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지구환경과학은 지구 탄생 이후 현재에 이르기까지 발생한 제반 환경변화를 연구하고 이를 바탕으로 미래의 지구환경 변화를 예측하는 학문이다. 인류를 비롯한 모든 생물의 생활 터전인 지구의 탄생과 진화를 암석, 퇴적물, 화석, 유용지하자원, 기타 지각 중에 기록된 여러 가지 증거들을 토대로 그 본질과 원리를 연구하며, '하나뿐인 지구'를 더욱 깨끗하고 쾌적하게 보존하여 후손들에게 돌려주는데 대해서도 연구한다. 지구환경을 제대로 이해하기 위해서는 지구 역사의 규명, 지구 물질의 상태와 기원, 지각과 지구 내부에서 일어나는 현상, 지표 부근에서의 변화 연구를 통하여 지구 전체에 대하여 올바르게 알아야만 가능하다. 아울러 인간의 행위도 지구 환경을 변화시키는 요인이 되기 때문에 지구환경 보전에 있어서 인간의 책임과 의무에 대해서도 연구해야 한다. 지구환경과학의 연구분야에는 지구물질, 지구내부환경, 지표환경, 응용지구환경 분야 등이 있다. 지구물질분야는 광물과 암석의 기본적 특성, 유용자원의 생성과 부존 상태, 소재물질, 환경처리에 대한 응용 등을 다루는 분야이고, 지구내부환경 분야는 지진파를 이용한 지구 내부 탐사, 지구내부 물질 순화, 광물 합성 등을 다루는 분야이다. 지표환경 분야는 지권에서 이루어지는 지구물질의 순환과정, 수자원의 분포, 지구 물질과 생물권의 상호작용, 인위적 요인에 의한 지구 환경의 변화를 연구하는 분야이고, 응용지구환경 분야는 핵폐기물 처분시설 및 환경재해 예방, 자연 재해(지진, 산사태 등)의 예방, 지반 및 사면 안정성, 산업자원개발및 활용, 수자원 활용과 보전, 터널, 지하비축기지 등 지하공간의 활용, 토양오염, 국토이용의 효율성 제고 등을 연구하는 분야이다. 그러므로 광대한 지구 자체가 지구환경과학의 학문 영역이자 실험실이라 할 수 있다. 이와 같이 지구환경과학은 순수한 자연과학과 응용과학의 양면성을 갖고 있다. 따라서 다른 학문 분야보다 그 연구 대상이 광범위하며, 기초 과학으로서 수학, 물리학, 화학 및 생물학과 밀접한 관련을 맺고 있다. 최근에는 단순히 인간을 위한 지구의 이용과 개발에 그치지 않고, 지하수의 이용 및 보존, 각종 폐기물의 안전한 처리, 수질오염과 토양오염 정화 등을 주요 연구대상으로 삼아 전지구적으로 고조되고 있는 환경문제의 해결에 일익을 담당하고 있다. 자연과 인류의 조화로운 미래를 건설하려는 것이 지구환경과학의 궁극적인 목적이라 할 수 있다.