矿物光电子能量在地球早期生命起源与进化中的作用

地球早期生命起源的第一步是合成简单的有机化合物，但合成有机物所需能量来源问题长期困扰着学术界。早期地球上丰富的硫化物半导体矿物可将太阳光子转化为光电子，提供持续的能量来源。也正是由于矿物光电子能量较高，在非生物途径合成小分子有机物方面具有优势。其中半导体矿物自然硫转化太阳能产生的光电子能量，是目前所发现的最高的矿物光电子能量，不仅能直接还原CO2分子为甲酸物质，还可催化其他生命基础物质的合成。在全球陆地系统中暴露在阳光下的岩石/土壤表面普遍被一层铁锰氧化物“矿物膜”所覆盖，光照下含半导体矿物水钠锰矿的“矿物膜”产生原位、灵敏、长效的光电流，显示出优异的光电效应。生物光合作用中心Mn4CaO5在裂解水产氧过程中产生成分和结构类似水钠锰矿的结构中间体，地球早期“矿物膜”中水钠锰矿可能促进了锰簇Mn4CaO5与生物光合作用的起源与进化。早期地球半导体矿物为生命起源基本物质的合成提供直接能量来源，矿物光电子能量在地球早期生命起源与进化中起到了重要作用。     

碲的地球化学与碲资源研究现状

碲是战略性关键矿产。碲独特的地球化学性质，使碲元素及其同位素有望为多种地球化学和宇宙化学过程提供重要信息。本文综述了碲的物理和化学性质、碲矿物学、各储库碲含量、陆地和海洋碲资源以及碲同位素地球化学等方面的研究现状。地壳中碲丰度很低，但碲矿物数量多，主要为自然碲、碲化物、碲硫(硒)化物、碲氧化物和含氧盐。碲在大洋结核和结壳、陆地富碲矿床及富有机质沉积物中含量较高。浅成低温热液矿床、造山型金矿、火山成因块状硫化物矿床等热液成因矿床和岩浆铜镍铂族硫化物矿床是重要的陆地富碲矿床类型。大洋结核和结壳中的碲达到了碲矿床的富集程度，且蕴含的碲资源量远超过陆地碲资源量。与球粒陨石相比，地球物质也存在显著的碲同位素分馏，碲同位素地球化学在陆地和海洋碲资源研究中已得到初步应用。     

陆地生态系统水—碳耦合循环与过程管理研究

陆地生态系统的水循环与碳循环是地球表层系统物质循环与能量交换的核心，也是最基本的耦合的两个生态学过程。区域或全球尺度生态系统的水管理与碳管理是全球变化科学与可持续发展研究的两大主题，是人类维持全球生态系统的物质与能量循环、自然资源循环再生的重要生态学途径。我们在综合评述现代应用生态学研究的发展趋势，陆地生态系统水和碳循环与生态系统管理关系的基础上，提出了陆地生态系统水循环与碳循环过程管理的内容与思路，阐述了生态系统水和碳耦合循环机制与模拟综合研究的新设想。     

矿物光电子能量在地球早期生命起源与进化中的作用

地球早期生命起源的第一步是合成简单的有机化合物,但合成有机物所需能量来源问题长期困扰着学术界。早期地球上丰富的硫化物半导体矿物可将太阳光子转化为光电子,提供持续的能量来源。也正是由于矿物光电子能量较高,在非生物途径合成小分子有机物方面具有优势。其中半导体矿物自然硫转化太阳能产生的光电子能量,是目前所发现的最高的矿物光电子能量,不仅能直接还原CO₂分子为甲酸物质,还可催化其他生命基础物质的合成。在全球陆地系统中暴露在阳光下的岩石/土壤表面普遍被一层铁锰氧化物“矿物膜”所覆盖,光照下含半导体矿物水钠锰矿的“矿物膜”产生原位、灵敏、长效的光电流,显示出优异的光电效应。生物光合作用中心Mn₄CaO₅在裂解水产氧过程中产生成分和结构类似水钠锰矿的结构中间体,地球早期“矿物膜”中水钠锰矿可能促进了锰簇Mn₄CaO₅与生物光合作用的起源与进化。早期地球半导体矿物为生命起源基本物质的合成提供直接能量来源,矿物光电子能量在地球早期生命起源与进化中起到了重要作用。     

青藏高原岩浆岩成因研究：成果与展望

青藏高原是国际地学界公认的大陆动力学研究的天然实验室。岩浆是地球各层圈之间物质和能量交换的重要载体。岩浆岩及其所携带的深源岩石包体被当作探究地球深部的“探针”和“窗口”,同时也是板块运动与大地构造事件的记录。主要讨论青藏高原岩浆岩成因（特别是岩浆成因）研究的成就与存在的问题。首先阐述了关于青藏高原岩浆岩成因研究的基本思路。然后重点回顾了青藏高原岩浆岩成因研究的成果,包括冈底斯同碰撞花岗岩类的成因、钾质—超钾质火山岩的成因、埃达克质火成岩的成因、强过铝质花岗岩的成因、印度洋/特提斯地幔地球化学域的成因、与地幔柱活动有关的岩浆岩的成因,以及对“地球深部岩石的直接标本”的研究。最后提出了对今后青藏高原岩浆岩成因研究的展望。     

高温高压和不同氧逸度下二辉橄榄岩电导率实验研究

在一定热力学条件下矿物和岩石电导率的实验室就位测量能够帮助对已有的大地电磁测深结果进行合理解释,从而一方面为人们探索地球内部物质的化学组成、矿物组成和相态组成,地球内部物质的结构构造,以及地球内部的热结构等地球内部物质的组成和性状提供大量信息,另一方面,亦是人们认识地球内部物质的相变、熔融、脱水、扩散、流变、能量传输以及物质间相互作用等过程极为重要的研究手段.     

中国钙华-岩溶景观中最值得世界研究和保护的自然资产

正地球表层是人类赖以生存和发展的环境生态系统,是大气—水—岩石—生物四个圈层相互作用构成的复杂系统区,也是相互渗透"交织"调控的有机整体;而人类活动会对地球表层环境生态的结构、演化方向、变化速率、物质和能量循环改变、资源消耗、环境破坏和生物消亡产生剧烈影响。岩溶景观,特别是钙华是大自然在地表赐给人类的资产和宝藏,其成因和演化也是陆地表层气—液—固—生物之间的物质交换以及各相间不平衡的开放系统相互耦合的结果,所构筑形成的千姿百态的钙华景观,需要从地球系统科学的角度加深认识。     

陆地氧循环过程研究进展

氧循环是地球系统重要的生物化学循环之一,其变化对地球的宜居性有着重要影响。工业革命以来,由于人类活动的影响,现代氧循环相比地质年代的氧循环发生了巨大的变化。陆地氧循环过程在现代氧循环中具有举足轻重的作用。从陆地植被生态系统产氧、陆地燃料燃烧耗氧等方面对已有陆地氧循环过程研究进行了回顾,表明：(1)陆地过程的变化会直接造成大气氧气浓度的波动,对大气氧气浓度有预测作用;(2)陆地氧循环过程反映了生态系统对人类活动与气候变化的响应,对评估生态安全具有指示作用。通过探究陆地氧循环过程对气候变化与人类活动的反馈,有助于预测未来大气氧气浓度的变化,为未来区域发展政策制定提供参考。     

初论地球自然灾害系统

在地核和太阳强大的热能驱动下,开放的地球系统固液气态物质发生不同尺度的循环运动。流体运动是地球物质运动的主导因子。地球不均匀热结构导致流体不均匀流动,涉及固流气耦合、天地耦合、地气耦合、洋陆耦合和盆山耦合,产生能量链、物质链、结构链、事件链、资源链、能源链、灾害链和环境链。地球内部热动力及其相关的重力、应力、引潮力联合作用于地球某个特殊部位,形成一系列具有成因联系、时空联系、前兆联系的自然灾害。通过灾害链的时空结构和有成因联系的前兆异常可以预测灾害,能够有效地防灾。地热异常区与灾害多发区吻合。在合适的构造部位系统开发地热和地气,能够有效地减灾和减排,并彻底改善能源结构,消除能源危机。     

地球三级层流隆陷构造系统的关联机理

本文针对板块构造学说不能合理解释的一些重大科学问题,采用系统科学和系统哲学的分析方法,研究开放复杂地球系统及其子系统的时空、物质和能量规律。作者高度综合了超洋陆、洋陆和大陆盆山系统几何学、运动学、流变学和演化史的基本特征,初步阐明了地球内部三个软流层四维非均匀层流及其多级垂平转换形成超洋陆、洋陆和盆山的统一动力学机制,强调热动力引起岩浆活动、固态流变是地球构造活动的主因,揭示了地球各子系统不同热状态下的物质运动规律,提出了南半球现代特提斯、未来超大洋-超大陆格局、西太平洋存在中、新特提斯及其相关古陆、北美西部裂陷成洋、地球三级非均匀层流导致地球磁场动态叠加和磁极移动、地热能取代碳能带动新产业革命等十大科学猜想。上述研究成果为创立全新地学理论奠定了基础,并为人类改善地球生态环境提供了一个新的思路。     

白云母／二云母花岗岩形成与陆内俯冲作用

讨论了白云母／二云母花岗岩的机成机制及其与陆内俯冲作用的成生联系。以高喜马拉雅地区为例，从地质学、岩石学、地球化学、实验岩石学和地球物理学等多方位论述了白云母花岗岩形成过程的主要约束，提出并论证了一个比较合理的陆内俯冲带热结构与白云母／二云母花岗岩形成的成因模型，通过分析，得出了一个重要的新结论：白云母花岗岩的形成是陆内俯冲作用的结果。     

前言

通过同位素年龄测定,业已证明前寒武纪是一个相当长的地质年代—从40亿年前到6亿年前—,较显生宙约长6倍以上的时间。地球地壳的演变,从原始状态逐渐向着接近于现代的地质环境缓慢过渡,即地球表面的水圈和气圈对自然界的地质演化过程,起着很大的影响。然而,地球上存在的物质和能量,是构成它自身演化过程中的基本法则,所以根据这种地球均变的原理,使地球逐渐改变其本身的自然面貌。大部分前寒武系已经过强烈变形、变质和为深成岩侵入,其中化石很少或无生物遗     

地球多级循环及其资源、能源、灾害、环境效应

在综合分析前人资料和系统梳理笔者认识的基础上,以整体观和系统论的思想为指导,针对板块构造学说存在的核心科学问题,采用分尺度、分层块、分阶段的研究思路,探讨开放复杂地球系统的物质运动方式。将水平运动与垂直运动相结合,流体运动与固体运动相结合,地球内部过程与外部过程相结合,探索盆山和洋陆的成因及其关联机理,认为热动力是驱动盆山地壳物质循环和洋陆壳幔物质循环的关键因素。开放地球系统存在与盆山、洋陆物质循环有关的水循环、火山物质循环、大气循环、碳循环、生物地球化学循环、洋流循环,由此产生资源、能源、灾害、环境效应。地球内部热能经过长期的积累之后,以超级干旱-火山-冰冻-地震-洪水-海平面上升组成的全球性巨灾链形式释放,具有时空结构和关联机理的巨灾连发导致生物分批死亡,集群绝灭。地质历史上还有无数规模较小、结构相似、机理相同的热灾害链,不同程度地影响地球生态环境和全球变化。热灾害链贯穿地球整个演化过程。根据下地壳流动规律和热灾害链时空结构对中国大陆强震进行了预测。强调取热减灾减排不仅能够解决能源危机,而且可以降低灾害强度,推迟灾害发生时间。     

生物地球化学的发展

生物地球化学作为地学的一门分支学科,是研究生物及其产物在自然界物质循环中的作用,研究无机质与有机质关系、能量输入与生物能量储存关系、能量释放和地球上主要矿物循环的科学。早在1548年Giordano Bruno提出循环发展的思想后,三十年代苏联学者维尔拉斯基提出了生物地球化学的概念。由于受到科学技术的限制,发展相当缓慢。直到近年来,由于生物学和地球化学研究领域的发展而迅速崛起,并在生物成矿论、元素循环和环境等方面取得了重大进展,才受到了人们的重视。     

蛇纹石化作用与地球生命起源/演化的痕迹

对蛇纹石化超基性岩寄主生物圈的研究,有望获得地球上古老而独特的前生命/生命有机质成因和演化的重要信息。本文综述了探索火星过去生命和地球古老沉积岩生命起源/演化证据的质疑和争论、相关分析方法和技术的应用。论述了超基性岩蛇纹石化作用生成分子氢,并通过费-托聚合反应生成烷烃的基础理论及其与生命起源/演化的相关性,简述了鉴别蛇纹石化超基性岩中有机质来源的烷烃的碳、氢同位素组成和分布模式,有机质的同位素和分子生物学特征。超基性岩蛇纹石化生成非生物成因烷烃与其他有机化合物,为化能自养微生物群落提供了所需要的能量和初始物质,是生命起源最重要的变质水化反应。超基性岩蛇纹石化作用通常发生在缓慢扩张洋中脊系统、大陆蛇绿岩系统等构造环境。生物过程和非生物过程的叠加,给鉴别蛇纹岩寄主生态系统的生物成因有机质带来严峻挑战。     

构造-岩浆活动与成矿作用

论述了构造事件、岩浆活动和成矿作用之间的相互联系和作用，讨论了构造-岩浆-成矿过程中流体的作用及其对成矿作用的贡献。构造作用是主导因素，它控制着整个地质作用过程的走向，又提供作用背景和动力条件，岩浆是构造作用的反映，是地球物质运动和能量转换的一种形式，它通过自身演化促进物质及能量交换，成矿是地质作用的一个结果，它通过流体介质和能量作用，使物质之间发生反应。整个过程中，流体及其地质作用十分关键，是构造-岩浆活动与成矿作用的催化剂，对区域成矿具有重要的意义。     

中国中-新生代前陆盆地的构造特征和地球动力学

讨论了前陆盆地的时，空分布，将前陆盆地划分为４种类型：（１）周缘前陆盆地；（２）弧后前陆盆地；（３）类前陆盆地；（４）再生前陆盆地，前陆盆地具有下列成因特征；（１）沉隆中心与沉积中心不一致；（２）沉降曲线呈陡，缓，陡三段，与伸展盆地明显不同；（３）前陆盆地沉积物遭受挤压变形，随后发育负反转盆地，前陆盆地的形成与周缘造山带有关，盆地沉积数值模拟的结果表明，前盆地形成的地球动力学机制是大陆岩石圈对褶皱     

地理学研究进展与前沿领域

现代地理学涵盖自然地理学、人文地理学和地理信息科学，其发展趋势是：相邻学科的交叉、渗透与融合，加强地理学内部的综合研究，地理过程的微观研究进一步深化，结合实践拓宽应用研究领域，实验与研究手段的现代化，理论思维模式的转变。地理学应在陆地表层过程与格局、全球环境变化及其区域响应、自然资源保障与生态环境建设、区域可持续发展及人地系统的机理与调控、地理信息科学和数字地球战略等前沿领域开拓创新，为促进地球系统科学的发展、协调人地关系等做出积极的贡献。     

流域化学风化过程的碳汇能力

通过对已有工作较为全面的分析,综述了流域化学风化过程对大气CO<,2>的吸收能力.陆地岩石的化学风化过程是联接地球各大碳库的关键环节.在地质时间尺度上陆地岩石的化学风化,尤其是硅酸盐岩的化学风化构成全球生物地球化学循环的重要碳汇,是调节地球气候性质使之相对稳定的关键表生地质过程.河流在陆地向海洋的物质输送中担任着重要角...     

采用大地电磁学解释地球演化过程

前苏联地质学家等提出解释地球演化的新途径-利用地质电磁学的机制来说明地球演化作用。按他们的意见地电磁学作用是造成能量和地球物质迁移的原因,并使地壳形成大陆和海洋的原因。物质迁移的数量与大陆的质量可对比。地球的地幔磁场的演化是从单偶极向多偶极转变,这个转变与大陆的形成和运动有着直接关系,所以通过测定这些物理性能的变化,来推测地壳演化作用。