，大洋盆地外形的微细变化深深地影响着大洋的环流；构造作用的波动会影响二氧化碳循环发生混乱；火山爆发的频度和地震机制与地幔流体的动力学相关联；海洋和地幔间的流体循环肯定影响着火山活动的特性，甚至可能是板块构造活动的媒介。因此，搞不清这些复杂的相互作用，对全球性的各种现象就不可能准确地预测。近年来，由于人们已揭示和掌握了厄尔尼诺与异常气候之间关系等各种现象之间的部分相互作用，使人们对厄尔尼诺现象的预测获得了成功。

鉴于这种情况，美国国家研究理事会（National Research Council，1998）在总结20世纪后30年地球科学的进展时，强调“我们对地球单一层圈的了解比较深入，但对不同层圈的相互作用了解较少，特别是将地球作为一个系统的整体行为知之甚少”。“地球系统的过程”(Earth system process)、“地球系统的联系”(Earth system linkage)、“地球系统的演化”(Earth system Evolution)，成为21世纪初地球科学重要的发展前沿。对于过程研究主要集中在两个时间尺度上：一个是十至百年的时间尺度，另一个是几千年到几万年的时间尺度。前一个时间尺度主要研究人们赖以生存的地球系统中快速变化系统的变化规律及人类活动对地球环境的影响，提高人们对未来几十年到百年尺度地球环境变化的预报预测能力，为社会和环境协调发展提供科学依据。后一个时间尺度以研究地球系统的形成、演化为主攻目标。地球系统之间的相互作用，实际上是地球各系统之间的界面相互作用。因此，近年来，地球系统内部的各种界面过程日益成为地球科学研究的焦点或核心领域之一。

地球科学将从人-地关系的角度研究环境的变化及其对资源的效应，为人类社会与自然协调发展提出科学原理和方法。其中地球各层圈结构、组成和相互作用，以及人类作为地球营力的作用研究，保护生态与环境将成为地球科学各学科共同的前沿。地球系统整体研究成为地球科学解决全球环境和资源问题的科学基础，地球科学研究将进入一个进行科学预测和调控人类生存环境变化的时代。

2.1.2地球科学前沿研究以高新技术为先导

为适应地球科学的发展趋势，强调地球是一个复杂的系统，地球的演化与过程具有整体性，其所有的组成要素处在共同作用之中,需要采用高度交叉、整合的研究思路。在执行战略方面，要以高新技术为先导，促进多学科交叉与融合。例如，美国国家科学基金会的“地球探测计划”（Earthscope）是一个以高新技术为先导、多学科综合研究计划，其目的是增进对北美大陆岩石圈三维结构和地震灾害的了解。该计划部署了四种新型观测设备：（1）美国地震阵列（USArray），将显著提高美国及其毗邻地区下面大陆岩石圈和深部地幔的地震图像的分辨率。（2）圣安德烈斯断裂深部观测站（SAFOD），将直接从断裂带物质（岩石和流体）中取样，测定断裂带的各种性质，并监测深部蠕变和地震活动断裂。（3）板块边界观测站（PBO），将对沿太平洋-北美板块边界的变形所导致的三维应变场进行研究。（4）合成孔径干涉雷达（InSAR），将在广大的地理区域内进行空间上连续的周期性应变测量。InSAR图像是对PBO连续GPS点测量的一种补充。通过上述四种设备的观测，调查美国地下岩石圈和地幔结构和演化，并探讨可能对地质灾害的影响。这是一项典型的调查与科研相结合、多种方法联合攻关的科学研究计划。

综合大洋钻探计划(2003-2013年)以地球系统科学思想为指导，计划打穿大洋壳，揭示地震机理，查明深部生物圈和天然气水合物，理解极端气候和快速气候变化过程（专栏）。该计划也是一项以技术为先导，观测与研究相结合的大科学计划。

高新技术与地球科学前沿融为一体，相互影响、相互促进，使当代许多高新技术在地球科学研究中具有更广阔的用武之地，引发更多的科学发现。在组织形式上，设立多学科参与的研究计划和研究中心，力图在更高层次上开展多学科交叉、整合研究。过去50年地球科学的发展

史也表明，大型科学计划体现了不同时期地球科学发展的前沿和主流方向,引领着地球科学及相关科学的发展。如:由WCRP、IGBP、IHDP和DIVERSITAS四大计划组成的地球系统合作伙伴（ESSP）、国际岩石圈计划、美国的大陆动力学计划、欧洲探测计划、综合大洋钻探计划（IODP）、国际洋中脊计划（InterRidge）、国际大陆边缘计划（InterMargins）等。

2.2地球科学的特点

2.2.1 当代地球科学研究具有明显的大科学特征。地球科学作为基础科学，其研究对象是极其复杂的行星地球。基于理解地球系统的过去、现今和未来及其可居住性的研究带来的挑战超出了单一和传统学科的能力范围。地球科学的发展需要数学、物理、化学、天文学、生物学和技术科学的理论、方法和现代技术的支持。而地球科学的诸多研究又带动着其他基础科学的发展，比如缘于大气科学的非线性研究、为了认识地球深部的高温高压模拟实验研究、以及始于矿物超导特性的研究，都逐渐发展成为当今科学的前沿领域。基于现代科学技术的迅猛发展趋势，使地球科学研究具有明显的大科学特征。具体表现为：第一，地球科学涉猎的是复杂的、多时空尺度的基本地球过程及其相互作用。其时间尺度从几秒钟的地震活动到几十亿年的地球演化；空间尺度从矿物微区研究到全球环境变化。第二，基本地球过程的研究依赖于海量科学数据，地球科学是数据密集型的科学，因而更加重视应用现代观测、探测、实验和信息技术对基本科学数据的系统采集、积累与分析。第三，地球科学前沿研究与高新技术发展融为一体，重大科学问题的解决需要跨学科的持续、有效的联合研究，使一系列针对地球科学难题的大型研究计划应运而生。

2.2.2地球科学的研究前沿日益拓展，地球的整体观、系统观已成为共识。资源、生态与环境问题的综合性和复杂性，使地球科学研究必须立足于全球，从地球的整体观、系统观和多时空尺度上，认识发生在地球系统及各圈层中的物理、化学、生物过程及其相互作用。以全球环境变化为例，深入的研究使大家愈来愈认识到地球的大气圈、水圈（含冰雪圈）、生物圈、岩石圈、地幔和地核是一个密切联系而又相互作用的整体。通过了解地球系统的整体行为，了解地球系统过去、现在状态，以预测地球系统未来的变化趋势。地球科学的思维和方法论正在从局部观向整体观拓展，由线性思维走向复杂性思维，从注重分析转变为分析与综合集成相结合。

2.2.3学科交叉与综合集成和协同研究是地球科学取得突破的有效途径。实践证明，研究复杂的地球过程及其重大的资源、环境、灾害问题，并非单一学科和传统的概念与手段所能完成。在许多重要的交叉点上蕴含着更多的突破机会、新的生长点和解决途径，要求加强学科间的交叉、渗透和综合集成，同时，研究群体和基地的作用日益突出。近年来，国际科学界推出了科学计划间的“合作伙伴关系”（Partnership），“交叉项目”（Inter-Project）和“交叉计划”（Inter-Programme）等科学组织形式和活动，促进了地球科学的突破。地球科学的重大科学成就，无一不是学科交叉、综合集成和协同研究的结果。

不同学科的交叉与融合，不是学科间的简单拼凑，而是针对重大的地球科学问题，发挥不同学科各自优势，通过对各学科的信息进行有效的综合、集成，建立地球系统作用与过程的模型，实现地球系统研究的重大突破。

2.2.4以高新技术手段，实现对地球系统进行观测和模拟。在地球系统科学与全球变化研究的方法论中，从原始数据采集到数据分析评价和解释判断，再到概念模型的建立和验证，每一环节都与现代高新技术尤其是空间信息技术的应用密不可分。以遥感、地理信息系统和全球卫星定位技术为代表的高技术在地球科学中的广泛应用，使地球科学研究进入了一个综合模型研究时代，不仅大大提高了地学研究取得第一性资料的质量、效率，而且促进一些新思想和新理论的诞生。

以地、空、天基相结合的多时空、多手段、全方位的立体观测平台已成为地球科学获取全球信息的主要途径，实现了对地球系统全方位的观测和探测；现代计算机技术和虚拟已成为地球系统过程演化和预测的重要手段；外场大型科学试验既是建立地球系统模型的基础，又是对模型进行验证的重要保证。

3．我国地球科学研究的现状

3.1进展与优势

地球科学在我国是一个发展最早的自然科学分支学科之一，也是最早引入中国的近现代科学之一。20世纪初，近代地理学、地质学和气象学首先在我国植根。

半个世纪以来，中国地球科学及各分支学科得到迅速发展，中国地球科学事业从小到大，形成了学科门类齐全和较为完备的教育体系和科研体系，拥有一支相当规模的科研队伍，不仅可以依靠自己的力量解决国家经济社会发展中所面临的有关地球科学特别是资源环境问题，为中华民族的独立自强和快速发展提供了宝贵的科学与技术支撑，取得了基于我国独特地域环境与自然现象的一系列理论成就，而且为世界地球科学的发展做出了重要贡献。

从北京人的发现到早期生命演化研究，从东亚大气环流的提出到气候动力学与预测研究，从陆相生油理论的建立到中国石油工业的崛起，从168个矿种的查明到矿产资源的大规模勘探，从地震波正、反演理论到地震灾害预测，从青藏高原研究到东海大陆科学钻探工程的实施，从一系列地学图件编制到数字地球框架的建立和地球空间信息技术的应用与发展，都是地球科学发展的突出成就。

近20年来，我国在地球科学前沿研究方面又取得了一系列具有重要国际影响的突破性进展。如：著名地质学家刘东生领导的黄土与第四纪研究，建立了黄土成因的“新风成说”，重建了成为迄今全球唯一完整的陆地沉积记录的整个第四纪时期（过去250万年以来）环境变化的记录，被2002年度“泰勒环境科学成就奖”评委会评价为“开启了中国风成黄土沉积的天书”；

通过典型黄土剖面的研究提出了第四纪环境演化的“多旋回学说”，取代了国际上经典的四次冰期理论，从而为黄土沉积作为与深海沉积和极地冰心并列的全球环境变化的三大国际对比标准之一奠定了基础，因此而获得2002年度国际“泰勒环境科学成就奖”和2003年度“国家最高科学技术奖”。著名大气科学家叶笃正先生提出了被国际气象学界誉为长波理论的三个里程碑之一的“大气长波能量频散理论”；开创了青藏高原气象学研究，指出青藏高原在夏季是大气的一个巨大热源、在冬季是冷源，深入研究了夏季青藏高原热源及其对东亚大气环流的影响和对西风急流的分流作用；创立了东亚大气环流和季节突变理论以及大气运动的风场和气压场的适应尺度理论，积极参加国际地圈生物圈计划（IGBP）的建立和科学规划工作，积极组织并领导中国开展气候变化的研究，取得了一系列重要贡献，从而荣获第48届“世界气象组织奖”和2005年度“国家最高科学技术奖”。澄江动物群的发现与寒武纪生物大爆发研究在动物软体化石解剖生物学、功能形态学、系统分类学和进化生物学方面的研究达到了世界先进水平，被列入20世纪最令人惊奇的发现之一，获2003年度国家自然科学奖一等奖，标志着我国在地球早期生命演化领域的许多方面处在国际发展前沿。热河生物群和鸟类起源的研究为鸟类的恐龙起源学说提供了最新最重要的证据，在国际科学界产生了重要影响。这些都标志着我国地球科学研究在国家基础科学研究中占有十分重要的地位和影响。

与此同时，在许多大型国际科学计划中，我国科学家从最初的一般参与到逐步成为核心项目的首席科学家或负责人。如IGBP计划中的极地-赤道-极地过去全球变化断面研究项目（PEP-II/PAGES），全球变化与陆地生态系统样带研究（TRANSECT/GCTE），地球系统科学伙伴组织（ESSP）中的季风亚洲区域集成研究项目（MAIRS），大洋钻探计划（ODP）的184航次等均由我国科学家主持或担任首席科学家。在国际学术组织任职的科学家明显增多，特别是部分中青年科学家开始在国际科学组织中崭露头角，并担任重要职务。可见，我国地球科学的发展，已引起国际科学界的关注。

我国具有著称于世界的、独特的自然条件，开展地球科学研究的地域优势明显，环太平洋、中亚、特提斯三个造山带在中国境内汇聚，决定了中国大陆岩石圈结构的复杂性和在全球地质演化中的重要意义。中国的地史记录之完整和丰富，在世界上是少有的；从地球动力学过程来看，中国大陆各陆块一直处在运动和相互作用中，从诸多方面为研究当代地球动力学过程提供了实例，成为具有全球意义的得天独厚的野外研究实验室。漫长演化历史与复杂的动力学过程造就了地貌单元的多元性与全球代表性。我国拥有青藏高原、黄土高原、岩溶高原、高山峡谷区、丘陵区、广阔的陆架海、边缘海及横穿多地貌单元的河流。多样化的地质地貌类型、土壤类型和气候条件形成了多样化的生态系统，包括森林、草原、荒漠、湿地、海洋和海岸海岛自然生态系统，以及多种多样的农田生态系统。

我国位于地球环境变化速率最大的亚洲季风区，东临太平洋，发育着宽阔的陆架海和典型的边缘海，海-陆-气之间的物质、能量循环具有全球意义，已成为当前世界气候研究的一个关键地区。我国气候的南北分带与区域垂直分带在世界上具有典型性，青藏高原对我国以及东亚

的气候格局有着重要的控制作用，也是影响全球大气环流和气候演变的重要因素。

中国人口众多，是世界上最大的发展中国家。改革开放以来，经济快速发展，国家对基础科学研究的投入逐年增长，建设创新性国家的战略部署使基础科学的发展处于关键的战略机遇期。随着全面建设小康社会和工业化进程的推进，经济社会发展对能源和各种资源的需求日益快速增长，同时环境污染问题和资源瓶颈约束问题日益突出；随着经济总量的扩大和财富的积累，自然灾害频繁发生，造成的损失也越来越巨大。解决上述问题的紧迫性为地球科学的发展提出了严峻挑战，也提供了重要机遇。我国拥有一批活跃在国际学术界的科研队伍，部分领域已与国际同步，这些都是我国开展地球科学研究的学术资源优势。

3.2问题与差距

正确对待、客观分析我国地球科学研究存在的问题与差距有助于加快我国从地学大国向地学强国的转变。我们应在比较中寻找差距，在差距中明确发展战略，在战略中谋求发展。

中国是一个地学大国，主要表现在地球科学的学科门类比较齐全，高等教育体系比较完备，有一支相当规模的科研队伍，依靠自己的力量基本上可以解决国家经济建设和社会发展中所面临的资源环境问题。但中国目前还不是一个地学强国，主要表现在各学科的发展很不平衡，只有上述学科领域处于国际先进和领先水平；学术研究的思路创新不够，提出和开拓新的研究领域的能力不足；学术研究的理论创新不够，许多学术研究的国际影响力不大；真正活跃在国际学术舞台、具有国际影响的一流科学家不多，占据国际学术领导地位的学术大师更是缺乏。成为地学强国，就是要不但能够依靠自己的力量解决国家经济社会发展所面临的资源、环境、自然灾害等方面的重大和现实科学问题，而且要在研究思路创新、科学理论创新、技术方法创新等方面对国际地球科学的发展做出显著贡献，在国际地球科学的发展中占据显著的地位。中国成为地学强国，是国家的需要；中国成为地学强国，也是完全可能的。

3.2.1地球科学基础理论原创性研究不够，多数研究成果缺乏带动性，整体水平有待提高

我国具有独特的自然条件，这是地球科学理论创新研究的优势。从全球背景来看，越是体现中国区域特色的研究，越能取得具有国际影响的高水平成果。然而，这种独特的地学研究的自然区位优势目前并没有充分发挥出来。我国的地学研究仍然存在所谓“三多三少”的现象，即证明西方学者提出的假说和理论的研究多，提出我国自己的假说和理论少；单一学科封闭式研究多，真正意义上的多学科交叉与综合集成研究少；模仿性研究多，独创性的成果少。多数成果缺乏先导性，在国际上缺乏影响力。

3.2.2高新技术应用与开发不足，未能及时有效地吸纳相关基础科学的新成果

地球科学前沿研究必须以高新技术为依托，通过新方法和新技术的应用，不断产生新的数据和新的信息，进而形成新的地球科学理论。高新技术的迅猛发展及其在地球科学中的广泛应用，正在引起地球科学的革命，使地球科学的研究范围向“宏观更宏，微观更微”扩展，逐渐形成了地球科学“上天、入地、下海”的态势。现代地球科学前沿研究以高新技术为先导，以

调查、探测和观测为基础。然而，我国地球科学前沿研究高新技术应用与开发不够，先进技术手段（包括硬件和软件）主要从国外引进，很大程度上受国外的牵制。对于全球性、区域性的研究，缺乏基于现代技术的、与国际接轨的长期观测站，严重地制约着我国地球科学的发展。现代科学飞速发展，基础科学如数学、物理、化学和生命科学等学科不断取得新的成就，为地球科学研究提供新的理论、思路和方法。然而，我国地球科学研究并未能及时、有效地吸收现代基础科学的最新成果，因而难以实现地球科学的跨越式发展。

3.2.3具有世界影响力的一流科学家匮乏，有影响力的地学机构较少，真正介入国际科学研究计划的科学家也较少

基础研究的成果是一个国家科学水平的象征。基础研究的国际竞争是永恒的主题，并且愈加激烈。过去10年，我国地球科学虽然取得了一批具有国际影响的研究成果，但总体影响力有限。

中科院资源环境科学信息中心对美国科学信息研究所（ISI）的基本科学指标（ESI）数据库2005年9月1日公布的数据的分析表明，1995年1月1日至2005年6月30日，在地球科学领域（Geosciences），全球SCI论文共224,805篇，共被引用1,684,579次，篇均被引7.49次，被引频次最高的一篇论文由美国科学家完成，发表在1996年的《Bulletin of the American Meteorological Society》上，共被引用3374次。中国学者发表的论文收录数为10404篇，居全球第9位（发文数量前15位的国家和地区依次为：美国、英格兰、法国、德国、俄罗斯、加拿大、日本、澳大利亚、中国、意大利、印度、荷兰、西班牙、瑞士、瑞典），总被引频次为42897次，居第12位（总被引频次前15位的国家和地区依次为：美国、英格兰、德国、法国、加拿大、澳大利亚、日本、意大利、荷兰、瑞士、俄罗斯、中国、瑞典、挪威、西班牙），而篇均被引频次为4.12次，居第72位。在环境/生态学领域（Environment / Ecology），全球SCI论文共197,587，共被引用1,506,351次，篇均被引频次为7.52次，被引频次最高的一篇论文由英美科学家合作完成，发表在2000年的《Nature》上，共被引用800次。中国学者发表的论文收录数为5603篇，居全球第11位（发文数量前15位的国家和地区依次为：美国、加拿大、英格兰、德国、澳大利亚、法国、日本、西班牙、瑞典、荷兰、中国、意大利、印度、芬兰、苏格兰），总被引频次为19648次，居第19位（被引频次前20位的国家和地区依次为：美国、英格兰、加拿大、德国、澳大利亚、法国、瑞典、荷兰、西班牙、日本、瑞士、丹麦、苏格兰、意大利、芬兰、挪威、新西兰、比利时、中国、巴西），篇均被引频次为3.51次，居第82位。

人才是基础研究的根本。美国科学信息研究所（ISI）2001年公布的研究结果表明，过去20年，国际地学领域（Geosciences）有重要影响的246名著名科学家主要分布在以美国为主的10个西方发达国家，其中美国占70%。环境/生态学领域（Environment / Ecology）有重要影响的246名著名科学家主要分布在以美国为主的19个国家，其中美国占67%。

上述分析还表明，1995年1月1日至2005年6月30日在地学领域（Geosciences）论文被

引频次居前1%的研究机构共有336个。其中，在发文量（成果产出）最多的前40个机构中，美国占23个，澳大利亚、德国、法国、俄罗斯、加拿大、日本各2个，中国（中国科学院）、荷兰、瑞士、意大利、英国各1个。在环境/生态学领域（Environment / Ecology），论文被引频次居前1%的研究机构共有382个。其中，在发文量最多的40个机构中，美国有24个，加拿大5个，法国、瑞典各2个，中国（中国科学院）、英国、澳大利亚、俄罗斯、芬兰、墨西哥、西班牙各1个。在国际地学、环境/生态学领域中，美国是国际地学、环境/生态学领域拥有著名研究人员占绝对多数和拥有著名研究机构数量占绝对多数的国家。中国在拥有著名科学家的数量、著名科学机构的数量、著名机构的科学产出以及成果的影响方面，与美国等先进国家有明显的差距。发达国家仍然引导着科学潮流，是位居世界科学前沿的强国。

此外，中科院资源环境科学信息中心（2005）依据ISI“期刊引证报告”（JCR）的学科分类体系，选择了自然科学版与社会科学版中与地球科学相关的30个学科类目的868种期刊，检索ISI Web of Science科学引文索引数据库扩展版（SCIE）和社会科学引文索引数据库（SSCI），对地球科学做了更为全面的数据分析，结果表明，在2000～2004年的5年中，中国地学家在地球科学基础研究领域（地理科学、地质科学、海洋科学、大气科学、环境科学、空间物理学、地球化学、地球物理学等8个二级学科类目）共发表SCI论文13027篇，各学科论文数量从多到少依次为地质科学（33.12%）、地理科学（16.00%）、空间物理学（11.46%）、环境科学（10.01%）、地球物理学（9.10%）、大气科学（8.43%）、海洋科学（6.41%）、地球化学（5.47%）。与之相对应，中国目前具有国际学术交流能力和SCI论文发表能力的地学研究队伍在8000人左右，而其中绝大多数在国际学术合作和论文发表中并不具主导地位，而是只处于次要的合作地位。这与中国庞大的地学队伍形成鲜明对照，反映中国地学队伍的国际学术交流能力不高。

3.2.4能力建设严重不足，缺乏完善的观测系统与长期观测和数据积累

为了推动地球科学研究，国际科学界从能力建设的角度提出了发展全球立体观测系统的目标，以构建一个地球科学研究平台。该平台通常包括：观测站网与野外科学试验、大型仪器设备与实验室模拟实验，计算机仿真与科学数据共享。地球科学的创新有赖于地学各分支学科的数据观测与调查，以及对一些数据长期而有效的积累。由于技术手段落后，公益性地球科学工作经常性费用不足，严重影响到野外数据获取和观测平台建设，进而影响了地球科学创新。

大型实验设备与模拟平台系统性和配套性差，但重复引进现象严重，导致设备缺乏与设备闲置问题并存。地球科学数据共享还处于十分艰难的阶段，缺乏协调、统一的数据交存、共享与服务管理体制与机制。我国的地球科学数据信息往往掌握在个别单位或个人手中，难以有效、及时地交流、传播和广泛的低成本共享应用，数据共享的相应体制机制的缺乏阻碍了科学研究的发展。

4．学科发展战略

学科是人类知识体系的基本单元，在知识的生产、交流和传播等过程中发挥着重要作用。

地球科学分支学科的发展是地球科学发展的核心与基础，地球科学的发展为分支学科的发展和新学科的形成不断创造新的机遇。

制约我国基础学科发展的原因错综复杂，除诸如投入、体制等因素外，还有一些深层次的因素。例如，以认识自然界基本规律为驱动力的现代科学体系建立较晚, 基础科学研究的传统不够深厚，底蕴不足；在政策上往往将科学与技术混同，在管理上评价体系不科学、不规范，急功近利、片面强调基础研究的物化功能；教育与科研脱节；“学而优则仕”的价值取向；缺乏科学争鸣和学术批评的氛围；长期形成的科研、教学学科分立建制，“自给自足”小农经济方式，形成了巨大惯力；这些都影响了基础学科发展良好环境的形成。科学是一种思维行为的产物。历史已经证明，科学的发展排斥宗教和权力的干预。正确的科学路线、正确的科技政策、正确的思维方法无疑是科学发展的重要原动力。20世纪50～60年代，在美国出现的“Declassification”，即反对等级制度、主张在科学面前人人平等，为地学革命创造了良好的科学氛围，使美国地球科学人才辈出、百花齐放的新局面。

地球科学总体战略

地球科学的分支学科包括地理学、地质学、地球化学、地球物理学与空间物理学、大气科学以及海洋科学等。鉴于环境科学的研究对象主要是人类活动与地球环境的相互作用，而国家自然科学基金委员会至今没有独立设立环境学部，因此，暂把环境科学列入地球科学的范畴。

我国地球科学的学科发展呈现出纵向深入和横向交叉两个发展趋势。学科交叉总体上处于成长阶段，表现出较为明显的学科融合与交叉之趋势。基于研究对象和研究方法划分的传统地学分支学科不断地分化出新的分支。通过跨学科研究、学科交叉研究，不断地开拓出新的研究领域，孕育出新的学科生长点和激动人心的创新成就。地球科学各分支学科在分别致力于不同圈层研究的同时，越来越关注地球系统整体行为及其各圈层相互作用研究；从区域尺度的研究，步入以全球视野研究诸多自然现象与难题；把微观机理的研究与宏观研究紧密结合，形成有机的整体。把大气圈、水圈（含冰雪圈）、岩石圈和生物圈、地幔和地核作为一个整体系统，考虑固体地球、流体与生物圈的关系，以及人文因素的影响，研究相互作用下物质的运动形式和能量交换，刻画、理解地球系统，是21世纪地球科学的主要任务。

“十一五”期间，地球科学应保持分支学科的全面协调发展和布局的相对稳定，以保证地球科学作为一个整体的可持续发展，为国家重大需求提供战略性、前瞻性的地学人才和知识储备。学科布局的相对稳定和发展变化是辩证的统一，在注重全面性、均衡性、完整性的同时，关注学科发展和布局中的变化，改进现有学科结构与世界科学技术发展趋势不相适应的部分。重视交叉学科和新兴学科，克服学科发展排他性、保守性和封闭性等负面因素，在分支学科设置、经费调控、合作机制、评价体系方面为学科交叉留出发展空间，建立促进学科交叉的机制。完善纵向分科管理与横向交叉管理互补协调的管理机制。强调吸收相关学科的理论和技术方法，不断拓展研究前沿。完善可信、高效的价值评议系统,营造良好的自由探索的环境。以我国具有的自然条件优势为突破口，强化区域集成研究，力争在地球各圈层相互作用、地球环境与生命过程、地球表层系统的影响和适应，以及中国地域特点和全球意义的资源、环境、灾害问题等领域取得突破，逐步将我国地学研究的区域优势转化为地学发展的学科优势。

各学科通过分析学科发展态势、现状，结合多年的资助工作，提出其前沿领域和重要发展方向，分述如下：

地理学 地理学是研究地球表层系统的结构、功能、演化以及人地相互关系的科学。它具有鲜明的区域性和综合性。当今地理学以探讨陆地表层自然和人文各要素相互作用特点、形成演化规律、空间分异特征为主要目的，建立了格局－过程－机制－效应的系统思维，具备现代物理、化学、生物分析技术和野外观测、空间遥感技术为支撑的数据采集系统；吸纳了自然科学、社会科学和复杂系统科学方法论。作为面向地球表层自然和人文要素为研究对象的地理学，正从单一过程研究进入到自然过程人文过程的综合集成研究，其研究尺度正向微观和宏观方向拓展。地理学已成为区域可持续发展愈来愈重要的科学支撑。

在“十一五”期间，应结合国际科学前沿和国家战略需求继续加强发展如下学科：自然地理学、人文地理学、土壤学和地理信息科学。地理学综合研究的主要领域是：土地利用/土地覆被变化过程及生态环境效应， 寒区现代地表过程对气候变化的响应，干旱化过程与北方人地关系演化，土壤侵蚀与水土保持，风成过程与风成环境，湖泊及流域，

湿地生态过程与服务功能，

土壤生物与土壤过程及其对土壤质量的影响，污染物的区域环境过程，城市化过程与区域发展，资源环境的可持续性，灾害形成机制与综合风险管理，区域综合研究。地理信息科学主要围绕信息获取、分析整理和科学表达，在未来一段时间应着重开展如下几方面的研究:（a）信息获取：遥感机理研究(定量遥感信息模型,，遥感信息时空尺度效应与尺度转换，地球表层知识积累和遥感信息真实性检验)；（b）遥感定量化与智能化研究(遥感定量反演理论,遥感信息的智能处理理论和模型,多源遥感信息融合与混合遥感信息分解模型,遥感信息的模型同化理论与方法；(c)针对重要需求领域的遥感基础研究(作物生长因子遥感实时监测研究,植被生态系统遥感监测研究,大气成分遥感研究,土壤环境遥感监测模型研究,水质遥感模型研究,冰雪遥感模型研究,自然灾害遥感研究)；(d)数据、信息整理(应用基础理论, 前沿关键技术分析,信息表达)。土壤学结合当前土壤发展的前沿，确定如下主要方向为“十一五”研究重点：土壤发生过程与定量指标体系；土壤有机质－粘土矿物－微生物交互作用；土壤结构与物质迁移；土壤环境质量标准体系；土壤退化与修复机制；生物作用与氮、磷循环。

地质学地质学是关于固体地球组成、结构及地球演化历史的知识体系。现代地质学不仅要阐明固体地球的组成物质、控制物质转换的机制以及由这些物质记录的地球演化历史，而且要揭示人类活动作为改变固体地球外层的营力及其改造地球表层的过程。

20世纪后半叶，地质学在经历了板块构造理论的革命之后，形成了一个全球化的研究理念。不同分支学科的地质学家们，在板块理论的框架中，开始认识到它们的研究密切地相互关联：构造运动、火山活动、地震发震、大陆飘移、生命演化乃至矿产资源的形成，都已紧密地联系在一起，并在整个地球演化历史上发生着相互作用。

21世纪初地质学面临的两个挑战是社会需求的变化和地球系统科学的发展。人类社会对社会可持续发展的需求，在全球环境变化、人类与自然协调发展等方面给地质学家们提出了许多前所未有的科学问题。而从整个地球科学领域来看，国际学术界也正在经历着一场质的变化：原本分头描述地球上各种现象的学科，以地球系统为主线，学科之间高度融合，成为揭示机理、服务预测的地球系统科学。地球科学一场新的革命性突破正在来临。如同在板块构造理论的建立过程中一样，地质学必将在这场地球科学的革命中扮演重要角色。

多学科交叉研究，是研究地球系统过程的重要手段，也是地质学家具有从事多学科研究的优良传统。早在许多其他领域理解多学科科学研究方式的概念之前，构造地质学和大地构造等领域的科学家已经综合了野外分析、岩石变形实验研究、流体—岩石相互作用、变质反应、连续与断裂力学、地球化学、地质年代学、同位素地球化学以及其他诸多分支学科和研究手段，横跨巨大的时空尺度，以广阔的思路探索和认识地球的岩石圈。

传统上，地质学主要研究固体地球各圈层，从而理解行星地球的结构与演化历史。地质学试图说明各种矿物、岩石、矿产资源、油气资源乃至生命本身形成的过程与控制的机制，也试图解读从45亿年前地球形成以来贮藏于岩石中的历史记录。近年来与大气科学、海洋科学的交叉合作使许多地质学家的研究兴趣拓展到了全球和区域气候变化、古大气成份演化、古海洋学

等领域，并考虑人类活动作为地质营力的科学意义，但地质学研究工作仍是立足于固体地球圈层。

“将今论古”是地质学家们研究地球演化过程的重要思维方式。它是建立在均变论的基础上，通过对现代过程的观察和认识，来思考地质历史过程的研究方法。例如，构造地质学家基于对现代板块运动过程的观测而推测地质历史上大陆的演化过程；古生物学家对现代生物的观察为探索地球历史上生命演化的提供重要线索。随着地质学知识的积累以及地质数据资料获取手段的快速发展，针对现代社会提出的环境演变等科学问题，如何根据地质历史记录为现代过程研究提供启示，并为地球系统的未来发展提供预测，已成为地质学面临的新任务，也在改变着地质学家的科学思维方式。

近年来，地质学研究手段正在突飞猛进地发展，并已成为推动地质学发展的最重要力量。地球系统过程在空间上可以从微米到行星轨道尺度，在时间尺度上可以从毫秒到数十亿年。现代地质学家们不但对全球板块运动过程进行实时观测，而且能够在纳米尺度上研究地球物质的性质以探讨断层活动的原理；地质学家们不但研究大陆的拼合和裂解的演化历史，也能够研究地震瞬间岩石破裂和应力的释放过程，并且正试图在技术手段和研究方法上将两者统一起来。地质学研究的时空尺度的拓展和精确度的提高，为在地球系统的研究框架下与其他学科研究工作的相互衔接和验证奠定了基础。

未来5～10年重要发展方向是：地质微生物学（Geomicrobiology）,矿物表面性质及矿物与微生物相互作用,流变构造地质学,岩石圈深部过程与表层作用耦合的地质学描述,古生态和古环境演变的地质学记录,极端环境下生命过程及早期生物起源,沉积学,地质学信息处理和共享,人类活动与地质环境相互作用。

地球化学地球化学主要研究地球乃至宇宙的化学组成和化学运动，应用现代物质科学的理论和方法研究元素及其同位素在其中不同结构单元的分布、迁移和演化规律，揭示地质、地球过程乃至宇宙的演化规律。作为地球科学的支柱学科之一，地球化学不仅与兄弟学科一起共同肩负着解决地球科学基本理论问题——行星、地球、环境、生命、人类和元素的起源和演化的重大使命，而且也为人类社会寻找充足的资源、维持良好生存环境提供了重要的方法和技术。

地球化学在地球科学中的重要性和特色主要体现在： (1)地球系统化学结构的非均衡性与地球内部能量分布的非均衡性一样，是地球内部物质运动的重要驱动力。地球化学示踪体系是精确定量地球动力学研究的支柱，元素和同位素体系对自然演化过程和物质循环的示踪是地球化学研究的优势和特色；(2) 同位素定年技术是使地球科学研究向四维时空发展的重要支撑体系；(3) 地球化学研究手段中高新技术含量较高，其前沿研究已经与当代物质科学的最新实验分析技术同步发展；(4) 地球科学研究的空间尺度既在微观上深入，也在宏观上扩展，这为地球化学研究领域的开拓提供了机遇。地球化学以其学科特色立于现代地球科学发展的前沿。

近二十年来地球化学的发展趋势表现为：(1) 研究方法和技术从静态的半定量描述转向动态的定量模拟，由岩矿样品的综合测定发展到单矿物颗粒内部的微区分析；(2) 研究范畴从三维空间向四维时空拓展，更加注重对时空演化规律的研究；(3)对自然过程物质运动规律的研究的时间尺度双向拓宽，既注重对过去长时间尺度古老地质事件的研究，也关注短时间尺度地质作用的把握；既注重对过去地质事件的重建，更关注对未来的预测，强调了解过去不仅是全面认识现在而且是有效预测未来的“钥匙”；(4) 研究对象从地球单一层圈发展到不同层圈及其界面之间相互作用。地球化学一直处于学科交叉渗透的发展时代，形成一系列认识地球内部和外部各系统化学组成和演化规律的理论和方法，并不断衍生出新的分支学科。

地球化学中近期发展应力求做到：加强地球过程和内部结构的宏观研究与地球化学性质的高分辨高灵敏度研究的结合；推动板块构造演化与化学地球动力学研究的结合；促进环境变迁与现代环境研究的结合；以基础理论研究为主线、以潜在应用前景为着眼点，重视地球化学基础理论与应用前景的结合。

未来5～10年重要发展方向是：（1）表生地球化学过程与环境和生态演化的地球化学示踪；（2）持久性有毒污染物的环境地球化学过程；（3）深部生物圈的生物地球化学作用与过程；（4）重大环境和生物演化事件的沉积地球化学记录；（5）壳-幔相互作用、地球深部过程、盆地演化与大规模成矿作用；（6）不同变质条件下矿物多元同位素示踪体系与同位素定年技术；（7）大陆深俯冲、岩石圈地幔减薄、地幔柱事件和大火成岩省、青藏高原岩石圈演化的化学地球动力学及其环境和资源效应；（8）大规模烃源岩的发育机制和成藏化学动力学与地球化学限定的盆地模拟技术；（9）深穿透地球化学的迁移机理与分散模式；（10）稳定同位素分馏热力学与动力学的理论和实验研究；（11）太阳星云演化过程和月球探测相关重大科学问题的地球化学示踪；（12）高温高压和表生条件下界面化学和表面反应的实验和地球化学体系中物质性状的研究。

地球物理与空间物理学地球物理学是在20世纪迅速发展起来的重要的前沿学科之一，对人类生存和发展具有举足轻重的作用。由于具有快速吸纳最新科学和技术进步的特点，地球物理与空间物理是地球科学最活跃的学科之一。地球物理学包括固体地球物理学、空间物理学、大地测量学等领域的研究，它是用物理学的原理、方法研究地球，从根本上讲它是一门观测科学，通过一些专门的科学仪器在地球的表面，在日地空间对物理场以及一些高能粒子等进行观测，以达到认识地球及其空间环境、为人类的可持续发展服务的目的。

由于地球物理与空间物理学科所涵盖的领域十分广泛，主要包括空间物理学（重点是日地系统空间天气因果链研究）、固体地球物理学（重点是深部地球探测）、应用地球物理学（重点是油气地球物理勘探）、大地测量学（重点是从跟踪研究到全面自主发展的理论和技术问题）、实验地球物理（重点是高温高压研究的进步带来的新机遇）和地球物理仪器、观测系统与数据共享等六方面。

“十一五”对于地球物理与空间物理学科来说是一个充满机遇与挑战的时期，在这期间国

家对基础研究的投入将明显增大，如何来发挥好学科的整体优势，把地球物理与空间物理打造成地球科学最活跃的学科，为地球科学的发展做出更大贡献是摆在我们面前的重要任务。因此我们的指导思想是：打牢基础，培养人才，踏实工作，争做大事。这主要是指加强学科建设，在有可能产生重大成果的地方进行集中投入，期望以此来带动地球科学的发展。

目前我国的学科现状是拥有基本完备的理论体系；完整的队伍组成，包括国内研究型大学、科研院所、中国地震局、中国测绘局等业务部门以及石油勘探开发等企业的研究力量，虽然人数不是很多，但学科齐全，装备和手段精良；各分支学科发展不平衡，某些分支领域如空间天气和复杂地球物理勘探的研究水平居国际第一方阵。

“十一五”期间我们要重点抓两个探测：（1）日地空间的空间天气探测，通过对“双星计划”及CLUSTER探测数据的分析，产生新认识。通过“子午工程”和新的探测计划的实施进一步加强我们对空间天气过程的认识能力。以空间天气和空间探测为线索带动日地空间的各个层次内及其耦合、能量传输关系的研究，以实现空间天气预报为目的。（2）地球深部探测计划与深地球内部研究，通过大规模的流动地震台阵观测，辅以现有的固定地震台站以及GPS台网的资料，力争在典型地区实现对地球深部的精细结构及其过程的认识。以此来带动固体地球科学整体的发展。应用地球物理重点支持提高复杂地区油气勘探水平的研究，同时兼顾矿产资源勘探以及城市地球物理、国防地球物理等方面的研究。大地测量学是以发展大地测量理论和技术来带动学科的发展。

大气科学大气科学的主要任务是认识大气运动和大气中各种物理、化学、生物过程的基本规律及其与其它圈层相互作用的机理，发展新的探测和试验手段，为天气、气候和环境的监测、预报和调控提供理论和方法，揭示人类活动对天气气候的影响，以及天气气候与社会经济可持续发展的关系，为人类社会服务。

大气科学以地球大气圈层为主要研究对象。发生在大气圈层中的各类现象和过程的变化受地球系统各圈层和日地系统的主要部分，即大气圈、水圈（含冰雪圈）、岩石圈、生物圈以及太阳和人类活动等的影响，各圈层间的相互作用决定着地球大气系统的整体行为。因此，当代大气科学必须通过研究地球系统各圈层之间的相互作用、相互反馈以及人类活动与气候的相互影响，进而多角度、全方位地认识大气运动变化的本质，研究天气、气候系统演变规律及其预测预报，研究影响局部天气的调控技术和措施，研究人类活动对天气、气候、环境系统的影响以及气候、环境的变化对人类社会的影响等。大气科学已成为一门基于观测的实验性科学，高度数理化、定量化、实用化的综合性、前沿交叉科学。

21世纪国际大气科学的发展趋势是：（1）大气科学观测走向高精度、立体和多要素综合一体化，人类将从空前的视角来观测地球大气。（2）高影响天气的物理、动力学与可预报性理论研究得到更高的重视。（3）气候系统变化和气候与环境变化的适应性研究得到更高的重视。（4）天气、气候系统模式的发展成为大气科学和相关科学发展不可或缺的工具，在现有的包括海－

陆－气过程相耦合的气候系统模式中，努力耦合生物地球化学过程、生态过程、化学过程以及电离层过程，研制更加完整的气候系统模式，将成为大气科学发展的重要方向。(5) 海量气候系统探测数据，促使资料处理、分析、同化应用技术和数据共享的程度得到空前的重视。(6) 人类活动造成天气、气候变化对社会经济及可持续发展的影响等研究得到更高的重视。(7) 大气科学研究更加重视学科交叉和融合。(8) 国际科学计划及其核心项目的提出使大气科学研究的国际合作更加广泛和深入，为我国大气科学的发展带来极大机遇和挑战。

为使我国大气科学研究在新世纪有更大的发展，结合国际大气科学的发展趋势和我国与国际的差距，充分考虑我国未来社会经济发展的重大需求，未来5～10年我国大气科学发展应坚持“有所为、有所不为”的原则，重点在天气、气候系统的物理动力学，气候系统中的大气化学过程，天气、气候系统数值模拟，天气气候系统观测新技术、新原理和新方法及资料同化等领域进行关键性的创新研究。主要包括以下一些重要方向：（1）气候系统变异和预测；（2）高影响天气的物理、动力过程与可预报性；（3）大气化学过程和大气环境；（4）大气边界层以及陆—气、海—气交换过程；（5）中高层大气与气候和环境变化；（6）天气、气候系统模式；（7）大气探测和遥感与资料同化；（8）云雾物理和化学过程与人工影响天气。

海洋科学海洋科学是研究海洋中各种自然现象、过程及其变化规律的一门科学。其研究对象不仅包括巨大的海洋水体部分，也包括河口海岸带、海洋与大气界面、海水与沉积物界面及海底岩石圈等；依托海洋科学调查船、卫星和自动观测系统（如锚系浮标、海底观测站等）实施海洋观测所必须的快速、高效和先进的观测仪器和技术,也属海洋科学的研究范畴。

海洋科学是门综合性很强的学科。它由物理海洋学、海洋地质与地球物理学、海洋生物学、海洋化学、海洋环境科学、河口海岸学、海洋工程、海洋监测与调查技术、海洋遥感、海岸带综合管理等分支学科组成，各分支学科相互联系、相互影响，构成了一个完整的科学体系。海洋科学的研究内容不仅涉及地球科学所研究的气圈、水圈和岩石圈的科学问题，而且还涉及生物圈及其它有关的科学问题。此外，海洋与气候环境变化、生命起源、资源开发及国家安全等都有着密不可分的关系，形成了一系列重大的学科综合和交叉领域。

海洋环境是多种因素并存且互相影响的一个整体, 必须加以综合研究方能解决问题, 多学科交叉与综合研究是当今海洋科学研究发展的趋势；海洋科学在加强区域化研究的同时，已经向全球化和国际化方向发展，围绕着气候、资源、环境等重大问题形成了一系列有较大影响的国际海洋科学研究计划，与此相伴的是广泛的国际合作，促使海洋科学研究不断的深入和快速的发展。此外,海洋探测技术、室内分析技术和海洋信息处理技术的不断进步，使得获取现场观测资料的水平不断提高, 这已成为当今推动海洋科学发展的动力之一。

海洋占地球表面积的71%，自然界的很多现象仅在海洋中发生。海洋科学不但在地球系统科学的认识中占有极其重要的地位，而且在解决生态环境演变、资源开发利用及国家安全上也发挥着重要作用。由于历史的原因，我国的海洋科学起步较晚；加之投入不足，在客观上制约

了我国地球系统科学在21世纪的发展。我国海洋科学未来的发展应紧紧围绕资源、环境和气候变化等重大问题，突出学科交叉与综合；研究的尺度从区域扩展到全球，实施“从近海向大洋拓展”的战略；应重视发展新一代海洋立体观测系统，并通过广泛的国际合作来实施全球性海洋观测。未来5～10年，我国海洋学重要发展方向是：大洋环流与气候变化；近海环流及其动力机制；海洋古全球变化与海陆对比研究；边缘海形成与演化及其资源环境效应；深海海底科学探测与研究；海洋生物地球化学循环；海洋生态系统与生物地球化学过程耦合；海洋生态动力学研究；表层海洋与低层大气物质通量与循环；河口海岸与陆海相互作用；中国近海海洋过程与生态环境变异；海洋生物技术与海洋生物多样性；有害赤潮海洋学与生态学研究；海底深部生物圈与深海极端环境的生命过程；海洋观测、分析的新技术和新方法研究；海洋灾害成灾机理及预测预报等。

环境科学

环境科学是以探寻人类活动对自身生存环境影响为目的，研究其中的人类系统、物理、化学和生物过程及其相互作用，寻求社会可持续发展的科学。主要包括环境地学、环境化学、环境生物学、环境物理学、环境医学、环境工程学、环境管理学等分支学科。“十一五”期间，环境科学关注人类生存环境的演变、人类活动对生态环境的影响以及污染物运移规律及其治理，重点支持环境形成、演化及生态效应,水、土、气环境污染机理与调控，土地沙漠化、生物多样性保护及利用,重大自然灾害的机理及预测,重大工程活动与自然环境的相互作用及诱发灾害的机理和预测等研究。

5．优先发展领域和重要方向

遴选优先研究领域和重要方向的原则是：（1）对地球科学发展具有带动作用，具有良好基础，充分体现我国的优势与特色，有利于迅速提升我国地球科学的国际地位；（2）解决若干制约我国经济与社会可持续发展的重大难题中的关键科学问题，力争对社会和经济发展产生长远影响。

根据上述原则，地球科学部在充分吸纳有关战略研究成果以及科学处提出的前沿研究领域和重要方向的基础上，加强综合分析与归纳，认真分析国际科学前沿和国家社会经济发展战略需求中的科学问题，结合我国地球科学的优势和面临的挑战，紧紧把握科学发展机遇，提出地球科学未来5年的优先研究领域和重要方向的框架内容如下。

5.1 全球变化及其区域响应

5.1.1 背景与意义

20世纪70年代以来，伴随着“臭氧洞”、全球变暖和大范围、持续性旱涝灾害的频繁发生，人类社会经济发展与环境问题的矛盾日显突出，人类社会面临巨大的环境压力和挑战；另

环境科学概论题库(优选.)

《环境科学概论》题库 一、名词解释 （1）生物多样性：生物多样性是指地球上所有生物（包括植物、动物、微生物、真菌、病毒等）及其所构成的综合体。包括了三个层次：物种多样性，遗传多样性和生态系统多样性。 （2）生态破坏：外界的压力和冲力超过生态系统的阀值（自我调节能力的极一次污染物限值）导致生态系统的结构和功能失调，从而威胁到人类的生存和发展。 （3）人口容量：是在不损害生物圈或者不耗尽可合理利用的不可更新的资源条件下，世界资源在长期稳定状态基础上能供应的人口数量的多少。 （4）自然保护区：是指对有代表性的自然系统、珍惜濒危野生动植物物种的天然集中分布区、有特殊意义的自然遗迹保护对象所在的陆地、陆地水体或海域，依法划出一定面积予以特殊保护和管理的区域。 （5）环境污染：是指有害物质或因子进入环境，使环境系统的结构和功能发生变化，以及由此衍生的各种环境效应（如温室效应、酸雨和臭氧层破坏等），从而对人类和生物的生存与发展产生不利影响的现象。 （6）大气污染：是指大气污染物达到了一定的浓度，并持续足够长的时间，以致对公众健康、动植物、大气特性以及环境美学因素等产生可以测量的影响。 （7）PM10：是指粒径小于十微米的大气悬浮物的总称。 （8）光化学烟雾；大气中的碳氢化合物和NOX等一次污染物，在阳光作用下发生光化学反应，生成臭氧、醛类、酮类、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物。这类光化学反应的反应物（一次污染物）和生成物（二次污染物）形成的特殊混合物，即称为光化学烟雾。 （9）水体污染：污染物进入河流、海洋、湖泊或地下水等水体后，使其水质和沉积物的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值和使用功能，并达到了影响人类的正常生产、生活以及影响生态系统平衡的现象。 （10）生物化学需氧量（BOD）：在人工控制条件下，使水样中的有机物在微生物作用下进行生物氧化，在一定时间内所消耗的溶解氧的数量，可以间接的反应出有机物的含量，以每升水消耗氧的毫升数表示(mg/L) （11）化学需氧量（COD）：指化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量，以每升水消耗的氧的毫克数表示（mg/L），常用的氧化剂有高锰酸钾（KMnO4）和重铬酸钾（K2Cr2O7）. （12）生物富集/生物浓缩/生物放大：生物有机体从周围环境中吸收某种元素或稳定不易分解的化合物，在体内积累，使生物体内该元素（或化合物）的浓度超过了环境中

地球科学概论-含答案

地球科学概论-含答案

一、归类题（本大题共4小题，每小题5分，共20分） 按照主要成因，将下列物质归入其形成的地质作用类型中。 土壤、断裂、片麻岩、铝土矿、花岗斑岩、背斜、熔岩被、高岭石、张节理、地震、安山岩、 花岗岩、坡积物、流纹岩、糜棱岩、矽卡岩 1.风化作用:土壤、坡积物、铝土矿、高岭石。 2.构造运动: 张节理、背斜、地震、断裂。 3.岩浆作用: 安山岩、花岗岩岩、流纹岩、熔岩 被。 4.变质作用: 花岗斑岩、矽卡岩、片麻岩、糜棱 岩。 二、判断是非（每小题1分，共15分）：（正确的画“√”，错误的画“×”）1．科里奥利力在赤道处最大，在两极处最小。（×） 2．第四纪冰期产生的主要原因之一是人类不注意保护地球环境。（×） 3．地壳中含量最高的元素是依次是氧、硅、铝等。（√） 4．在同一纬度和相同高度上测得的重力值通常海面的比陆地的大。（√）

5．陆壳与洋壳的边界在大陆架边缘处。（×）6．在花果山见到的侵入岩的SiO 含量为61％（质 2 量百分比），它属于中性岩浆岩类。（√）7．通常情况下，泥质岩石在区域变质作用下，随着变质程度的增加可以形成板岩、千枚岩、片岩和片麻岩。（√） 8．太阳对潮汐的影响比月球的影响大。（×）9．地磁轴与地球极轴之间的夹角为磁偏角。（×）10．在褶皱中，背斜两翼的年龄比核部新。（√）11．只有进入河谷中的水体才产生流水的地质作用。（×） 12．岩浆岩岩、变质岩和沉积岩通过变质作用都可以形成石灰岩。（×） 13．通常情况下，酸性岩浆的粘度比基性岩浆的粘度小。（×） 14．磁异常是由于太阳将大量的带电粒子抛向地球，所引起的局部磁场的变化。（×） 15．野外调查是地球科学工作最基本和最重要的环节，它能获取所研究对象的第一手资料。 （√） 三、单项选择题（本大题共10小题，每小题1分，共20分） 1、地球的形状为（ D ） A、球形； B、理想的旋转椭球体； C、苹果

地球科学概论复习资料

地球科学概论 一，名词解释 1.将古论今：根据保留在地层和岩石中的各种痕迹和现象，结合现在正在发生 的各种地质现象来分析和推断地质历史时期各种地质事件的存在和特征的方法。 2.克拉克值和丰度：地壳中50余种元素的平均含量称克拉克值。化学元素在宇 宙或地球化学系统中的平均含量称丰度。 3.解理：矿物受力后沿一定的结晶方向裂开成光滑平面的性质。条痕：矿物在 无釉的白色瓷板上磨划时留下的粉状颜色。断口：矿物受力后在解理面以外的裂开面。 4.地质作用：由自然动力引起地球（主演要地幔和岩石圈）的物质组成、内部 结构、构造和地表形态变化和发展的作用。 5.地层层序律：地层层序正常的条件下，下伏岩层老、上覆岩层新，利用地层 的上下关系来确定相对年代的方法。 6.变质作用：原岩处在特定地质环境中，由于物理化学条件的改变，其在固态 下改变其矿物成分、结构和构造，从而形成新岩石的过程。经变质作用所形成的岩石称变质岩。 7.地质构造：组成地壳的岩层或岩体受力而发生变位、变形留下的形迹。 8.构造运动：主要由地球内力引起岩石圈的机械运动。 9.结晶分异作用：岩浆冷凝过程中，各种矿物按结晶温度不同而先后分离出来。 10.重结晶作用：岩石在固态下同种矿物经过有限的颗粒溶解、组分迁移，而又 重新结晶成粗大颗粒的作用，但并未形成新矿物。 11.地球岩石圈物质的快速震动叫地震，地表以下始发震动的位置叫震源，地表 上任一点到震中的水平距离叫震中距，震源到地面任一点的距离叫震源距，地面及房屋建筑物遭受破坏的程度叫地震烈度。 12.风化作用：由于温度的变化，大气、水和水溶液以及生物的生命活动等因素 的影响，使地壳表层的岩石、矿物在原地发生物理或化学变化，从而形成松

环境科学概论

第一章 绪论 1.环境的基本概念 环境科学中，环境是指以人类为主体的外部世界，主要是地球表面与人类发生相互作用的自然要素及其总体。 中华人民共和国环境保护法：本法所称环境，是指影响人类生存和发展的各种天然的和人工改造的自然因素的总体 2.环境的分类 聚落环境(院落环境、村落环境、城市环境) 区域环境(森林环境、草原环境、海洋环境、湖泊环境 城市环境、农村环境、开发区环境) 地球环境(地理环境、地质环境) 宇宙环境 3.八大公害事件的致污因子 烟尘，SO2，光化学烟雾，甲基汞，镉，煤尘重金属粉尘 4.当今全球性的三大环境问题 全球变暖，酸雨沉降，臭氧层空洞 5.环境问题引发的第一第二次高潮 第一次：八大公害事件 第二次：全球性\广域性环境问题，大面积的生态破坏，突发性的严重污染事件\化学品的污 染及越境转移 6.标志环境科学产生的书籍 《寂静的春天》、《增长的极限》 第二章 生态学基础 1.种群数量变动规律 种群增长的“J ”型曲线 产生条件：理想状态——食物充足，空间不限，气候适宜，没有天敌等； 增长特点：种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。 计算公式：t 年后种群的数量为（N0为起始数量， t 为时间，Nt 表示t 年 后该种群的数量，λ为年均增长率。） 此方程画出的曲线开始时呈指数增长趋势，后来增长趋势 逐渐缓慢，最后（在接近环境容纳量K 时）达到比较稳定的 停滞水平，呈现“S ”形，所以又叫做种群增长的“S ”型 曲线。 种群数量由0→K/2值时，种群增长率增大 种群数量在 K/2值时，种群增长率最大 种群数量K/2 →K 值时，种群增长率不断降低 种群数量达到K 值时，种群增长率为零,但种群数量达到最 大，且种内斗争最剧烈。 2.群落 概念：同一时间内，一定区域中不同生物种群有规律的组合在一起形成的一个集合体 N t =N 0 λ t

地质学基础课程教学大纲

《地质学基础》课程教学大纲 适用专业地理科学 学时 54 学分 3 赤峰学院环境与资源管理系 制定人：任晓辉 审核人：

一、编写说明 （一）本课程的性质、地位和作用 地质学基础是四年制师范院校地理科学专业必修的基础课程之一。通过本课程的教学，应当使学生掌握地质学的基本概念和基础知识；掌握有关地壳的物质组成、构造变动和发展历史等方面的基本理论。同时，地质学基础又是一门实践性很强的课程，通过本课程的教学，使学生掌握常见矿物、岩石的肉眼鉴定方法；了解各地质历史时期地层中常见的标准化石；掌握阅读平面地质图、绘制剖面地质图和野外地质调查的一般方法，使学生的实践能力和创新能力得到一定的培养。 （二）本大纲制定的依据 1.课程内容既注重知识的系统性，重视基本理论和基本概念，又要注重提高教学的起点，反映地质科学的新成就和新进展。 2.作为专业基础课，要为后续课程的学习打下坚实的基础，因此，在课程内容的安排上还要注重实用性。 3.强化实践教学环节，尽管总课时压缩到54学时，但对培养学生动手能力和实践能力起重要作用的实践教学环节（包括实验和野外考察等）要进一步强化。 （三）大纲内容选编原则与要求 1.根据本专业人才的培养目标所需要的基本理论和基本技能的要求选用合适的教材，以教材为主线合理安排教学内容。 2.本大纲所列的各章节的内容坚持理论与实践相结合的原则，紧密结合地理科学专业学生应具备的知识结构选定教学内容，既注重知识传授，更强化能力培养。 （四）室内实验及野外实习（8学时） 1．实验一 （１）实验名称：观察矿物的形态和物理性质 （２）主要内容与要求：观察矿物的形态、颜色、条痕、光泽、透明度、硬度、解理、断口等主要物理性质，通过观察矿物的形态和物理性质，学会鉴别矿物的形态和物理性质的一般方法，掌握系统描述矿物标本的一般方法，为下一步鉴定矿物打下基础。 （３）学时分配：2学时。 2．实验二 （１）实验名称：认识常见的火成岩、沉积岩、变质岩 （２）主要内容与要求：通过认真观察常见的岩石标本，学会肉眼鉴定岩石的一般方法，并对所观察的岩石进行系统描述，完成实习报告的有关部分；掌握主要岩石的鉴定特征，能够准确鉴定主要岩石。 （３）学时分配：2学时。 3．实验三 （１）实验名称：认识主要的标准化石 （２）主要内容与要求：通过认真观察常见的古生物标本，初步认识几种重要门类化石的基本构造及其形态特征，了解地质历史时期的生物发展和演化特征，认识最主要的标准化石。 （３）学时分配：2学时 6．野外实习 短途一天野外地质实习，2学时 （五）教学时数分配

地球科学概论期末考题

2002 （A） 1. 试述河流的下蚀作用（ 10 分）。 要点： （ 1）概念：河水及其所挟带的泥沙对河床底部的破坏，使河谷加深、加长的过程。 （ 2）产物：“V形”谷、激流、瀑布、向源侵蚀作用、河流袭夺及侵蚀基准面等，4 个以上。 2. 简述地层接触关系及其反映的地质意义（ 10 分）。 要点： （ 1）整合 -- 地壳稳定 （ 2）平行不整合—地壳垂直升降运动 （ 3）角度不整合 ---地壳水平运动 要说明其形成的简单过程。 3. 试述干旱气候区湖泊的化学沉积作用（ 8 分）。 特点：干旱，蒸发量大于补给量 分四个阶段： （1）碳酸盐阶段 （2）硫酸盐阶段 （ 3）氯化物阶段 （4）砂下湖阶段 要简要说明其过程，图示也可以。 2002 年（B）

1. 试述河流的侧蚀作用（ 10 分）。 要点： （1）概念：河水及其所挟带的泥沙对河床两侧及谷坡进行破坏，使河床弯 曲、谷坡后退，河谷加宽的过程。 （ 2）产物：曲流河、牛轭湖、截弯取直等。简要说明其过程。 2. 简述地层接触关系及其反映的地质意义（ 10 分）。要点：（ 1）整合 --地 壳稳定 （ 2）平行不整合—地壳垂直升降运动 （ 3）角度不整合 ---地壳水平运动要说明其形成的简单过程。 3. 试述浅海的化学沉积作用（ 8 分）。要点：中低纬度为主主要类型有：碳 酸盐、硅质、铝、铁、锰氧化物和氢氧化物、胶磷石和海 绿石等。 简要说明 2-3 种即可。 2003（A卷） 1、试述“V形”谷、“U形”谷和风蚀谷的成因，并对比三者的基本特点 （ 12 分）。 要点： “V型”谷，侵蚀成因； “U型”谷，冰川剥蚀成因。 风蚀谷：风的剥蚀作用形成。 可从谷的平面延伸、剖面形态、谷底特点及变化、主、支流交汇特点、谷底沉积特点等进行对比。

环境科学概论期末复习资料整理

环境科学概论期末复习资料整理 （一）绪论（老师说看小结） 1.环境的概念和类型 环境：环境科学中所研究的环境是以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的物质条件的综合体，包括自然环境和人工环境。 环境类型掌握： 人工环境按功能分：聚落环境、生产环境、交通环境、文化环境； 2.环境的特性： 环境的多样性、整体性、区域性、相对稳定性、变化滞后性、脆弱性； 相对稳定性：环境中物流、能流、信息流不断变化，环境本身具有一定的抗干扰自我调节能力，在一定的干扰强度范围内，环境的结构和功能基本不变。 变化滞后性：环境受到外界影响后，环境发生变化时间要滞后于外界干扰的时间。如：臭氧层空洞的形成。 3.环境的研究对象和研究目的： 研究对象：环境科学以“人类—环境”这一矛盾体为其特定的研究对象，研究“人类—环境之间”的对立统一关系。 研究目的：探讨人类社会持续发展对环境的影响，以及环境质量的变化规律，从而通过调整人类自身的行为，来保护和改善环境，为社会、经济和环境的可持续发展提供科学依据。环境的研究目的就是协调人类与环境的关系。

4.环境科学思想与方法： 整体性、系统性、综合性、复杂性 5.环境承载力（上课说过）： ①是环境系统对人类社会发展活动的支持能力； ②是指“某一时期，某种状态下某一区域环境对人类社会经济活动的支持能力的阈值”；实质是：在维持人与环境和谐的前提下，人类—环境系统所能承受的人类活动的阈值。（二）自然环境（小结+大地女神Gaia假说） 1. 自然环境的圈层结构 自然环境可以分为大气圈、水圈、岩石圈、生物圈、土壤圈。 (1)大气圈 大气圈是地球外圈中最外部的气体圈层，大气圈包围着海洋和陆地。 大气圈的物质组成：气体：N2 (78%)、O2 (21%)、Ar(氩，0.93%)、CO2 等 水汽：表面水的蒸发和植物蒸腾大气颗粒物：悬浮在大气中的固体、 液体微粒，如烟尘等。 大气圈的垂直结构：对流层、平流层、中间层、热成层、逸散层。 对人类的意义：调解并维持适宜环境，生命基础条件。 主要的环境问题：气候变化 (2)水圈 由大气圈、海洋、陆地水体（河流、湖泊、冰川）、土壤和岩石孔隙以及生物体中的气、液、固各态水组成的连续的圈层称为水圈。 总水圈：豪恩 (3)岩石圈 水的重要性：生命组成成分（约70%），营养物质的载体 岩石圈组成：由地壳和地幔圈中上，地幔顶部组成厚度33-35km。 对人类的价值：能源和资源 主要问题：能源和资源短缺与耗竭

环境科学概论复习题(1)

一、选择题 1、人类的环境可分为（A） A．自然环境和人工环境B．地理环境和地质环境 C．宇宙环境和地球环境D．聚落环境和自然环境 2、土地的沙漠化是（D）最严重的环境问题之一 A．发达国家B．发展中国家C．所有国家D．非洲国家 3、根据生态系统的环境性质和形态特征，可以分为三种类型，以下那种不属于此三种（D ） A.陆地生态系统B．淡水生态系统C．海洋生态系统D．湖泊生态系统 4、生态学研究的中心课题是( A) A.生态系统 B.生物圈 C.食物链 D.生态平衡 5、生态系统的能量流动就是通过（B）进行的。 A.消费者 B.食物链和食物网 C.生产者 D.分解者 6、“我国西部沙漠地区想恢复到历史上的草肥水美的环境状态不太可能”体现了环境的（A）性 A．不可逆性B．隐显性C．持续反应性D．灾害放大性 7、旱灾，地震等（ B ） A．是自然灾害，不属于环境问题B．是环境问题 C．不能片面断定是否为环境问题D．有可能不是环境问题 8、BOD 表示（ A ） A．生化需氧量B．化学需氧量C．总需氧量D．总有机碳 9、在我国湖泊富营养化控制中，最为关键的元素是( D) A.氧 B.碳 C.氮 D.磷 23、因环境恶化，我国境内几乎所有的河流都有不同程度的平均来水量减少的问题，以下那条河流的连年断流已经给我国国民经济产生了重大的影响（B ） A．长江B．黄河C．黑龙江D．珠江 24、哪种不是环境学的范围（D ） A．地磁干扰B．土壤干旱C．阳光直射D．口渴 25、以下那种情况对于沙尘暴的产生有一定的作用：（A ） A．我国西北地区草原严重退化和沙漠化B．地面的污染导致了沙尘暴 D．酸雨直接形成了沙尘暴C．亚洲大陆每年春天的季风产生沙尘暴 26、目前世界上大部分发展中国家都存在人口压力问题，哪个国家问题较为突出（A） A．印度B．南非C．蒙古D．俄罗斯 27、目前我国的能源状况主要以（ D ）为主 A．核能B．石油C．天然气D．煤炭 28、华北地区大面积的地面沉降是因为：（C） A．挖煤B．地震C．地下水超采D．黄河断流

地球科学概论知识点总结资料

第一章绪论 1、地球科学的研究对象和基本任务： 地球科学研究的对象：地球科学是系统研究地球物质的组成、运动、时空演化、相互作用及其形成机制的科学。 地球科学研究的任务：1、研究地球系统的基本特征、形成机制和发展规律；2、研究地理环境之间的相互关系；3、研究地理环境、人为环境的特点、发展动向和存在问题，寻求合理利用和改造的途径和方法。 2、地球科学的特点： (1)空间的广泛性与微观性 (2)整体性与分异性((或差异性) (3)时间的漫长性与瞬间性 (4)自然过程的复杂性与有序性 (5)理论与实践的密切结合 (6)研究方法和研究内容上的多学科性 3、地球科学的发展趋势： (１)应用各种高科技向纵深、交叉、系统型发展。 (２)多学科跨部门的综合研究、国际性研究计划 (３)由“资源型”转向“社会服务型”、“环境型” (４)从数值模拟向预测发展 4、世界地球日： 4月22 日。 第二章地球的宇宙环境 5、太阳系的组成和特征-： 太阳系的组成:太阳的质量占太阳系总质量的99.8%。太阳系共吸引八大行星，2000多颗小行星，600多颗彗星。太阳系共有50颗卫星。 太阳系的特征：太阳系（携带地球）以220千米/秒的速度绕，银河系中心运动，旋转一周需2.8亿年。地球以30千米/秒的速度绕太阳公转。 6、太阳系中行星的总体特征： 体积密度卫星表面主要元素 类地行星：小、大、少、固，Fe,Mg,Si,K,Ca,Al,Ti,Ni 类木行星：大、小、多、非固，H,He,CH4,氨冰,水冰 7、太阳系八大行星的分类： 类地行星：水/金/地/火,岩石组成 类木行星：木/土/天/海,气体组成 第三章地球的物理性质及其应用 8、陆地表面地形的类型及特征： 山地：是海拔高度在 500m 以上的低山、1000m 以上的中山3500m以上的高山分布地区的总称。线状延伸的山体称山脉，成因上相联系的若干相邻山脉称山系。 丘陵：是指海拔小于 500m 、顶部浑圆、坡度较缓、坡脚不明显的低矮山丘群 平原：海拔低于 200m 、宽广平坦或略有起伏的地区，如我国的华北平原。 高原：海拔高度在 500m 以上、面积大、顶部较为平坦或略有起伏的地区 盆地：四周为山地或高原、中央低平的地区 9、海底地形的类型及特征： 大陆边缘：是大陆与大洋盆地之间的过渡地带。由海岸向深海方向，常包括大陆架、大陆坡和大陆基。有时在大陆边缘出现岛弧与海沟地形。根据发育特征不同可以分为大西洋型和太平洋型。

地球科学概论试题及答案(共8套)

第一套《地质学基础》试题 姓名 ___________ 学号___________ 成绩___________ 一、名词解释（4′×8共计32分） 1．新构造运动 2．风化壳 3．莫霍面 4．标准化石 5．岩石圈 6. 矿物 7. 向斜 8. 转换断层 二、填空（1′×20共计20分）。 1、古登堡面是__________和___________的分界面。 2、火山喷发类型有_________和_________两类。 3、火成岩可以分为超基性、基性、中性、酸性、脉岩等类别，请按此顺序分别列举一 类岩石名称_________ 、 __________、 ____________ 、 ____________ 、 _________。 4、中生代从早到晚有，它们的代号分别为。 5、变质作用包括_________、___________和___________三类。 6、火山碎屑岩按照碎屑粒径大小可以划分为__________、________和_________三类。 7、岩石变形发展的三个阶段是___________、____________、____________。 三、选择题（20×1共计20分） 1、人和真象，真马等出现于哪一个纪___________。 A、J B、K C、T D、Q 2、印支运动发生于______纪。 A、石炭纪 B、二叠纪 C、三叠纪 D、白垩纪 3、矽卡岩型矿床是下列哪一种变质作用形成的_____。 A、接触交代型变质作用 B、区域变质作用 C、埋藏变质作用 D、动力变质作用 4、加里东运动发生于________。 A、中生代 B、晚古生代 C、早古生代 D、新生代 5、下列哪一种褶皱构造一定发生了地层倒转________。 A、倾伏褶皱 B、直立褶皱 C、倾斜褶皱 D、翻卷褶皱 6、在推覆构造中，由于强烈侵蚀作用，如果较年轻岩块出露于较老岩块之中，这种构 造称为________。 A、飞来峰 B、构造窗 C、逆掩断层 D、冲断层 7、片理构造是区域变质岩中的常见构造，下列哪一种片理构造变质作用最强______。 A、板状构造 B、千枚状构造 C、片状构造 D、片麻状构造 8、根据同位素年龄测定，经历时间最长的地质时期是__________。 A．元古代 B．古生代 C．中生代 D．新生代 9、如果在地层中找到了三叶虫，那么这个地层时代为________。 A、早奥陶世 B、第三纪 C、白垩纪 D、早寒武世 10、哪一种沉积建造反映了由海相到陆相的转换________。 A、复理石沉积 B、浊流沉积 C、磨拉石沉积 D、火山碎屑沉积

环境科学概论

自然环境 物质自然现象 水 岩石、土壤 动植物、微生物气温阳光 引力地磁力 太阳的稳定性地壳稳定性 大气力量水循环水土演变等 地质构造情况地震、火山活动海啸 能量 第一章 绪论 一、基本概念 1.什么是环境？ 1）环境是相对于中心事物而言的，与某一中心事物有关的事物， 就是这个中心事物的环境。 2）直接或间接影响到人类的一切自然形成的物质、 能量和自然现象的总体，有时也称为环境。 3)环境科学研究的环境，是以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的物质条件的综合体。 4)自然环境亦可以看作由地球环境和外围空间环境两部分组成。 2.环境质量 环境的总体或环境的某些要素对人群的生存和繁衍以及社会经济发展的适宜程度，反映人类自身的具体要求对环境的评价概念。 3.环境容量和环境自净能力 1)环境本底值 在自然状况下，环境中物质和能量的分布值。 2)环境容量 在人类生存不致受害、自然环境结构保持稳定的前提下，环境可能容纳污染物的最大负荷量。 3)环境自净能力 在环境容量范围内，环境对进入其内部的物质和能量，具有一定的迁移、扩散、同化、异化能力，称之。 二、环境规律 1、环境功能特性 ● 整体性 ● 有限性 ● 不可逆性(能量循环、物质循环) ● 隐显性(汞污染引起的水俣病、DDT 农药) ● 持续反应性(遗传性、生态资源的破坏) ● 灾害放大性(温室效应、臭氧层空洞、酸雨) 2、环境要素 1）构成人类环境整体的各个独立的、性质不同的而服从整体演化规律的基本物质组成。 2）分自然要素和人工要素。自然要素：水、大气、生物、阳光、岩石、土壤 3、环境要素属性 ①最差（小）限制律： 整体环境的质量，不能由环境诸要素的平均状态决定，而是受环境诸要素中那个与最优状态差距最大的要素所控制。 ②等值性：

核技术应用习题答案

习题答案 核技术及应用概述 1、核技术是以核物理、核武器物理、辐射物理、放射化学、辐射化学和辐射与物质相互作用为基础，以加速器、反应堆、核武器装置、核辐射探测器和核电子学为支撑而发展起来的综合性现代技术学科。 2、广义地说，核技术可分为六大类：核能利用与核武器、核分析技术、放射性示踪技术，辐射照射技术、核检测技术、核成像技术。 3、主要是利用核裂变和核聚变反应释放出能量的原理，开发出能源或动力装置和核武器，主要应用有：核电站、核潜艇、原子弹、氢弹和中子弹。 4、在痕量元素的含量和分布的分析研究中，利用核探测技术、粒子加速技术和核物理实验方法的一大类分析测试技术，统称为核分析技术。 特点： 1.灵敏度高。比如，可达百万分之一，即10-6，或记为1ppm；甚至可达十亿分之一，即10-9，或记为1ppb。个别的灵敏度可能更高。 2.准确。 3.快速。 4.不破坏样品。 5.样品用量极少。比如，可以少到微克数量级。 5、定义：应用放射性同位素对普通原子或分子加以标记，利用高灵敏，无干扰的放射性测量技术研究被标记物所显示的性质和运动规律，揭示用其他方法不能分辨的内在联系，此技术称放射性同位素示踪技术。 有三种示踪方式：1)用示踪原子标记待研究的物质，追踪其化学变化或在有机体内的运动规律。2)将示踪原子与待研究物质完全混合。3)将示踪原子加入待研究对象中，然后跟踪。 6、放射性示踪 7、核检测技术: 是以核辐射与物质相互作用原理为基础而产生的辐射测量方法和仪器。 特点：1）非接触式测量；2）环境因素影响甚无；3）无破坏性：4）易于实现多个参数同时检测和自动化测量。 8、辐射照射技术：是利用射线与物质的相互作用，将物质置于辐射场中，使物质的性质发生有利改变的技术。 辐射交联的聚乙烯有什么优点：热收缩、耐热、机械强度大为提高、耐有机溶剂、不易被溶解、电绝缘性能很好，且不怕潮湿。 9、X射线断层扫描(XCT)、核磁共振显像仪(NMR-CT)、正电子发射显像仪(PECT)，同位素单光子发射显像仪(SPECT)和康普顿散射显像仪(CST)； 10、核医学是当今产值最大、发展最快的核辐射设备。 第一篇核技术基础知识 1、具有确定质子数和中子数的原子核称做核素。 质子数相同而中子数不同的核素互为同位素。 2、结合能是质子和中子结合构成原子核时所释放的能量。 3、7.476Mev 4、结合能是：2.224 Mev 比结合能是：1.112Mev 5、γ衰变特点：

环境科学概论含答案

一、填空题 1、1962年美国海洋生物学家蕾切尔 卡逊在研究了美国使用杀虫剂所产生的危 害之后，出版了《寂静的春天》。 2、可持续发展的公平性原则包括：代内公平和代际公平。 3、影响近地层空气质量的因子主要包括：污染源因子、气象因子和地形 因子。 4、生产者、消费者和分解者是生态系统的三大功能类 群。 5、按监测目的分，环境监测分为：监视性监测、特定目的的检测和研究 性检测。 6、典型物理污染包括：噪声污染、电磁辐射、光污染、放射性污染和 热污染。 7、在经济发展过程中，随着人均收入的提高环境先恶化后改善的情况，称为环 境库兹涅兹曲线。 8、按照处理原理除尘装置主要分为机械除尘、湿式除尘、过滤除尘和电除 尘。 9、根据不同的原则，环境划分也不同。按环境主体，环境可分为_人类环境__和__ 生物环境__。 10、生态系统中能量流动有两个显著特点，一是能量在流动过程中，数量逐级__ 递减_；二是能量流动是___不循环____的，__不可逆_____的。 11、根据大气的物理性质差异和垂直运动状况，可将大气圈分为五层，分别是__

对流层______、__平流层_____、__中间层____、___热成层_____和____逸散层___。 12、大气是由多种气体、水汽、__液体颗粒______和__悬浮固体杂质______组成 的混合物。其组分可分为___稳定组分_____和___不稳定组分____。 13、人工环境根据空间分布特点可分为___点状环境_、___面状环境__和___线状 环境___。 14、环境污染对人体健康的损害包括_引起呼吸道疾病_、____致癌____、_传染 病暴发流行____和_损伤遗传物质_。 15、水中所含的杂质，按其在水中的存在状态可分为三类：_悬浮物____、__胶 体__、___溶解物_____。 16、水体中的污染物按其种类和性质一般可以分为四大类，即__无机无毒物_、_ 无机有毒物____、__有机无毒物__和___有机有毒物___。 17、土地退化包括_土地荒漠化_______、__土地盐碱化______、___土壤污染 _____三种形式。 18、可持续发展的经济目标是追求__、质量和效率_____；生态—环境—资源目 标是强调为使系统达到良性循环，发展必须有限制，要与__自身承载力_____相协调；社会目标是实现__社会公平_，人口适度增长。 19、可持续发展强调发展的__公平性原则_____、__可持续性原则___、__共同性 原则___和_需求性原则_____原则。

水钙铝榴石_一种翡翠相似玉的研究

收稿日期:2007 01 02 作者简介:阮青锋(1971 ),男,中国地质大学(武汉)矿物学岩石学矿床学专业博士研究生,主要从事宝石学与矿物(晶体)材料 方面的教学与研究工作。 水钙铝榴石 一种翡翠相似玉的研究 阮青锋 1a,2 ,邱志惠 1b,3 ,张永华 2 (1.中国地质大学a.资源学院; b.地球科学学院,湖北武汉430074; 2.桂林工学院资源与环境工程系, 广西桂林541004; 3.广西师范大学化学化工学院,广西桂林541004) 摘 要:采用常规宝石学测试方法及现代测试技术(SEM ,XRD,FT IR)对中国珠宝市场上一种外观与黄色 翡翠十分相似的玉石品种进行了较系统的研究。测试结果显示,相似玉的折射率为1.734,密度为3.46g/cm 3 ,具细粒隐晶质结构;在SEM 下其颗粒主要呈粒状、棱角状和碎裂状,大小约2~5 m;XRD 和F T IR 分析表明,该相似玉由主要矿物水钙铝榴石和次要矿物符山石组成,与翡翠的宝石学特征存在明显的不同。 关键词:水钙铝榴石;相似玉;黄色翡翠 中图分类号:P619 28 文献标识码:A 文章编号:1008 214X(2007)01 0009 03 Study on Hydrogrossular:Analogous Jade to Jadeite Jade RU AN Q ing feng 1a,2 ,QIU Zhi hui 1b,3 ,ZH ANG Yong hua 2 (1a.F aculty of E ar th R esour ces ;1b.Faculty of E ar th S ciences ,China Univer sity of Geosciences , W uhan 430074,China;2.Dep artment of R esour ces and E nvironmental E ngineer ing ,Guilin Univer sity of T echnology ,Guilin 541004,China;3.S chool of Chemistry and Chem ical Engineer ing ,Guangx i N ormal Univer sity ,G uilin 541004,China)Abstract:T he analog ous jade to yellow jadeite jade on oppearance on Chinese gem m arket is studied by using conventional g em molo gical metho ds and mo rden testing techniques (SEM ,XRD,FTIR).The r esults show that the analogo us jade is w ith refractive index of 1.734,density of 3.46g/cm 3,fine grained cry ptocrystalline texture.Under SEM,the cry stal grains ar e in granular,ang ular and cataclastic shapes,w ith size of 2~5 m.T he study by XRD and FT IR indicates that the analogo us jade consists o f essential m ineral hydr ogro ssular and aux il iary mineral vesuviante.Therefo re,the g em molo gical char acteristics of hy dro grossular are obviously different fro m that of y ellow jadeite jade. Key words:hydrogr ossular;analo gous jade;y ellow jadeite jade 翡翠是一种优质的玉石品种,其颜色丰富多彩,质地坚硬致密,已成为人们最喜爱的玉石产品。但翡翠的储量有限,由于不断地开采,其产量在逐年减少,而目前翡翠的市场价格却上涨了3000多倍[1] 。于是,有的销售商利用人工合成翡翠、其它玉石品种或人造产品替代天然翡翠在市场上销售[2~6],具有较大的迷惑性。笔者对近几 年翡翠市场上大量出现的一种与黄色翡翠外观十分相似的玉石品种进行了较系统的测试和分析。 1 样品及测试方法 自2004年,中国翡翠市场上出现了一种外观与黄色翡翠十分相似的玉石品种,有的销售商将 第9卷 第1期2007年3月 宝石和宝石学杂志 Journal of Gem s and Gemmology Vol.9No.1 M ar.2007

地大《地球科学概论》离线作业

地大《地球科学概论》离线作业 请回答下列问题： 1、地壳中的岩石可分为哪三类？这三类岩石是如何形成的？三类岩石之间如何进行转化？ 2、地震可以分为哪几种？简述各种地震的成因。 3、淡水一般有哪些来源？水与水资源有何区别？ 4、请表示出矿物的摩氏硬度计。 5、火山喷发的灾害与资源有哪些？ 1、答： ①沉积岩、火成岩、变质岩三大类； ②火成岩也称岩浆岩。来自地球内部的熔融物质，在不同地质条件下冷凝固结而成的岩石。 沉积岩：在地表常温、常压条件下，由风化物质、火山碎屑、有机物及少量宇宙物质经搬运、沉积和成岩作用形成的层状岩石。 变质岩：原有岩石经变质作用而形成的岩石； ③变质岩、岩浆岩等各类岩石，在外力作用下，经风化、侵蚀、搬运、沉积、固结成岩等环节，可以转化为沉积岩。岩浆岩、沉积岩等各类岩石，在高温、高压作用下，可以转化为变质岩。只有变质岩可以直接转化为岩浆。其他各类岩石，在靠近岩浆的过程中，首先在高温、高压条件下变质了。各类岩石都不能直接转化为岩浆岩。而要经过变质、重融再生为岩浆、岩浆冷却凝固等环节，才可以变为岩浆岩。 2、答： ①地震可分为构造地震、火山地震、塌陷地震、诱发地震、人工地震等 ②构造地震是人们通常所说的地震，它是由于地下深处岩石破裂、错动把长期积累起来的能量急剧释放出来，以地震波的形式向四面八方传播出去，到地面引起房摇地动； 火山地震是由于火山爆发引起的地震； 塌陷地震是因地下岩洞塌陷、大型山崩或矿井顶部塌陷而引起的地震； 诱发地震是由于人类活动如水库蓄水、矿山采矿、油田抽油注水等引发的

地震； 人工地震是指核爆炸、工程爆破、机械震动等人类活动引起的地面震动。 3、答： ①淡水的主要来源有，江河湖泊，地下水，自然降水等； ②水资源的区别，只所以说是资源，说明它能被人们所利用，像江河湖泊，地下水，降雨，都可以用到我们的生活、农业、工业等行业；但海水在某些国家和地区也算是资源，像新加坡，本身没什么淡水资源，他们就是靠海水淡化来生产生活、工农业用水的。所以是不是水资源没有严格的界定，只要它能被人类利用，都算是水资源。 4、答： 1、滑石 2、石膏 3、方解石 4、萤石 5、磷灰石 6、正长石 7、石英 8、黄玉 9、刚玉10、金刚石 5、答： ①火山灾害有两大类： 火山喷发本身造成直接灾害；火山喷发而引起的间接灾害，实际上，在火山喷发时，这两类灾害常常是兼而有之。火山碎屑流、火山熔岩流、火山喷发物(包括火山碎屑和火山灰)、火山喷发引起的泥石流、滑坡、地震、海啸等都能造成火山灾害。 ②火山喷发的资源： 创造一些土地资源；火山能创造很多的自然景观，世界上很有名的一些风景区大部分是火山区，像美国的黄石公园，夏威夷，日本的富士山；矿产资源，由火山作用形成的矿产资源是挺多的，包括非金属资源和金属资源。

LabVIEW现代测试技术及应用实验报告(一)

课程名称：现代测试技术及应用实验项目：LabVIEW 实验地点：化工楼机房 专业班级：学号： 学生姓名： 指导教师： 2013年10 月30 日

一、实验目的和要求 创建一个VI程序，以便以后作为子VI程序使用。 创建一个VI程序模拟温度测量。假设传感器输出电压与温度成正比。例如，当温度为70°F时，传感器输出电压为0.7V。本程序也可以用摄氏温度来代替华氏温度显示。 本程序用软件代替了DAQ数据采集卡。使用Demo Read Voltage子程序来仿真电压测量，然后把所测得的电压值转换成摄氏或华氏温度读数。 二、主要仪器设备 计算机 三、实验内容和原理 前面板： 1. 用File菜单的New选项打开一个新的前面板窗口。 2. 把温度计指示部件放入前面板窗口。 a. 在前面板窗口的空白处点击鼠标键，然后从弹出的Numeric子模板选择 Thermometer。 b. 在高亮的文本框中输入“温度计”,再点击鼠标键按钮。 3. 重新设定温度计的标尺范围为0.0到100.0。使用标签工具A，双击温度计 标尺的10.0，输入100.0，再点击鼠标键或者工具栏中的V按钮。 4. 在前面板窗口中放入竖直开关控制。 a. 在面板窗口的空白处点击鼠标键，然后弹出的Boolean子模板中选择 Vertical Switch,在文本框中输入“温度值单位”,再点击鼠标键或者工 具栏中的V按钮。 b. 使用标签工具A，在开关的“条件真”（true）位置旁边输入自由标签“摄

氏”,再在“条件假”（false）位置旁边输入自由标签“华氏”。 框图程序： 1. 从Windows菜单下选择Show Diagram功能打开框图程序窗口。 2. 点击框图程序窗口的空白处，弹出功能模板，从弹出的菜单中选择所需的 对象。本程序用到下面的对象： Demo Read Voltage VI程序（Tutorial子模板）。在本例中，该程序模拟从DAQ 卡的0通道读取电压值。 Multiply（乘法）功能（Numeric子模板）。在本例中，将读取电压值乘以100.00，以获得华氏温度。 Subtract（减法）功能（Numeric子模板）。在本例中，从华氏温度中减去32.0，以转换成摄氏温度。 Divide（除法）功能（Numeric子模板）。在本例中，把相减的结果除以1.8以转换成摄氏温度。 Select（选择）功能（Comparison子模板）。取决于温标选择开关的值。该功能输出华氏温度（当选择开关为false）或者摄氏温度（选择开关为True）数值。 数值常数。用连线工具，点击你希望连接一个数值常数的对象，并选择Create Constant功能。若要修改常数值，用标签工具双点数值，再写入新的数值。 字符串常量。用连线工具，点击你希望连接字符串常量的对象，再选择Create Constant功能。要输入字符串，用标签工具双击字符串，再输入新的字符串。 3. 使用移位工具（Positioning tool），把图标移至图示的位置，再用连线工 具连接起来。Demo Read Voltage VI子程序模拟从数据采集卡的0通 道读取电压，我们的程序再将读数乘以100.0转换成华氏温度读数，或者 再把华氏温度转换成摄氏温度。 4. 选择前面板窗口，使之变成当前窗口，并运行VI程序。点击连续运行按钮， 便程序运行于连续运行模式。

地球科学概论重点知识

绪论 1、什么是地球科学？ 答：系统研究地球物质的组成、运动、时空演化及其形成机制的自然学科。它以整体地球作为研究对象，包括自地心至外层空间十分广阔的范围，是由固体地圈(包括岩石圈、地幔和地核)、大气圈、水圈和生物圈组成的一个开放的复杂巨系。 第一章宇宙中的地球 1、恒星的概念？ 答：由炽热的气体组成的、能自身发光的球形或类似球形的天体。构成恒星的气体主要是氢，其次是氦。如太阳。 2、星云的概念？答：由星际气体和星际尘埃组成的云雾状天体 3、类地行星有？答：水、金、地、火 4、类木行星有？答：木、土、天、海 5、地球的形状为？答：扁率很小的旋转椭球体。 6、地球的平均半径为?答：6371km 第二章行星地球简史 1、宇宙起源的流行理论是什么，其理论依据有哪些？ 答：大爆炸理论。“红移现象”和“宇宙微波背景辐射”。 2、类地行星的特点是什么？ 答：距太阳近，体积小，质量小，密度大，自转慢，卫星少。 3、类木行星的特点是什么？ 答：距太阳远，体积大，质量大，密度小，自转快，卫星多，多具星环。 4、下列哪个行星的表层物质为由氢、氦液体组成液态海。（D） A、水星； B、金星； C、火星； D、木星； 5、卫星的概念？答：是绕行星运行而本身不发光的天体。 6、八大行星中卫星最多的是？（A）A、土星；B、海王星；C、天王星；D、木星； 7、小行星带位于那两大行星之间？（B） A、地球和火星； B、火星和木星； C、木星和土星； D、土星和天王星； 8、太阳系和地球起源占主导地位的学说是？答：星云说。 9、地球的年龄为（B）？A、100亿；B、46亿；C、38亿；D、25亿；

10、地球上已知最老岩石的年龄约为41-42亿年。 11、冥古宙的时间为：4.6-3.8Ga，太古宙的时间为：3.8-2.5Ga；元古宙的时间为：2.5-0.57Ga；古生代的时间为：0.57-0.25Ga。 12、水体中开始有生命的活动的时间为：38亿年。 作业1：简述古生代从老到新有哪些纪，并写出各自的代号，同时论述这些纪中有哪些典型的生物特征或事件？ 答：①从老到新古生代包括寒武纪（∈），奥陶纪（O），志留纪（S），泥盆纪（D），石炭纪（C）和二叠纪（P）。②寒武纪（∈）是生物史上的一次大发展，大量出现海生无脊椎动物，以三叶虫为代表。③奥陶纪（O）的生物界较寒武纪更为繁盛，海生无脊椎动物空前发展，其中以笔石、三叶虫、鹦鹉螺类和腕足类最为重要。④志留纪（S），是笔石的时代。⑤泥盆纪（D）是脊椎动物进入飞跃发展时期，为鱼类的时代。⑥石炭纪（C）出现了大规模的森林，是我国北方的主要成煤期；⑦二叠纪（P）发生了有史以来最严重的大灭绝事件，估计地球上有96%的物种灭绝，其中90%的海洋生物和70%的陆地脊椎动物灭绝。 第三章地球的物质组成 1、克拉克值的概念？答：元素在地壳中的平均百分含量。 2、地壳中含量最多的8种元素是？答：O、Si、Al、Fe、Ca、Mg、Na、K。 3、地幔中含量最多的元素有？答：O、Si、Al、Fe、Mg。 4、地核中含量最多的元素有？答：Fe、Ni、S。 5、水圈中含量最多的元素有？答：O、H、Cl、Na。 6、生物圈中含量最多的元素有？答：O、C、H、N、S。 7、大气圈中含量最多的元素有？答：N、O、Ar。 8、矿物的概念？ 答：天然（地质作用）形成的固体化合物或单质，具有一定的化学成分和物理性质。是组成地球的基本物质。 9、下列全由矿物组成的一组是?（ D） A.石英、煤、云母； B.辉石、沥青、金刚石； C.人造水晶、矿泉水、方解石； D.高岭石、长石、金刚石； 10、矿物颜色和条痕之间有何区别？