《广东省自然资源展览》是广东博物馆的重要的组成部分之一，以地质地貌、矿产、动植物、海洋生物、古生物等主题，全面地展示了广东省的自然资源及相关科学知识。
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《广东省自然资源展览》以系列挂片作为装饰元素，贯穿展览始终。这些挂片通过组合和光影效果，或成片、成线、成网，将观众引入充满自然元素的空间。整个展览根据内容分为相对独立的七块展场，使参观者趣味盎然地了解广东的自然资源，轻松愉悦地获得自然科学知识。
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《广东省自然资源展览》的镇馆之宝为“海百合化石”，。该藏品为三叠纪时期化石，距今2.5亿至2.03亿年，从贵州征集而来。其板长7.8米，宽3.5米，茎呈环状，长短不一，最长达数米，非常罕见，是目前国内博物馆收藏的最大最完整的一块海百合化石。海百合因形似百合花而一直被人们误解为植物，其实为动物，在生物分类学中被归入棘皮动物门，海星、海胆、海参等皆属此门。
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《广东省自然资源展览》具体展示陈列单元分为：
一、《我们的家园：地质地貌馆》。利用大型模拟景观、大型背景画和在显示屏上不断滚动展示的高清地貌图片，形象地展示出广东的丹霞山、湖光岩、西樵山、阳春、深圳大鹏半岛、封开、恩平等七个国家地质公园和七星岩、鼎湖山、罗浮山、莲花山等景貌，并重点展现了广东最具代表性的丹霞、岩熔、海蚀遗迹、火山、花岗岩奇峰等地质地貌。
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二、《我们的宝藏：矿产资源馆》。通过矿石标本、矿山图片、趣味模型、漫画等形式向观众介绍了广东特有的矿产资源以及这些资源的重要用途，使观众对广东的矿产资源产生更深入的了解，也更加意识到矿产资源与人类生活的密切关系。
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三、《石之精灵——宝石馆》。展览中以宝玉石原矿、琢型宝石、玉石雕件和相关文物对应展出的形式着重介绍了宝石、玉石、有机宝石、人工宝石及文房石等，同时突出介绍了广东在宝玉石生产、加工、贸易等方面的龙头地位。
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四、《岭南本草：中草药馆》。通过上百件腊叶标本、包埋标本、塑化标本等，展示了作为全国中医药材主产区之一的广东，所拥有的岭南道地药材和民间药材，使观众初步了解何首乌、巴戟、沉香、春砂仁、广陈皮、广佛手、广藿香、穿心莲和化州橘红等独具特色的“南药”，并通过广东医事、百草堂等场景使观众了解广东独特的中医药文化，以及广东中药老字号企业文化，反映了与百姓生活息息相关的博大精深的中医药文化。
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五、《陆生的动物居民们：陆生野生动物馆》。重点介绍了地处热带、亚热带，具有得天独厚自然条件的广东所拥有的丰富而独具岭南特色的陆生野生动物资源。展览分为山地森林生态景观，灌丛、田间、草地景观和湿地景观三个大部分，采用大量的剥制和模制标本，与相应的生态环境相结合，给参观者身临其境的感觉。
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六、《海洋动物世界：海洋馆》。利用博物馆特有的超大空间，营造出辽阔深邃的海洋环境，展示了拥有全国最长海岸线的广东所具有的丰富海洋动物资源。展览特别选取了几种大型海洋哺乳动物、30多种海洋硬骨鱼类和20多种海洋软骨鱼类、大量的海洋爬行动物和海洋无脊椎动物等几大类最具代表性的海洋动物，采用剥制标本、骨骼标本、漫画、图片和多媒体等多种展示形式，将观众带入一个生动的海洋动物世界，穿插其中的趣味园和知识窗等寓教于乐。
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七、《探寻消失的生命：古生物馆》。以生物进化过程中发生的重大事件为线索，以各地质时期具有代表性的化石和以恐龙为代表的大型古脊椎动物骨架标本为载体，结合复原图、科普漫画和多媒体等表现形式，详细讲述了包括人类在内的地球生物，从无到有，从海洋到陆地的漫长演化与发展历程。
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