地球科学的研究方法

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地球科学的研究方法范文第1篇

专业课程的安排和设置

地质学专业设置的大体思路与其他专业并无太大差异，大一大二年级为基础课，大三大四为专业主干课。理工类课程中的数学基础――高等数学、线性代数、概率论与数理统计自然是不可少的；专业课除了地球化学方向以外，其余领域都有涉及，如古生物与地层、岩石与矿物、构造、矿床、地球化学等方向。

通过专业基础课的学习，我们能够建立起系统的地球科学思维。在基础课学习之后，我们可以对常见岩石矿物进行鉴定，了解不同岩石矿物性质，对不同地层的形成环境进行复原。了解地球表面沧海桑田的变化历程与变化机制。这些专业基础课不单单是为后面的专业主干课提供知识储备，同时可以为我们今后走上工作岗位提供技术支持。

专业主干课主要是地球物理探测方法与能源、固体矿产勘查理论课程。地球物理探测方法包括重力、地磁、地震、地电射、放性和测井等方法，是不是看上去很高端？在学习了专业基础课和地球物理勘探方法之后，我们知道了形成矿产的环境，就能通过各种办法寻找丰富的资源。

专业实习是我们地球科学课程的特色。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”。书本上的知识掌握透彻是不够的，只有大自然这本天然的教科书才能让我们领略到地球科学的博大精深。

实习是地质学子的必经之路

北戴河地质实习、周口店地质实习、生产实习、毕业论文实习，一系列的专业实习课大大开拓了我们的视野，因而掌握地球科学在野外实际过程的应用是很必要的。地球科学是一门实践性的学科，而且由于专业性质，常常有与大自然“亲密接触”的机会。很多同学因为害怕出野外而对地球科学敬而远之。对于这一点我不否认，因为尽管跋山涉水肯定比端坐在电脑前享受着冷气辛苦很多，但现在很多“驴友”背着包野外远足不也是回到自然吗？

在就业方面，我们专业应用领域较宽。近些年来，我国越来越重视地质灾害的防治与善后。所以，防震减灾单位也需要大量地球科学人才。大型工程建设，如水库、铁路、地铁等的建设，也需要地球科学从业人员进行选址考察等。

地球科学的研究方法范文第2篇

n. balakrishnan

methods and applications of statistics in the atmospheric and earth sciences

2012，384p

hardcover

isbn9780470684443

n. balakrishnan著

地球和大气科学中，简明而全面的统计学方法对于收集和理解数据是十分重要的。本书由100多位地球和大气科学领域顶尖的从业人员和研究人员提供素材，全面揭示了当前的地质、农业、动物和地球科学领域的数据收本文由收集整理集和分析方法。同时，本书还论述了与调查方法相关的技术和计算机统计方法，包括一些新兴的研究方向，如：地区天气的非线性预测、工程地质调查和水污染评价。

地球科学的研究方法范文第3篇

关键词：浙教版； 《科学》； 教材特色

中图分类号：G634.8 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2013）10-013-002

随着基础教育课程改革的全面推行，科学教育在2012年出现了两大翻新。一是对课标的翻新。即将原先的《初中科学课程标准（实验稿）》修改为《初中科学课程标准》（2011版）。二是对教材的翻新。即在新版《初中科学课程标准》的指导下，教育部于2011年对初中科学教材进行了同步的修改和完善，并于2012年秋季学期在各地区正式推广使用。笔者主要从教材框架、教材内容、教材图文设计三个方面，对浙教版初中《科学》七（上）的新旧两版教材进行比较和分析，总结出新版教材编写的特色，挖掘新版教材背后的改编意图，把握新教材所要传达的教学理念，希望能为优化教学实践带来帮助。

一、教材框架在整合中凸显结构性

布鲁纳在其结构主义别强调：“不论我们教什么学科，务必使学生理解该学科的基本结构。”[1]本文通过对比新旧两版教材内容的整体框架，发现两版教材都充分体现了“整合中保留结构，结构中体现整合”的特点。但是，新版教材在整合中更加凸显结构性，主要表现在以下两个方面。

（一）内容框架体系显性化

新版教材内容框架由隐性转向显性。新教材很好地将科学探究，物质科学，生命科学，地球宇宙，科学、技术、社会、环境（STSE）等五大研究领域，各有侧重地统整到每一章当中。并且在七（上）第一章“科学入门”当中，以结构框架图的形式，简单明了地向学生呈现了科学学习的内容（五大领域）和方法（以观察实验为主的科学探究）。但是，在旧版的科学教材中，这样的学科结构内涵体系，只是内隐于教材内容当中。这对于七年级学生来说，因其认知水平的限制，他们还是难以从整合化的教材内容当中，直接提取这种结构化的学科体系。因此，这种将学科框架体系显性化处理的策略，有两大好处：一是以显性促进整合，即将各大科学研究领域的科学知识纳入到同一个体系当中，相互交织、彼此联系，从而帮助学生更深刻、系统和全面地把握科学学科体系，以此做好认知和方法上的科学入门准备；二是以显性优化结构，即把学生原先头脑当中，对于科学比较复杂、混乱、模糊的印象，逐渐引向简化、有序、明了的认识，以促进学生有意义地建构科学知识。

（二）章节知识梳理结构化

新版教材章节回顾采用概念图的策略，来促进知识的结构化。概念图是一种表征、检查、修正、完善知识的认知工具，它把知识高度浓缩，将各种概念及其关系，以类似于脑对知识储存的层级结构形式排列，清晰地揭示了意义建构的实质[2]。新版科学教材以这种简单明了的图式，把每一章涉及到的科学概念、原理和规律，通过相互之间有意义的联系表示出来。这与旧版教材当中只是单纯地梳理每一章节内容的知识条目相比，更能促进科学知识的条理化和整合化。概念图作为新版科学教材中教和学的优化策略，是科学知识和学生认知的思维整合产物。一方面，能够为科学教师带来新的教学思路。教师可以利用这种思维认知工具，去探测学生知识建构的深度、广度以及牢固程度，从而发挥其诊断和评价的功能；另一方面，也为学生统整科学知识带来新的学习方法。学生可以利用其高度整合的结构框架，来促进科学概念在认知结构中建立有意义的联系，从而发挥概念图表征和完善的功能。

二、教材内容在调整中体现全面性

泰勒在《课程与教学基本原理》中指出，课程开发要从学生、当代社会生活、学科三个方面来选择教学内容[3]。为了全面地兼顾学生、社会和学科的发展需求，新版《科学》教材在内容的选择上做了局部的调整，既保留了相对稳定的科学内容，也兼顾到时代的变化发展，精选出能够反映当代科学技术的最新成果，为引领学生更好地适应社会生活做准备。

（一）拓宽地球科学的教学内容

地球、宇宙和空间科学作为科学课程体系中的一部分，在教学实践中往往被教师和学生所忽视。Steven K.Marks等人也通过对世界各国课程的研究发现，相对于物理、化学、生物学科来说，地球科学内容在科学课程中的比重明显偏低，然而这些被疏忽的事情在生活中常演化成灾难[4]。因此，在科学教育当中不断丰富和提高地球科学教育的分量，对于个人和社会的生存发展都有积极的意义。基于此，新版科学教材在重建地球科学框架体系、拓宽地球科学的教学内容、渗透灾害教育等方面做出了很大的调整。

首先，新版教材以“地球科学”系统作为学习的全新视角，替代了旧版中以“地球、宇宙与空间科学”的架构方式（见表1）。这从新旧两版中第三章的章题变化也可以体现出来，即由旧版的“地球与宇宙”转变为“人类的家园――地球”。其次，新版教材拓宽了地球科学分支领域的学习内容。教材将地球、资源以及人与自然的协调性，作为认识地球新的出发点，精选出与社会、生活息息相关的地球科学知识。如重新调整天文学的编排体系，增加了地质学（如第三节组成地壳的岩石）和灾害学（如第五节泥石流）等方面的内容。最后，新版教材注重渗透防灾减灾和环境保护等重大公共议题的学习。让学生体会到地球科学的社会文化意义，从而形成正确的人的可持续发展的情感、态度和价值观。

表1新旧浙教版科学七年级第三章教学内容比较

（二）增设STSE的学习栏目

“科学、技术、社会与环境”（简称STSE）是这次课标和教材同步翻新的另一大亮点。这是对原先“科学、技术与社会”（简称STS）的进一步拓宽和提升。实际上，这种做法是对科学课程的一种“概念重建”，即科学课程不是知识形态的教学内容的提炼，而是在社会情境中对科学和技术的理解和运用，来重新理解科学课程的形态及功能[5]。因此，STSE不仅是作为科学教育的重要教学内容，更多地是被内化为一种教学的理念，融合渗透在科学教育的整个过程中。而这次新版科学教材则在渗透的基础上加以提炼，较旧版增设了“科学、技术、社会、环境”的学习栏目（简称STSE学习栏目）。

该栏目主要反映当前社会和环境发生的变化、科学和技术的最新进展、重大的公共性议题等内容。这些呈现的内容，无论是在时间上还是空间上，都距离学生生活经验较近，而且在教材中扮演的作用也不相同。有些重在反映当代的科学技术成果，来作为学生课外知识的拓展。如介绍了显微技术与科学的发展、导航与数字地图、我国北斗卫星导航系统、航天器的盔甲――烧蚀材料等；还有一些直接作为教学的主线，贯穿在整个学习内容之中。如新教材引入了2008年汶川地震、2010年甘肃舟曲特大泥石流等事件，来创设真实的教学情景。这些材料所带来的真实度和震撼力，都能引起学生内心情感的共鸣，更能凸显灾害教育的价值。总之，STSE栏目突出反映了教材内容“及时、新颖、真实”的特点，为学生学习科学提供了更加广阔的认识视野。

三、教材图文在设计中渗透主体性

美国著名教育心理学家梅耶在多媒体认知学习理论中指出，当文本和图片按照良好的结构设计呈现时，将有助于学生对知识进行多种形式的表征，从而提高学习效率[6]。与旧版教材的图文设计相比，新版科学教科书在配图的选择、编排和呈现上，都充分体现了以学习者为中心的设计取向。下面笔者将以新旧两版教材中第二章“观察生物”里的图文设计为例，加以说明。

（一）配图设计趋于多样化

新版《科学》教材的配图设计在数量、类型、编排上都趋于多样化。如图1所示，从配图的数量来看，新版《科学》教材在比例上有所增加。从配图的类型来看，新旧两版教材都配有展示型（如照片、写实图等）和描述型（如示意图、表格、分支图、圆饼图等）的各种图表。这些图表能使科学知识、原理和规律，以一种形象直观的方式跃于纸面。从图文编排来看，两版教材配图紧随文排，画面更加符合人眼视觉的平衡性。既增加了文本的可读性，又很好地遵循了多媒体认知的空间接近原则。

（二）配图设计趋向真实性

新版《科学》教材的配图设计都非常注重感官的真实性。如图1所示，从配图类型的比例可以看出，真实照片的比例在新版科学教材中占54.3%（旧版占53%），远远超过了其他类型图片的比例。这些照片内容丰富，涉及科学的概念原理、实验探究、日常生活、科学应用、自然景观以及科学史等多个方面。事实也证明，真实照片比绘制图片更能吸引学习者注意力[7]。因为照片可以给学生创设具体的生活情境，唤醒学生已有的生活经验，缩短新知识在认知心理上的距离，是学生链接生活世界和科学世界的一个认识窗口。 （三）配图设计渗透探究性

新版《科学》教材将合作探究的学习理念渗透在每一个细节。如图2所示，新编教材配图不仅用与学生年龄相仿的同龄人做实验的真实情景，来替代旧版中的绘制图，而且教材也首次出现了学生一起合作探究的真实画面。这些配图可以让学生产生亲近感，激发探究的欲望。同时于无形当中，向学生传递科学探究并不是科学家的任务。通过自己亲自动手、观察、实验或者和其他同学一起合作交流，也可以亲历探究科学知识、原理和规律的过程，体验探究带来的满足感。

综上所述，新版科学教材在教材框架、教材内容、教材图文设计等方面做出的完善，确实能够给科学教育带来鲜活的思路和广阔的视野。更加重要的是，科学教师要透过这些新颖之处，去理解和把握教材改编的深层意图，这样才能缩小课程设计和课程实施之间的差距，使教材真正为科学教学服务。

参考文献：

[1]布鲁纳著，邵瑞珍译.教育过程，文化教育出版社，1982：32

[2]裴新宇.概念图及其在理科教学中的应用[J]全球教育展望，2001（8）：47-51

[3]拉尔夫.泰勒著，施良方译.课程与教学基本原理[M]人民教育出版社，1994：18-20

[4]Steven K.Marks，John D Vitek，Jonh R Giardino，et al.Creating curricular change：needs in grades 8-12 earth science[J].Geomorphology，2002，47（2-4）：261-273

[5]杨明全.STS课程：类型、特征及改革走向[J]教育研究.2007（8）：74-79

地球科学的研究方法范文第4篇

空间大地测量技术，特别是最近的全球导航卫星系统（GNSS）为地球科学提供了新的高精度和高分辨率的观测手段。金双根长期从事卫星导航与GNSS遥感及其应用，目前已取得多个国际创新性研究成果。2011年，为表彰在大地测量领域做出杰出贡献的科学家，金双根被授予拥有百年历史的IAG最高学术荣誉的会士（Fellow）头衔。还先后获得了韩国天文与空间科学研究院特别奖（2006）和中国地球物理学会傅承义青年科技奖（2012）。

启程

地球科学是一个大题目，纵横几万里，上下数亿年。在我们居住的这个星球上，不同时期、不同方式、不同环境的自然作用给我们留下的是一幅幅错综复杂的结果图案。要根据这一图案恢复和解析自然界发展的过程，就必须利用多学科方法和多种观测技术，进行综合监测、分析和研究。这是考验一个科学家智慧和毅力的赛场。金双根敏锐地抓住这个研究热点，全身心地投入空间大地测量研究工作中来，其提出的很多创造性见解引起了学术界的高度关注。

远航

2004年博士毕业后，怀着走上国际前沿的信念，金双根开始了持续近七年的海外之行，其先后在澳大利亚、韩国、比利时和美国等国家工作与访问。七年时间里，他像一个不知疲倦的旅人一样，把足迹留在了世界的各个角落。在国际的大舞台上，他专注于卫星导航与定位、卫星遥感与气候变化和空间行星探测与动力学等的研究工作并逐渐在上述领域中崭露头角。

2010年7月，已经是美国Texas大学空间研究中心（CSR）研究员的金双根，放弃国外优厚的条件和待遇，作为中国科学院“百人计划”中引进的国外杰出人才之一回到上海天文台工作。回国后，金双根博士以立足国家需求、服务社会为导向，承担了一系列国家重大研究课题，参与中国北斗导航卫星系统建设，更好地服务国民经济建设，并始终利用GNSS等空间大地测量技术研究国际前沿问题，目前已取得了多个方面的创新性科研成果。

彼岸

“只有站在国际大舞台上，才能在引领自己做一些有贡献的研究。”金双根博士担任了多本国际知名专业杂志的主编、编辑或审稿人，多次担任国际会议主席或分会召集人、主席和国际科学委员会委员，并多次特邀做报告。2012年8月18日至21日，金双根在中科院上海天文台成功举办了首届国际空间大地测量与地球系统会议，180人参会人员分别来自美国、德国、法国等十几个国家或地区，参会者包括中国科学院院士叶叔华和石耀霖、国际大地测量协会（IAG）主席等。

地球科学的研究方法范文第5篇

[学习目的]

要求掌握自然地理学的研究对象，正确理解其内涵；了解自然地理学的研究领域、研究方法和研究意义；正确认识自然地理学与相邻学科的关系。

[主要内容]

什么是自然地理学

自然地理学的特点

研究对象、内容、方法

自然地理学的发展趋势

自然地理学在社会中的作用

一 、什么是自然地理学(Physical Geography)？

自然地理学是地理学分支之一。研究自然环境或其组成部分的科学。按研究的特点，自然地理学可分为综合性和部门性的两组分支科学。综合性的分支科学有综合自然地理学、区域自然地理学、古地理学等。部门性的分支科学有地貌学、气候学、水文地理学、生物地理学、冰川学等。狭义的自然地理学仅指综合自然地理学，部门自然地理学已逐步发展成为一门独立的学科。狭义的自然地理学仅指综合自然地理学。

二、自然地理学的特点

（一）全球性

由于地球系统过程具有明显的全球性特征，因此许多自然现象和过程都不受国界的限制。20世纪60年代板块构造学说的出现，首先在固体地球研究中建立了全球观概念。80年代以来大气科学和海洋科学的发展，也已经走向全球化，著名的厄尔尼诺-拉尼娜现象引起的气候灾害影响遍及全球3/4范围，就是一个实例。

自然地理学的全球性特点决定了人们必须采用全球范围调查研究和观察测试方法。随着科学技术的进步，人们对地球的研究范围，已经能从隧道扫描显微镜和离子探针的原子尺度到全球地震台网的和轨道卫星所提供的数据得出的全球图像。从地表的地学实地调查和标本采集，飞机和卫星对地面的遥感监测，大陆和海洋的超深钻探，天然和人工地震对地球内部圈层结构的探测等，为自然地理学的全球观研究提供了基础资料。与此相适应，80年代起一系列大型国际地球科学合作研究计划的推出，如国际岩石圈计划（ILP）、深海钻探计划（DSDP）/大洋钻探计划（ODP）、世界气候计划（WCP）、国际地圈生物圈计划（IGBP）等，

已形成了对地球的全球立体研究网络。

（二）多尺度性

另一个特点是地球系统内各种地学过程发生的时间尺度和空间尺度具有极大的差别。以往对不少地学问题争论不休，特别是环境预测问题上出现互相矛盾、脱离实际的情况，症结之一就是不在一个时空尺度下讨论问题所致。举气候变迁的例子。

地球系统过程的主要时间尺度大体可以划分以下5个层次：

几十亿年至几百万年尺度 地球和生命的起源、生物灭绝、板块构造、造山作用、等重大事件，是传统地学的研究领域。

几十万年至几千年尺度 冰期、间冰期的交替，土壤的发育，生物种类的分布，地球公转的周期变化。

几百年至几十年尺度 该尺度的全球变化有气候、大气化学成分的变化，地表干燥度或酸度的变化，陆地和海洋生态系统的变化，土壤侵蚀、水系变迁，以及人类对大气圈、水圈、生物圈的干扰，则是地球系统科学的主要研究对象。人口问题、资源问题、能源问题、可持续发展问题等全球性社会问题也都要在这个层次上解决。这一层次上的全球研究是对人类智慧的挑战，既是科学发展的热点，也是21世纪解决人类重大问题的认识基础。

几个季度至几天尺度 天气现象、洋流中的旋涡、极地海冰的季节消长，地面径流、风化、植物生长的年循环，地球自转的地理效应，生物地球化学过程，火山、地震活动等。

几小时至几秒尺度 湍流热交换、大气对流等。

几年至几小时时间尺度的变化，属于大气、海洋和生物科学的研究范畴。

地球科学的这种特殊时空尺度使得人们无法直接测量地球中心的温度，也无法在实验室再造地球系统的真实过程。因此，通过长期地学研究实践总结的类比方法具有重要意义。19世纪英国地质学家莱伊尔（C.Lell）提出的“现在是过去的钥匙”名言，后来被称为“将今论古”的现实主义原则和方法，启示人们可以根据现今地表发生的各种地学过程及其物质记录，研究地质历史时期的古环境变化。由此类推，人们也可以运用“将古论今”的方法，根据地质和人类历史中发生过的地球环境和岩石圈演变过程来预测地球的未来趋势。类比方法普遍应用到天气预报、灾害预测等研究领域。例如，根据自然灾害与天文现象周期的对应关系开展预报，日益引起人们重视。

（三）综合性

（四）区域性

三 自然地理学的研究对象、内容、和方法

1 研究对象

自然地理学的研究对象是自然地理环境，包括只受到人类间接或轻微影响，而原有自然面貌未发生明显变化的天然环境，和长期受到人类直接影响而使原有自然面貌发生重大变化的人为环境。

岩石圈-大气圈-水圈，及土壤圈、生物圈、地貌

2 研究内容

自然地理学的研究对象构成其研究内容，作为一门综合学科，要特别强调其研究内容应包括研究各个圈层的相互作用及其关系和作用效应。

3 研究方法：

现象记录（描述） 统计过去（分析） 预测未来（判断）

现象记录：自然地理研究提供基本素材；

统计过去：如对渤海赤潮事件的统计分析，预测渤海可能成为世界上第一个“死海”；

如日本地震学家对东京1885年以来发生的大地震进行统计分析，预言，东京

地区未来50年内发生大地震的概率为90%。

三 自然地理学的发展趋势

1 综合化趋势

地学、气候学、水文学、土壤学、生物学、地貌学相互综合渗透，人类生存发展的环境。

2 新技术手段的运用

计算机技术、遥感技术、激光技术、同位素技术、信息系统技术、数字化技术等 玻璃地球(the glass earth)

数字地球(the digital earth)

3 由定性向定量发展：

高精度定位监测、动态摸拟、3S技术；

4 广泛应用：

国土整治、环境工程、城市规划、防灾减灾、生态优化、优质农业、食品安全；

5 加强人类活动对自然环境影响的研究：

沙尘暴、沙漠化、石漠化、土地退化、水土流失等；

6 全球性合作研究

四 自然地理学在社会发展中的作用

三峡工程

青藏铁路

五思考题

1 谈谈你所理解的自然地理学。

地球科学的研究方法范文第6篇

【关键词】岩石力学，金属矿山，采矿工程

中图分类号： TD1 文献标识码： A

前言

伴随着人类文明的前进，越来越多的新型学术不断出现。而岩石力学是一门就目前来说比较边缘的学科之一。而且其实践性非常强，适用的范围非常的广泛。例如建筑类、铁道通路类、石油、地下工程、海洋等等。岩石力学领域已经与我们的日常生活愈发的息息相关。

二、岩石力学与地质学的结合

1.岩石力学与地质学的学科关系

岩石力学将力学理论作为学科发展的研究目标，而岩石则是岩石力学研究的对象。岩石是一种地质产物，也可称地质体。广义上讲，岩石力学应是力学与地质学相结合的交叉学科，若更有针对性地来看，岩石力学侧重于固体力学与岩石地质学的结合。岩石力学属于应用基础学科，它的研究任务是以岩石工程建设为己任，也包括地质资源的开发工程。更广更深的力学、地质学，与工程学科的结合势在必行。因此，地质学必然成为岩石力学与岩石工程学科的支柱性基础学科之一。

那么，岩石力学与岩石工程学科从地质学中究竟能有何得益，地质学在哪些领域对岩石力学与岩石工程学科的研究和发展可能做出贡献，这就是本文所试图回答的主要问题。地质学是地球科学的一个分支学科。地球科学包括大气、海洋、地理和固体地球科学等固体地球科学则包含地质学、地球物理学和地球化学。

从广义和实用的角度看，地质学同其他地球科学的分支有着密切的交叉，因而也含有与它们相关的研究内容。地质学的研究对象是地球，尤其是地壳，重点在于研究它的物质组成和结构，以及其形成、演化的地质动力作用和过程。地质学的核心研究思路是地质历史的时空重建，在层序和构造分析的基础上，地质学家采用了许多现代数理化科学和技术方法，从而使传统的地质学科步入现代科学行列。

岩石力学与地质学结合的知识通道

岩石力学家大多认识到地质学是岩石力学的重要基础学科，在岩石力学的本构建模及岩石工程分析计算中试图尽可能地考虑岩石特性及地质条件，但是地质科学涵盖着大量分支学科，从何入手仍是很大的问题。

地质学家也很热心于为岩石工程建设做出自己的贡献，然而难于确定适当的切入点和深入的方向。显然，构建一条地质学和岩石力学间相互沟通的知识通道是必要的。事实上，岩石力学及土力学同地质学的结合从一开始就被认为是学科发展的要点之一。

Terzaghi和Muller教授皆为后人做出了楷模。进入2l世纪以来，国际岩石力学学会、土力学与岩土工程学会及工程地质与环境学会合作构建了国际地质岩土工程学会联合会(FederationofInternationalGeo—engineeringSocieties，FIGS)。联合会约定的分工如下：工程地质做出地质建模，岩土力学进行计算分析，岩土工程开展设计和施工。这一方案思路简洁可行，但要融合成为整体尚有很大空间，需做大量工作。

国内外深部工程现状

据不完全统计，国外开采超千米深的金属矿山有80多座，其中最多为南非。南非绝大多数金矿的开采深度大都在l000m以下。其中，Anglogold有限公司的西部深井金矿，采矿深度达3700m，WestDriefovten金矿矿体赋存于地下600m，并一直延伸至6000m以下。印度的Kolar金矿区，己有三座金矿采深超2400m，其中钱皮恩里夫金矿共开拓ll2个阶段，总深3260m。俄罗斯的克里沃罗格铁矿区，已有捷尔任斯基、基洛夫、共产国际等8座矿山采准深度达910m，开拓深度到1570m，预计将来达到2000-2500m。

另外，加拿大、美国、澳大利亚的一些有色金属矿山采深亦超过l000m。国外一些主要产煤国家从20世纪60年代就开始进入深井开采。1960年前，西德平均开采深度已经达650m，1987年己将近达900m；原苏联在20世纪8O年代末就有一半以上产量来自600m以下深部。根据目前资源开采状况，我国金属矿山开采深度以每年8～12m的速度增加，东部矿井正以100t250m／(1Oa)的速度发展。近年己有一批矿山进入深部开采。

其中，在金属开采方面，沈阳采屯矿开采深度为l197m、开滦赵各庄矿开采深度为l159m、徐州张小楼矿开采深度为l100m、北票冠山矿开采深度为l059m、新汶孙村矿开采深度为l055m、北京门头沟开采深度为l008m、长广矿开采深度为l000m。在金属矿开采方面，红透山铜矿目前开采己进入900到l100m深度，冬瓜山铜矿现已建成2条超l000m竖井来进行深部开采，弓长岭铁矿设计开拓水平750m，距地表达l000m，夹皮沟金矿二道沟坑口矿体延深至l050m，湘西金矿开拓38个中段，垂深超过850m。此外，还有寿王坟铜矿、凡口铅钵矿、金川镍矿、乳山金矿等许多矿山都将进行深部开采。可以预计在未来20年我国很多金属矿山将进入到l000～l500m的深度。

四、金属矿山开采工程今后的研究重点

虽然目前对于金属矿山开采工程研究己取得了一部分成果，总的来看，侧重技术、注重个案，深层次的基础研究重视不够，因此，根据我国金属矿山资源开采情况，要保证我国主体后备资源供给，深入开展100一1500m矿山开采基础理论研究迫在眉睫。

金属矿山开采工程中的岩石力学问题由于处于“三高一扰动”的复杂力学环境，使得金属矿山岩石力学行为以及深部灾害特征与浅部明显不同，基于浅部开采建立起来的传统理论己不再适合于深部开采，主要表现在：

1、强度确定在浅部开采条件下，由于所处的地应力水平比较低，其工程岩体强度一般采用岩块的强度即可，即在实验室对岩块进行加载直至破坏所确定的强度。而在金属矿山开采条件下，由于地应力水平比较高，工程开挖后，工程岩体在高围压作用下，一个或两个方向上应力状态的改变所表现出的强度变化，并不是简单的表现在受拉或受压，而是复杂的拉压复合状态，即径向产生卸载，而切向产生加载，因此，其工程岩体强度就不能简单的用岩块强度来确定，必须建立符合金属矿山开采特点的工程岩体拉压复合强度确定理论。

2、稳定性控制理论在浅部开采条件下，由于所处的地应力水平比较低，工程开挖后，围岩一般不会产生破坏，因此，采用一次支护即可实现工程的稳定性。而深部开采条件下，工程开挖后，在高于工程围岩强度的围压作用下，工程围岩就会产生破坏，此时采用简单的一次支护就不能满足工程稳定要求，必须采用二次支护或多次支护才能实现工程的稳定性。因此，由浅部建立起来的稳定性控制理论己不再适合，必须建立适合金属矿山开采工程的二次(支护)稳定性控制理论。

3、设计理论在浅部开采条件下，由于工程围岩所处的力学环境比较简单，因此，在进行稳定性控制设计时，采用传统的线性设计理论即可奏效。而金属矿山开采环境下，由于工程围岩所表现出的非线性力学特性，使得在进行稳定性控制设计时，就不能简单的采用一次线性设计，而必须考虑采用二次以至更复杂的多次非线性大变形力学稳定性控制设计理论。

今后研究重点针对金属矿山开采工程中存在的岩石力学问题，今后主要研究方向集中在深部岩石力学基本特性、深部开采工程稳定性控制、金属矿山开采地表环境损伤控制等方面。

深部岩石力学基本特性研究深部“三高一扰动”的复杂环境，使深部岩体的组织结构、基本行为特征和工程响应均发生根本性变化，也是导致深部开采中灾变事故出现多发性和突发性的根本原因所在。因此，金属矿山岩体长期处于“三高”环境下，由于采掘扰动所表现出的特殊力学行为是金属矿山资源开采所面临的核心科学问题。其中，金属矿山高应力场成因及多个应力场的藕合作用状态研究、深部复杂应力状态下岩体拉压复合强度确定方法及其灾变机理将是今后研究的重点。

金属矿山开采工程稳定性研究与一般地表工程不允许进入塑性破坏状态不同，金属矿山开采工程稳定性问题是研究开采围岩破坏后与支护系统相互作用达到二次稳定的复杂力学问题，包括金属矿山矿层采动引起顶板破断后，采场局部顶板结构与支架相互作用，达到二次稳定的作用机理以及与采场相配套的巷道围岩产生塑性大变形后与支护体系相互作用达到二次稳定的作用机理。同时，由于金属矿山采动条件下工作面回采所形成的采动应力场与巷道掘进形成的开挖应力场相互藕合叠加，形成了复杂的三维应力场，其采动应力分布及其与回采空间多维、动态的时空规律以及支承压力区范围及峰值应力等也将产生很大变化，因此，应在深入分析金属矿山采场及巷道围岩采动应力时空分布规律的基础上，结合金属矿山岩体非线性力学特性的研究，探讨金属矿山开采采场及巷道一体化稳定性非线性力学控制对策。

金属矿山开采与地表环境损伤控制对策研究金属矿山条件下，由于岩体的结构、力学特性及破碎断裂规律都将发生较大变化，因此，采动过程中岩体的变形、破断、移动规律也会产生明显的不同。如何建立描述金属矿山采动覆岩变形一破断一移动全过程的结构运动力学模型，分析其结构运动全过程对采场矿压、巷道矿压、岩层内部裂隙分布、岩层移动与地表沉陷的动态影响，是控制深部开采对地表环境影响最小化的关键。

五、结束语

如果岩石力学的研究者能够更加的考虑岩石的本身独特特征，那么必将会更加有益与未来的采矿发展。让岩石力学在采矿事业中更多的广泛利用起来。

参考文献：

[1]王思敬 作为现代学科的岩石力学研究与实践中国科学技术出版社-2010年

[2]蔡美峰 金属矿山采矿设计优化与地压控制一理论与实践科学出版社-2011年

地球科学的研究方法范文第7篇

1、地理科学在科学体系中的地位

钱学森在20世纪80-90年代逐步完成了总结全人类研究的科学体系。概括起来分11个门类、5大巨系统、4项建设,下面分别表述原著与解解的内容。

钱学森将当今人类对科学知识的体系,分为数学科学、自然科学、地理科学、社会科学、建筑科学、军事科学、人体科学、思维科学、行为科学、系统科学与美学11个体系。对上述人类知识体系解读,可以将自然科学、社会科学和地理科学作为客体世界的主要研究对象;而人体科学、思维科学和行为科学作为人类主体的主要研究对象;建筑科学界于客体与主体科学之间;军事科学实际上是指谋略科学(包括经济、政治、军事等),是在掌握所有科学基础上的智慧较量;美学是纵贯于各个学科的;数学科学与系统科学是横贯于各个学科的。

在五个开放的、复杂巨系统中,地理系统与星系系统、社会系统、人体系统、人脑系统并列,其中的物理、地理、事理、人理、脑理中的“理”都是指研究的“规律”。

钱学森提出的社会主义总体设计部中,除了政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设外,特别提出地理建设,笔者将其修改为地理系统工程,并增加了人口、科教、城镇、资源、灾害、产业。

2、地理信息科学

随着航天技术的迅猛发展,来自外层空间的遥感、遥测、定位、通讯信息海量地增加;随着计算机技术的迅猛发展,处理与解决这些海量数据的能力大幅度地提高。地理信息系统、地理专家系统、管理信息系统、辅助决策系统应运而生,使得地理信息科学首先获得发展的机会。正是地理信息科学这门用高新技术武装起来的技术科学的发展,带动了整个地理科学的建立与发展。

随着遥感信息的大量获取,数学家以模式识别为工具对遥感信息进行图像处理与分类,使用的数学工具主要是数理统计的方法,把遥感信息看成是没有成因关系的随机变量;物理学家则把获取遥感的物理过程视为遥感信息的成因,因此采用反演的方法,使用辐射传输方程为主的数学工具,事实上不承认地理现象的不确定性;大多数地理学家将遥感信息当成系列成图的基础信息,快速、准确地制作系列地图。地图是符号系统,其信息量远不可与遥感信息量比较,地图学家把遥感信息转化成符号系统的系列图谱。遥感信息模型则是将地理复杂现象中的非遥感信息转变为归一化的影像信息,与遥感信息一起用方程、统计与相似准则结合,也即演绎逻辑、归纳逻辑与类比逻辑结合;确定性与不确定性(包括随机的不确定性、模糊的不确定性、灰色的不确定性、分形的不确定性)辩证统一;图像与方程(一个像元或一个图斑、一个方程)耦合;抽象思维与形象思维互动而建立起来的一种地理复杂信息模型[7-9]。这种信息模型只有在遥感技术的推动下才有可能产生。这种信息模型是遥感信息与地理信息连接的纽带。

3、地理系统工程

地理系统工程当前尚未被广泛认识,已经认识到的也仅仅是系统工程在地理学中的应用。当地理信息科学中的模型在实践中应用时,必然会涉及地理系统工程的可操作性。地理遥感复杂信息模型的建立,可以进行定量预报和回溯,因此为地理系统工程打下了工程的基础。国民经济的主战场主要包括人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业等8个方面,这8个方面是互动的。中国的人口问题、西部开发问题、21世纪水资源问题、能源问题、洪旱灾害问题、环境问题、生态农业问题、城镇体系问题、基建布局问题、产业结构动态调整问题以及相互之间的协调发展问题,无不属于地理系统工程。

地理现象是复杂现象,地理系统是开放的复杂巨系统。当研究西部开发时,如果国家各个部门各行其是,石油开发只考虑石油开采与输送管道;交通只考虑公路建设;铁路只考虑铁路建设;水利只考虑南水北调问题;城镇建设只考虑城市规划等,那么整体的西部地区有可能产生许多事倍功半的现象,例如修了公路没有物资运输;城市居民结构不尽合理;劳动力与产业结构不配套等。钱学森的社会主义总体设计部就是要把地理系统工程与政治文明建设、物质文明建设、精神文明建设系统地结合起来,地理系统工程仅是其中的一个子系统。而人口、资源、生态、环境、灾害、城镇、基建、产业是地理系统工程中的子系统。

4、理论地理科学

地理信息科学一方面可以进一步为地理系统工程提供研究方法与手段;另一方面又为理论地理科学提供技术基础。从遥感信息模型发展到地理复杂信息模型再到地理数学[8],为理论地理科学奠定了坚实的基础。

理论地理科学中首要的是建立开放的复杂巨地理系统的理论;其次是地理类比的广义相似理论;第三是一般地理复杂模型理论与地理数学;第四是地理数学在部门地理―部门子地理系统工程与区域地理―区域地理系统工程中的应用。理论地理科学如果不能指导部门子地理系统工程的研究和区域地理系统工程的研究,那么就失去了理论意义。

如果没有以高新技术武装起来的地理信息科学的支撑,研究理论地理科学也是空想,然而所幸的是人们已经掌握了地理信息科学的许多关键技术,理论地理科学的建立指日可待。

5、地理科学在可持续发展信息社会中的作用

地理学的发展经历了“地理环境决定论”、“人类中心主义”,然后达到了地理科学的可持续发展的阶段。地球上人类消耗的资源、能源是极其不平衡的,按照发达国家的水平,一个地球是满足不了全人类的需求的。可持续发展只有在信息社会中才能实现,人类一方面需要依靠科学技术开发资源,如太阳能的利用,靠基因工程使绿色植被更多地利用太阳辐射,靠纳米技术直接转化太阳能为电能;另一方面是靠信息技术节省资源、能源,如天地信息一体化网络系统就是信息社会的重要支柱之一,靠航天技术获取外层空间信息源,靠计算机技术建立信息网络。由此可见,地理信息科学在可持续发展信息社会中的作用。随着地理信息科学的发展,地理系统工程与理论地理科学的发展,将为国民经济的主战场做出重要的贡献。

由上分析,可见地理科学与地理信息科学已经被广泛共识,地理系统工程与理论地理科学的发展尚不够充分,因此本刊更名为“地理与地理信息科学”是适时的,是既有继承性又有发展性的;是既有前瞻性又有现实性的。在这里我们希望地理科学界的同仁,切不要轻视技术,高新技术恰恰是新理论、新应用的强大推动力。

参考文献:

[1]钱学森,等.论地理科学[M].杭州:浙江教育出版社,1994.1-325.

地球科学的研究方法范文第8篇

普通地质学是地学类专业重要的专业基础课，是地学类专业一年级学生的专业启蒙课。其内容丰富、涵盖面广、实践性强，必须进行野外实践活动，一般称为地质认识实习，主要是实际接触课堂上所学内容，将课上所有矿物、岩石、地层古生物、构造等面的知识与实际地质现象直接联系起来，巩固普通地质学的基本概念、基本理论；培养学生直接观察、认识、描述各种地质现象的能力；培养学生地质学习的兴趣，使学生初步树立正确的地球科学观；培养他们热爱地球科学、主动钻研地球科学的专业思想感情。因此，地质认识实习作为普通地质学教学的重要环节，直接关系到普通地质学教学质量乃至整个专业培养质量的好坏。

防灾科技学院2006年2月升格为本科院校，2008年增设地质学和资源勘查工程两个地质类专业。从建专业以来学校共开展了5次地质认识实习。作者作为带队教师参与了学校地质学和资源勘查工程专业地质认识实习教学工作，认为我校在地质认识实习环节存在一些可改进之处。

1 我校“普通地质学”野外实践教学存在的问题

1.1 实习区的选择和实习内容有待完善

作为新增本科院校，防灾科技学院的办学基础和办学实力与一些老牌本科院校还有一些差距，尤其在一些硬件设施上，我院没有完善的实习基地，或多或少的影响了实习效果。2009年地质认识实习是在我校地球物理专业地震地质实习基础上开展的，实习地点在北戴河柳江盆地，实习效果总体很好，学生反响较好。2010及以后的地质认识实习选在北京周边，选取比较好的地质现象作为实习点，但第四纪地质和地貌现象人为破坏严重，每年都要进行重新踏勘选址。而岩溶地质作用的观察，选在京东大溶洞，除岩溶特征不明显外，该景区从入口到出口为单向行走，一般由景区讲解员讲解，讲解员在讲解的时候主要用封建迷信思想讲解岩溶地貌，非常不利于教学的进行。

1.2 师资力量不足

师资力量的不足表现在两个方面。一是专业教师少，而地质认识实习和地质教学实习在每年的暑假同时开展，地质教学实以上两个专业外，还有水文地质专业、地球物理专业和勘查技术与工程专业均参加，势必造成教师严重不足。从目前情况看，师生比大致为1：30至1：40之间，远远低于国内外其他院校。二是以年轻教师居多。2006年学校升为本科院校以后，学校加大了教师的引进，吸纳了很多国内重点本科院校的研究生、博士生，但大多为年轻教师，对普通地质学知识掌握和运用不是很熟练，且野外实践教学经验相对不足，影响野外实习效果。

1.3 学生组织涣散、纪律性差

由于师生比较小，老师既要讲授知识，又要注意学生安全，最终在监管上力不从心，不能兼顾每个学生。野外讲解地质现象的过程中，只有少部分学生能注意听讲，仔细观察，结合所学知识与野外实际情况相联系起来，还存在少数学生不听从老师指挥。晚上回到学校，没有老师监督，有些学生不会对一天的实习内容进行整理、消化。编写报告和绘制图件的时候，出现直接照抄实习指导书内容、图件内容错误或不全、有错别字等情况。

1.4 实习时间短

我校地质认识实习时间为一周，一周的时间包括两天书写报告的时间，而实际野外路线实习的时间只有五天。防灾科技学院的定位为应用型本科院校，其宗旨是为了培养本科层次具有较强实践能力和适应能力的人才，对于地质学和资源勘查专业学生来说就是要具备较强的野外地质工作能力。而实践能力的培养，必须加强野外实践教学，地质认识实习作为地质学的入门课程，一周的实习时间不足以了解、认识地质学的全部内容。

2 改进方法

2.1 选择有利实习区，完善实习内容

全面收集实习区地质资料，整理后进行现场踏勘，选择地层、构造、古生物化石出露好、交通方便、安全系数高、环境优美的地点作为实习点。将区域地质资料、踏勘记录资料、原实习指导书整理，按地层、构造、地质作用等修订成册，着重描述实习观察点的地质现象及分析结果，供学生实习使用。最好能建立实习基地，有固定的系统资料和地质现象支持。上述所有工作都应该在有丰富野外实践教学经验的教师指导下完成。

2.2 引进相关人才，培养青年教师

只有不断引进地质类专业教师，才能从根本上改善师资力量的不足。此外，学院还应聘请有经验的专家学者带领青年教师对实习区的地质情况进行详细的野外调查、实地讲解，提高青年教师的实践教学能力。同时学院应营造健康向上和团结协作的氛围，创造良好的学习和科研环境，鼓励教师积极参加各种科研业务培训，积极承担教学和科研任务，提高教学效果和教师教学水平。

2.3 加强对学生的监督管理

首先应加强野外的监管，这可以有2种方法。一，增加野外实习教师人数，采用小班实习的方法，一个教师带20个人左右，这样老师容易控制纪律且能了解学生理解掌握程度；二，每个班跟一个辅导员，起监督作用，督促学生观察地质现象、整理野外记录，对学生安全负责，减轻带队教师压力。同时加强校内监管，我院地质认识实习采用的不是驻地式实习，学生完成一天的实习后回学校，学校应要求学生在固定时间、固定地点整理一天实习内容，加强对实习内容的理解与掌握。野外记录本的检查可以由带队老师抽查来完成，在师资配比合理的情况下，可以每天检查学生野外记录情况。

2.4 适当延长实习时间

地质认识实习内容广、要在较短的时间内完成地层、构造、岩石、古生物、地质作用等方面的实习，势必会减少学生观察地质现象时间和机会，适当的延长实习时间，改变原来以教师讲授为主的野外实习方法，给学生充分的时间去观察、理解野外地质现象，有助于培养学生学习地质专业的积极性、提高实习效果。

2.5 改变传统教学方法，提高学生的主观能动性

改变原来教师讲、学生记、然后再观察地质现象这一传统教学方法，提高学生主观能动性。要求学生提前预习实习路线可观察到哪些地质现象，到了野外让学生独立观察、记述，提出问题，然后教师系统讲解路线实习内容，解答学生提出的问题。

实习结束后可以开展一个关于地质认识实习的知识竞赛，以小组的形式进行。将认识实习学到的一些方法、理论、地层、岩石、地质作用等内容作为竞赛内容，竞赛结果纳入到地质认识实习考核范围。