本书针对环境科学、生态学等专业本科生的知识结构和特点,系统介绍了地学的基本概念、基本理论、基本规律和基本技能。全书分为7章。**章绪论部分主要介绍了地学的研究内容、领域和研究方法。第二章至第五章分别介绍了岩石圈(地壳)、大气圈、水圈、土壤圈四个圈层的基础知识、基本规律。为了使学生进一步掌握地学的基本技能,第六章和第七章分别介绍了地图和遥感的基础知识。本书结合地学的*新研究进展,内容新颖,图文并茂,为便于学生自学和复习,各章后面附有参考文献、思考与练习题。针对高中阶段各地区地理教学与考试内容具有较大差异的现状,书中.以小字形式介绍了一些背景知识,供读者参考阅读。
本书具有较强的知识性与实用性,可作为高等院校环境、生态、农业、地理等领域的专业基础课教学用书,同时也可作为研究生或相关领域科技人员的参考书。

**章绪论1
一、研究对象和核心问题1
二、地学在环境、生态等学科中的基础地位2
三、地学的基本任务2
四、研究方法2
参考文献3

第二章地壳4
**节地壳的组成4
一、元素4
二、矿物6
三、岩石13
第二节地质灾害25
一、地震25
二、火山29
三、滑坡和崩塌30
四、泥石流35
第三节构造运动与地壳演化简史37
一、构造运动37
二、地壳演化简史41
参考文献45
思考与练习45

第三章大气圈48
**节大气的物理性状48
一、主要气象要素48
二、空气状态方程55
第二节大气的热量和温度57
一、太阳辐射57
二、地面辐射和大气辐射61
三、大气的增温和冷却62
四、大气的温度66
第三节大气的水分69
一、蒸发和凝结70
二、大气降水72
第四节大气的运动74
一、作用于空气的力74
二、大气环流76
第五节天气系统79
一、气团80
二、锋81
三、气旋和反气旋84
四、影响我国的几种主要天气过程85
第六节气候87
一、气候的形成与变化88
二、城市气候90
参考文献95
思考与练习96

第四章水圈100
**节水圈概述100
一、地球上水的分布100
二、地球上水循环100
三、地球上水的物理性质103
四、地球上水的化学性质105
第二节海洋109
一、海洋的组成与结构110
二、海水运动111
三、厄尔尼诺现象与拉尼娜现象113
第三节河流114
一、水系和流域114
二、河流的水情要素115
三、河流径流116
四、河流泥沙120
第四节湖泊与水库122
一、湖泊122
二、水库125
第五节地下水127
一、地下水的存储状态127
二、地下水按存储条件的分类129
三、地下水的运动131
参考文献132
思考与练习132

第五章土壤圈133
**节土壤的基本特性133
一、土壤的概念及土壤圈的意义133
二、土壤组成特性134
三、土壤形态特性138
四、土壤环境特性144
第二节土壤形成的基本规律148
一、成土因素149
二、主要成土过程154
第三节土壤分类及其主要类型157
一、土壤分类系统157
二、土壤分布规律161
参考文献163
思考与练习164

第六章地图166
**节地图概述166
一、地图的定义与基本特征166
二、地图的组成要素167
三、地图的分类167
第二节地图投影169
一、地图投影基本理论169
二、方位投影及其应用172
三、圆柱投影及其应用173
四、圆锥投影及其应用174
第三节我国基本比例尺地形图及其应用176
一、高斯克吕格投影176
二、**基本比例尺地形图的分幅和编号180
三、地形图量算185
四、地形图的野外应用190
第四节环境专题地图要素的表示方法194
一、地图上显示点状分布要素的方法195
二、地图上显示线状分布要素的方法196
三、地图上显示面状分布要素的方法196
参考文献200
思考与练习201

第七章遥感203
**节遥感基础203
一、遥感概述203
二、遥感的物理基础207
第二节遥感影像解译214
一、解译标志214
二、遥感影像的编号及符号注记216
三、遥感影像目视解译218
四、遥感影像计算机自动识别技术220
参考文献221
思考与练习221
……

**章 绪论
一、研究对象和核心问题
人类生活在地球上,从事生产活动,积累了大量资料,对地球上各种自然现象、自然规律以及环境问题,逐渐有所认识。随着社会发展、科技进步,人类在同自然作斗争的过程中对地球自然现象的认识越来越深入,越来越广泛。研究地球的科学也就随之发展起来。
地学是地球科学的简称。地球科学是研究地球系统并预测其未来行为的**科学。地球是一个复杂的物体,地球系统内存在不同圈层(子系统)之间的相互作用,物理、化学和生物三大基本过程之间的相互作用,以及人类与地球系统之间的相互作用。因此,地球科学是一个庞大的**学科体系群,根据实际研究的不同圈层、内容特色和服务目的,传统上划分出众多的一级和二级学科分类体系。当前,地学的这些独立的学科主要包括地质学、地理学、土壤学、生物学、水文学、地貌学、天文学、气象学与气候学、地球化学、海洋学等学科及分支。可见,地球科学的内涵远远超出地理学的范畴。各个子学科的研究对象和侧**有所不同。如地质学着重研究岩石圈,地理学侧重研究地球表层系统,生物学研究地球上的生命有机体。气象学与气候学研究地球大气圈,天文学从天体的角度研究地球及其起源。
多年来,总是有将地理学与地质学相混淆的情况出现,因此,有必要将二者的研究对象和核心问题加以论述。地质学主要研究地球的物质组成、构造运动、发展历史和演化阶段,并为人类的生存与发展提供必要的地质依据,主要是资源与环境条件的评价。地质学当前主要研究地壳,具体地说地质学是主要研究地壳的物质组成、变化、发展历史和古生物变化历史的一门科学。地理学是研究地理环境的科学,即只研究地球表层系统这一部分人类活动的环境。所谓地球表层,实际上是指海陆表面上下具有一定厚度范围,而不包括地球高空和内部的地球表层。这个表层内存在着人类社会及各种地理要素,具有独特的地理结构和形式。地理环境可分为自然环境、经济环境和社会文化环境三类,据此将地理学分为自然地理学、经济地理学和人文地理学三大类。 本书针对环境科学、生态学等专业本科生的知识结构和特点,系统介绍了地学的基本概念、基本理论、基本规律和基本技能。全书分为7章。**章绪论部分主要介绍了地学的研究内容、领域和研究方法。第二章至第五章分别介绍了岩石圈(地壳)、大气圈、水圈、土壤圈四个圈层的基础知识、基本规律。为了使学生进一步掌握地学的基本技能,第六章和第七章分别介绍了地图和遥感的基础知识。本书结合地学的*新研究进展,内容新颖,图文并茂。为便于学生自学和复习,各章后面附有参考文献、思考与练习题。针对高中阶段各地区地理教学与考试内容具有较大差异的现状,书中以小字形式介绍了一些背景知识,供读者参考阅读。本书具有较强的知识性与实用性,可作为高等院校环境、生态、农业、地理等领域的专业基础课教学用书,同时也可作为研究生或相关领域科技人员的参考书。

地学是一门以地球系统为研究对象的具有良好发展前景的综合性学科。其内容涉及人类生存发展的各个空间环境,涵盖了地球上的岩石圈(地壳)、大气圈、水圈、土壤圈等各个相互联系、相互制约的圈层。学科内容集成了地质学、气象学与气候学、水文学、土壤学等多个相关学科的科研成果,地学基础已成为环境科学和生态学专业必须开设和学生掌握的专业基础课程。
以适应学科发展的新趋势、新需求,支撑教学工作为目标,本书不但对地壳(岩石圈)、大气圈、水圈、土壤圈等进行了系统、全面的介绍,还融入了本领域内有关近期科研成果。同时,也对地图、遥感等基本技能进行了详细介绍,以期让读者在学习过程中掌握地学相关领域的基本知识、基本理论和基本方法,培养基本技能,又能对学科发展有前瞻性了解。
地壳一章从地壳的化学元素组成、矿物组成和岩石组成三个方面介绍地壳的组成,然后分析了典型地质灾害的成因及其特点和预防措施,*后介绍了构造运动和地壳演化简史。大气圈一章从大气的物理性状入手,先后介绍了大气的热量和温度、大气的水分、大气的运动、天气系统和城市气候。水圈一章概述了地球上的水分布、水循环、物理化学性质等基本情况之后,分别介绍了河流、海洋、湖泊、水库、地下水等水体的基本知识。土壤圈一章介绍了土壤的基本特性、形成规律和土壤类型等内容。地图一章综述了地图的基本特性、分类、投影等概况,详细介绍了高斯克吕格投影和地形图的分幅编号,并就地形图的应用和地图要素的表示方法进行了**介绍。遥感一章在介绍遥感物理基础之后**介绍了遥感解译的标志、方法和程序等。
在编写过程中,李佳兴、孟鹏、周鑫、盘德立、覃晴、李然、谢双蔚、王希萌、万伟、李耀、屠腾等同学做了部分前期资料整理和编辑工作。研究生段池清同学负责编写了大气圈一章,并对书中部分插图进行了整理和清绘。在这里向他们表示感谢。
本教材得到南开大学本科生教材专项资金支持。
书稿几经修改,希望尽可能使地学相关领域的新发展、编者在教学过程中得到的体会以及环境类等专业对地学的科研需求等,在教材中有所体现。同时,尽可能避免一些复杂的化学概念,深入浅出,将地学领域的相关知识点和技能循序渐进地、系统地展示给读者
。由于编者水平所限,书中疏漏和不足之处,希望读者批评指正。
姬亚芹
2008年7月