地球科學是以地球系統(tǒng)(包括大氣圈、水圈、巖石圈、生物圈和日地空間)的過程與變化及其相互作用為研究對象的基礎(chǔ)學科。本書通過對地質(zhì)學、海洋學、氣象學和天文學等的簡要介紹，旨在讓人們了解地球科學的基本原理。首先介紹了什么是地球科學，然后分七篇分別介紹了構(gòu)成地球的物質(zhì)、地表的形成過程、地球內(nèi)部活動、地球的演化、海洋學、大氣學、天文學等。全書通過日常生活中的示例，說明了地質(zhì)、海洋、氣象和天文活動對生活的影響，同時說明了各學科在國民經(jīng)濟發(fā)展中的作用。
可讀性。本書的語言通俗易懂。眾多的標題和副標題可幫助學生跟進討論并明確每章的重要思想。新版的結(jié)構(gòu)和寫作風格更為合理。
強調(diào)基本原理。雖然書中涉及不少熱點話題，但新版的主要關(guān)注點與之前各版本的關(guān)注點相同，都是為了提升學生對地球科學基本原理的理解。
強大的視覺組成。地球科學需要高度可視化，插圖和照片在導論性課程中起重要作用。如在之前的所有版本中那樣，插圖師Dennis Tasa與本書的作者密切合作，策劃并繪制了學生易于理解的表格、地圖、圖形和草圖。地質(zhì)學家兼攝影師Michael Collier為本書提供子幾十張航空照片。
Frederick K. Lutgens與Edward J. Tarbuck從20世紀70年代起就是好朋友和同事，已經(jīng)有50多年的教學和編寫大學教材的經(jīng)歷，而且他們都是公認的杰出和著名的教授。從1983年起，Dennis Tasa加入了他們的團隊，主要從事繪圖工作。三人合作，完成了氣象學、地球科學、地質(zhì)學等教材的撰寫與更新。
徐學純，男，1954年2月出生，吉林省公主嶺市人。現(xiàn)任吉林大學地球科學學院教授，博士生導師，主要從事巖石學、變質(zhì)地質(zhì)學的研究和教學工作。1983年和1989年在長春地質(zhì)學院獲得地質(zhì)學理學碩士和博士學位；1991年和1992年被國土資源部破格晉升為副教授和教授；1991年被國務(wù)院學位委員會授予“中國有突出貢獻的博士學位獲得者”稱號；1993年獲國務(wù)院頒發(fā)的政府特殊津貼；1998年被國土資源部選拔為跨世紀人才；2000年被教育部選拔為骨干教師；2003—2015年連續(xù)擔任國務(wù)院學位委員會第五屆和第六屆學科評議組成員。在國內(nèi)外學術(shù)刊物和學術(shù)會議上發(fā)表學術(shù)論文100多篇，合作出版專著10部，主持和參加國家科技專項、自然科學基金等各類科研項目50多項。曾獲中國青年地質(zhì)科技獎——金錘獎、教育部科技進步一等獎等多項國家和省級科技獎勵。
目 錄
第0章 地球科學導論 1
0.1 什么是地球科學 2
0.2 地球的圈層 3
0.2.1 水圈 4
0.2.2 大氣圈 4
0.2.3 生物圈 5
0.2.4 巖石圈 5
0.3 地球系統(tǒng) 7
0.3.1 什么是系統(tǒng) 7
0.3.2 各個部分的相互關(guān)聯(lián) 8
0.4 地球科學中的時間與空間尺度 8
0.5 資源和環(huán)境問題 10
0.5.1 資源 10
0.5.2 環(huán)境問題 11
0.6 科學探索的本質(zhì) 12
0.6.1 假說 12
0.6.2 理論 13
0.6.3 科學方法 13
概念回顧：地球科學導論 14
思考題 15
第1章 物質(zhì)成分和礦物組成 16
1.1 礦物：組成巖石的基本單元 17
1.1.1 礦物的定義 17
1.1.2 巖石的定義 18
1.2 原子：礦物的結(jié)構(gòu)單元 19
1.2.1 質(zhì)子、中子和電子的屬性 19
1.2.2 元素：由質(zhì)子數(shù)決定 20
1.3 原子結(jié)合的原因 21
1.3.1 八隅規(guī)則與化學鍵 21
1.3.2 離子鍵：電子轉(zhuǎn)移 21
1.3.3 共價鍵：共用電子 22
1.3.4 金屬鍵：電子自由移動 23
1.4 礦物的物理性質(zhì) 23
1.4.1 光學性質(zhì) 23
.4.2 晶體形態(tài)和結(jié)晶習性 24
1.4.3 礦物強度 24
1.4.4 密度和比重 27
1.4.5 礦物的其他性質(zhì) 27
1.5 礦物分類 28
1.5.1 硅酸鹽礦物 28
1.5.2 常見的淺色硅酸鹽 30
1.5.3 常見的暗色硅酸鹽礦物 31
1.5.4 重要的非硅酸鹽礦物 31
概念回顧：物質(zhì)成分和礦物組成 33
思考題 35
第2章 巖石：固體地球的物質(zhì) 36
2.1 地球系統(tǒng)：巖石循環(huán) 37
2.1.1 基本循環(huán) 37
2.1.2 其他途徑 37
2.2 火成巖：“浴火而生” 39
2.2.1 從巖漿到結(jié)晶巖 39
2.2.2 火成結(jié)構(gòu)能告訴我們什么？ 40
2.2.3 火成巖的成分 41
2.2.4 火成巖的分類 41
2.2.5 不同火成巖的成因 44
2.3 巖石風化形成沉積物 45
2.3.1 機械風化作用 46
2.3.2 化學風化作用 47
2.4 沉積巖：壓實和膠結(jié)的沉積物 48
2.4.1 沉積巖分類 49
2.4.2 沉積物的石化作用 53
2.4.3 沉積巖的特征 53
2.5 變質(zhì)巖：由老變新的巖石 54
2.5.1 變質(zhì)作用的動力是什么？ 55
2.5.2 變質(zhì)結(jié)構(gòu) 57
2.5.3 常見的變質(zhì)巖石 57
概念回顧：巖石：固態(tài)巖石圈的組成物質(zhì) 59
思考題 61
第3章 水成地貌 63
3.1 地球的外力作用 64
3.2 崩塌作用：重力作用的結(jié)果 64
3.2.1 崩塌作用和地貌形成 65
3.2.2 崩塌作用的控制和誘發(fā) 67
3.2.3 無誘因的滑坡？ 68
3.3 水循環(huán) 68
3.4 流動的水 69
3.4.1 流域 70
3.4.2 河流系統(tǒng) 70
3.4.3 水系類型 71
3.5 流速 72
3.5.1 影響流速的因素 73
3.5.2 從上游到下游的變化 73
3.6 流水的作用 74
3.6.1 河流侵蝕 74
3.6.2 河流的搬運作用 75
3.6.3 河流的沉積作用 76
3.7 河道 76
3.7.1 基巖河道 76
3.7.2 沖積河道 76
3.8 河谷的形態(tài) 78
3.8.1 基準面和河流侵蝕 78
3.8.2 深切河谷 79
3.8.3 河谷拓寬 80
3.8.4 基準面的變化和深切的河曲 81
3.9 沉積地貌 81
3.9.1 三角洲 81
3.9.2 天然堤壩 83
3.10 洪水與防洪 83
3.10.1 洪水的成因 83
3.10.2 防洪 84
3.11 地下水：地表之下的水 85
3.11.1 地下水的重要性 85
3.11.2 地下水的地質(zhì)作用 86
3.11.3 地下水的分布 86
3.11.4 影響地下水存儲和運動的
因素 87
3.11.5 隔水層與含水層 88
3.11.6 地下水的運動 88
3.12 泉、井和承壓系統(tǒng) 88
3.12.1 泉 89
3.12.2 井 90
3.12.3 承壓系統(tǒng) 90
3.13 地下水的環(huán)境問題 92
3.13.1 不可再生的地下水資源 92
3.13.2 地下水開采引起的地面沉降 93
3.13.3 地下水污染 93
3.14 地下水的地質(zhì)作用 95
3.14.1 溶洞 95
3.14.2 喀斯特地貌 96
概念回顧：水成地貌 98
思考題 100
第4章 冰川與干旱地貌 102
4.1 冰川：兩個基本循環(huán)的一部分 103
4.1.1 山岳(阿爾卑斯)冰川 103
4.1.2 冰蓋 104
4.1.3 其他類型的冰川 105
4.2 冰川如何移動 105
4.2.1 觀察并測量冰川的運動 106
4.2.2 冰川的估算：增長與消融 107
4.3 冰蝕作用 108
4.3.1 冰川如何侵蝕 108
4.3.2 冰蝕地貌 109
4.4 冰川沉積 111
4.4.1 冰磧物的類型 111
4.4.2 冰磧石、冰水沉積平原和
冰磧湖 112
4.4.3 鼓丘、蛇丘和冰礫阜 114
4.5 冰期冰川的其他作用 115
4.6 冰期冰川作用的范圍 116
4.7 荒原 117
4.7.1 干涸土地的分布與成因 118
4.7.2 水在干旱氣候中的作用 120
4.8 盆地和山脈：多山荒漠地貌的演化 121
4.9 風蝕作用 122
4.9.1 風蝕、膨脹露頭和沙漠礫石蓋層 123
4.9.2 風蝕作用 125
4.10 風成沉積 125
4.10.1 黃土 125
4.10.2 沙丘 125
概念回顧：冰川和干旱地貌 127
思考題 129
第5章 板塊構(gòu)造論：一場科學的革命 131
5.1 從大陸漂移說到板塊構(gòu)造論 132
5.2 大陸漂移說：超越時代的一個想法 133
5.2.1 證據(jù)：大陸拼圖 133
5.2.2 證據(jù)：跨海化石的吻合 134
5.2.3 證據(jù)：巖石類型和地質(zhì)
特征 135
5.2.4 證據(jù)：古氣候 135
5.3 大辯論 137
5.3.1 對漂移學說的抵制 137
5.4 板塊構(gòu)造論 138
5.4.1 覆蓋軟流圈的剛性巖石圈 138
5.4.2 地球的主要板塊 140
5.4.3 板塊邊界 140
5.5 離散板塊邊界和海底擴張 140
5.5.1 洋中脊和海底擴張 140
5.5.2 大陸裂谷 143
5.6 匯聚板塊邊界與俯沖作用 143
5.6.1 洋－陸匯聚 144
5.6.2 洋－洋匯聚 145
5.6.3 陸－陸匯聚 146
5.7 轉(zhuǎn)換板塊邊界 147
5.8 檢驗板塊構(gòu)造模型 149
5.8.1 證據(jù)：大洋鉆探 149
5.8.2 證據(jù)：地幔柱和熱點 150
5.8.3 證據(jù)：古地磁學 151
5.9 什么驅(qū)使板塊運動？ 154
5.9.1 驅(qū)使板塊運動的力 154
5.9.2 板塊－地幔對流模型 156
5.10 板塊和板塊邊界如何變化？ 157
5.10.1 泛大陸的裂解 157
5.10.2 未來的板塊構(gòu)造 158
概念回顧：板塊構(gòu)造：一場科學的革命 159
思考題 162
第6章 動蕩的地球：地震、地質(zhì)構(gòu)造
和造山運動 164
6.1 什么是地震 165
6.1.1 探索地震的成因 166
6.1.2 斷層與地震 167
6.2 地震學：地震波研究 169
6.2.1 記錄地震的儀器 169
6.3 震源定位 171
6.4 確定地震大小 172
6.4.1 烈度表 173
6.4.2 震級表 173
6.5 地震的破壞作用 176
6.5.1 火災 179
6.5.2 什么是海嘯？ 179
6.6 地震帶與板塊邊界 181
6.7 地球內(nèi)部 182
6.7.1 地球分層結(jié)構(gòu)的形成 183
6.7.2 探索地球內(nèi)部：“透視”地球的地震波 183
6.8 地球圈層 184
6.8.1 地殼 184
6.8.2 地幔 184
6.8.3 地核 185
6.9 巖石變形 185
6.9.1 巖石為什么變形 185
6.9.2 巖石變形的類型 185
6.10 褶皺：韌性變形構(gòu)造 186
6.10.1 背斜和向斜 186
6.10.2 穹窿和盆地 187
6.11 斷層：脆性變形構(gòu)造 188
6.11.1 傾向滑移斷層 188
6.12 造山運動 190
6.13 俯沖作用與造山運動 191
6.13.1 島弧型造山運動 192
6.13.2 安第斯型造山運動 192
6.14 碰撞造山帶 193
6.14.1 科迪勒拉型造山運動 193
6.14.2 大陸碰撞：阿爾卑斯型造山
運動 194
概念回顧：動蕩的地球：地震、地質(zhì)構(gòu)造和造山運動 197
思考題 200
第7章 火山及其他巖漿活動 202
7.1 圣海倫火山和基拉韋厄火山 203
7.2 火山噴發(fā)的性質(zhì) 204
7.2.1 影響?zhàn)ざ鹊囊蛩?204
7.2.2 寧靜式和爆裂式火山噴發(fā) 205
7.3 火山噴發(fā)期間擠出的物質(zhì) 206
7.3.1 熔巖流 206
7.3.2 氣體 207
7.3.3 火成碎屑物 207
7.4 火山結(jié)構(gòu) 209
7.5 盾狀火山 210
7.5.1 莫納羅亞火山：地球上較大的盾狀火山 210
7.5.2 夏威夷基拉韋厄火山：噴發(fā)的盾狀火山 211
7.6 火山錐 212
7.6.1 帕里庫廷火山：各種火山錐的花園 213
7.7 復式火山 213
7.8 火山災害 214
7.8.1 火山碎屑流：致命的自然力量 215
7.8.2 火山泥流：活躍和不活躍火山錐的火山泥流 216
7.8.3 其他火山災害 216
7.9 其他火山地貌 218
7.9.1 破火山口 218
7.9.2 裂隙噴發(fā)和玄武巖高原 220
7.9.3 火山頸和火山管道 221
7.10 侵入巖漿活動 221
7.10.1 侵入巖體的性質(zhì) 221
7.10.2 板狀侵入巖體：巖墻和巖席 222
7.10.3 塊狀侵入巖體：巖基、巖株和巖蓋 224
7.11 部分熔融和巖漿的成因 224
7.11.1 部分熔融 225
7.11.2 從固態(tài)巖石產(chǎn)生巖漿 225
7.11.3 壓力降低：減壓熔融 225
7.12 板塊構(gòu)造和火山活動 227
7.12.1 匯聚板塊邊界的火山活動 227
7.12.2 離散板塊邊界的火山活動 229
7.12.3 板內(nèi)火山活動 229
概念回顧：火山和其他巖漿活動 230
思考題 233
第8章 地質(zhì)年代 235
8.1 地質(zhì)學簡史 236
8.1.1 災變論 236
8.1.2 現(xiàn)代地質(zhì)學的誕生 237
8.1.3 當代地質(zhì)學 237
8.2 創(chuàng)建年代表——相對定年原理 237
8.2.1 年代表的重要性 237
8.2.2 年代和相對年代 238
8.2.3 疊加原理 238
8.2.4 原始水平原理 238
8.2.5 穿切關(guān)系原理 239
8.2.6 包裹物原理 239
8.2.7 不整合 240
8.2.8 相對定年原理的應用 241
8.3 化石：過去生命的證據(jù) 243
8.3.1
