地球科学前沿论文范文初中物理历史

近年来，国土资源部在瞄准国际地学前沿研究方面取得了一批有重大意义的成果，例如利用先进的钻探技术对地球深部进行调查，通过专题综合研究进一步加深对岩石圈深部结构、组成与演化的认识，揭示古大陆的演化过程以及编制地质图集，同位素研究和地球生命的早期演化研究方面也获得了一些重要发现和突破。中国大陆科学钻探工程中国大陆科学钻探工程（CCSD）是中国国家重大科学工程项目之一，也是国际大陆科学钻探计划（ICDP）的重点项目。中国大陆科学钻探工程科钻一井于2001年6月25日开始试钻，2005年3月8日钻进到2m深度后胜利完钻。建立了深入地球深部的“金柱子”；通过高精度测试，在苏鲁地区三维空间范围内普遍发现柯石英，表明榴辉岩及其围岩的原岩所组成的巨量陆壳物质曾整体发生超深俯冲。CCSD成果——印度尼西亚地震的流体记录我国的钻探技术人员推出螺杆马达-液动锤-金刚石取心钻进系统发现多种来自深地幔的物质，开拓了地幔矿物学和动力学的研究新领域；在钻孔岩心中发现来自深部具有特殊性能的细菌，并已经培养出活体；在线地下流体4900m处捕获印度尼西亚苏门答腊3级地震信息。大陆钻探工程试验成功螺杆马达-液动锤-金刚石取心钻进技术；改进了液动锤钻进技术；研制开发出了适合于硬岩、深井钻进的金刚石取心钻进系统以及硬岩扩孔钻进系统和硬岩定向钻进系统。中国大陆岩石圈三维结构研究根据东亚及西太平洋地区58个数字地震台站和我国地学剖面及人工地震测深数据高分辨率面波和体波三维速度反演，绘制出了中国及邻区地壳、上地幔、软流圈三维速度结构及图像，建立了岩石圈三维结构速度模型，揭示出东亚及西太平洋地区70～250km深度存在一个巨型低速体。在中国东部岩石圈50～250km深度，发现高速体与低速体呈非层状“块体镶嵌结构”；显示岩石圈垂向结构复杂，普遍呈现明显的“上老下新”年龄结构；证明中生代以来，东亚地区存在软流圈物质上涌，导致中国中生代的造山作用和东部新生代裂谷的形成，提出了“东亚型造山作用”的新认识；建立了中国大陆18个代表性地区岩石圈岩石学结构柱状剖面，把中国大陆及毗邻海域划分为克拉通、造山带、裂谷、边缘海洋壳及岛弧等5种岩石圈类型，构建了中国大陆及邻区海域岩石圈岩石学结构模型。地震反演和层析成像证实青藏高原中部巨型南北向构造带和羌塘地体深部巨型低速体的存在，获得印度岩石圈地幔俯冲到羌塘地体之下的清晰图像；证明岩石圈减薄和软流圈物质上涌是导致中国东部晚中生代大规模岩浆活动和成矿作用的主导因素；大规模成矿往往发生在岩石圈根失稳、去根和软流圈物质大规模上涌时期，与该区最后一次强烈岩浆活动有关，此外研究还编制了《中国岩石圈三维结构特征图集》。中国大陆岩石圈岩石学结构模型中国东部岩石圈地幔和软流圈呈非层状“块体镶嵌结构”西藏纳木错地区第四纪环境演变调查研究提出了西藏纳木错地区第四纪晚期以来区域环境演化的基本规律、湖相沉积的研究方法和环境预测与评价的新思路。发现了青藏高原在10万年前曾经存在面积约10万km2的“古大湖”，并确定其演化特点；揭示了“古大湖”演化过程和青藏高原隆升与环境演化关系；建立了研究区第四纪纳木错群（Q3-4n）及上更新统干玛弄组（Q3g）和全新统扎弄淌组（Q4z）；发现湖相沉积岩新类型——湖滩岩，并进行定义；依据地貌、沉积、环境地球化学、同位素年龄及微体古生物化石等，揭示该区“古大湖”及其环境演化历史；对该区第四纪冰期进行了划分和对比，确定冰川剥蚀作用与念青唐古拉山隆升的关系；划分纳木错及周缘的高原面为山顶面和主夷平面。天湖——纳木错，远处为扎西多半岛纳木错东北岸的干玛弄组甘肃鸟2006年6月，中国地质科学院地质研究所的科学家在甘肃省昌马县发现丰富完整的“甘肃鸟”化石。科学家运用分支系统学的方法，对挖掘出的包括“甘肃鸟”在内20余种主要中生代鸟类的200余条性状进行分析研究，“发现甘肃鸟”与北美晚白垩世的鱼鸟和黄昏鸟的亲缘关系密切，它们与现生鸟类共同构成了今鸟类。这一系统关系的确定，将今鸟类化石纪录提前了约3000万年。“甘肃鸟”大约生活在15亿年前的白垩纪早期，与现代鸽子一般大。而且，它与现代鸟类有着很多共同特征，包括羽毛、骨骼、脚蹼。“甘肃鸟”前肢形态及羽毛特征显示出它具有很强的飞行能力，至少能从水面起飞。结合其他后肢骨骼学特征推断，它应当也非常适应水中生活。其后腿和蹼足的细节显示，它可能是靠足推进的潜水鸟，很像现代的鸭子、鹳或潜鸟。“甘肃鸟”被认为是现代鸟类最古老的模型。甘肃鸟的后肢，可见羽毛和蹼的印痕甘肃鸟化石甘肃鸟生态复原图硅同位素地球化学研究新进展研制了国家级硅同位素标准物质，国际参考物质的硅同位素绝对比值与硅原子量进行了准确标定。其结果2005年在国际权威刊物《GEOCHIMICA ET COSMOCHIMICA ACTA》发表。对植物生长时的硅同位素动力学同位素分馏进行深入的研究，为生物与环境的硅同位素研究提供理论依据；对水稻和竹子等重要农作物开展硅同位素研究，用以查明硅在作物中的运移和沉淀机制，以便更有效的利用硅肥，提高作物的抗倒伏与防病虫害能力；对河流进行系统的硅同位素研究，为研究硅在河流中的行为，探讨地球表面圈层间的硅循环提供新的手段。《SILICONISOTOPE GEOCHEMISTRY》硅同位素分馏在室内栽培的水稻中国地质图集中国地质图集除34个省、直辖市、自治区、特别行政区的地质图外，还配置了世界、亚洲、全国和地区的地质图，编制了15幅相关专业性图类。反映了我国区域地质、地球物理、水文地质、海洋地质等多方面的研究成果，从大陆扩展到相邻海区，从地壳扩展到岩石圈深部，从构造变形到地球动力学，体现了多学科结合、交叉、渗透和综合解释地球的信息。《中国地质图集》提供了翔实的基础地质图件和丰富的资料，扩大了地质学的服务领域，加强了第四纪地质、水文地质、新构造运动、地震灾害等的研究，关注与人类生活密切相关的地质环境，关注大城市基岩地质地下水含水层、地面沉降等敏感问题。图集应用数字制图技术和CTP（Computer to plate）制版技术，扩大了地质信息量。中国地质图集中国地质图

第一节地球科学的研究对象和研究内容人类生活在地球上，衣食住行等一切活动都离不开地球。如人们要靠山川大地获取生活资料以维持生命，要从地球中开采矿物资源制造生产和生活工具，要了解地球上的自然地理和气候条件以便发展生产，要与地球上发生的各种自然灾害作斗争。因而，人类在长期的实践中逐步加深了对地球的认识，并且逐渐形成了一门以地球为研究对象的科学——地球科学（geoscience）。地球科学简称地学，是数学、物理学、化学、天文学、地学、生物学六大基础自然科学之一。地球科学以地球为研究对象，包括环绕地球周围的气体（大气圈）、地球表面的水体（水圈）、地球表面形态和固体地球本身。至于地球表面的生物体（生物圈），由于其研究内容广、分支学科较多、且研究方法具有特殊性，因而已独立成一门专门的基础自然科学——生物学。但生物的起源与演化、生物体与生存的地球环境之间的关系也属于地球科学的研究范畴。地球科学是一门理论性和应用性都很强的科学。它不仅承担着揭示自然界奥秘与规律的科学使命，同时也为生活在地球上的人类如何利用、适应和改造自然提供科学的方法论。随着生产和科学技术的发展，地球科学的研究内容和领域也不断地深入和扩展，逐渐形成了日臻完善的由多学科组成的综合性学科体系。地球科学目前主要包括地质学、地球物理学、地理学、气象学、水文学、海洋学、土壤学、环境地学等学科。其中，地质学（geology）由于其研究领域广博、分支学科较多，并且以研究地球的本质特征为目的，因而成为地球科学的主要组成部分，以至于人们有时把地质学和地球科学作为同义语使用，其实两者的含义是有差别的，它们具有包容关系。随着科学的发展，地球科学还会不断地诞生新的学科和出现一些边缘学科。地理学（geography）主要研究地球表面的各种地形、地理环境及其结构、分布和演变规律，并涉及到自然和社会两个领域之间的相互关系。地理学一般可分为自然地理学和人文地理学两大组成部分。自然地理学是研究自然地形、地理环境的结构及发生、发展规律的学科，主要包括普通自然地理学、区域自然地理学、地志学等。人文地理学是研究人和社会与自然地形、地理之间的相互关系的学科，主要包括政治地理学、社会地理学、人口与聚落地理学、经济地理学、历史地理学等。气象学（meteorology）以地球周围的大气圈为研究对象，主要研究大气的各种物理性质、物理现象及其变化规律。其研究内容也很广泛，包括许多分支学科和应用学科。主要的分支学科有大气物理学、天气学、气候学、高空气象学、动力气象学等，主要的应用学科有卫星气象学、无线电气象学、航空气象学、海洋气象学、农业气象学、林业气象学等。其目的在于揭示大气中的各种物理现象和物理过程的发生、发展本质，从而掌握并应用它为人类生活和国家经济建设服务。水文学（hydrology）和海洋学（oceanography）以地球表面分布的水体为研究对象。水文学主要研究地球上江河、湖沼、冰川、地下水以及海洋等各种水体的数量、质量、运动变化与分布规律，以及它们与地理环境、生态系统和人类社会之间的相互影响与相互联系。海洋学是以海洋作为一个独立体进行研究的，它实际上是从地球科学的其它几个分支学科中独立出来的，这是由于海洋在现代地球科学、人类生存环境和未来社会发展中的地位越来越重要的缘故。海洋学是研究海洋中发生的各种现象和规律及其相互关系的各门学科的总称，根据研究内容不同可分为海洋物理学、海洋水文学、海洋化学、海洋生物学、海洋气象学和海洋地质学等。土壤学（soil science）以地球表面发育的土壤层为研究对象。主要研究土壤的物质组成、结构、类型、分布和形成发展过程。根据具体研究内容和应用领域的不同，土壤学也有一些分支学科，如土壤生物学、土壤地理学、土壤气候学、土壤物理学、土壤化学、土壤地质学等。地球物理学（geophysics）是应用物理学的方法研究地球的一门学科，是近代发展起来的地球科学与物理学相结合的一门重要边缘学科。广义的地球物理学的研究对象包括固体地球及其表部的水体和周围的大气圈。但由于水体和大气圈的研究都已建立起相应的独立学科，所以一般所称的地球物理学是狭义的，其主要研究对象是固体地球，因而也可称之为固体地球物理学。地球物理学重点研究固体地球的各种物理性质、物理现象及其发生与发展过程、地球的内部构造与组成、地球的起源与演化等。其主要分支学科有地震学、地磁学、重力学、地热学、地电学、大地测量学、大地构造物理学和应用地球物理学等。其中，应用地球物理学主要是研究地球物理勘探方法及其在地球资源的勘探与开发、地球环境的监测与保护等方面的应用。地质学（geology）研究的主体对象也是固体地球，当前主要是研究固体地球的表层——地壳或岩石圈。地壳或岩石圈的厚度一般为几十到二百公里左右，与地球的半径（6371km）相比只是一个很薄的表壳。这一薄壳之所以成为地质学当前研究的主要对象，一方面是出于实际需要，因为这一层与人类的生活、生产及生存都直接相关；另一方面是受现时人类能力的限制。人们可以直接观测和研究地球表层，但现阶段人类尚无能力对地下深处进行直接研究。钻井取样是目前人们获取地球较深部物质进行直接研究的唯一途径，但由于受当前技术水平的限制，钻井所能达到的深度是有限的。目前世界上最深的钻井（5km）位于俄罗斯西北部的科拉半岛，这一深度尚不足该区大陆地壳厚度的二分之一。可以相信，随着科学技术的发展，地质学研究的对象将不断向地球的深部（如地幔、地核）扩展。地质学的研究内容主要包括固体地球（重点是地壳或岩石圈）的物质组成、内部构造和形成演化历史。按其研究内容和任务的不同，地质学的主要分支学科可简举如下：（1）研究地球的物质组成方面的学科，如结晶学、矿物学、岩石学等；（2）研究地球的内部构造方面的学科，如构造地质学、构造物理学、区域构造学、地球动力学等；（3）研究地球的形成演化方面的学科，如古生物学、地层学、地史学、古地理学、地貌及第四纪地质学等；（4）研究地质学的应用方面的学科，可分为两个方面：其一是研究地下资源方面的分科，如矿床学、石油地质学、煤田地质学、水文地质学等；其二是研究地质与人类生活环境及灾害防护方面的分科，如工程地质学、环境地质学、地震地质学等。此外，人们为了更好地研究上述地质学的各个方面，不断地吸收和借鉴其它一些学科的先进理论、方法和技术，用以促进和深化地质学的各项研究，于是逐渐形成了一系列的边缘学科，如数学地质、地球化学、同位素地质学、天文地质学、海洋地质学、遥感地质学及实验地质学等，这些边缘学科在现代地质学各领域的研究中发挥着极其重要的作用。近几十年来，由于世界各国工业、农业、军事、航天、交通等产业的飞速发展，其结果给地球的自然环境带来了巨大的影响。这种影响有些是直接的（如污染问题）、有些是间接的（如气候变化），它已经严重地影响到地球的自然生态和人类的生存与发展，因而受到科学工作者和全人类的广泛关注。这一问题与地球科学和环境科学关系密切，于是在地球科学中逐渐形成了一门与环境科学相结合的边缘学科，即环境地学。环境地学主要研究地球自然环境的组成、结构、形成、演变以及环境的破坏、污染、防止、保护、改良与评价等。根据地球科学中各学科所研究的侧重点不同，又可分为环境地质学、环境地理学、环境气象学、环境水文学、环境海洋学、环境土壤学等。

“九五”以来，利用先进的探测技术，重点对青藏高原、阿尔金－祁连山、大别苏鲁地区进行了广泛的深部地球物理调查，进一步加深了对上述地区岩石圈深部结构、组成与演化的认识，提出了一系列大陆碰撞的地球动力学模型，深化了大陆动力学研究。此外，在地球早期生命演化研究等方面，也获得了一些重要的发现。2001年国土资源部科技发展报告（一）大陆科学钻探工程前期研究大别苏鲁造山带构造简图，并示出钻孔选区东海所在的位置中国大陆科学钻探工程（CCSD）是一项高科技、高难度的创新性系统工程，它包括在坚硬结晶岩中进行5000米全取心钻探、测井、录井、地球物理遥测、现场分析测试、信息管理系统、长期实验观测以及多学科综合研究等。在主孔孔位确定之前，为查清孔区深部构造，进行了全面的大比例尺反射地震、VSP、大地电磁与重力、磁法及地温测量。反射地震表明，钻孔将穿过多个强反射带。同时，深反射地震发现了郯庐断裂产状近于直立的证据，此成果发表在《EOS》和《EPISODE》等刊物上。毛北地区重力异常图，钻孔将打入到地下高密度体测井与VSP综合研究表明，榴辉岩层、破碎带和剪切带可以产生强反射（CCSD—MH，CCSD主孔位置，CCSD—PP2，CCSD预先导孔2孔，ZK2304是以前找矿打的浅孔）（二）岩石圈深部探测新疆地学大断面地质－地球物理综合研究在新疆地学断面上，深反射剖面发现了塔里木和青藏高原岩石圈碰撞的证据。宽频地震观测也证实了这一点，并且发现碰撞的席卷深度超过100公里。深地震测深剖面首次揭示出天山和塔里木的地壳结构，发现天山地壳轻，山根莫霍面断裂可能是塔里木俯冲的结果。研究还表明，塔里木地壳具有刚性特征，地震的平均速度高。同时还发现了塔中隆起的证据。在上述发现基础上，提出了青藏高原北缘“水平挤压”的理论模型。新疆宽频地震等值线图阿尔金－祁连山地质演化研究通过横切山脉的宽频地震观测，经地震波层析分析，发现阿尔金断裂深达140公里。该成果于1998年10月发表在《Science》和《中国地球物理》杂志上。阿尔金断裂带（ATF）及邻区地震层析图阿尔金走滑断裂带形成与演化中美科学家通过对阿尔金走滑断裂带形成活动时期、不同阶段走滑位移量、运动速率、构造－地貌演化系统的研究，认为新生代印度板块与亚洲大陆的会聚是通过一系列陆内变形来调整的，西昆仑逆冲断裂活动和阿尔金断裂带的左旋走滑具有重要的调节作用。自早渐新世以来，阿尔金断裂带东段左旋滑移距离达（280±30）公里，平均滑移速率为10毫米/年：阿尔金断裂带西段240～360公里的滑移量主要通过西昆仑地壳缩短来吸收。应用构造多序级复合控矿理论，在西昆仑地区开展了成矿预测，发现了铜、金矿点（矿化点）14处，实现了寻找金、铜矿床的突破，提交普查评价基地1处，找矿靶区2处，圈定18个成矿远景预测区。深部地球物理探测数据共享与对比研究建成了深部地球物理探测数据库“光盘库子系统”，包括宽频带地震观测、大地电磁测深、深部重力测量、深部磁力测量与大地热流密度测量等七种方法数据子库。初步收集了我部“六五”、“七五”和“八五”期间在深部地质计划执行过程中得到的深部地球物理探测数据。其中深地震反射剖面859公里，深地震测深剖面约13000公里，大地电磁测深数据约250点，宽频带地震测量数据约44GB，以及以1:50万和1:100万比例尺采集的若干剖面的重力异常数据（剖面8条，总长度10925公里，物理点总数2726个，测区4个，网格点总数7500个）和磁力异常数据（剖面5条，总长度8421公里，物理点总数1815个，测区4个，网格点总数9050个）；大地热流密度值839个。目前，该系统可以在1:50万的地理底图上，绘制不同专业的测线（剖面）、测点分布图，按照不同图层进行图形查询等等。深部地球物理探测数据库系统结构（三）青藏高原岩石圈的结构及其隆升机制西昆仑两套山前磨拉石的不整合现象：下部为2Ma前形成的变（倒转）磨拉石层，上部为2Ma以后形成的具水平产状的磨拉石层青藏高原隆升的地质记录与机制在综合国内外对青藏高原及邻区以裂变径迹法为主的同位素测试和GPS测量数据基础上，对高原隆升速率提出了半定量分析数据，划分了高原隆升阶段，探讨了高原隆升规律。提出了高原隆升“多层次、多阶段、多因素”的证据，并论证了隆升机制。认为从新生代以来，来自大洋扩张的挤压应力，大部分为高原内部各类形变所吸收；高原北部的阿尔金走滑断裂带起到了较强的吸收和阻挡作用，高原东部东经102°的构造带也起到了阻挡的作用，南来的挤压应力对天山及其以北和东经102。以东地区不可能产生强烈的影响。2001年国土资源部科技发展报告青藏高原地壳电性结构研究INDEPTH计划进展顺利，在亚东—纳木错—格尔木横穿青藏高原的大地电磁深探测剖面上，获得了较准确的高原地壳结构——青藏高原上地壳较普遍存在不连续的高导体，中下地壳的导电性也远远高于稳定大陆区地壳的导电性，呈区域性的良导电背景。特殊的地壳电性结构表明青藏高原地壳可能较热、塑性较大或普遍存在“流体”。这一成果于2001年4月发表在《Science》上。亚东—纳木错—格尔木大地电磁测深剖面图2001年国土资源部科技发展报告（四）地球早期生命演化研究2001年国土资源部科技发展报告生命的起源与演化是自然科学需回答的一个难题，主要原因是在漫长的地质时期，各类生物很难以化石的形式保存下来，其中形态结构保存完好的更少。近几年，中国古生物学家所获得的一系列惊世的古生物化石标本，对探讨生命演化史中几个关键阶段具有重大科学意义，成为国际古生物学研究的一个亮点。《nature》杂志与美国芝加哥大学出版社收集了15篇首次报道这些发现的原始文章，以及对其中某些文章的评论，汇编成专集——《腾飞之龙》。江泽民主席为该书题写了中文书名，国家自然科学基金委员会杂志部与《nature》杂志联合出版中文版。我部科学家在这方面做了大量工作，取得了一些重要成果。辽西热河生物群综合研究2001年国土资源部科技发展报告1996年，在辽西地区北票四合屯发现了世界上第一只长羽毛的恐龙——中华龙鸟。之后，辽西地区引起了世界地学界的广泛关注。最近，在辽西凌源大王杖子地区发现了一只生活于约3亿年前、全身长有羽毛的小型兽脚类恐龙——奔龙。这是一种小型的快速奔跑的食肉性恐龙，与中趾具有一个镰刀状弯曲的爪和尾巴发育坚硬筋腱的疾走龙关系最密切，发育了与鸟类非常相似的骨骼和羽毛，但他们的嘴里具有牙齿。2001年4月26日，中美科学家在国际权威学术刊物《nature》杂志上公布了他们的研究成果。贵州瓮安生物群研究贵州瓮安生物群的研究，特别是其中含有早期后生动物休眠卵和胚胎的研究，近年来备受国内外学者关注。通过对贵州瓮安等地陡山沱期含磷地层的多种方法（岩石切片法和化学分离法）的深入研究，在陡山沱期瓮安磷块岩中首次发现磷酸盐化原肠胚化石。这一重要发现不仅可以进一步确认上述有争议化石的后生动物的胚胎属性，而且为深入探讨其亲缘关系提供了有价值的化石资料，具有重要的科学意义。《科学通报》封面上刊登的磷酸盐化原肠胚化石内蒙古中生代恐龙化石发拙研究在内蒙古二连盆地新发现恐龙化石埋藏点6处，采集了包括食肉类恐龙、食植物恐龙化石四具，第一次发现了比较完整的兽脚类恐龙化石。食肉类恐龙的发现，丰富了二连盆地恐龙生物群的组成，为二连地区恐龙生物学的研究提供了新的重要资料。发现了食肉类恐龙和食植物恐龙在同一处埋藏的新资料，为研究恐龙古生态学、埋藏学提供了新的宝贵资料。二连盆地发现的姜氏巴克龙骨架（4米长）专栏5美国地球探测计划（Earthscope）美国国家科学基金会（NSF）、美国地质调查局（USGS）、美国国家航空和航天局（NASA）联合发起了一项新的“地球探测”（Earthscope）计划，其目的是应用现代先进的观测仪器和测试手段，加深对北美大陆结构、演化和动力学特征的了解。该计划包括以下四个部分。美国地震阵列（USArray）① 在美国选择2000个地震观测点构成规则的测网，利用400台宽带可移动遥测地震仪组成的阵列，轮流进行地震观测，采集实时数据。该地震阵列能够记录来自本地、区域和遥远地区地震的信息，可分辨出数十公里尺度的地壳和上地幔块体，识别下地幔和核－幔边界构造。与地震仪阵列相匹配，还布设了约50台大地电磁测量仪器，以提供岩石圈温度和流体含量的有关信息。② 利用约2000台便携式地震仪（宽频带、短周期和高频探测仪），按照灵活的发射－接收排列方式，对关键的目标进行测量。便携式地震仪可采用天然地震和炸药作为震源进行高密度和短期测量。这样就可以对许多重要的地质目标进行调查，其中包括断层的深度、活动火山之下岩浆岩的规模、地壳构造与地幔结构之间的关系、地体边界的形状、沉积盆地和造山带的深部结构、大陆裂谷的结构和岩浆垂直运动方式等。③ 扩大美国国家地震台网。由大陆台网构成的相对密集、高质量的观测站（间距300～350公里）对地球深部构造层析成像，提供了长期连续观测的平台，为可移动地震阵列的校准建立了固定参考点。USArray将大大提高大陆岩石圈和地幔深部地震成像的分辨率。圣安德列斯断裂深部观测站（SAFOD）SAFOD的目的是直接采集断裂带样品（岩石和流体），测定断裂带的各种性质，监测深部蠕动和地震活动断裂带。拟在圣安德列斯断裂带，靠近1966年发生里氏6级帕克菲尔德地震震中的地方打一口4公里深的钻孔。钻孔孔位离圣安德列斯断裂足够远（根据地质观测、微震位置和地球物理图像确定），通过钻井和偏斜井的取心，可穿过垂直深度3公里的断裂带，直到断裂带另一侧未受扰动的围岩。板块边界观测站示意图在圣安德列斯深大断裂带内的钻进、采样和井下测量，可在震中深度上对大型活动断裂带的成分、物理状态和力学性质进行直接观测，这将大大加深我们对地震的认识。除了断裂带的岩样和流体样品供实验室分析外，在活动断裂带内及其邻区还计划进行大量的井下地球物理测量和长期监测。观测站监测内容包括近区、宽动态范围的地震能量积聚作用以及周期性地震发生期间孔隙压力、温度和应变的连续变化情况。板块边界观测站（PBO）PBO是一套测量北美西部现今变形的高精度大地测量仪器系统。该大地测量网将从太平洋沿岸延伸到落基山脉的东缘，从阿拉斯加延伸到墨西哥。PBO由两套互补性很强的时间分辨率很高的仪器系统组成，一是分布在1000个点上的GPS系统，另一是分布在200个点上的超低噪声应变测量仪。间距100～200公里的稀疏的GPS网络，将分布于活动火山及活动地震断层带上的大约20个密集网连接成一个整体，覆盖整个美国范围。PBO将大大提高我们观测地壳中与地震和火山活动相伴随的缓慢变形的情况，从而加深我们对地震和火山爆发临近过程的认识，增强预报的准确性。合成孔径干涉雷达（InSAR）InSAR计划是一项特别的专用于科学研究的卫星探测任务，可以对北美及太平洋板块进行周期性的高精度测量（8天一次，分辨率30～100米）。利用干涉合成孔径雷达技术，通过多时相的影像分析对比，可以精确揭示水平和垂直位移，在各种地表条件下分辨率均达1毫米。这一新的雷达影像技术，同PBO计划中的连续GPS及应变测量结果结合在一起，可以测绘火山、地震爆发前后及爆发期间的地表位移，提供断裂机制和地震爆发的线索。InSAR还能保证人们发现穿过宽广的活动变形带的与地震有关的应变积累，圈画出未来的地质危险区。InSAR可以允许人们得到可能导致火山爆发的岩浆系统中岩浆的位置和运移情况，还可以提供测绘由石油开采和地下水抽取导致的地面沉降状况。

地球科学前沿论文范文高中物理历史

地球科学是一门既古老而又年轻的科学。说其古老，是因为有关地球科学知识的萌芽与积累从人类诞生的那天起就已开始；说其年轻，是因为地球科学的主要学科的真正创立只是最近几个世纪的事情，并且迄今为止，地球科学虽已发展成为一个较为完善的科学体系，但其中仍存在许多重大基础理论问题未获解决，并且还不断地涌现出新的重大科学问题。地球科学的发展历史大致可分为三个阶段，即：古代地球科学知识的萌芽与积累阶段（17世纪以前）、地球科学的主要学科的创立与初步发展阶段（17～19世纪）、地球科学的革命与全面发展阶段（20世纪至今）。现今地球科学正处在一个革故鼎新的关键时期，可以预见，在不远的将来，地球科学将进入一个全新的、更成熟的发展新阶段。（一）古代地球科学知识的萌芽与积累（17世纪以前）有关地球科学的知识与人类生活密切相关，其思想的萌芽可以追溯到远古时代。随着人类文明的发展，地球科学知识也得到了不断积累。我国是具有悠久历史的文明古国，其地球科学思想萌芽之早、知识积累之丰富是任何其他国家都不能比拟的，现仅举几例，可见一斑。《禹贡》、《山海经》、《管子》是成书于春秋战国时代（公元前770～公元前221年）的最早一批有关地理、地质、水文、气象的著作。《禹贡》记载了公元前21世纪大禹治水时候所了解的全国各地的矿产情况和山川地形。《山海经》除记述了山岳、河流、湖泊、沼泽、气候与气象等之外，还记述了岩石（矿石）及矿物（金属与非金属矿物）72种，矿产地440多处，此书把矿产划分为金、玉、石、土四大类，这是世界上最早提出的矿产分类。《管子》一书曾对金属矿床与找矿知识有精辟论述，指出了利用矿物共生组合及“铁帽”等作为找矿标志的科学方法。该书还曾对河流的横向环流、侧蚀作用形成河曲的过程进行了正确分析。东汉杰出的科学家张衡于公元132年创造了世界上第一台地震仪——候风地动仪，公元138年在洛阳用这台地震仪正确测出了发生在650 km外的陇西地震（图0-5）。《水经注》是南北朝卓越的地学家郦道元在研究前人著作的基础上，结合自己的实际考察，于公元512～518年编写的著名地学著作。书中涉及地域广泛（包括中国及部分邻区），记述内容包括河流、瀑布、湖泊、风沙、溶洞、火山、地震、山崩、地滑、温泉、陨石、化石、矿物、岩石和矿产等多方面的地质、地理及水文等内容，至今仍有参考价值。图0-5 张衡的候风地动仪及简要原理（引自徐邦梁，1994）宋朝沈括（1031～1095年）所著《梦溪笔谈》是一部百科全书式的光辉著作，其中涉及地球科学领域的包括陨石、地震、矿物、矿床、化石、河流、地下水、海陆变迁、地形测量和制图等多方面。例如，书中论述了流水的侵蚀作用与沉积作用；推断华北平原是由河流自上游搬运泥沙到下游沉积而形成的冲积平原；沈括还根据太行山东麓山崖间所见海生螺蚌化石，推断东距大海千里以外的该地在古代曾经是海滨；他还根据化石推测古地理、古气候的变迁。沈括对化石的正确认识比意大利人达·芬奇所提出的类似观点要早400年；他在分析地质问题时使用的古今类比法比莱伊尔《地质学原理》所应用的“将今论古”的方法要早700多年。沈括还首次使用“石油”这一科学术语，该术语被一直沿用至今。《徐霞客游记》是明朝徐宏祖（1586～1641年）撰写的一部考察纪实性著作，书中对我国许多地区的岩溶、火山、温泉、水文、地貌及矿物等作了极有价值的记述。《天工开物》为明代宋应星（1587～1661年？）所著，书中详细记载了非金属矿物的产地、形状及性质；并根据煤的硬度与挥发性提出了世界上较早的煤分类法；特别是第一次系统论述了我国采矿工程技术，对矿藏开采、井下支护、通风、矿井充填、矿石洗选等都有细致描述。由此可见，我国古代地球科学思想非常活跃，积累了丰富的理论和实践知识，这一领域的研究与成就当居世界前列。但是由于我国封建社会（特别是后期）的闭关自守，重视习文读经，轻视生产技术和自然科学知识，搞文化专制统治，严重阻碍了科学的发展，使近代地球科学的一些主要学科没能在中国这片沃土上诞生。国外古代地质知识的萌芽与积累主要集中于欧洲。古希腊学者毕达哥拉斯（约公元前571～公元前497年）、亚里士多德（公元前384～公元前342年）、狄奥弗拉斯特（公元前370～公元前287年）等都曾对火山喷发、地震和尼罗河三角洲的形成进行了观察和解释，并根据岩层中的贝壳化石得出海陆变迁的概念，他们还对部分岩石、矿物作了初步分类和描述，还对一些天气现象作过适当的描述与解释。古罗马的斯特拉波（Strabo，公元前63～公元20年）著有《地理学》，书中论及了有关化石、海陆变迁、火山、地震、河流的搬运与沉积作用等许多方面的地质问题。老普里尼（Pliny the Elder）于公元77年著出《自然史》，书中曾对矿物进行了专门论述，包括当时使用的各种矿物、建筑用石材、矿石及矿床、采矿及冶金方法等。同时代的西尼卡（Seneca）著有《自然问题》等书，论述了有关地震、地下水和地面水问题，认识到河流对山谷的侵蚀作用。14～16世纪欧洲的“文艺复兴”运动给地球科学的发展带来了生机，为地球科学的一些主要学科的创立准备了条件。15世纪末至16世纪初，哥伦布、麦哲伦等相继环球航海成功，证实地球是球形，并对大洋和大陆的轮廓有了初步了解。1530～1540年，哥白尼写成了《天体运动》这一伟大著作，提出了“太阳中心说”。这对该时期的地球科学研究起了重要促进作用。意大利艺术家达·芬奇（1452～1519年）早年曾领导开凿运河工程，他对化石进行了细致的观察和研究。他认为，现今内陆或高山上发现的海生贝壳化石，是原先生长在海水中的生物，后来埋藏在泥沙中而形成，并由此推测海陆变迁历史。他还明确指出，地球是一本书，这本书早于文字记载，科学的任务就是辨读地球自身的历史痕迹。德国的阿格里柯拉（Agricola，1494～1555年）一生著有七部地质专著，除了叙述德国采矿业的发展以外，还根据矿物的物理性质对其进行分类，对矿物与金属矿床的形成及相互关系作了论述，并涉及古生物学等问题。后人誉之为“矿物学之父”。（二）地球科学的主要学科的创立与初步发展（17～19世纪）对于气象学，从古代到16世纪只限于零碎的定性观察和描述，还谈不到独立的科学。17世纪，由于工业和自然科学的发展，特别是物理学的成就，使较精密的气象仪器相继发明，有关气象学的理论也得到很大提高，使气象学逐步发展成为独立的科学。意大利物理学家和天文学家伽利略（Galileo）于1593年发明了温度表，意大利物理学家和数学家托里拆利（Torricelli）于1643年发明了气压表。由于有了温度表和气压表等气象仪器，1653年在意大利北部建立了气象观测站，以后许多国家也相继建立气象台站。由于广泛的气象观测，获得了丰富的资料，气象学的研究逐步深入。此后，随着无线电通讯技术的发展，使气象观测结果能很快地传到各地，给予编制和研究天气图以可能性。1860～1865年间天气图迅速发展起来。19世纪末，在小范围内已开始了高空探测的高空气象学。在地球科学中，地质学的创立具有划时代的意义。欧洲18世纪开始进入产业革命时期，随着生产力的提高和近代工业化的急速发展，对矿产的需求日益增加，因而促进了找矿和地质调查工作，使地质知识与资料迅速积累，逐步形成了系统的地质学理论和研究方法，于是地质学作为一门独立的科学诞生了。在地质学的创立过程中，学术思想论战曾起到了重要的促进作用。当时的论战是在“火成论”者与“水成论”者之间及“均变论”者与“灾变论”者之间进行的。“水成论”者认为，组成地壳的所有岩石都是从原始海洋物质中结晶、沉淀形成的，他们否认地壳运动的存在，主张地球从取得现有形态以来没有发生过大的变化。“水成论”者的代表人物是德国弗莱堡矿业学院矿物学教授魏尔纳（AGWerner，1750～1817年），他对矿物学的研究有卓越贡献，由于他丰富的知识和口才，使他驰名欧洲，对传播地质学起了重要作用。魏尔纳1775年在弗莱堡开始讲学，“水成论”兴起，由于他的声誉和拥有众多门生及崇拜者，加之教会的支持，使得“水成论”在18世纪后期的欧洲占据统治地位。“火成论”者的代表是苏格兰地质学家赫顿，他发现花岗岩脉穿插在沉积岩中呈侵入接触关系（有烘烤及冷凝边），认为除沉积岩外，还有岩浆岩和变质岩，并认为地壳处于不断的演变之中，这一过程是缓慢的，过去发生的变化和现代进行的演变过程是类似的。他较正确地论述了三大岩类的成因及地壳运动的影响。赫顿1785年发表最初的《地球理论》论文，提出“火成论”，1795年重新发表《地球理论》著作，系统论述了自己的观点。该书为地质学的创立奠定了基础。自此，“水成论”与“火成论”的论战愈演愈烈，随着人们了解到更多的地质现象，到19世纪初，“水成论”观点逐渐被抛弃，“火成论”取得了胜利。“灾变论”者的代表是法国学者居维叶（DGCuvier，1769～1832年），他在研究巴黎盆地地层中的生物化石时发现，在相隔很近的岩层中动植物化石群的种属有显著差异，曾经一度出现的古生物种属，后来竟完全绝灭而代之以新的种属；他还看到较老岩层发生褶皱，上面盖以水平的沉积岩层。于是他便认为地壳曾经发生巨大变革，产生世界规模的大灾变，致使地形改变、生物灭绝，以后在一定的时间内又重新创造出新的动植物来；地球上曾经历了多次这样的大灾变和再创造过程；最后一次大灾变发生在五六千年以前，并造就了地球的现今面貌和生物特征。居维叶的“灾变论”强调地质发展过程中的突变阶段，虽有合理成分，但他否认地球的渐近发展过程，并把其演变历史归结为古今没有联系的一系列不可知的突然事件。居维叶的重复创造与不可知的观点，特别是最后一次灾变的时间与圣经中论述的“大洪水期”和“诺亚方舟”神话一致，因而受到了教会的欢迎，得到广泛传播。与“灾变论”针锋相对的是生物进化论和地质学的“均变论”。法国学者拉马克（Lamark，1744～1829年）在研究巴黎盆地第三纪古生物化石时，发现生物的种与种之间有过渡关系，某些种属是由另一种属发展而来的，并有由低级种属向高级种属演变的规律。他认为生物进化过程是极其漫长的，它与地球的演变历史同时进行。英国地质学家莱伊尔继承了赫顿的思想，经过与“灾变论”的多次论战，在结合前人成果及大量实际资料的基础上，于1830年出版的《地质学原理》第一册中明确提出了地质学的现实主义原则（即“将今论古”），指出地球的发展历史是漫长的，解释地球的历史用不着求助于上帝和灾变，那些看来非常微弱的地质动力，经过长期缓慢的作用过程，就能使地球面貌发生巨大变化。这就是“均变论”的主要思想。随着《地质学原理》一书的问世，“均变论”的思想逐渐取代了“灾变论”，现实主义原则也成为了地质学方法论的一条基本原则。但是“均变论”强调“古今一致”与渐近发展的同时，本身又存在忽视在地壳发展过程中有飞速发展阶段（突变）的片面性。莱伊尔的《地质学原理》（共三册）是一部划时代的著作，它确定了地质科学的概念，总结了地质科学的研究方法，初步建立了地质科学的体系，是地质科学创立的标志。自此以后，地质科学进入初步发展时期，到19世纪末已获得了很大进展。在研究地壳的物质组成方面，用显微镜研究岩石和矿物的方法得到充分发展，地球化学的工作也逐渐开展起来。在研究地壳的演化历史方面，逐渐建立起了比较完善的相对地质年代表。北美学者霍尔、丹纳根据对美国东部造山带的研究，提出了“地槽”学说，对地质学研究产生了深远的影响。在地质学的应用方面，矿床学进一步发展，并诞生出了石油地质学。地震地质学、工程地质学等也开始逐渐发展起来。17世纪德国地理学家瓦陵尼阿士（1622～1650年）的《普通地理学》开始介绍哥白尼、伽利略的“太阳中心说”，提出专论地理学和通论地理学的区别。前者描述特定地区，后者阐述一般原理。18世纪末至19世纪初，德国洪堡德（1769～1859年）与李特尔（1779～1859年）奠定了近代地理学的基础。洪堡德的代表作是《宇宙：世界的自然描述概略》，共五卷。他最早采用计算气象要素平均值的方法研究气候，提出等温线的概念，1817年绘制出第一幅世界年平均温度分布图，提出大陆东西两端的气候差异和海洋性气候、大陆性气候类型。他观测了地势升高100 m气温下降6 ℃的垂直递减现象，研究气候与植物分布、类型的关系，提出平原植物分布的水平地带性和山地植物分布的垂直地带性。他最早运用地形剖面图和地理比较法研究地理现象的规律性，奠定了自然地理学特别是气候学与植物地理学的一般原理。李特尔通过区域描述和地面现象综合比较，研究地理环境对人类活动的影响。他强调地理学要以人地关系为主旨，提出比较地理学的概念。1817年李特尔的《地理学》第一卷出版，到1859年共出版19卷。此后，地理学得到了进一步发展。德国地理学界比较著名的学者和学派有拉采尔的“地理环境论”、赫特纳的“地理学方法论”等。法国比较重要的地理学派有维达尔·白兰士和白吕纳的“人地相关论”等。美国著名的地理学说有戴维斯（WMDavis，1899）的“地貌侵蚀循环说”，该学说主张陆地自然面貌是由侵蚀造成，认为地表形态是连续的，又有阶段的，是地球内部结构与外部营力的结合。他把河流发育分成青年期、壮年期和老年期，地壳上升使河流复活。他的学说奠定了自然地理分析的基础。（三）地球科学的革命与全面发展（20世纪至今）20世纪以来是现代地球科学发展的新时期，在这一时期，传统的地球科学发生了一系列的革命，其中影响最为深远的是固体地球科学（包含地质学和地球物理学等）的革命。固体地球科学的革命主要是大地构造理论上围绕活动论与固定论发生的思想革命。传统的地质观念认为，大陆及海洋只在原来的位置上作垂直升降运动，其相对位置未发生显著变化，故被称为“固定论”，“地槽”“地台”说是其典型代表。“活动论”者认为，大陆曾有过长距离的水平运动，大陆和海洋的相对位置是不断变化的。代表“活动论”的大地构造学说是“大陆漂移—海底扩张—板块构造学说”。经过近半个世纪的争论，到20世纪60年代末期，以现代地质及地球物理研究成果为基础的板块构造学说取得了决定性的胜利，并由此推动了地质学与地球物理学领域的一场深刻革命。与此同时，随着科学技术的进步，20世纪以来的地质学获得了前所未有的全面发展。高温高压实验技术、同位素地质年龄测定技术、电子计算机、电子显微镜、大陆超深钻与深海钻探技术等给地质学的发展以极大的推动作用，使地质学逐步由定性描述与分析向半定量、定量分析与研究发展。地球物理、地球化学方法在研究地球及地壳的物质组成、结构构造及运动特征方面取得了丰硕成果，成为推动地质学发展的强大动力。航天技术在地质学上的应用取得了重大成就，以航天技术为基础的新兴的天文地质学显示出旺盛的生命力。这些研究将为人类最终了解地球起源与演化、解决许多重大地质问题发挥重要作用。地质学的应用是促进地质学发展的动力，20世纪以来除传统的矿床学不断发展，提出了许多新理论之外，石油地质学的发展尤其令人瞩目。水文地质、工程地质、地震地质等的研究也发展迅速。特别是20世纪中期以来，环境地质研究的重要性越来越引起人们的注意，正在向纵深方向发展。20世纪以来在地理学上也发生了重要的革命，特别是研究方法与手段上的革命，通常称为地理学的计量革命。20世纪50年代，地理学开始采用现代数学方法分析地理问题。1955年，美国华盛顿大学地理系在加里逊主持下开设第一个应用数理统计研究班，推动计量地理学发展。1963年，伯顿提出“计量革命”口号，使这一趋势推向欧洲和全球。地理学计量革命的实质是用现代数学方法和计算机，运用模型和模拟，使地理学的理论精确化，计算快速化，从传统的定性分析向定性和定量分析相结合过渡。20世纪60年代以来，在计量革命的推动下，人们把地理环境和区域看作是一个系统，大量地应用计算机、遥感、遥测等新方法，对系统及其相互作用进行模式化、公式化，用数字、图像等定量表达人地关系，说明区域差异与变化，从而对地理环境的演化进行科学预测，以期达到人地关系的最优化。这就是“地理信息系统（GIS）”的成功开发与广泛应用。这样，使地理学由以前的现象描述发展到科学解释和定量预测的新阶段。与此同时，由于社会的需要，应用性的地理分支学科大量涌现，如工程地理学、环境地理学、资源地理学、应用景观学等。20世纪以来气象学的革命性变化更加突出。在20世纪的前50年，气象观测开始由传统的地面观测向高空发展，主要以风筝、气球等为高空观测工具，其所达到的高度是有限的。20世纪50年代以后，由于观测系统有了激光、雷达、人造地球卫星等新技术与新手段，大大地推进了气象学的发展。大规模的综合遥测、遥感，使得几小时的短期灾害性天气预报不再是纯预报问题，而变成了对实况的跟踪与真实预报。计算机的大量利用，使得对大气现象定量地进行数值模拟成为现实。这些研究的进步也大大促进了气象学基础理论的发展。地球科学的全面、飞速发展，还使得20世纪以来诞生了一些新兴的分支学科，如地球物理学、地球化学、海洋学、环境地学、地球系统科学等。海洋学与环境地学都与人类现今的生活、生存及未来的发展有着极其紧密的联系，因而受到科学工作者及整个社会的高度重视，它们在地球科学中的地位也愈来愈重要。20世纪后期，随着地球科学综合性、系统性研究的深入，地球系统科学这一分支学科逐渐兴起和发展起来。地球系统科学把地球看成为一个由多个层圈子系统组成的统一、复合系统，强调用系统论的观点综合性、整体性研究整个地球系统（包括各子系统）的过去、现在及未来的行为。（四）地球科学的发展展望21世纪将是人类社会发展史上的一个巨大变革时代。现今地球科学的发展正在进入一个建立新知识体系的重大转折时期。长期以来，地球科学在社会中的作用主要是通过研究地球，指导寻找矿产、能源和各种自然资源，以保证人类和社会发展对资源的需求；而对于自然环境方面的应用则处于从属的地位。由此建立起来的地球科学知识体系可概括为“资源型”的知识体系。但是，随着社会发展，当代社会正面临着人口、资源、灾害和环境方面的挑战，它直接威胁着今后社会的进步和人类的生存条件。在这些挑战面前，地球科学除要解决能源和矿产问题外，还必须帮助解决当今社会生活中面临的许多重大问题：减轻自然和人为灾害、寻找和保证充足干净的水源、安全处理有毒有害和放射性废物以及为合理利用自然资源、为环境污染的综合治理、为保护生态环境、为国土整治和农业发展等等提供地学知识和服务。所有这一切，都将促使地球科学从“资源时代”进入“环境时代”和“社会综合应用时代”。因而要求其社会功能由“资源型”拓宽到“社会型”。与此相适应，地球科学的主要任务和目标都将会发生相应变化。例如，1993年美国国家研究理事会发表了指导美国地球科学发展的战略报告，即《固体地球科学与社会》报告。该报告明确指出，固体地球科学今后的主要任务是：①了解全球系统所涉及的过程，特别注意地球系统各组成部分之间的联系和相互作用；②提供充足的自然资源（水、矿产和燃料）；③减轻地质灾害；④调节全球和区域的环境变化。这份报告强调，地球科学研究的目标是了解整个地球系统过去、现在和未来的行为，以保证人类社会持续发展的条件。地球系统科学的兴起正是地球科学为适应上述新形势而发展的结果。由于地球系统科学与地球的环境、资源、全球变化和人类可持续发展研究等结合紧密，代表着地球科学新的研究前缘和学科生长点，因而受到广大的科学工作者及全社会的极大关注。地球系统科学目前所涉及的重点研究内容主要有地球系统的相互作用与动力学、全球变化、数字地球、地球系统科学与人类可持续发展的关系等。地球系统科学研究已取得了许多重要进展，可以预见，其研究的深度、广度和应用前景将是不可估量的。当然，地球系统科学并不能代替传统地球科学各分支学科的研究与发展，相反要求它们能更深入精确地研究和提供地球系统各组成部分自身的特征与规律性认识，以便进行系统分析和综合。因此，从某种意义上说，地球系统科学与地球科学各分支学科之间的关系是一种全局与局部、整体与部分的关系。由上可见，未来的地球科学将成为关系到人类生存和社会发展的科学。地球科学的前景是光明的，它在社会发展中和在自然科学中的地位将会更加提高。因此，一些科学家大胆预言：“21世纪将是地球科学的世纪”。

地球物理学学科中的地震学和地磁学两个领域有着悠久的历史，在这两个方面我国均为先驱。我国古书籍中就记载有早至公元前20世纪关于极光的现象。东汉张衡在公元132年设计制造了世界上最早的地震仪——候风地动仪。我国约于10世纪就已将指南针用于航海。唐僧一行（683——727）、宋沈括（1031－1095）均对有关地球物理问题作过研究。地球物理学也是早期经典物理学的重要研究内容。牛顿由研究地球和月球的运动而发现了万有引力，由此产生了重力学；牛顿以后的许多数学家和物理学家都曾对地球物理学的研究作出过重要贡献，为地球物理学的形成和发展奠定了基础。地球物理学的发展与科学本身的发展条件和人类生存需要密切相关。在18、19世纪时地球物理学的一系列问题是物理学中引人注目的领域。20世纪20年代开始利用地震波走时理论研究地球内部的分层结构取得突破性进展。30年代兴起的地球物理勘探（特别是地震勘探），对资源的开发和利用起到了关键作用。40年代，特别是第二次世界大战以后发展起来的地壳与上地慢的地震探测极大地深化了人类对岩石层（圈）的认识。50年代开始的地震预测研究受到世界各国的关注。另外，人类在本世纪初探测到了电离层，随后实现了无线电通信。50年代末人造卫星发射成功，发现了辐射带、太阳风和磁层顶，空间物理学迅速发展为一门独立学科，为人类航天活动提供环境认识的保证。50年代的国际地球物理年，舰年代的上地慢计划，70年代的地球动力学计划、国际磁层计划，幼年代、切年代的国际岩石层（圈）计划、地圈一生物圈计划、全球电离层和热层计划、国际日地物理计划，使地球物理学研究取得了新的进展。板块构造学说的提出和新地球观的形成，日地空间各层次能量耦合作用的发现，改变了一系列传统观念。近代正在发展的岩石层（圈）地震层析成象，全球与区域的三维结构，复杂地质构造中地震波理论，地震震源的动力学破裂理论，地球内部介质的不均匀性和非线性特征，热动力机制与演化，环境地球物理，地震灾害预测，流体在岩石层（圈）介质中的作用，日地系统整体变化和地球空间环境预报，反演理论与方法等方面的研究，以及大型快速电子计算机、航空、海洋和空间探测技术的应用，将进一步提高地球物理的研究水平，深化人类对地球物理问题的认识。地球物理学是一门应用性很强的基础学科，它的研究成果有助于增进人类对所生息的地球及其周围空间环境的科学认识，而且支持着众多的国民经济建设中具有重要意义的产业部门或高科技领域。例如，勘探和开发利用石油与天然气、地热资源、金属与非金属矿藏，预测与预防（或防治）诸如地震、火山、滑坡及岩爆等自然灾害，保护与监测地球生态环境，保障目地空间环境中航天飞行安全等。今天，地球物理学已成为地球科学中最具活力的学科之一，并且与地质科学有密切联系，其研究成果将对21世纪人类的生存发展产生重要影响。当代地球物理学面临严峻的挑战，如自然灾害、能源需求急增、资源短缺、环境恶化、人口增长对土地的压力等均直接威胁着人类的生存与进步，空间开发国际竞争则直接关系到国家安全和利益。地球物理学家必须投入研究和解决一系列严峻的挑战性问题，为确保人类社会的可持续发展作出贡献。地球物理学包括固体地球物理学和空间物理学两个二级学科。

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地球科学前沿论文范文初中生物

人类经过漫长的奋斗历程，在改造自然和发展经济方面建树了辉煌的业绩;与此同时，由于工业化过程中的处置失当，不合理地开发利用自然资源，以致造成了全球化的环境污染和生态破坏，对人类的生存和发展构成了严重的威胁。目前，世界范围内的环境压力有增无减，环境危机日益严重。初中生正处在掌握环境知识、养成良好环境习惯的重要时期，他们环保素质的高低对今后的生态环境有直接影响，因此在初中生物教学中加强环境教育十分重要。笔者结合自己的教学实际，就生物教学中如何加强环境教育谈点粗浅的体会。立足课本以“纲”为纲，以“本”为本，是义务教育的基本要求和中心目标，也是对学生进行环境教育的前提和基础。在生物教学中，应对散见于各章节中的生态环境知识及“生物与环境”一章给予充分的重视，从内涵和外延两个方面分析基本概念，点拨指导训练学生说概念、比较概念、识记概念和运用概念;运用示意图和典型实例引导学生认识生物形态结构与功能之间、生活习性与环境之间以及生物与生物之间的关系，使学生逐步树立起生物与环境相适应的科学观点;通过识记、理解、综合应用及实际操作，培养学生对环境问题的兴趣，并训练其观察能力、记忆能力和想像思维能力，培养学生客观求实、崇高理性、崇尚实验的科学精神，最终达到“课本奠基”的目标。略加延伸生物教材内容十分丰富，但受学时及篇幅限制，有关生态环境方面的内容叙述往往十分简约，教学中如果“照本宣科”就难以达到预期目的;相反若在教学中对有关叙述略加延伸，会取得较好效果。如在讲授“光合作用的意义”时，可对光合作用吸收二氧化碳放出氧气作如下延伸:通常1公顷的阔叶林，在生长季节，每天可吸收1000kg二氧化碳，释放750kg氧气，如果以成人每天呼吸需要消耗0 75kg氧气，排出0 9kg二氧化碳计算，城市居民每人平均有10m2的林木面积，就能得到充足的氧气供应，并足以消除二氧化碳的危害。又如对“青蛙捕食”可作如下延伸:据测定，1只泽蛙1天可食虫266只，如按每天平均吃虫量50只统计，每亩稻田有1000只泽蛙，每天可消灭二化螟、三化螟等害虫达5万多只。延伸是对教材叙述的“展开”或“例说”，恰当运用可使生态环境知识进一步具体化、直观化，生动有趣味，学生喜闻乐见，但在运用中不可“画蛇添足”或“本末倒置”。适当引入教学中，一些抽象或复杂的环境问题初中生不易接受，成为教学的难点，还有一些比较重要的环境知识点比较隐蔽，容易被忽视，成为教学的“盲点”。将课外一些环境知识适当引入，可帮助学生理解难点，重视“盲点”，并能激发学生的学习兴趣，开扩视野，丰富知识。如在讲授“合理灌溉”时，为教育学生节约用水，可引入:农业灌溉用水量很大，据在华北地区调查，种1亩蔬菜大约需水5×104kg～5×104kg，每亩小麦需水4×104kg～5×104kg，1亩棉花需水5×104kg～5×104kg。灌溉应采取“滴灌”或“喷灌”，不应采取“大水漫灌”，以免造成浪费。又如讲授“呼吸卫生”时可引入:一个成人每天通过鼻子呼吸新鲜空气大约2万多次，吸入空气量达15m3～20m3，约为每天所需食物和饮水重量的10倍，如果吸入的空气不清洁或含有有毒成分，对人体健康危害极大。在讲述人口问题时，可引入:地球上的食物充其量只能养活80亿人。我国科学家根据对国土资源、人口增长、生活资料增长和就业等问题的分析，认为我国适度人口总数为6 5亿～7亿，按照这个目标，我国现有人口已超出5亿，因此必须严格控制人口的自然增长，实行计划生育。适当引入是对教材环境知识的丰富和补充，应防止牵强附会或引入过多，加重学生的学习负担。专题讲座教材具有一定的稳定性和滞后性，而环境问题却每日每时地在世界范围内发生着，为了引起学生对环境热点问题的关注，可以适时对学生进行专题讲座。如结合环境纪念日进行专题讲座。在植树节(3月12日)、水日(3月22日)、地球日(4月22日)、环境日(6月5日)、人口日(6月11日)、荒漠化日(6月17日)、土地日(6月25日)、清洁地球日(9月第三个周末)、世界粮食日(11月16日)举行相应的专题讲座;也可结合教材内容进行讲座，如在讲过“探索生物的奥秘”后可以“当今世界面临的四大问题”为专题进行讲座;在讲过“预防食物中毒”后可以“食物污染”为专题进行讲座;也可结合突发的重大生态事件进行专题讲座，如1998年七八月份我国发生了百年不遇的特大洪水，可及时向学生作“生态平衡不容破坏”的专题讲座。积极实践根据教学内容，组织学生调查城镇或居民点的环境状况，观察小型冶炼厂、葡萄酒厂等企业污水的排放量及注入河流后引起河段的变化，观察生活垃圾随处堆放对水质、周围空气的污染及蚊蝇的可怕孳生等，组织学生清理“白色污染”、调查化肥农药农膜的使用情况等，指导学生课外阅读《寂静的春天》《环境保护》等科普读物，学用结合，提高实践的科学性和预见性。实践活动锻炼了学生的观察能力和动脑动手能力，使学生进一步明确环境污染的普遍性和严重性，从而激发他们的责任感和使命感，并为良好环境素质的养成打下坚实的基础。

仅供参考：　　提高学习生物兴趣的几点做法　　当前在生物学科的教学中，由于在考试的影响和指挥下，教师的教学过程过多的重视课堂教学和知识的传授，忽略兴趣的培养和提高。教师不得不去为传授知识而教学。虽然新课标和教材都非常重视学生能力的培养和学习兴趣的提高，往往事与愿违，学生也不是靠兴趣学习，而是为了升学和成绩的提高，没有达到在兴趣和爱好的基础上自主的学习和探究，为了使学生改变被动地，强压地学习变为主动地，自觉地学习，我是从以下几个方面入手的。　　一、营造和谐课堂和平等，民主的学习气氛。　　当前的课堂教学是以学生为主体，教师则是以一个合作者或组织者的身份参与教学活动，这就要求教师要运用“亲其师，信其道。”的心理效应，把爱心带进课堂，把微笑送给每一位学生，把激发兴趣鼓励学生学习的语言带进课堂，营造一种平等，宽容，民主，愉悦的课堂气氛，使学生在兴奋状态下学习，调整好自己的心态，调动学生的思维活动引发学生的发散思维，使课堂气分活跃，使每一位学生都能主动的学习，自觉的参与。兴趣是最好的老师，学生的学习兴趣要靠教师的调动，兴趣调动起来了，主动性提高了，往往能取得事半功倍的效果。同时教师要有一颗火热，诚挚的童心，要和学生打成一片，关心体贴学生，要把爱无私的奉献给他们，和他们交朋友，用友谊去感化他们。还要有一双公正无私的眼睛，和心口如一的语言。用圣洁的思想去陶冶他们，使学生从心底里感激，从道业上信服，去赢得较高的教学效果。　　二、因的制宜激发兴趣，鼓励探究精神。　　兴趣是学习的原动力，兴趣是指一个人力求认识某种事物或接近某种事物的心理倾向，它推动人们去主动观察。在平时教学中，我们应特别注重，因时，因地向学生提出发人深省的有趣的问题，激发学生的好奇心和求知欲，也是对学习过的内容的一种应用或复习。使学生再玩中学，在学中玩，在教学过程中把教学内容设计成可玩，或娱乐性的问题或活动。例如：在无性生殖的应用的一节中，我们就可以把学生根据自己的爱好分成几组，结合学校的环境条件，一部分到学校的绿化带内对木本植物进行嫁接，可以选用枝或芽，并计算成活率。一部分去探究扦插，用自己喜欢的花卉进行，也计算成活率。并记录自己的实验过程。根据中学生的特点可采用组与组评比，组内人与人评比。评比的条件由学生自己制定，教师指导，评出一，二，三等奖。培养了学生的实践精神，竞争能力和科学的探究过程。又如在讲述家蚕一节我根据学校的特点，让学生分组捕获蝴蝶或各种蛾类进行观察，分组时可多可少，也可一人为一组或多人为一组，记录观察到的特征和现象，及捕获的过程，尤其在捕蝴蝶的活动中，学生的兴趣非常浓对所捕获的标本观察的非常细致，并提出各种各样的问题，兴趣达到了高峰，在捕获的过程中对观察细致的同学给予表扬。来调动学生的积极性，提高学习兴趣。因此，在生物教学过程中，要抓住时机，利用日常生活或活动中所见到的生物现象随时随地地提出问题，引导学生思考，如，在校园的锄草活动中，可提出与植物有关的一些问题，什么是平行脉，网状脉，，直根系，须根系，植物根，茎，叶的特点等等。边活动，边观察，边讲述，边提出问题。这样，会收到在课堂无法收到的效果。　　三、重视实验，要严，细要求。　　生物是一门以实验为基础的学科，科学理论的产生主要来自于实验，观察自然现象或事物，探究自然规律，或验证自然规律，都离不开科学实验，通过实验有助于学生加深对基础知识的理解，有助于发展学生的思维能力，对培养学生的观察，分析，综合的能力，提高学生的科学素质，具有十分重要的意义。　　在实验中要尊重事实，依靠证据，要有不厌其烦的精神，严谨的学风，实事求是，服从真理的科学态度，务求正确，准确，科学。这些优秀的品质都需要我们实验教学过程中帮助学生养成，强化。例如，在制作洋葱鳞片叶表皮细胞临时装片的事业中，要求学生要严格按照步骤仔细的去完成，尤其是在撕取洋葱鳞片叶内表皮时，提示学生要注意撕取的大小，薄厚，无论反复多少次，直到合格为止，在制片时要求学生缓缓地放下盖玻片，做到无气泡。用显微镜观察临时装片时，要求学生仔细观察所看到的细胞的形态，大小能区分开每一个细胞，培养严谨的学风，和科学的态度。　　四、让学生学会学习，学会合作。　　授之以鱼，不如授之以渔，因此，在教学过程中，传授给学生学习方法和获取知识的手段比教给学生知识还要重要，掌握学习方法可走上可持续发展的道路，当今社会知识更新和知识爆炸，因此，获取知识的方法更重要。在课堂教学中，要教会学生合作学习，合作探究，研究讨论，养成与他人合作，尊重他人的意见，这些是提高科学素质和研究的重要方面。为此教学中要调动学生学习积极性，采取多种形式，创造研究讨论氛围，倡导合作学习，在一定范围内讨论，辩论，培养合作精神。

甲鱼的生活习性鳖是变形动物水陆两栖，用肺呼吸，鳖无鳃，出水爬行用肺呼吸，有鼻孔、气管、支气管和肺等完善的呼吸系统。肺大而多泡，海绵状，对水中生活十分适应。鳖的咽壁粘膜上也布满了用于水中气体交换的毛细血管，随着水流从口中的吞吐，也可进行水中气体交换。所以，鳖在冬眠期潜栖水底泥沙中，只把嘴尖和管状鼻孔伸到贴近水底的泥沙表面，即可吸收水中的溶氧以维持生命。由于鳖具有以上特殊器官，所以它能较长时间潜栖水底。在温暖地区的水系，鳖的生长期很长；在北方地区，每逢北风呼啸霜铺地、草衰苇败绿水寒的季节，鳖潜伏水底泥沙中冬眠，不吃也不动。鳖平时潜栖在水底泥沙上，头颈藏在体内，双目炯炯窥视水底世界，当鱼虾等游到它的身边时，则突然伸颈袭击，一口咬住不放。在晚春、炎夏和初秋季节，波平浪暖，绿菌铺地，它们常常爬到岸边晒太阳。在风平浪静的炎夏中午前后，常浮到水面，把管状的鼻子伸到水外呼吸空气。稍有风吹草动，立即潜入水中。在温暖季节，每到气压低的阴雨天，鳖也纷纷游到水面呼吸，有时全身露出水面。尤其在阴云密布、大雨滂沱、江河涨水、惊涛拍岸时，常有几十公斤的老鳖探颈张望。鳖的生活习性可归纳为“三喜三怕”即喜静怕惊，喜阳怕风，喜洁怕脏。对周围环境的声响反应灵敏，只要周围稍有动静，鳖即可迅速潜入水底淤泥中，所以养鳖场或养鳖池地环境一定要保持安静。鳖如果经常受到惊吓，对其生长繁植都是很不利的。鳖是以肉食为主的杂食性动物。主要食物为小鱼、小虾、螺、蚌、水生昆虫、蚯蚓、动物内赃等。同时也兼食蔬菜、草类、瓜果等。在食物不足时，同类可互相残食。所以在饲养时一定要大小分类，切不可不同规格的鳖混养在同一池中，以免互相残杀，造成损失。鳖既贪食又耐饿，一次吃后很长时间不吃东西，也不会死亡。当然，这是靠它自身积蓄的营养来维持生命活动的，在人工养殖时一定要供给它充足的食物，以加快它的长生。鳖是一种变温动物，对周围温度的变化非常敏感。当外界温度降至15℃以下时，鳖就开始停食，潜伏在水底泥沙中冬眠（一般为10月至翌年4月），冬眠期长达半年之久。因此，在自然条件下养鳖，生长缓慢，一般一年只长100克左右。为了加快鳖的生长速度，在人工养殖中常采用加温措施，打破鳖的冬眠习性，加快生长速度。：树干为什么是圆的在观察大自然的过程中我偶然发现，树干的形态都近似圆的——空圆锥状。树干为什么是圆锥状的?圆锥状树干有哪些好处?为了探索这些问题，我进行了更深入的观察、分析研究。　　在辅导老师的帮助下，我查阅了有关资料，了解到植物的茎有支持植物体、运输水分和其他养分的作用。树木的茎主要由维管束构成。茎的支持作用主要由木质部木纤维承担，虽然木本植物的茎会逐年加粗，但是在一定时间范围内，茎的木纤维数量是一定的，也就是树木茎的横截面面积一定。接着，我们围绕树干横截面面积一定，假设树干横截面长成不同形状，设计试验，探索树干呈圆锥状的原因和优点。　　经过实验，我们发现：(1)横截面积和长度一定时，三棱柱状物体纵向支持力最大，横向承受力最小；圆柱状物体纵向支持力不如三棱柱状物体，但横向承受力最大；(2)等质量不同形状的树干，矮个圆锥体形树干承受风力最大；(3)风是一种自然现象，影响着树木横截面的形状和树木生长的高矮。近似圆锥状的树干，重心低，加上庞大根系和大地连在一起，重心降得更低，稳度更大；(4)树干横截面呈圆形，可以减少损伤，具有更强的机械强度，能经受住风的袭击。同时，受风力的影响，树干各处的弯曲程度相似，不管风力来自哪个方向，树干承受的阻力大小相似，树干不易受到破坏。　　以上的实验反映了自然规律、自然界给我们启示：(1)横截面呈三角形的柱状物体，具有最大纵向支持力，其形态可用于建筑方面，例如角钢等；(2)横截面是圆形的圆状物体，具有最大的横向承受力，类似形态的建筑材料随处可见，如电视塔、电线杆等。　　在我的观察、试验和分析过程中，逐渐解释、揭示了树干呈圆锥状的奥秘，增长了知识，把学到的知识联系实际加以应用，既巩固了学到的知识，又提高了学习的兴趣，还初步学会了科学观察和分析方法。

作者：孙允强——生物论文原创论文，祝你愉快！　　内容摘要：生物圈是我们赖以生存的环境，我们应当去爱护它、珍惜它、保护它，然而却有一部分人为了一时的经济利益，不惜去破坏它，致使整个生物圈受到严重的破坏… ，人类，是该考虑考虑这些问题了　　论文题目：人类，是该考虑考虑这些问题了　　在宇宙的深处，有一个美丽的星球，他就是我们千千万万生命赖以生存与栖息的地球。这里森林茂密，绿草丛生；这里鸟语花香，春意盎然；这里生气勃勃，百花争艳；这里欣欣向荣，呈现浓浓绿韵。各种各样的生物安详而又快乐的生活着。每天的每天，小鸟在枝头低吟浅唱；鱼儿在水中竞相嬉戏；花儿在天空下会心微笑…各种各样的生物与环境共同合奏起生活的交响乐，美妙的音符充实着美丽的地球家园。然而，进化最高等的人类，作为地球的主宰者，却时不时地演奏出不和谐的音符，或许在不久的将来，以上我所描述的那幅美妙的蓝图，都将成为人类心中的一个梦，永远留藏在人们的心里…　　人类是自私的，为了满足一时的经济利益，大量乱砍滥伐，使得整个森林生态系统呈现衰退的趋势，我国的森林覆盖率从最初的5%一度降至55%，而世界森林平均覆盖率为27%，将近是我国的两倍！这个数字是惊人的。我国的有关专家曾经做过一项测算，测算的结果表明：如果我国的森林覆盖率按照现在的速度减少，那么在三百年内，我国的森林覆盖率将低于11%!难道我们不应为此感到震惊吗？不仅仅是我国，现在世界各国的森林覆盖率也呈现出明显下降的趋势，据有关专家预测：如果人类不采取行动来保护森林，那么八百年后，世界森林平均覆盖率将低于10%！到那时，世界上的沙尘天气将频繁出现，台风、海啸等自然灾害将严重威胁到人类的生存，不止这些，如果森林面积大幅度减少，那么生物圈的碳—氧平衡将受到严重破坏！人类呼吸道疾病的发病率将显著上升。这还不足以引起我们的重视吗？　　人类是贪婪的。我们所在的整个生物圈是一个庞大的系统，动植物种类极其丰富。据科学家的不完全统计，世界上的生物种类大约在500万——1亿中之间，　　这是多么庞大的一个数字啊！这么多的生物共同造就了欣欣向荣、生气勃勃的生物圈。而人类却不懂得珍惜这可爱美妙的生物圈。达尔文的进化论认为：物竞天择，适者生存。不适者将会被大自然淘汰。生物在生存过程中存在着生存竞争，有的物种之所以在地球上消失，主要是人为因素造成的，由于人类的乱砍滥伐、掠夺式的开发和利用生物生存的环境，从而致使环境恶化，物种逐渐减少甚至灭绝…，人类为了所谓的“致富”而大量捕杀野生动物，致使一些野生动物的数量急剧下降，甚至濒临灭绝！例如白鳍豚，现在世界仅剩约200——300只了；还有朱鹮，当时被发现时仅剩7只，而现在也不过200多只；还有藏羚羊，在青海省的分布密度从最初的3—5只/平方千米降至2只/平方千米…，这样的例子还有很多很多…不计其数的野生动物被作为“毛可穿、毛可用、肉可食、器官可入药”的开发利用对象而遭到灭顶之灾…这不值得我们去深思吗？　　人类是无知的。随着经济的发展，人民都富裕起来，私家车在人们面前已不足为奇，马路上随时可以看到来来往往的汽车，而这些汽车产生了大量的尾气，这些尾气中含有大量的二氧化硫等有毒物质，而这些有毒物质扩散到空气中，会严重污染空气的清新，所以致使近几年来空气污染特别严重，人类几乎已经受不了城市的“乌烟瘴气”了…；不仅仅是城市，乡村也存在着严重的环境问题：人类大量使用农药，从而给农作物与人类带来了极大的危害…人类的一系列活动带来了酸雨等大量自然灾害，使得整个生态系统都受到了严重的影响…　　人类对于环境的不合理利用，不仅影响着生物的生存，而且已经达到威胁人类自身生存与发展的地步…　　生物圈，是我们赖以生存的环境。“生物圈II号”计划的失败告诉我们：迄今为止，生物圈只有一个，所以我们应该去爱护它、珍惜它、改善它。我认为人类应切实履行以下几点：　　植树造林　　节能减排　　珍惜水资源　　停止对于濒危生物的捕杀　　禁止过度开垦耕地　　对工业废水进行科学处理后，才可排放　　减少工业废气、汽车尾气等污染物的排放　　保护生物的多样性　　控制人口数量，抑制人口迅猛增长的势头　　…　　在文章的最后，我还是那句话：生物圈，是我们赖以生存的环境。我们应该去爱护它、珍惜它、并改善它，这是我们共同的责任也是我们共同的义务，或许，我们现在并没有感觉到问题的严重，但在不久的将来，或许我们会来重新认真的考虑这些问题…

地球科学前沿论文范文初中物理选修一

可以看下（地球科学前沿）里面的论文~这是中文期刊~你自己可以找下你自己的观点，用英语写出你的观点吧~

Introduction to Digital EarthUS Vice President Al Gore， January 31， 1998 California Science Center in the United States delivered a speech entitled "Digital Earth: Understanding our planet in the twenty-first century approach" the official presentation of the "Digital Earth" Gore's report points out that: a new wave of technological innovation is to allow people to access， storage， processing and display of the Earth's vast data of unprecedented and wide-ranging and diverse environmental and cultural data; and most of such data is "the light of the geographical coordinates"， that is， the geographical location of data on the Earth's surface by reference to a specific location; and now the difficulty lies in how to take full advantage of these vast data， which is how these data become meaningful， that is， to raw data into comprehensible Today， we often find a lot of data， but I do not know how to deal One example can illustrate this Satellite is designed to help human beings we understand the global environment， it will be in two weeks filming the Earth's surface again， the United States continued to collect image data for more than two decades of history; but the vast majority of these images is still quiet lying electronic data As the United States for a period of time over the past agricultural policy， on the one hand， the production of food was piled up in the Midwest rotten food warehouse， on the other hand there are millions of people were starved to Now， it is greed and a thirst for knowledge， and a lot of information while it is idle， no one is