環境地質學理論研究的前沿問題有哪些
⑴ 環境地質科學研究現狀
（一）填圖
歐盟地區地質填圖工作始於19世紀初，隨著社會經濟發展的需要，地質填圖內容不斷豐富和拓展。截至目前，歐盟已基本完成了中小比例尺（1∶100萬、1∶50萬、1∶25萬或1∶20萬）的地質填圖，英國、法國、德國等部分國家1∶10萬、1∶5萬地質填圖已基本完成[65]。在基礎地質填圖基礎上，各國開展了水文地質、工程地質、自然災害等環境地質調查與填圖工作。總體而言，歐盟各國已基本完成了1∶25萬或1∶20萬水文地質填圖工作，1∶20萬以大比例尺（1∶10萬、1∶5萬、1∶2.5萬）的水文地質填圖情況各國差異很大。
英國於20世紀70年代和80年代系統開展了含水層調查工作，編制形成了全國水文地質圖系，包含1∶62.5萬—1∶2.5萬各種比例尺圖件。基於以往水文地質調查資料和鑽孔數據，近年來開展了全國1∶5萬水文地質圖編圖工作，目前已基本完成，即將提供給授權用戶使用。瑞典除西北山區外完成了1∶25萬水文地質填圖，人口稠密區和地下水開發區完成了1∶5萬水文地質填圖，目前正在開展其他地區的1∶5萬水文地質調查。捷克2008年編制完成了1∶2.5萬水文地質圖和工程地質圖，並作為全國1∶2.5萬地質圖系的組成部分，2010年啟動了地下水資源重新評價計劃，採用建立的模型對全國的地下水資源進行評價。丹麥於1999年啟動了為期10年的全國地下水填圖計劃，調查覆蓋全國所有地下水含水層，佔全國國土面積的37%，比例尺根據土地利用規劃等要求確定，通過大比例尺調查，摸清各含水層結構、脆弱性和地下水質，建立地質和水文地質模型，劃分地下水保護區[66]。波蘭1995年之前完成了1∶20萬水文地質填圖，1996～2004年完成了1∶5萬水文地質填圖，編制完成了包含有1069張圖件的水文地質圖系，主要反映了水文地質單元含水性能、地下水質、地下水動力學特徵、鑽孔和相關的災害等內容。奧地利2003年完成了1∶50萬水文地質圖編制，2007年完成了1∶20萬水文地質圖編制；阿爾巴尼亞1974年編制完成了1∶20萬水文地質圖，1983年完成了第二版1∶20萬水文地質圖；匈牙利1971年開始1∶1萬工程地質調查和填圖工作；克羅埃西亞正在開展1∶10萬水文地質填圖和工程地質填圖工作。
在歐盟層面，在德國政府與聯合國教科文組織的共同資助下，由德國聯邦地球科學與自然資源研究所牽頭，自1960年開始經過50餘年的努力，編制完成了1∶150萬歐洲水文地質圖系，圖系由25幅圖及說明書組成，覆蓋整個歐洲大陸和部分近東地區（圖2–8）。1982年，歐共體環境總司組織編制了1∶50萬歐洲地下水資源圖系，由38幅、148張圖件組成，覆蓋了比利時、德國、丹麥、法國、愛爾蘭、義大利、盧森堡、荷蘭和英國等9個國家，包括含水層分布、含水層水文地質、地下水開采、地下水資源潛力等4個主題[67]。2013年，在對1∶150萬歐洲水文地質圖進行矢量化的基礎上，Cornu等人編制了歐洲地下水生境分布圖，反映與生物相關的地下水流、含水層孔隙大小和滲透性的空間變化[68]。
圖2-8 1∶150萬歐洲水文地質圖（柏林幅）
（二）監測
2000年以前，各成員國根據各自需要建設環境監測站網，相互之間監測標准不一、內容不一、頻率不一、數據格式不一，難以滿足歐盟環境政策實施的需要。2000年以來，歐盟致力於一體化環境監測站網建設，統籌部署監測資源，統一監測技術標准，統一為歐盟、各成員國、科學研究和公眾提供環境監測信息。經過十多年的努力，目前歐盟形成了由全球環境與安全監測系統、水環境、自然災害、海洋環境、土壤等監測站點組成的環境監測體系。
全球環境與安全監測系統（GMES）是由歐盟與歐洲航天局共同資助開展的地球觀測計劃，於2005年正式啟動建設，目的是向政府部門、科研機構、企業提供環境污染、水災、地質災害、地震等可靠的、獨立的環境與安全信息服務。監測系統由遙感衛星與陸地、海洋、大氣等監測感測器組成，包括6個主要模塊：大氣監測、海洋環境監測、土地監測、氣候變化監測、應急管理和安全管理。目前，土地監測、應急管理模塊已經投入運行；大氣監測、海洋環境監測模塊進入預運行階段。2013年，該項目更名為「哥白尼計劃」，以擴大地球觀測計劃在公眾中的影響力[69]。
2000年，歐盟發布了《水框架指令》，要求各成員國建設水環境監測站網，按照統一的標准化方法對地表水和地下水進行監測[70]。目前，歐盟共建成57300個地表水監測站和51400個地下水監測站，其中地下水水量（以地下水位為主）監測站28970個、地下水水質監測站34970個，有部分監測站既監測水量，又監測水質。28個成員國中，英國水環境監測站數量最多（12807個），其次是義大利（8311個）、德國（6688個）、丹麥（6085個）。地下水監測站主要分布在中歐地區，而北歐地區分布較少。從單位面積地下水監測站數量來看，最高的是馬爾他，每1000km2分布120個地下水量監測站；其次是奧地利（40個）、斯洛伐克（31個）、德國（25個）（圖2–9）。
圖2-9 歐盟各成員國單位面積地下水監測站數量
在GMES支持下，歐盟於1999年啟動了歐洲地形變災害監測計劃。該計劃利用永久散射體雷達干涉（PSI）遙感技術，通過距離地球800km處的歐洲航天局人造衛星精確地探測細微的地面運動。基於地面運動監測數據，獲得火山、地震、地面沉降、滑坡、采礦塌陷等變化信息，為地質災害防災減災提供准確的數據支持。通過三個階段計劃的實施，目前已查明了歐洲構造運動、沿海低地沉降、滑坡、地下水開采引發的地面沉降、廢棄礦山地面塌陷等地質災害。
根據「土壤保護主題戰略」，歐盟委員會於2009年啟動了「歐洲流域土壤變化」項目，對以土壤為核心的地球關鍵帶進行長期觀測，監測內容主要包括陸地-大氣水碳轉化、土壤含水量變化、孔隙水化學、地表水—土壤水—地下水轉化、土壤長期演化等。
（三）機理研究
基於自然資本的理念，歐盟認為地下水不僅為經濟發展提供了所需的水資源，而且作為生態系統的重要組成為經濟社會提供了所必需的生態服務：維持地下水位，防止地面沉降；補給地表水；污染物凈化與過濾；熱能儲存介質等[71]。近年來，歐盟地下水科學研究重點包括地下水環境作用、地下水生態系統和污染物污染機理研究等方面。Wendland等基於含水層岩相、水文條件、水動力條件研究提出了歐洲含水層生境分類[72]；Hahn等研究提出了地下水生境分類的層次模型：宏觀尺度，群落受生物地理特徵影響，中觀尺度，受含水層的水文地質條件控制；局域尺度下，群落取決於與地表水的水文交換以及相應的來氧氣和營養物的補給[73]；Griebler等針對地下水生態系統狀態評估、自然背景值、生物指標進行了研究，提出了地下水生態系統生態評估概念框架[74]。地下水污染方面，重點開展了氮、磷等有機污染研究。Folkard等對英國境內209個供水井中的揮發性有機污染物進行了調查，發現TCE和PCE是最主要的有機污染物；Cavallero等研究發現工業原料和廢棄物是造成義大利米蘭地區地下含水層嚴重有機污染的主要原因；Keuskamp等研究提出了歐盟尺度地下水氮遷移轉化模型[75]。
歐盟土壤保護專題戰略將地質災害列為危害土壤的8種威脅之一，加強了滑坡等地質災害機理研究，重點包括滑坡誘發機制與滑動過程研究，不同規模、強度、發生機制的滑坡風險定量評估方法研究，氣候變化、人類活動和政策變化對滑坡風險模式的研究，滑坡風險管理策略（包括風險降低措施和預防措施）研究，早期預警系統和遙感監測技術研發等[8]。為了推進不同空間尺度的地質災害風險評估與區劃研究，歐盟實施了安全國土計劃，以提高各成員國地質災害評價與風險評估能力。歐盟委員會聯合研究中心對各成員國地質災害資料庫建設情況進行了梳理，認為有6個國家地質災害資料庫可以支持風險分析，有14個國家地質災害只能支持易損性分析，需要補充大量信息才能開展歐盟層面的地質災害風險區劃[76]。歐盟還提出了綜合性地質災害控制與管理的概念，通過建立綜合性地質災害（地面塌陷、滑坡、泥石流、火山、地震等）預警系統，提升地質災害應對水平和能力。
2002年歐盟環境行動計劃確立了應對氣候變化為未來優先發展的目標，並於2009年頒布CO2地質儲存指令，有力地推進了CO2地質儲存機理與技術研究。近年來，開展了歐洲CO2點源、基礎設施以及地質儲存的GIS編圖，評價了歐洲深部鹹水含水層、油氣構造與煤層中CO2的地質儲存能力。在此基礎上，研發了各種CO2的捕獲與儲存技術，包括從工業能源消耗中分離CO2技術、CO2運輸技術、石油天然氣田或鹹水含水層儲存技術。2009年，世界首座燃煤氧燃燒捕獲CO2地質儲存發電廠示範項目在德國的Spremrg建成運營，所捕獲的CO2通過公路氣罐車運往Ketzin的研究試驗基地，注入地下鹹水含水層[77]。
⑵ 環境地質學與地質災害學研究現狀及發展趨勢
從學科內容來說環境地質學應研究地質環境的自然地理地質特徵及其演化歷史和發展趨勢，研究地質環境評價和預測，編制環境地質圖系，研究地質環境（包括地質災害）的勘查、監測和防治技術方法，以及合理利用和保護地質環境的對策和措施等。
1）地質環境評價和預測
定性地進行地質環境評價，如綜合區域地質地理條件，地殼穩定性，岩土特性，地球化學背景，可能發生的地質災害，作出分級區劃評價較為易行。但是從整體上對地質環境進行系統分析，定量評價地質環境和預測在國內外仍屬薄弱環節。現國際地質界開始重視這方面的研究。國際地科聯CoGeoenvironment委員會於1994年建立了環境地質指標體系共27種。其內容涉及新構造活動、侵蝕與沉積、風化作用、斜坡穩定性、地下水、土壤質量、地球化學與地球物理參數、自然景觀及其它動態要素，這是國際環境地學研究的一項重要進展，為開展區域性長期觀測和建立預測模型奠定了基礎。同時，委員會還計劃開展「地表過程與土地持續利用」關系的研究。
國際上區域環境地質評價的方法有A.Cendrero等提出的自然單元分級體系為基礎，基本上是自然地質地理分區，加上半定量化的指標，該方法在西班牙被廣泛應用；有經濟評估與風險評估方法，以地質災害和地質問題作為評價主體，用貨幣值形式表徵地質環境質量的優劣及人類活動對其產生的影響。這在美國有較廣泛的應用。如加利福尼亞州城市地質總體規劃，舊金山灣地區土地潛力定量評價，美國九大自然災害的風險評價。中國學者採用系統論觀點，提出地質環境是一個內部由岩石、土、水三個子環境系統構成，外部處於大氣圈、水圈、生物圈、地球內部圈層及人類社會經濟系統作用下的開放、動態和人－自然復合系統，以環境地質問題的強度指數，外部系統的影響程度指數和地質環境的質量指數作為量化指標建立了地質環境系統及其評價預測體系，並作出了21世紀初期中國地質環境態勢的預測和評價。
2）環境地質制圖
環境地質圖（系）是環境地質研究成果的圖式化，是直觀反映地質環境的重要表達形式。為了便於經濟建設規劃決策部門使用，不僅要求內容科學化，充分反映區域地質環境特徵，分析研究不同地區地質環境與人類活動的相互關系，在自然和人為作用下存在的主要環境地質問題及地質災害，並進行綜合評價，而且要求形式簡明易讀。國內外編制了不同比例尺的綜合性或專門性圖件，既有全國性的，如俄、美、加、澳、英等國均將其列入國家級中、大比例尺地質圖的構成部分，也有一個城市或一個地區的編圖。從編圖方法看，在傳統的地質學編圖方法基礎上，藉助GIS及最新衛星成果，根據不同指標參數用多元統計方法編制資料庫，對地質災害進行預測，義大利、巴西、美國均取得較好的效果。俄羅斯已將1:200萬地質生態圖（即環境地質圖）列為國家新一代地質圖系進行填編，並對1:5萬地質制圖的要求也從以前的兩種（地質圖、礦產預測圖）增加到與1:20萬相同的四種，包括了地質生態圖在內。現已編制完成14張1:500萬生態地質圖，反映了全俄生態地質環境現狀及人類活動的影響。
中國水勘院1992年編制出版了中國環境地質圖系11幅。它們以地質災害圖件為主，其中8幅為滑坡崩塌類型及分布，泥石流災害，岩溶塌陷，地下水誘發危害，土地鹽漬化沼澤化，沙漠及土地沙漠化，土壤侵蝕，特殊類土及危害。另外3幅則為地質自然保護區、旅遊地質資源和環境地質分區圖。該圖系綜合評價了不同地區的環境地質條件，反映了主要地質災害類型形成和分布發育規律，提出合理保護地質環境、開發地質資源的對策建議。
3）環境地球化學
這是環境地學的重要分支學科。其主要研究內容包括微量元素與健康、地方病的關系，煤和有機物等的地球化學對環境的影響，全球環境變化以及分析技術等。通過地球化學填圖可獲得元素豐度的背景值，為防治地方病提供科學依據。如中國已查明低硒（低鉬）的地球化學環境帶，它呈NE-SW向，與克山病分布區域基本一致，從而採取相應防治措施，取得顯著成效。眾多的地學研究者開展了地質環境中氡、鍶、氟、汞等元素與流行病、地方病、癌症發病率的關系研究。氡含量與肺癌死亡率的關系在雲南個舊地區得到了驗證。礦區的氡含量超出一般地區的23倍，死亡人數達千人以上。大部分氡來自花崗岩中鈾的衰變。中國通過編制元素環境化學圖、淺層地下水地球化學圖、地方性氟分布圖、胃癌死亡率分布圖和大量資料的分析，有力地說明了地質環境和流行病學的關系。近年來，研究利用自然地球化學作用去除有關化學元素，調整環境條件；還有新興的植物治理法，利用植物（萃取技術、根際過濾技術、重物固化技術）來清潔土壤中的重金屬。因此，環境地球化學的成果在當前環境治理的理論與實踐中起著極為重要的作用。
4）地質災害學
由於地質災害分布廣泛，類型眾多，其突發性、復雜性及發生規律尚未充分掌握，往往造成嚴重災情，引起社會的關注和眾多學科，特別是地質科學的參與和研究，因而逐漸形成並提出了地質災害學的概念，研究內容包括地質災害的類型劃分，成災條件，致災作用，地質災害的監測、預測和預報，地質災害的防治原則和對策、決策以及風險分析。其中對地質災害的決策可分為長期、中期、短期的，臨災的和反饋性的。災害預報的基本方法建立在類比分析、因果分析及統計分析基礎之上。
近10年來國內外開展了重點地區的地質災害測年研究工作。他們應用同位素測年技術：14C法，鈾系法，熱發光（TC）法，電子自旋共振（ESR）法測定10～3Ma的年輕地質體、活動斷裂、古地震、地質體滑動或運動的年齡以及地質災害復活（發）周期等取得成效。
如何加強地質災害預測和防治的理論研究，實現災害地質現象的實時控制和管理決策過程科學化與人工智慧化，是一項新的研究內容。中國專家1989年就研製了「地質災害分類專家系統」。在此基礎上又研製了「地質災害預測防治智能決策系統」。應用這個決策系統可進行地質災害時空演化預測，危險性區劃，災害經濟評估以及減災防災對策的選擇等工作。在應用於京、津、唐地區岩溶塌陷、地面沉降、海水入侵地質災害時，證實了模擬的合理性和實用性。
在全國性地質災害趨勢預測方面中國作了重要的探索。1996年編制了1:600萬地質災害趨勢預測圖。該圖運用地理信息系統的風險評價方法對地質災害（主要是滑坡、泥石流、岩溶塌陷、地裂縫）進行現狀評價；在此基礎上，結合降雨條件，區域地震活動，區域地殼穩定程度，區域岩組條件和人類工程活動等因素，運用模糊綜合評判模型進行綜合評判，劃分出地震災害高、中、低風險區，這對國土整治和減災防災有重要意義。
對於地質災害的評估也是地質災害學的重要研究內容之一。「八五」期間中國研究建立了災情評估計算機系統。該系統根據地質災害勘查與管理需要，將災情評估分成3種類型：以獨立災害體為對象的點評估，以小面積行政自然區為對象的面評估和以大面積行政自然區為對象的區域性評估。根據災情構成，將地質災害評估內容和步驟分為4個方面：危險性評價，易損性評價，破壞損失評價，防治工程評價。應用該系統針對崩塌、滑坡、泥石流、岩溶塌陷、地面沉降、地裂縫、海水入侵、膨脹土脹縮等8種地質災害進行了研究，為決策部門確定災害防治對策和管理提供了依據和方法。國際上自1990年開始制定了「國際減輕自然災害10年」（IDNDR）計劃，其中對於災害定量化的研究是減災科學中重要的問題。
地質災害經濟評價方面的進展：在開展地質災害的勘查、監測和防治時，都涉及到經濟活動或經濟現象，需要作出合理的經濟評價。但國內外目前尚缺乏可供借鑒的系統理論、方法和經驗。目前在災害經濟評價中採用了價值評價法，還有效益評價法、機會成本法等，為制定和選擇防治災害最優決策方案提供可靠的經濟依據。「八五」期間中國學者提出了地質災害經濟評價系統。它包括災害風險評估（單項和綜合地質災害風險預測及評估，以及危險區預測和評估）和災害經濟評價（防災方案技術經濟評價，含防災效益評價以及災害損失經濟評價）兩部分，其中一系列技術方法的應用具有實用意義。
5）地質環境與地質災害的勘查、監測和防治
對在人類工程經濟活動影響下的地質環境和災害進行勘查，並對其變化動態進行長期有效的監測，是研究保護地質環境和防治地質災害的重要依據。不少國家開展對主要地質災害勘查、監測和防治方法技術的研究，取得重要進展。中國已在各省、市建立了地質環境監測站網，在勘查技術新方法方面有遙感、高解析度地震、高密度電法、土壤測氡等，並研製了218Po測氡儀和微機音頻大地電場儀等兩種新型勘查儀器。這種新的勘查技術方法和儀器對調查地面岩溶塌陷、地裂縫、活動斷裂、隱伏溶洞、潛在的地質災害有明顯效果。
實踐證明，遙感技術和GIS應用於地質環境和地質災害的監測、管理有廣闊前途。加拿大用最新發射的Radarsat最新數據研究環境地質問題。美國學者用雷達研究地殼形變、火山監測、新構造運動取得好的效果，中國學者用大量影像資料展示出煤層自燃火區地質災害的情況。在第30屆國際地質大會上，美、日學者報告了紅外遙感技術，德國介紹了用高空間解析度星載感測器在地質中應用的成果，荷蘭將遙感用於災害預防、防災准備及減輕災害3個方面的成果，這些都代表了當前國際上的研究水平。在地質災害監測新儀器方面中國最近研製了地聲監測器，滑坡誘發因素監測儀器，遙控邊坡穩定性監測儀器和滑坡自動報警儀器4種類型，為採用多參數、多因素監測災害發生提供了手段。地聲監測對崩塌、滑坡孕育初期十分有效；滑坡誘發因素主要監測滑坡體內土壤含水率，孔隙水壓力及土體溫度；遙控全自動邊坡穩定性系統可同時監測72個點上的滑坡地表位移或孔內位移；滑坡自動監測報警系統則監測滑坡位移參數，有16個通道，位移超過門限值時即發出聲、光報警信號，其中一些儀器達到國際先進水平。
地質災害治理新工藝新設備方面，研製成功MD-50型錨桿鑽機，具有多用性，有鑽進復雜岩層和處理事故的能力，可用來治理滑坡。此外還有擴底承壓式預應力錨索，這是加固崩塌、滑坡體的重要治理工具。
⑶ 環境地質學研究進展
沈照理
1 環境地質學的研究對象、內容與分科
1.1 研究對象
環境地質學是地質科學中的一門新興的分支學科，也是環境科學的重要組成部分。其研究對象是人類社會與地質環境組成的復雜系統。它的任務是研究人類活動與地質環境的相互關系，揭示環境地質問題的發生、發展和演化趨勢，全面評價地質環境質量，提出地質環境合理開發、利用和保護的對策與方法，為實現人類社會、經濟的可持續發展提供科學依據。
1.2 研究內容
（1）Environmental Geology（Edward A.Keller，Univ.of California Santa Barbara，7thE-dition，1996）中所列的，研究內容：土地利用及與土壤有關的環境問題、人口增長與自然災害、洪災、滑坡、地震、火山活動、岸邊災害、水資源短缺與水污染、環境與健康、礦產開發導致的環境問題、全球變暖（CO2，O3，酸雨等）、大氣污染等。
（2）環境地質學（修訂版）（潘懋、李鐵鋒編著，高等教育出版社，2003）中所列的研究內容：全球變化的研究、區域環境地質問題的研究、資源開發環境地質問題的研究、地質災害研究與防治、城市環境地質研究、重大工程建設的環境地質研究、醫學環境地質研究、生態環境地質研究、現代科學技術在環境地質學中的研究等。
1.3 分科狀況與學科歸屬
目前，環境地質學還沒有形成系統的學科體系，已經沿用過的主要有：①環境水文地質學；②環境工程地質學；③環境地球化學；④災害地質學；⑤城市環境地質學；⑥礦山環境地質學；⑦農業環境地質學等。
按國務院學位委員會和國家教育委員會1997年頒布的《授予博士、碩士和培養研究生的學科、專業目錄》，環境地質調整到現一級學科：環境科學與工程（可授工學、理學、農學學位）（0830）之環境工程學科、專業（083002）。（見下表）
地球科學進展
2 我國環境地質問題研究概述
在自然（原生）和人為（次生）因素作用或影響下形成的環境地質問題。（全面的、簡略的、擇重點簡介）
3 環境問題成為全世矚目的問題之一
（1）可持續發展理論與《中國21世紀議程》。劉培哲文章簡介，在《地學前緣》1996年3卷1期。
（2）瀕臨失衡的地球——生態與人類精神［美］阿爾·戈爾著，陳嘉映等譯。中央編譯出版社一書簡介。
（3）Resources vital to humans。
（4）地球科學新的優先考慮的問題。（W.S.Fyfe文章）簡介，在《地學前緣》1996年3卷1期。
地球科學進展
4 與專題相關資料
（1）書籍：①《Environmental Geology》Edward A.Keller著；②《環境地質學》（修訂版）潘懋，李鐵鋒編著；③《瀕臨失衡的地球——生態與人類精神》［美］阿爾·戈爾著，陳嘉映等譯。
（2）期刊：①Water Research；②Environmental Sciences＆Technology；③Contaminated Hydrogeology；④Applied Geochemistry；⑤地學前緣。
⑷ 環境地質學的研究主題
(一)關於環境地質學研究內容的若干提法
自1964年美國伊利諾伊州地質調查所學者James E.Hackett撰文討論都市土地規劃問題時提出「環境地質學(Environmental Geology)」一詞，至今已過去了40餘年。他的觀點，即「環境地質學是研究和使用地質學達到協調和完善狀態的一個新方法」已逐漸淡出，但「環境地質學」一詞則沿用至今，且成為一門新興學科的名稱一直被地學界所採用。
幾十年來，有關環境地質學的定義和內涵的討論始終沒有間斷。
1968年，W.J.Wayne認為:「在城市中心及靠近城市的地區，人類環境地質已變得更為重要。城市地質學已和環境地質學成為同義詞了。」1969年，P.H.Moser指出:「環境地質學是運用地質學、水文地質學、工程地質學、地球物理學及其有關學科的原理，研究人類周圍環境，更有效地利用天然資源的一門學科。」1970年，P.T.Flawn指出:「環境地質學是研究土地為人類所應用的全部范圍，包括城市、農村和未來開發的原始地區，包括自然資源的位置及開發、廢物處理、塊體運動及構造運動兩者對建築物的影響，以及岩土物質成分的細微變化對人類健康的影響。」進入20世紀80年代，EdwardA.Keller在他所著的《環境地質學》中闡述了關於環境地質的七個基本概念(觀點)，並指出「當我們探索環境問題的本質時，環境地質學跨學科實質的重要性顯而易見。大多數項目是復雜的並包括許多不同的方面，可概括為三類:物理的、生物的、人類利用及人類利益的」。此後，他於1998年進一步明確，「環境地質學是一門應用地質學，主要研究人與自然環境之間相互作用的各個方面」。
與此同時，我國學者也就環境地質學的內涵發表了各自的看法。1980年，劉東生和萬國江等指出:「環境地質學是研究人類活動和地質環境相互作用的學科，是地質學的一個分支，也是環境地學的組成部分。」1983年，胡海濤和鍾立勛指出:「環境地質學是應用地質學的基本原理，研究人類工程－經濟活動與地質環境之間的相互作用，預測天然及人為地質作用的發生、發展規律，從而制訂改造、利用和保護地質環境的規劃、措施、方案，達到防止或減輕地質災害，保護及改善地質環境質量的目的的一門綜合性地質學科。」1995年，陳夢熊在《環境地質學理論基礎與研究領域》一文中明確指出:「環境地質學是地質科學中一門新興的屬於應用地質學范疇的一個分支學科，它是一門綜合性很強，以研究人－地關系為主，介於地質科學與環境科學之間的一門邊緣學科或綜合性學科。」1991年張宗祜提出，環境地質學應當是研究人類技術活動與地質環境相互作用影響的學科。此外，李鄂榮、朱大奎、潘懋、段永侯、徐增亮、戴塔根、哈承祐等學者也撰文或在教科書中闡述了一些很有見地的看法，此處不再一一介紹。
持上述觀點的學者來自多個領域，其中既有從事理論研究的，也有從事工程技術或技術管理部門的學者和專家;有環境科學界的人士，也有地學界包括地質學、地理學，尤其是水文地質、工程地質專業的人士。他們的觀點基本反映了目前國內外學術界對環境地質學的理解和主流。不應忽視的是，學術界也有反對的意見，如G.B.Oakeshott(1976)認為，環境地質是一個荒謬名詞，又說「所有地質學都是環境的」。這些聲音雖小，但也從另一個側面反映出環境地質學在吸納其他學科營養的過程中，一些概念、術語的縝密推敲還需進一步完善。即使持贊同意見的學者內部也存在某些分歧。其中一個較突出的問題是:環境地質學究竟是一門應用性的或定位於工程技術層次的學科，還是具有科學與技術一體化的基本特徵。關於這個問題將在緒論的第三部分討論。此處僅圍繞上述各家觀點中取得共識的問題———環境地質學的研究主題展開。
(二)環境地質學的研究主題
環境地質學研究的主題可以用一句話來概括，即研究人與地質環境的關系，簡稱人－地關系，包括:①地質背景、地質作用及其過程對人類的意義和影響;②人類活動引起的地質環境變化的地質學基礎及社會學問題;③如何協調人與地質環境的關系。
1.地質背景、地質作用及其過程對人類的意義和影響
在人－地關系中，地質環境對人類的意義和影響可以從以下兩個方面認識:
(1)地質環境是資源的提供者
地質資源包括土地資源、水資源、礦產資源和景觀資源。它們是人類生存發展所必需的物質基礎。
土地資源 主要構成物是岩石和土壤。土壤是農、林、牧業利用的對象。它是岩石風化形成的母質，經生物化學作用形成的鬆散基質。其形成過程與內、外動力地質作用有著緊密聯系。內動力地質作用可以將地下岩層抬升到地表附近，提供成壤的母質。外動力地質作用則對土壤的最終形成起到關鍵作用，一方面決定了土壤的形成速度、熟化程度;另一方面也通過水力、風力的侵蝕、搬運和堆積，改變著土壤的質地及分布，從而影響作物的產量及植物群落的結構特徵。此外，地表和地下空間是人工建築物的依附對象，土地規劃、城市化發展都是在這個空間上展開的。所以它們也是土地資源的一種，是地質背景的一個重要功能。
水資源 就現在普遍接受的觀點而言，水資源主要指地表水、地下水。長遠來看，土壤中賦存的非重力水以及活躍在近地表大氣中的水分都可能成為被利用對象。無論哪種水都納入水文循環之中，它們的形成和分布除與大氣活動有關外，地形、地貌、地層及地質構造都會影響水資源，特別是地下水的水量、水質和時空分布。
礦產資源 包括金屬礦產、非金屬礦產、礦物燃料等，都可以視為地質作用的直接產物。有的是在內動力地質作用下形成的;有的與外動力地質作用有關;還有的是兩種地質作用綜合作用的結果。
景觀資源 在這里主要是指具有地學研究價值和可供人們參觀游覽的自然地質遺跡、自然地貌景觀，它們同樣是地質作用的產物。
對於這些資源，有人認為可以根據它們的形成速度與人類對它的消耗速度是否平衡，劃分為可再生資源和不可再生資源。事實上，這種劃分不是絕對的，而是反映了人們在人與資源關繫上的一種思考。例如土地資源，當成壤速度大於土地養分消耗及水土流失速度時，土地的適耕性是可持續的。反之，土地向貧瘠化、沙化或石漠化方向發展，失去利用價值。又如水資源，在開發利用量小於流域產流量時，水文循環可以不斷補充消耗的水量，使之用之不竭。若開發利用過量，水資源就會越來越少。正因為如此，有人將上述兩種資源列入可再生資源，有人則認為它們在一定使用限度內是可再生資源，超過限度則屬於不可再生資源。礦產資源是在漫長的地質歷史時期形成的。由於地質循環不斷進行，成礦過程仍在繼續，不過完成其過程需要長達數萬年甚至更長的時間，如煤、天然氣，與人類採掘的速度相比，顯然處於「透支」狀態。另外一種考慮是，地球的演化、地質環境的變遷是不可逆過程，就某一特定地區而言，礦產資源一旦開采殆盡，在此地區不會再生，所以，一般將礦產資源視為不可再生資源。
如果說前面論及的資源再生性考慮的是數量平衡問題，那麼，景觀資源則注重形貌的獨特性。其形成與地質作用關系密切，是特定地質演化過程在特定時空上留下的景觀「片段」，一旦破壞，難以修復，幾乎就再也找不到相似的景象了。所以，一般將其歸入不可再生資源。
(2)地質環境是人類的家園
地球淺表特別是位於陸地表面的地質環境，是人類生存、繁衍、生息和從事各種生產活動的場所，它是人類的家園。
在這個空間中，地質作用十分活躍，從不停息。水流、風力、重力的侵蝕、搬運、堆積作用，驅動岩石、水鹽等物質運動，使地表淺層物質處於不斷重新分布的過程，地表形貌也一再重塑。與此同時，構造運動、岩漿活動、地震等也可以把地球深部物質、能量釋放到地球表層，使滄海化為桑田，高山淪為低地。一些大規模的造山運動，還會引起氣候和生態的變化。
地質作用導致的環境效應，有的對人有益，為人類提供了得天獨厚的生存場所，促進人類從茹毛飲血、擇水草而居的原始文明發展到大工業生產的現代文明;有的也會給人類帶來危害和災難，地震、火山、海平面上升、荒漠化等不僅導致地球上一些光輝燦爛的古老文明消失、湮滅，而且還給人的生命財產造成損失，甚至使富饒的土地變為不適宜人類居住的地方。不論人類是否願意，地質作用及其地質過程始終伴隨著我們。從這個角度上看，人類的歷史不僅僅是一部與自然斗爭的歷史，還是一部學習如何利用、尊重自然的歷史。
2.人類活動引起的地質環境變化及其對人類的影響
人作為生物界中的一個種群(人科)是地球演化到某一特定階段的產物。人類將水、岩石、土壤和其他生物作為自己生存發展的物質基礎，同時又通過勞動改造著周圍的岩土、水、生物條件。人類與自然的這種關系是地質環境概念形成的客觀背景。可以說，地質環境是人類出現後才有的，沒有人類也就無所謂地質環境，地質環境的演化必然與人類活動緊密相聯。
科學與技術的進步，使人類由原始游牧文明走向農耕文明和現代工業文明，在此過程中，人類干預、利用地質環境的能力日趨強大，獲得的利益也十分豐厚。然而，隨著人類活動的范圍和作用強度的急劇擴大，其消極面也逐漸暴露出來。過分強調人的能動性，誇大駕馭自然的能力，忽視人在自然面前的受動性和依賴性，從而導致科技手段的濫用和誤用，這正是近幾十年來人－地關系失調、地質環境問題層出不窮的重要原因之一。
地質體始終處於發展演化之中，在自然力的驅動下有其天然的演化規律。當人類作用達到一定程度，並成為不容忽視的新地質營力時，情況將發生改變，地質體的演化將由自然力和人類的力量共同決定，盡管在活動過程中人類獲得了想要得到的東西，但付出的環境代價也是十分驚人的。
有資料表明，到20世紀末，全球每年人為移動岩土物質的量級已高出自然過程的4～5倍。大量的岩土挖掘和棄置，改變了許多地區的地形、地貌、淺表岩土體的原有受力狀況，甚至誘發崩塌、滑坡、泥石流等地質災害的頻繁發生。例如我國福建省，截至2001年，全省已查明的滑坡803處、崩塌點329個，其中與人為移動岩土物質有關的分別佔到87%和84%，這足以說明人類活動的巨大影響。其次，挖掘或棄置岩土可使土壤層喪失或掩埋，可耕地數量和質量明顯下降。目前我國每年有數十萬公頃的耕地被城鄉建設佔用，煤礦開采破壞的土地也高達數萬公頃，加上其他原因，我國每年減少耕地約145萬公頃。近40年來，我國耕地減少總量相當於一個法國或兩個英國或四個日本的國土面積。全國有666個縣低於聯合國糧農組織規定的人均0.8畝(約合667m2)耕地的警戒線。這種狀況將嚴重威脅到我國的糧食安全。
過度開發利用水資源也會影響地質環境的質量，還可能間接影響陸地水文和生態過程。2004年我國水資源總量為24130×108m3，不計發電、航運、養殖等用途，年供水量為5548×108m3，占水資源總量的23%，尚屬安全用水范圍。目前國際上的通用標准為水資源利用率不應超過總量的25%～40%，否則就會出現資源短缺和生態環境問題，但在許多地區這個界限早已突破。例如，河北平原目前地表水調蓄工程式控制制的水量已佔河川徑流的70%以上，地下水開采量接近119×108m3/a，佔地下水補給資源的124%，儲存資源累計消耗已達350×108m3。由於天然產水能力與人工取用強度嚴重失調，地下水動力場、水化學場、溫度場和應力場都發生了變化，最終導致河流乾涸、水質惡化、地面沉降開裂、海水入侵、生態退化等日益突顯的地質環境問題。
在短期經濟利益的驅動下，資源的過度、無序開發利用必然引起地質環境的紊亂，甚至導致人們未曾料到的生態失衡和災難的發生。地質環境的宏觀變化是不可逆的，如果人類失去了預見和自製的能力，在享受眼前利益的同時，所造成的環境惡化也正為人類鋪就著一條不歸之路。正如美國海洋生物學家RachelCarson在《寂靜的春天》一書中所指出的，不是敵人的活動使這個受害的世界生命無法復生，而是人們自己使自己受害。這一哲理同樣適用於人－地關系的思考。
3.人與地質環境的協調發展
人類不能完全控制自然，也不可能按自己的意願再造自然。人與自然的區別在於，人類的活動是追求功利和有目的性，而自然活動沒有思想，沒有功利，沒有目的性，只受客觀規律的支配。因此，所謂的人－地關系的協調發展，不應理解為雙方對話、妥協的過程，而是人類對自己提出的行為約束或自律要求，或者說是基於人們對自身當代和長遠利益的深入思考而提出的可持續發展理念，其核心是遵循客觀規律。
尊重客觀規律是人類與自然打交道時必須嚴守的准則，自然資源的開發利用和災害的防範也是如此。人們開發利用自然資源之所以能夠達到預期的目的，首先是因為人們了解資源的成生、分布規律，其次是懂得運用相應的技術手段和策略順應客觀規律。然而，這只是問題的一個方面，隨著開發利用活動的進行，原來的地質條件會因人為的擾動發生改變，某些因素的活動受到抑制，另外一些因素變得更為活躍，於是有可能使地質環境問題加劇或引發新問題。如果透過人為作用這一表面現象，可以看出，地質環境問題的出現仍是客觀規律使然，有其發生、發展的自然基礎。目前，地質環境問題層出不窮的根本原因或許正在於人們忽視了後者。
人口、資源、環境和社會經濟發展之間的多重關系是人－地關系的客觀表現。四者運動方式的失當和比例失調，是加劇人－地關系矛盾的原因所在。理順這些關系，構建良性互動的統一整體，即人－地關系協調發展的地質環境系統，不僅僅是人－地關系理論研究的最終落腳點，也是環境地質學研究的永恆課題。
構建人－地關系協調發展的地質環境系統，必然會涉及觀念的轉變，思維方式的變革和決策科學方法的合理運用。為此，需要注意以下三點。
(1)地質資源開發利用與地質環境保護的協調
地質資源的開發利用是地質環境異常變化的觸發器。為了避免礦產資源、土地資源、水資源開發利用帶來嚴重的地質環境負效應，必須首先調查、闡明地質體在自然條件下固有的規律性，然後分析或預估資源開發利用時地質體的響應及其可能的不利後果，據此提出調控資源開發利用的方案，以達到資源與環境兩者均可接受的滿意結果。鑒於近幾十年來我國經濟高速發展遺留下大量的地質環境問題未能及時解決，現階段更應強調地質環境保護的重要性，把地質環境問題的綜合治理，尤其是地質災害的防治工作放在舉足輕重的地位，而不能單純追求經濟的快速增長。對那些附加值低且地質環境後遺症大的資源開發與利用方式，必須加以嚴格限制，對已在運行的工程活動，應按《中華人民共和國循環經濟促進法》的要求，盡快實現清潔生產、廢物資源化的良性發展。
(2)局部性地質環境與全局性地質環境的協調
地質環境系統中岩、土、水、氣的運動是一個有機聯系、相互制約的統一整體，其中某一要素或某一局部地段受到人為活動的強烈干擾，其響應可波及整個系統。有的學者把地質環境系統的局部與整體的關聯，形象地稱為超距性。意指在地質環境的某一局部施加影響後，其產生的後果在空間、時間乃至應用領域上均有超遠距離傳遞的特徵，且通過因果鏈，產生「多米諾骨牌效應」，最終產生事前未曾預料的後果。因此，地質環境的質量評價不能只注意局部地段現狀條件分析，更要注意其超距性的影響，把眼光放大到全局、長期，盡量包括一切可能的領域。
(3)人際關系中資源分享權力與地質環境保護義務的平衡
由於不同地域、不同行業的人們共享的可能是同一個地質環境系統，一旦其運行格局發生變化，便涉及不同人群利益的再分配過程。如果權利與義務不對等，不僅會加劇矛盾，影響社會的穩定和諧，而且在經濟利益的驅動下，必然會刺激資源開發利用的過度進行，造成混亂和無序的局面。因此，人際利益關系的調整是實現人－地關系協調發展，保護地質環境的重要的途徑之一。正如有些學者所指出的，解決地質環境問題不僅僅是科學技術工作者的任務，也是全社會共同應對的挑戰。從某種意義上來說，社會的改革包括經濟目標、社會結構和民眾意識的轉變，最終是實現人們分享資源的權利與地質環境保護義務兩者的平衡。
⑸ 環境地質學的研究領域
隨著自然科學和生產力和高速發展，人類與所生存的自然環境即地質環境的矛盾進一步激化，特別是20世紀50年代以來，全球性的環境地質問題日趨尖銳，水資源短缺、水質惡化、地面沉降、岩溶塌陷、海水入浸、滑坡、沙漠化以及多發性地方病等，說明地質環境對人類所產生的巨大影響，人類對地質環境的認識與研究推向了一個新的高度，那就是既要研究地質環境對人的影響，也要研究人對地質環境的作用，也就是特別強調了人與地質環境的關系，新的學科--環境地質學由此誕生了。
環境地質學主要是在地質科學基礎上發展起來的介於地質科學和環境科學之間的綜合性邊緣學科。
環境地質學具有廣泛的研究領域，它包括這樣一些研究內容： 為區域規劃、經濟發展、國土整治及資源開發等提供科學依據。
中國地質災害分布圖 20世紀50年代以來，由於工業污染成為嚴重的環境問題，影響到人類健康和生態平衡。因而大批地質學家投入了環境問題的研究。世界一些國家紛紛建立環境地質研究機構，出版書刊。從學科的發展來看，到70年代中期，環境地質學已發展成為一門比較完整、獨立的新學科。
火山爆發 人類歷史上最早出現的環境問題，如火山爆發、地震、山崩、泥石流等都是地質因素引起的。對於這些環境問題，人類至今還無法控制和准確預測，因此預測和防治地質因素造成的環境影響 ，是環境地質學研究的內容之一。 地殼表面的化學元素，在成岩作用和風化侵蝕過程中形成了不均勻分布。生態系統中循環的物質和流動的能量都同地質環境有密切關系。地質體系中化學元素的豐度和賦有狀態必然影響動、植物和人類的生存與發展 。
一個地區某種元素嚴重不足或過剩，就有可能引起地方病。如某些地區由於缺碘或多碘引起居民患地方性甲狀腺腫，高氟地區引起地方性氟中毒。中國的克山病和大骨節病也與環境地質條件有關。研究地質環境與人類健康的關系，也是環境地質學的內容之一。 人類賴以生存的地質環境是經過億萬年演化而形成的。在這一環境中，地質體系的各部分之間、地質體系與生態系統之間已形成一種動態平衡的關系。
產業革命以來，特別是第二次世界大戰以後，由於人口劇增，科學技術迅猛發展，人類活動已變成干預和改變自然體系的強大營力。環境地質學的一個重要任務就是研究人類活動所引起的環境地質問題，這其中主要包括： 城市化引起的環境地質問題：由於人口的高度集中，能源和材料的大量消耗，廢棄物的大量排放，大型和高層樓房的建設而引起的城市環境地質問題有：水資源(特別是地下水)的勘探、開發、利用和保護的問題，地下水硬度升高的防治問題，地質環境的容量問題地面沉降的防治問題，同城市工程建設有關的工程地質問題等。這些問題都同城市建設和發展、同城市人民的生活息息相關。也是環境地質學的研究內容。研究這些問題可為新城市的合理規劃和舊城市的改造提供科學依據。
⑹ 環境地質學主要研究哪些科學問題
環境地質學屬地球科學，是應用地質學和地理學原理，合理利用地質資源，改善人類生存環境的一門學科，是一門介於地質學、地理學和環境科學之間的科學。
環境地質學具有廣泛的研究領域，它包括這樣一些研究內容：
①區域地質環境研究，為區域規劃、經濟發展、國土整治及資源開發等提供科學依據。
②地質災害的環境地質問題的研究，為預報地質災害提供依據，為減免災害提出防範措施。
③地球化學環境對人類的影響問題。研究不同地區地球化學背景，各種元素豐度及其分布特點；研究空氣、水體、土壤和礦物原料中有益、有害元素及致病物質富集、遷移規律；研究地質環境與人畜健康關系，防治某些地方病和職業病，最大限度地減輕由於某些元素的天然富集或短缺對人畜健康和植物生長帶來的不良影響。一些城市飲用水水質惡化問題也是當前亟需研究的問題。
④古氣候的變化規律，主要利用地質環境中沉積物反映氣候變化的標志，研究地質歷史時期特別是第四紀以來氣候變化的情況、原因和規律，預測今後氣候變化趨勢可能產生的危害和提出防範措施。
⑤工程建設中可能引起的環境惡化問題。大量的工程活動，如城市建設、水利工程、道路建設、礦山、海港工程、電站建設等常常引起人為地質作用，在興利的同時往往造成地質環境的破壞，引起環境惡化。對人為地質作用及其地質環境可能產生的影響做出評價和預測，為區域經濟建設規劃和大型工程設計提出科學論證。
⑥自然資源開發中的環境地質問題。水資源、能源和礦產資源的開發可以造福人民，但同時又往往引起地質環境的改變，甚至導致人為的地質災害。地下水過量開采常常引起地面沉降，在沿海地區常常導致海水入侵和土地鹽鹼化；礦山開采往往引起地面塌陷、山崩和人工滑坡；某些礦產，特別是放射性礦產的勘探和開采往往引起環境污染。環境地質工作就是要在自然資源的開發過程中詳細研究導致環境惡化原因，提出防止減輕地質環境惡化的措施。
⑺ 環境地質學的研究方法
通過對化學物質在環境中的遷移轉化規律的研究，以及對礦物組成和結構特徵的研究，探索地質環境的變化。如水土流失現象與風化過程相關，而風化速率又同組成岩石的礦物性質和外部水熱條件有關，通過對礦物成分和物理化學性質的測定和研究，可以評價風化作用的進程。又如克山病、氟中毒等疾病的地區分布與某些環境地質因素相關，研究這種特定區域地質環境中化學元素的豐度及其在各個生態環節中的運動規律，有利於揭示人體健康與地質環境間的內在聯系，以及這些地方病的病因。
再如，通過對工業污染物的追蹤研究，可以發現污染物由於地表水的灌溉經過土層滲入地下水的途徑。此外，評價大氣顆粒物對環境質量的影響時，也要應用礦物學的方法，即不僅要考慮它們的濃度，而且要研究它們粒徑的分散度、形態特徵、礦物和化學組分特徵。 在環境地質學的研究中，為了確定各種環境要素之間的關系，綜合分析影響環境質量的地球內力、地表外力和人類活動三種營力之間的相互作用統一宏觀研究與微觀研究的結果，必須應用現代數學原理和計算方法。如設計研究工作的程序，檢驗樣品和數據的代表性，分析數據資料的相關性，進行環境質量的綜合評價，建立環境地質或環境地球化學模型，預測地質環境的演化趨勢，擬定環境控制的最佳方案等都需要應用系統分析方法。
地質環境問題具有空間性、動態性和綜合性。分析和表示環境地質問題，圖上作業是一種理和計算方法。如設計研究工作的程序，檢驗樣品和數據的代表性，分析數據資料的相關性，進行環境質量的綜合評價，建立環境地質或環境地球化學模型，預測地質環境的演化趨勢，擬定環境控制的最佳方案等都需要應用系統分析方法。
地質環境問題具有空間性、動態性和綜合性。分析和表示環境地質問題，圖上作業是一種有效的方法。環境地質圖不僅能表示出某一時刻的環境狀態，而且能表示出隨時間流逝所發生的系統變化。因此在環境地質圖中，除了應用各種地質圖件的顏色和線條等制圖語言外，還要有數字和數學符號。這些數字和數學符號同一定的環境數學模式相關聯，因而可使圖件與電子計算機聯用，形成動態環境地質圖。一套完整的區域環境地質圖包括環境地質單要素圖、環境質量綜合評價圖、環境演化勢圖趨、環境區劃圖、環境規劃圖等。
為解決人類環境問題而發展起來的環境地質學在基礎理論和研究方法上帶有地學、生態學、物理學和化學等學科相互滲透、融合的特色。但環境地質學仍然是以地質學作為學科基礎的。
⑻ 地質-生態學研究存在的問題與主要發展趨勢
一、地質-生態理論認識和體系的形成
國際上現階段地質-生態學研究與環境地質研究有相當程度上的相似性，但已經逐步體現出其研究特色，並有逐漸強化地質生態研究的發展趨勢。但到目前為止相關研究成果還不夠豐富，還不能認為系統的地質生態學作為獨立學科已經建立。許多理論問題和應用技術方法尚不夠完善。由於社會需要的推動，地質-生態學作為新興的交叉學科發展方向，正在逐步成為研究熱點和活躍點，但其內涵和研究范疇還沒有形成廣泛共識，地質生態指示性指標的研究、多目標的評價技術方法、地質生態設計與治理系統工程技術等許多方面需要進一步研究。
雖然地質-生態學作為一門獨立存在的學科尚未成立，但作為一種學科交叉現象具有很大的發展空間，將來能否產生獨立的地質生態學科，取決於能不能取得合理的、有廣泛認可的學科定位。但無論形成獨立學科，還是保持學科交叉的混合特色，都需要就其理論基礎、研究范疇取得一定的共識，否則又會出現如同環境地質學形成後的「廣義」概念與「狹義」概念的爭論，難以在學科認同上統一。因此，需要對地質-生態理論認識和學科體系進行研究和討論。
盧耀如先生將地質-生態環境的研究方向根據目的的不同分成如下幾個方向：
綜合性研究方向：該方向主要研究地質-生態環境的演變，需要在探索自然界存在的有利與不利這兩方面的條件與因素的基礎上，密切結合人類活動影響與工程效應，而加以綜合的研究，這是研究地質-生態環境的最基本的准則與最重要的研究方向。
全球性的研究方向：地質-生態環境問題涉及到地球的自然演化、各種災害的發生與發展，以及人類活動對環境的效應，這樣，就需全球性的研究方向。
宇宙性的研究方向：對地球這一生態系統的演化與起源還不很了解，所以應用現代科學技術以研究宇宙中星球，特別是太陽系的起源和演化，這對探索和研究地球自身的形成與演化，也是非常主要的研究途徑。
石建省認為，地質-生態學的系統發展應考慮在如下幾個方面推進：基礎地質-生態學理論研究、區域地質-生態學與比較地質-生態學研究、實驗地質-生態學研究、專門地質-生態學（脆弱帶地質-生態學、農業地質-生態學、城市地質-生態學等）研究、地質-生態經濟與規劃研究、地質-生態系統控制研究與工程實踐。
二、地質環境-生態系統相互關系研究和剖析
水-土-生態三大要素（三個子系統）的存在形式、利用現狀、形成演化規律、要素之間的相互作用以及對人類社會經濟發展的制約和影響是地質-生態研究的主要對象。但目前對地質要素的生態意義和生態保護的地質依據都缺乏系統和科學的認識。地質環境-生態系統的相互作用應是地質-生態學研究的重要內容。
以地下水為例，以往的水文地質研究主要揭示地下水的來源、運移演化規律，地質-生態學研究則要探討水對生態系統的控制，即「生態水位」的問題。「生態水位」是維持區域生態系統穩定所需的地下水位區間，高於這個水位區間上限臨界值，地表土壤就會發生鹽漬化，低於這個水位區間下限臨界值，就很容易觸發沙漠化。但這一水位區間又是一個復雜要素集合的函數，同時是一個時空動態變化的函數，它受到地質結構、地貌單元、氣候條件、土壤類型、種植結構、植物種群特性、人為影響程度等的影響，需要進行系統相應分析。
三、地質一生態指標體系研究
脆弱性判別的實施是建立在利用科學的指標體系對脆弱地質生態環境進行結構表述的基礎上的。指標體系選取指標的原則是以最少指標達到完整描述系統特徵的目的，既要謀求科學性原則、完備性原則和獨立性原則，大致需要如圖10-3的步驟。
圖10-3地質-生態指標體系的選取過程
地質-生態指示性指標體系的篩選是進行地質-生態分析的基礎和關鍵，也是目前研究較少，需要予以重視的主要方面。國外曾經組織過國際間合作計劃，集中探討了為多目標可持續發展服務的「地質指示指標」篩選問題，並認真分析了這一問題的復雜性和深入研究的必要性，在他們的初步成果中，提出如下地質指示指標：珊瑚化學和生長方式、沙漠表面結皮和裂縫、沙丘的形成和再活動、塵暴的規模/延時和發生頻率、地表凍融作用、冰川波動、地下水水質、非飽和帶地下水化學、地下水位、岩溶作用、湖泊水位和鹽度、相對海平面、堆積物層序和成分、地震、海岸線位置、邊坡失穩（滑坡）、土壤和堆積物侵蝕、土壤質量、溪流、水流、通道形態、水流堆積的存儲和運載、地下溫度體系、表層轉運、地表水水質、火山活動、濕地的擴張/結構和水文學、風力侵蝕，並且認為一些其他指標也應考慮在內，如：地磁場及其他地球物理參數、岩石應力狀態、岩石風化、岩石-微生物相互作用、土壤/粘土膨脹、地表過火、湖泊/海洋堆積物的放氣作用、非可再生資源指標等。這些成果的研究思路值得借鑒，但它的目的和對象與本文所要討論的並不一致，尚需進一步研究總結。
四、尺度問題和時空演化研究（古地質-生態學研究）
由於地質-生態系統的復雜動態特徵，在研究中必須注意其尺度效應，重視時空演化分析，加強對古地質-生態特徵的研究，用地質歷史演化的眼光看待我們目前的地質-生態狀況。
1.尺度效應問題
自然過程和人為作用，都是在一定的空間和時間尺度內發生的，在不同的尺度上，其表現和描述的特徵具有明顯差異，描述其特徵的指標也不一定一致。所以必須注意尺度問題。在上述分析中（見表10-1），曾論述過在不同區域尺度上控制地質-生態脆弱性的主導要素的不同，如在大的區域范圍內，主導要素是大地構造單元，而在局部區域范圍內，主導因素可能是氣候條件和地貌單元等。同樣，由於幾十年來地質-生態環境的巨大變化，其時間尺度的對比也應高度重視，把不同年代的資料混合起來作為現狀分析是不科學的。
2.時空演化研究方法
動態復雜系統的研究，要立足於幾個基本觀點：系統的觀點，綜合的觀點，信息的觀點。採取如下策略：
「以靜表動」：抓住時空演變中有限個特徵時期的靜態狀態，達到系統描述其動態特徵的目的；
「由點到面」：突出深入研究空間中具有典型意義和帶動作用的若干個點上的特徵，來刻劃面上的輪廓和規律；
「將古論今」：通過系統研究地質時期的地質-生態演化，認識當前所處演化階段，推測其自然發展趨勢，結合人為影響的強度，預測系統的變化趨勢；
「時空融合」：將時間上的認識和空間上的認識集合起來，利用現代信息處理技術，進行時空總和分析和建模研究。
主導研究方法包括：實驗、監測、調查與3S技術相結合。
3.古地質-生態分析的重要性
「將古論今」是地質-生態研究的重要手段。由於我們所處的自然環境是地質演化過程的階段性表現，其今後發展趨勢必然首先受制於地質演化規律，我們對現今地質-生態系統的認識也是非常零散的，很難形成時間序列，從而建立演化規律的認識。因此，開展古地質-生態研究顯得格外重要。
五、脆弱帶地質-生態系統研究
對地質-生態環境的認識是復雜的系統科學問題，涉及具有動態結構的多維信息體，尤其是脆弱地質生態環境的敏感性特徵，決定了需要對多因素關系及其易變性進行研究，這種多因素關系構成「鏈式」結構，一種因素的變化可以觸發相關聯的其他因素發生變化，並且具有明顯的臨界值。認識地質生態環境的復雜性、「鏈狀」關聯結構是對其特徵進行表述的重要前提。
確定描述這些內容的指標體系、分類標准、參數獲取方法和精度控制要求是重要的前期工作，需要專門開展研究。趙躍龍認為，脆弱生態環境的成因，包括自然因素和人為因素兩個方面，自然因素又分為地質脆弱因子、地貌脆弱因子、氣候脆弱因子、水文脆弱因子，人為因素主要是不合理開發利用資源和環境產生的影響。但這些因素的脆弱表現和具體指標，特別是地質脆弱因子的表述研究的還十分不足。
對脆弱地質-生態環境進行評價的關鍵是脆弱性判別。這種判別體現在不同空間和時間尺度上，服務於不同的目的。單指標脆弱性判別一般適用於小的空間尺度和比較具體的服務目標，而綜合脆弱性判別主要適用於較大空間尺度和多目標綜合需要的判別，如脆弱地質生態環境對區域經濟發展綜合影響程度的判別。
六、地質-生態系統評價方法模型
1.地質-生態系統研究步驟
從研究階段和程序上看，地質-生態系統研究的步驟見表10-2。
表10-2地質-生態工作劃分與工作方法
2.地質-生態研究的方法體系
在地質-生態研究中，除了需要把3S技術與傳統工作方法有機結合，大規模採用野外原位測試快速取得信息等技術支撐條件外，在多源信息綜合評價過程中需要採用許多數學計算方法，通過這些計算方法及其組合應用，對地質生態類型做出量化判別，對地質生態狀況做出綜合評價。這些方法主要包括：
（1）加權綜合指數法。根據實測值和評價標准求取分指數，然後由分指數計算總指數。計算綜合指數的方法有疊加法、均方根法、權重法等。
（2）模糊綜合評判。利用地質生態環境質量分級中間過渡的模糊性，按不同分級標准通過建立隸屬函數在閉區間[0,1]內連續取值來進行評價。
主要步驟有：對單項指標分別建立隸屬函數，求出隸屬度；建立模糊關系矩陣；計算各因子的權重；進行模糊聚類，綜合評判，取聚類系數最大者為該評價點所屬級別。
（3）灰色系統分析。基於地質生態環境系統的灰色性，考慮多因子的綜合影響，利用灰色系統理論進行因子之間的灰色關聯分析、灰色聚類（等斜率法、倍斜率法）、灰色預測、灰色控制等操作。
（4）層次分析（AHP）。AHP是一種系統工程方法，它根據各類指標及各類指標諸因子在環境中的相對重要性，經過層次結構、構造判斷矩陣、層次單排序、層次總排序、一致性檢驗等步驟，分別算出指標之間的相對重要性，以此作為「權」。
（5）有限元與有限差分。進行參數場模擬和環境穩定性分析，在參數比較充分的情況下可以使用有限元等數值法。通過分析調研、模型抽取、模型建立、模型計算與檢驗等步驟進行分析應用。
（6）神經網路模型。可以應用誤差反向傳播人工神經網路模型（B-P網路）。它包括有多個節點的輸入層（多要素）、多個節點的中間層（相互關聯）、一個或幾個節點的輸出層組成。利用該模型解決地質生態環境評價分析中的模式識別和系統辨識問題。人工神經網路理論通過對代表性樣本的學習自學習、自適應，掌握事物的本質特徵，易於作出客觀、正確的判斷。B-P網路的學習過程就是一個網路權系數的自適應、自調整過程，通過反復訓練後，網路具有對學習樣本的記憶、聯想的能力。
（7）分形計算。地質生態環境系統中的一些分析對象，可能具有自相似性幾何特徵，而且這種自相似性可以用分數維（D）來表示。
（8）多元統計分析。統計分析是常用、成熟的計算機數值處理方法，考慮到本系統對統計分析的要求，將在系統開發中融入必要的數據處理和回歸分析功能，如一元線性回歸分析、多元線性回歸分析、逐步回歸分析、平滑與擬合、主成分分析、排序等。
（9）人工智慧與可信度分析。地質生態環境系統的不確定性決定了在分析過程中需要一定的非確定性專家知識的支持，需要以決策支持系統的思路，通過人機對話方式進行智能處理。一些模型運算結果或中間處理過程需要進行可信度分析。
3.綜合地質-生態模型分析體系
（1）農業地質-生態適宜性分析模型。農業是我國最重要的基礎產業，隨著人口增長，經濟發展，國家對農業的發展越來越重視。農業地質生態作為地質生態環境研究的重要方面，主要研究農業生態與地質環境的相互關系，研究開發農業地質資源及其利用、改造和調控的措施，研究農業地質生態環境污染與防治、農業地質災害防治及農業地質環境區劃等問題。
作為農業地質-生態分析的輔助分析工具，本模型應提供一系列分析方法，使用戶能夠對所研究的區域農業環境問題的各種影響因素進行分析，尤其是對表層地質結構、岩土元素地球化學、生物、水文地質特徵等與農業生產的關系進行系統分析，取得對控制性因子的認識。然後選擇綜合評價方法，進行農業地質生態適宜性綜合評價，生成適宜性分區圖。
（2）地質-生態質量綜合評價模型。地質-生態質量綜合評價是一個復雜的分析過程，由於地質生態環境系統的復雜特點，難以用一種統一的方法和規范的計算過程進行評價。從實際需要的靈活性出發，這方面的模型分析採取優化組織的方法集合方式，通過與信息系統資料庫和圖形庫的緊密連接，以人機對話方式由用戶選擇模型運行機制、計算方法、參數提供方式、結果輸出方式與流向等，進行模型實際運作。
（3）區域地質-生態環境承載力分析研究。區域地質-生態承載力表徵模型與求解；區域地質-生態承載力綜合評估；區域地質-生態承載力飽和度；區域地質-生態綜合敏感度與觸發因素分析。
（4）土地質量退化與侵蝕控制分析模型。