本书以地球科学奥林匹克竞赛官方公布的考试大纲为基础，以地球科学奥林匹克竞赛考察的主要学科方向为框架，以往年竞赛试题考察内容为导向，系统介绍地质学与地球物理学、大气科学、海洋科学、天文与行星科学等地球科学学科的基础理论。
董浩然，地问(北京)教育科技有限责任公司副总经理，《地球科学奥林匹克竞赛简明教程》主编。具有多年丰富的地球科学奥林匹克竞赛指导经验。在哔哩哔哩弹幕网（B站）创建@简明地理 频道，科普高中地理、地球科学知识，收获2.3万粉丝。曾在2021-2022全国中学生地球科学奥林匹克竞赛获得河北省赛区一等奖。获2023-2024全国中学生地球科学奥林匹克竞赛预赛“优秀指导教师”，指导学生在2023-2024全国中学生地球科学奥林匹克竞赛决赛获银奖。投稿的文章在第一届地球与行星科学科普作品大赛中获优秀奖。
目 录
第一章 矿物 1
1.1 微粒、晶体、矿物 2
1.1.1 微粒的结合 2
1.1.2 微粒的排列 3
1.1.3 晶体的组合——矿物 4
1.2 矿物的性质 6
1.2.1 晶体的形态与习性 6
1.2.2 矿物的光学性质 7
1.2.3 矿物的力学性质 9
1.2.4 矿物的电学性质 11
1.3 矿物的分类 12
1.3.1 地球元素与地壳元素 12
1.3.2 矿物分类的不同依据 15
1.3.3 常见的硅酸盐类矿物 16
1.3.4 非硅酸盐类矿物 20
第二章 火成岩（岩浆岩） 23
2.1 岩浆的流动与结晶 24
2.1.1 岩浆及其黏性 24
2.1.2 岩浆的流动与结晶 24
2.1.3 火成岩的结构 25
2.2 火山作用与喷出岩 27
2.2.1 火山作用的阶段性 27
2.2.2 火山作用的产物 29
2.2.3 活火山的分布与火山活动的影响 32
2.3 侵入岩与侵入作用 33
2.3.1 侵入作用与侵入岩体的形成 33
2.3.2 侵入体的产状 34
2.3.3 常见的侵入岩 35
2.4 火成岩的分类与火成岩多样化 36
2.4.1 火成岩的构造 36
2.4.2 火成岩的分类 39
2.4.3 火成岩多样化 39
第三章 变质岩 43
3.1 变质作用的影响因素与类型 44
3.1.1 变质作用与变质岩 44
3.1.2 变质作用的影响因素 45
3.1.3 变质作用的方式 48
3.1.4 变质作用的类型 49
3.2 变质岩的矿物 51
3.2.1 变质岩的化学成分组合 51
3.2.2 变质岩的造岩矿物 52
3.2.3 变质岩的矿物共生组合与变质相53
3.3 变质岩的分类 54
3.3.1 变质岩的结构 54
3.3.2 变质岩的构造 56
3.3.3 不同成因类型的变质岩 58
第四章 沉积岩 61
4.1 外动力地质作用与沉积岩的形成过程 62
4.1.1 引起外动力地质作用的因素与能源 62
4.1.2 沉积前的风化、侵蚀、搬运作用 63
4.1.3 沉积与固结成岩作用 64
4.2 沉积岩的结构和构造 65
4.2.1 沉积岩的结构 65
4.2.2 沉积岩的构造 67
4.3 沉积岩的分类 71
4.3.1 沉积岩的分类方法 71
4.3.2 常见的沉积岩 73
第五章 地质年代与古生物 77
5.1 相对地质年代 78
5.1.1 地质体 78
5.1.2 确定地层相对年代的三大规律 78
5.2 绝对年代与地质年代表 80
5.2.1 地质年代单位与年代地层单位 80
5.2.2 地质年代表 81
5.2.3 绝对年龄测定 82
5.3 古生物学基础 84
5.3.1 化石及其类型 84
5.3.2 化石形成的条件 85
5.3.3 古生物学的应用 86
5.3.4 古生物的命名 87
5.3.5 古生物体系与演化动物群 88
5.3.6 地质历史时期中的重要生物事件 89
5.3.7 生物演化与系统发生树 90
5.3.8 古无脊椎动物 91
5.3.9 古脊椎动物 95
第六章 构造作用 101
6.1 岩层的产状 102
6.1.1 岩层的产状要素 102
6.1.2 产状要素之间的关系 102
6.2 褶皱 103
6.2.1 褶皱的几何要素 103
6.2.2 褶皱的类型 103
6.2.3 褶皱与地形地貌 104
6.2.4 研究褶皱的意义 105
6.3 断层 105
6.3.1 断层 105
6.3.2 节理 109
6.4 地层接触关系 110
6.4.1 整合接触 110
6.4.2 平行不整合接触 111
6.4.3 角度不整合接触 111
6.5 地球的内部构造 112
6.5.1 波速分层与地球内部构造 112
6.5.2 地壳均衡原理 115
第七章 板块构造 117
7.1 板块构造学说的建立 118
7.1.1 大陆漂移说与古大陆、古大洋 118
7.1.2 洋中脊与海底扩张 119
7.2 板块构造理论基础 122
7.2.1 板块边界 122
7.2.2 两种大陆边缘 123
7.2.3 俯冲带与双变质带 125
7.2.4 威尔逊旋回 126
7.2.5 板块运动的驱动力 127
第八章 外力作用（一）：风化、河流、湖泊、地下水 131
8.1 风化作用 132
8.1.1 风化作用的类型 132
8.1.2 风化作用的影响因素 135
8.1.3 风化作用的产物 137
8.2 河流及其地质作用 141
8.2.1 河流的早期发育 141
8.2.2 影响河流地质作用的因素 141
8.2.3 河流的侵蚀作用 1438.2.4 河流的搬运作用 145
8.2.5 河流的沉积作用 146
8.2.6 河流的均夷化与去均夷化 147
8.3 湖泊、沼泽及其地质作用 148
8.3.1 湖泊概述 148
8.3.2 湖泊的地质作用 149
8.3.3 沼泽及其地质作用 152
8.4 地下水及其地质作用 153
8.4.1 地下水的类型 153
8.4.2 地下水的侵蚀作用与喀斯特地貌 156
8.4.3 地下水的搬运和沉积 157
第九章 外力作用（二）：海洋、冰川、风、地质灾害 159
9.1 海洋及其地质作用 160
9.1.1 海水的运动及其地质作用 160
9.1.2 海洋的沉积作用 163
9.2 冰川及其地质作用 168
9.2.1 冰川的类型 168
9.2.2 冰川侵蚀与冰蚀地貌 168
9.2.3 冰川搬运、沉积与冰碛地貌 170
9.3 风及其地质作用 172
9.3.1 风力侵蚀与雅丹地貌 172
9.3.2 风 力 搬 运、 沉 积 与 风 积 地 貌 173
9.4 地质灾害与块体运动、重力崩塌作用 175
9.4.1 地质灾害的类型与特征 175
9.4.2 块体运动与崩塌、滑坡、泥石流 175
第十章 地球物理学基础 179
10.1 地球重力 180
10.1.1 重力的基本概念 180
10.1.2 大地水准面与地球参考椭球体 182
10.1.3 重力异常 183
10.2 地震 185
10.2.1 地震波 185
10.2.2 地震要素、震级、烈度 189
10.2.3 地震成因 189
10.3 地磁 190
10.3.1 地磁的产生及基本要素 190
10.3.2 居里温度及热剩磁 192
10.3.3 古地磁原理及应用 193
10.4 地热 195
10.4.1 地温梯度及地热增温级 195
10.4.2 地球内部热源及地球内部温度变化 195
第十一章 大气科学基础 197
11.1 大气的组分与结构 198
11.1.1 大气的主要成分 198
11.1.2 大气的垂直结构与温度变化 200
11.2 大气与热 202
11.2.1 热量传输机制 202
11.2.2 大气受热过程（温室效应） 204
11.3 大气与水 207
11.3.1 水的相变 207
11.3.2 水汽压、饱和、相对湿度 208
11.3.3 露点温度与干湿球温度计（湿度的测量） 209
11.4 绝热过程与大气稳定度 211
11.4.1 绝热过程 211
11.4.2 大气稳定度 212
11.4.3 逆温 212
11.5 云与云微过程 213
11.5.1 云的形成与大气抬升 213
11.5.2 云的分类与特征 215
11.5.3 云微过程 21811.6 地转风 222
11.6.1 基本力 222
11.6.2 地转风的形成 223
11.7 天气系统 224
11.7.1 气团 224
11.7.2 锋面与气旋、反气旋 225
11.8 三圈环流 229
11.8.1 哈德莱环流（低纬环流） 229
11.8.2 费雷尔环流（中纬环流） 230
11.8.3 极地环流 230
11.9 气象灾害和污染 230
11.9.1 热带大气现象与灾害 230
11.9.2 极端灾害天气 232
11.9.3 火山喷发的灾害（影响大气方面） 235
11.9.4 空气污染 236
第十二章 海洋科学与气候变化 239
12.1 海水的性质 240
12.1.1 海水的温度、盐度、密度 240
12.1.2 海水的热学性质 241
12.1.3 海面热收支与内部热交换 243
12.1.4 海洋的水平衡 245
12.1.5 海冰 246
12.2 海水的运动 247
12.2.1 波浪 247
12.2.2 海流 250
12.2.3 大洋环流 252
12.2.4 黑潮 253
12.2.5 潮汐与风暴潮 254
12.3 海气相互作用 255
12.3.1 海气相互作用与全球水热平衡 255
12.3.2 厄尔尼诺、拉尼娜与南方涛动（ENSO） 256
12.4 气候变化 259
12.4.1 全球变暖的原因及影响 259
12.4.2 遏制全球变暖所做的努力 260
12.4.3 轨道驱动的气候变化 263
第十三章 天文与行星科学基础 267
13.1 天文观测基础与工具 268
13.1.1 望远镜的原理与发展 268
13.1.2 天球坐标系 272
13.1.3 天体运动规律与时间系统 273
13.1.4 天文长度单位 277
13.1.5 辐射定律 277
13.2 太阳系内天体性质 280
13.2.1 太阳系整体结构 280
13.2.2 太阳 281
13.2.3 地球——比较行星学的基础 284
13.2.4 月球——地球唯一的天然卫星 285
13.2.5 水星 292
13.2.6 金星 293
13.2.7 火星 295
13.2.8 木星和土星 298
13.2.9 天王星和海王星 301
13.2.10 小行星、彗星与陨石 303
13.3 恒星、行星、星系的系统演化307
13.3.1 宇宙大爆炸与元素的形成 307
13.3.2 星系演化与相互作用 308
13.3.3 恒星的生命周期 309
13.3.4 行星系统形成理论 311
13.4 中国的空间探测实践 312
13.4.1 探月工程 312
13.4.2 行星探测 313
13.4.3 太阳探测 314
第十四章 地球系统科学基础 317
14.1 地球系统的起源 31814.1.1 地球的形成 318
14.1.2 地月系的产生 319
14.1.3 地核、地幔、地壳的形成 319
14.1.4 水圈与大气圈的形成 320
14.1.5 地球系统的生命与光合作用的起源 322
14.2 地球系统及其反馈机制 324
14.2.1 地球系统的概念 324
14.2.2 正反馈和负反馈 325
14.2.3 反馈机制实例 325
14.3 从地球系统的视角来研究问题327
14.3.1 地球系统的研究对象与特点 327
14.3.2《阿姆斯特丹宣言》 328
14.3.3 地球系统的尺度 329
14.3.4 不同尺度下的地球系统气候变化 329
14.3.5 2035 中国地球系统科学发展战略 330
参考文献 332
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