這一節的「自然資源和科學」回應案例研究結束時所提出的問題：
- 地球上的物質是如何組成的？構成我們自然資源基礎的物質的基本循環是什麼？地球的主要自然資源是什麼？自然資源的開採和使用對環境有什麼影響？
前瞻
自然資源是給誰的？這是稍後的靈修部分將要討論的重要問題。
地球提供了維持和改善人類生活的所有資源。植物、動物、水、空氣、土壤和岩石提供了生命所需的食物能量、營養和氧氣，以及建造住所和製作衣服的材料。化石燃料和木材的收穫和燃燒是為了提供我們做飯、供熱和發電、提供交通所需的能量。其他自然資源，如礦產、金屬礦石和貴金屬，幾千年來一直被人類用來製造產品，發展和使人類文化現代化。在現代工業世界，自然資源仍然是用於生產所有技術的原材料，從根本上塑造我們的生活。現代資源的大量使用和開採對地球的生態系統產生了重大影響。
為了利用地球上所有的自然資源，我們必須收割或提取它們。我們獲取資源的速度和提取它們的方法，影響著地球的自然循環。因此，仔細觀察我們如何收穫和提取自然資源是很重要的。
地球：陸地行星
為了瞭解地球如何獲得最終產生並支持所有生命的礦物質和元素，我們將簡要地介紹地球的形成方式。地球是太陽系中圍繞太陽公轉的8大行星之一。地球位於距離太陽的第3位（圖1）。這個位置賦予它某些特性和特徵，例如具有適宜的溫度，陸地或岩石，以及具有固態、液態和氣態形式的水。地球的所有這些特徵及它在太陽系中的位置，使它成為已知的唯一一顆能夠維持生命的行星。
地球的動態特性
地球是由一個星雲（星際雲）坍縮並在太空中的整個區域噴射出碎片和能量而形成。當碎片粒子相互碰撞，物質聚集在一起，最終形成各自具有萬有引力的獨立質量體，這導致了8大行星的誕生。在地球上，這些碰撞產生的能量以熱量的形式擴散到整個行星的質量體，導致行星的表面變得非常熱，內部變得更熾熱。那時，45億年前，地球是一個熾熱的熔融液體礦物體。在分化的過程中，密度較大的物質，如金屬，被地心引力吸引到地核，而較輕的物質（如矽、鋁、鎂和與氧結合的鈣）保持更接近地表。地球物質顆粒大小和密度的這種差異讓位給地球的分層結構。
地球的層狀結構不是靜止的。內地核的熱量向外流動，導致物質從地球內部移向表層。火山、地震和板塊構造，就是這種動態行為的證據。這一點很重要，因為當內地核向地表流動時，礦物質和重金屬就會重新分布，使它們更容易被人類開採。在下層地幔中，較冷、較重的物質下沉並取代較熱、較輕的物質。這伴隨著一種稱為對流的熱量流動。地核中熾熱的熔岩產生對流，迫使上地幔和地殼中相對堅硬的殼狀結構（即構造板塊在地球表面緩慢移動，並相互碰撞。
印度大陸碰撞的力量如此之大，以至於印度今天仍在向北移動，因此喜馬拉雅山脈繼續以平均每年2厘米的速度上升。要了解更多關於這一驚人現象，請打開「兩大洲的碰撞」的連結。同樣地，當構造陸地板塊彼此分離的地方，就會形成山谷和深海溝。
構造板塊的邊緣，也就是它們相互推拉的地方，往往是火山和地震活動最大的地方。大多數世界上最強大的火山和地震來自「環太平洋火山帶」，那是太平洋板塊及圍繞它的大陸板塊之間的接縫，從新西蘭北部延伸到日本，橫過阿拉斯加，向南沿著北美和南美西海岸。
環太平洋火山帶曾產生人類歷史上最猛烈的火山、地震和海嘯。來看看這則有關這個「真正大事件」（The Really Big One）的新聞報道，一場大地震和海嘯，預計將在未來50年內襲擊北美西北太平洋地區。火山爆發將地球形成時深埋在地下的許多元素帶到了地表，包括矽、鋁、鐵、鎂、鈣、鈉、鉀、磷、鈦、硫以及許多其他金屬和非金屬。
地球的圈層
前瞻
當一些人觀察到地球四個圈令人難以置信的美麗和複雜性時，他們覺得自己正在經歷一些「神聖的」事情。我們將在本章的靈修部分討論這一現象。
在地殼和地球表面，物質主要在四個圈層組成：大氣層、水圈、生物圈和岩石圈（圖5）。所有可用的自然資源都存在於這些領域。
大氣層是圍繞地球表面的一層相對較薄的氣體物質。水圈定義了水在地球表面和地底下面的位置和運動，也定義了大氣中的水蒸氣。岩石圈由地殼和上地幔的固體土壤、沉積物和岩石組成。生物圈是由地球上其他三個圈內的所有生態系統和生命帶組成。生命幾乎無處不在，存在於地球上的所有適宜生存的空間，和不適宜生存的棲息地，包括深海熱液噴口極熱、高壓的環境，存在於天空的雲中（那裡有一些微生物居住），南極冰凍的砂岩中特有的藻類和細菌在那裡茁壯成長（見圖6）。
雖然地球提供的資源來自四個主要圈層，一些資源也出現在這些圈的界面上。例如，土壤的形成發生在所有四個圈層的交界面，在這裡有機物和生物（來自生物圈），空氣（來自大氣），水（來自水圈），風化的岩石和礦物顆粒（來自岩石圈）結合在一起。圖7提供了我們基本自然資源（物質和能源）的流程圖，描述了對這些資源作出貢獻的圈層。
前瞻
水文循環，或水的生物地球化學循環，在第四章〈水篇〉中將有詳細介紹。