地質環境

由岩石、浮土、水和大氣這些地球物質組成的體系；有人認為地質環境只由岩石及其風化產物──浮土兩個組成部分。人類和其他生物依賴地質環境而生存和發展，同時人類和其他生物的活動又不斷地改變着地質環境的化學成分和結構特徵。

地質環境：自然環境的一種，指由岩石圈、水圈和大氣圈組成的環境系統。在長期的地質歷史演化的過程中，岩石圈和水圈之間、岩石圈和大氣圈之間、大氣圈和水圈之間進行物質遷移和能量轉換，組成了一個相對平衡的開放系統。人類和其他生物依賴地質環境生存發展，同時，人類和其他生物又不斷改變着地質環境。

地質環境是地球演化的產物。億萬年來，岩石圈和水圈之間，岩石圈和大氣圈之間，大氣圈和水圈之間，通過物質交換和能量流動建立了地球化學物質的相對平衡關係。人類所處的地質環境是在最近一次造山運動和最近一次冰期後形成的。 ^[2] 

也稱地殼，是地球表面的固體部分。最大厚度為65公里以上,最小厚度為5～8公里,平均厚度30公里左右。人們能直接觀察和接觸到的只是地殼外層很淺的一部分。最深的礦井僅深入地下3公里左右,最深的鑽井也不過 8公里。可是有的地表物質可能來自地下幾十公里乃至幾百公里。地表的火成岩，就是地球內部的物質通過火山活動和造山運動形成的。地殼表面為基岩或浮土。基岩是露在地表或位於浮土之下的堅硬岩石，浮土是包括土壤和岩石碎屑組成的鬆散覆蓋層。浮土的厚度一般只有幾十米，有的地方達幾公里。浮土有的是由基岩風化就地生成，有的是異地風化產物經搬運沉積而成的。浮土在生物的、化學的和物理的作用下，經過一系列的變化，形成能使植物紮根生長的土壤。

岩石分為火成岩、沉積岩和變質岩三大類。火成岩是由岩漿或熔融狀的成巖物質經過冷卻和結晶生成的。火成岩類岩石包括超基性岩、基性巖、中性巖、酸性巖。基性巖中的玄武岩、酸性巖中的花崗岩是地殼表面分佈最廣的岩石。沉積岩是由地表上的岩石、礦物和生物殘體經過風化、剝蝕、搬運、沉積，最後經過成岩作用而形成的。砂岩、礫岩、頁岩、碳酸岩等是常見的沉積岩類岩石。變質岩是由原先存在的岩石經熱力、壓力和化學性質活潑的溶液的作用，在固體狀態下發生變質而形成的。變質岩常見的有片岩、片麻岩、板岩、大理岩等。通過對各種岩石的化學成分的分析，在岩石圈外層16公里厚的巖帶中，據估計氧、硅、鋁、鐵、鈣、鈉、鉀、鎂等 8種元素佔這個巖帶重量的98%以上。岩石圈內物質的分佈是不均勻的，因而不同的地球化學環境產生不同的生態系統。在不同地區不同的岩石中藴藏着不同的礦產。

現代板塊學説將地殼結構分為六大板塊，即太平洋板塊、歐亞板塊、印度洋板塊、非洲板塊、美洲板塊和南極洲板塊。地球內部的應力作用使板塊發生運動，從而使地質環境發生一系列變化。如板塊的相互擠壓造成巨大的山脈，兩個板塊的同時下沉造成海底深淵。地質構造運動引起岩層的斷裂、褶皺、隆起和凹陷，而形成高山和峽谷。構造運動和侵蝕作用的結果形成了地貌的基本格局。構造運動還造成火山噴發和地震等自然災害。 ^[3] 

由地殼表面的液態水層組成，大約是在30億年前形成的。水圈主要是海洋,約佔地球表面積的70.8%，大陸上的河流和湖泊只佔地球表面水域很小一部分。海洋的平均深度約為3.8公里,最深達11公里。海水總體積約為13.7億立方公里,總質量約為1.41×10噸。地球上水的分佈極不均勻。海水約佔97.2%,陸地淡水不足3%，可供人類直接利用的淡水就更少了。在太陽能的作用下，通過蒸發、降水、徑流，不斷地進行着水循環。水是天然的溶劑，地質環境中不存在純水。水化學特徵隨地質條件而異，並對人類產生重要影響。

地球表面的氣體圈層。地球大氣分佈在從地表至2000公里的空間，在2000公里以上，大氣極為稀薄,沒有明顯的上限。地球大氣的質量為5×10噸,約佔地球質量的百萬分之一。按大氣温度隨高度的變化，大氣圈可分為對流層、平流層、中間層和熱層。對流層是指對流運動顯著、靠近地表的底層大氣。其厚度因緯度和季節而異。對流層與地表的關係極為密切，對人和其他生物的生存有重大影響。幹潔空氣的化學組成為恆定成分，主要是氮和氧兩種氣體，按體積計約佔大氣總體積的98%以上，其次為氬、二氧化碳、氖、氦等。空氣中的雜質為可變成分,僅存在於低層大氣中,有水、甲烷、一氧化碳、二氧化硫、氧化亞氮、氡、一氧化氮，除水外，其他成分極微。

以岩石(以及浮土)為基礎，包括水、大氣在內的地質環境是一個有機系統，各個組成部分之間存在着能量流動和物質交換的密切聯繫。這種聯繫表現：

①大氣和水成因於岩石圈：現代大氣是經過原始大氣、還原大氣和氧化大氣三個演化階段形成的。地球形成初期的原始大氣已逃逸殆盡。後來地球由於內部放射性元素的衰變和所謂的引力致熱而處於熔融狀態，因而從地球內部逸出氣體。由於地球引力，這些逸出的氣體漸漸積蓄在地球周圍形成以二氧化碳、一氧化碳、甲烷和氨為主要成分的還原大氣。在地球的熔化－冷卻的演化過程中，地球內部的水分以蒸汽的形式逸出，冷凝成水，逐漸形成水圈。太陽輻射使水緩慢地分解，綠色植物出現後進行光合作用,漸漸產生了氧氣,原來的還原大氣逐步演化成現代的以氮、氧為主的氧化大氣。

②水和大氣對岩石圈的作用：水和大氣直接參與地球表面外形細部的塑造和地表物質再分配的地質作用，對地球環境的演化有重大的影響。岩石的風化和剝蝕，風化產物的搬運和沉積，都同水流和風力有密切關係。不同類型的岩石處在水、氣、熱差異很大的環境中，形成了不同的地貌格局和不同的地球化學環境，從而又出現了不同的生態系統。人們看到的山地和丘陵是經過風化、剝蝕的地貌；河谷和平原是經過水流切割、沉積物的堆積而形成的地貌;沙漠是乾旱和風蝕的結果;花崗岩廣泛分佈的地區則是低山、丘陵的地貌。碳酸鹽廣泛分佈的地區形成奇峯怪石的岩溶地貌。堅硬耐風化的石英岩、砂岩分佈的地區常常出現崇山峻嶺。在濕潤的熱帶和亞熱帶，風化淋蝕作用強烈，岩石被風化後，可溶性鹽類大量流失，往往形成缺鈣而富鐵鋁的紅壤，在半乾旱半濕潤的温帶則形成富鈣缺鐵的黃土。

主要表現：

①地質環境是生物的棲息場所和活動空間，為生物提供水分、空氣和營養元素。地質環境的區域差異，導致生物向不同方向進化。生物是地質環境的產物，但又改變地質環境，例如土壤是植物和地質環境相互作用下形成的。生命在長期演化中,同環境愈來愈適應,因此生物體的物質組成及其含量同地殼的元素丰度之間有明顯的相關關係。英國地球化學家E.哈密爾頓等人通過對人體臟器樣品的分析發現，除原生質中主要組分（碳、氫、氧、氮）和岩石中的主要組分（硅）外，人體組織（特別是血液）中的元素平均含量和地殼中這些元素的平均含量具有明顯的相關性（見圖）。這説明人體是地殼物質演化的產物。

②地質環境向人類提供礦產和能源。人類每年從地層中開採的礦石達4立方公里,從中提取金屬和非金屬物質。人類還從煤、石油、天然氣、水力、風力、地熱以及放射性物質中獲得能源。礦產資源是經過漫長的地質時代形成的，屬於不可更新資源,經人類開發利用後,很難恢復，因此礦產資源的合理開發和有節制地使用是非常重要的。

③人類對地質環境的影響隨着技術水平的提高而愈來愈大，例如採掘礦產,修建水庫,開鑿運河都直接改變地質、地貌；大規模毀壞森林草原，導致水土流失，土地沙漠化；礦物燃料的大量燃燒，增加大氣層二氧化碳含量，造成全球氣候異常;人類向地質環境排放大量工業廢棄物,造成對有機體有害的化學元素如汞、鉛、鎘等在地表的濃度增高。

2011年編制了《全國地質環境信息化建設總體方案》和《國家節點地質環境信息化建設實施方案》，全面啓動了國家級地質環境信息化建設工作。2013年，國家級地質環境信息化建設基本完成，編制了《國家級地質環境信息化建設成果推廣應用方案》，並已經在重慶、甘肅、四川、雲南、貴州、河南、湖北7個省開展了推廣應用工作。十五、十一五期間，國土資源地政“一張圖”、礦政“一張圖”基本建成，而地質環境“一張圖”由於涉及面廣、信息分散等原因，進展緩慢。但是，通過國土資源大調查項目的開展，積累了地質環境數據；同時通過地質環境監測示範區建設和預警預報工作的開展，初步搭建了地質環境信息化網絡環境，為地質環境信息化工作奠定了基礎。

在實際應用中，國家級地質環境業務部門主要應用ArcGIS軟件和MapGIS軟件，實現對原始數據的分析、加工、處理和出圖工作；而在省級地質環境業務部門，主要應用MapGIS軟件完成數據的生產和專題圖件、成果圖件的製作工作，同時也利用MapGIS做一些數據中心與共享服務的建設。

重要經濟區和城市羣地質環境調查信息平台系列軟件是遵循《重要經濟區和城市羣地質環境調查數據庫建設指南》的要求，在新一代面向網絡超大型分佈式地理信息系統基礎平台MapGIS K9基礎上，針對重要經濟區和城市羣地質環境調查工作實際需要開發的一套大型網絡化城市數字地質集成信息系統，可實現研究區域內綜合地學數據的錄入編輯、高效存儲管理、查詢統計、專業分析應用、三維地質建模、三維可視化展示及三維分析。該系統由數據錄入子系統、空間數據庫建設與輔助編圖子系統、數據管理與維護子系統、三維建模工具子系統、三維可視化信息服務子系統等五部分組成，適用於各基層單位進行重要經濟區和城市羣地質環境調查工作的數據庫建設、數據處理、三維地質建模、三維可視化展示分析。