2000年地球科学的前沿——英国的研究重点

    本次研究涉及到地球和其它行星的地质学、地球物理学、地球化学、地球生物学和有关的外部地球物理学，诸如大气物理学和磁学，并制定出我国的具有经济、社会和科学价值的固体地球科学的强有力的研究计划。未来10年的大多数时间全球环境问题将处于科学研究的前沿。自然环境变化的研究必须是国际性的和跨学科性的，已经确立了具有不同科学广度和要求不同成效的7个项目。
    1)古气候学：过去的150万年，世界气候曾经极不稳定。英国所在的中纬度曾有17个变动周期，当时的气候比现在冷(大约低9摄氏度)。人类活动又把附加的因素加进到控制气候和气候变化的已经很复杂的平衡中去。古气候学是对过去变化过程的研究，在获得认识与预测未来可能发生气候变化方面都是很必要的。
    2)生物分子古生物学：惊人地发现许多化石，甚至是几亿年前的，含有适合于生物分子研究的有机物质，这就给地球科学家、生物学家和有机化学家的跨学科研究开辟了一个大的新领域。这种研究复盖了几千万年到几亿年的时间尺度，大大扩展了我们对进化过程的理解，对过去的环境得到了新见解，并加深了我们对碳氮化物成因的理解。
    3)新大地构造学：近代或现代变形过程的性质与速率的研究，应使更精确地解释地质历史和预报未来的事件，如地震和火山活动。
    4)地质流体作用：此题目包括流体运动和地壳内固体—流体反应的研究。这些对于认识地下水、液体和气体碳氮化合物、矿化流体作用以及我们从地球内提取这些流体及其产物都是十分重要的。同样，这种过程的认识对于在地壳内处理废物也是必要的。
    5)沉积盆地演化和动力学：沉积盆地产生于地壳顶部5km，因此就资源开发而言是容易接近的。这个题目对于涉及资源的工业以及时上文提到的流体作用的认识都特别重要。
    6)地球深部研究：象地震与火山活动这类现象表明地球没有停息，随着时间动荡和变化，这些变化是由地壳深部、地幔和地核中的作用所产生的。因此地球深部的研究，在试图认识地球活动方式上是必要的，在其它方面的研究中也是基本的。
    7)空间地球化学及行星演化：我们对太阳系早期历史和地球过程的认识，是通过比较行星学以及对落在地球上的或带回地球的行星物质的化学研究得以加深。在英国新的分析技术使她有可能去分析大多数微小的标本，并达到前所未有的精度，而且正在揭示太阳系早期历史的奇妙的线索。
    除此之外，地球上还有两个领域即洋壳和南极洲值得特别加强研究，上述各项的许多方面都可以在南极进行有优势的研究。
    上述的工作要求：
    1、培训人才。英国使正在成长的一代地球科学家在基础科学、数学特别是计算机和计算机模拟方面具有必不可少的经验。
    2、需要充足的资金向最好的地球科学家提供足够的支持，并保持高质量的研究。
    3、重点研究计划应由权威科学家来确定，由强有力的杰出的带头人来领导。
    4、综合性的国际研究计划(如大洋钻探计划)方面，在国际保护伞下的离散的国家计划(例如面对英国的大洋中脊的研究工作)方面，以及在数据库的编辑方面，英国的参与应继续维持增加。
    5、增加更精良的设备与设施。
    6、英国地质调查局(BGS)必须提供英国地球科学信息的基本数据库，应该从减轻自然灾害影响的观点出发，监测诸如地震、地磁、放射性和地下水质等方面的长期变化。
    7、因为地球科学涉及到整个地球，很显然不能单独局限于英国进行。海外工作(特别在第三世界)应当给予鼓励。
    8、发展与加强科学院、公众机构、研究所和工业部门之间的联系，以保证思想与资料的自由交流。     

谈谈岩石圈的研究进展和研究课题

    由于六十年代以来地质科学研究的重大突破，导致地质学家把研究视野扩大到整个岩石圈及其与地球其它圈层的相关关系上。论文针对国家经济建设的需要，就
地质过程、成矿理论、资源分布规律等方面的理论与实践提出了应予重视的一些研究课题。     

要重视全球变化对我国北方沙区可能影响的研究

    讨论了全球变化及其对我国北方沙区可能影响的三个问题。首先，全球变化是人为因素与自然变化的藕合，不能忽视全球自然变化过程的研究;其次，沙漠的变化主要与气候
干湿变化有关，要注重研究未来增暖伴随的降水变化，预浏土地沙漠化未来发展趁势;第三，要研究土地沙漠化及其逆转对气候的反馈作用。
        

微重力方法的研究及其应用

   用最先进的Lacoste-D型重力仅可以进行微伽级的重力浏量和在此墓础上的微重力研究，使微重力方法在实践中得到很好的应用与验证，也为重力学的研究开辟了新的分
支领域。
        

应加强珠江三角洲人地关系研究

近年来珠江三角洲人地系统发生了深刻变化，经济高速发展、城市化、工业化规模不断扩大，人口急剧增长，环境质量下降，自然资源供需关来紧张。进行人地系统研究是本区当
前社会经济与环境资源协调发展的迫切需要。
        

土地结构与土地演替研究

在以往对黄土高原和秦巴山地等地区土地研究的基础上，提出土地结构是土地空间组合格局与土地演替及土地时间变化规律的观点;分析了土地质与量群聚的对比关系和
土地由一种属性转变为另一种属性的过程;用信息论中的熵函数给出了土地出现的频率和复杂度;用耗散结构理论“涨落”给出了土地自然演替(不可逆)和人为演替(可逆)两种演
替模式。
        

沉积铁矿形成过程中的生物作用

    沉积赤铁矿和层控黄铁矿、菱铁矿的成矿过程中都离不开生物的作用。不同情况下，其表现形式不尽相同。生物的活动形成赤铁矿受层石、毒球状黄铁矿以及有机质的还原作用由赤铁矿转变为菱铁矿。
    冀西北宣龙地区铁质叠层石和铁质核形石同心纹层中普遍含有微体古植物化石，属于低等蓝藻类，形态以丝状体为主，部分为羽状体，它们直接地参与了铁的成矿作用。
        

资源科学研究的五大趋向

注重国际合作与全球性资源问题研究，资源战略性问题研究日趋活跃，由定性研究转向定量研究和模式研究，资源管理问题日益受到重视及资源研究方法和手段的现代化是
现代资源科学研究的五大趋向。
      

层序地层学的发展与应用

层序地层学是在地襄地层学基础上发展起来的新的地学分支学科，为沉积地质学与地球物理学架设了新的桥梁。本文介绍了层序地层学的发展过程、基本原理、研究内容及应用情况。
        

地壳均衡与海平面变化

提要:在全球海面变化的近期研究中，无论是均衡模式、还是重力模式，写考虑到冰川均衡作用和水力均衡作用。本文认为，绝对均衡表示地壳均街的最终结果，相对均衡表示地壳均衡中一系列中间过程。这两种均衡之间的差别，往往被人们所忽视。
    定量计算的结果表明，冰盖的吸引不仅使周围的海面升高，而且使内核在外核中产生定向运动。由于参加相对均衡的大陆壳数量不同、宕石圈的强度不同，陆壳与陆充、陆克与洋壳之间将产生不同幅度的垂直运动。这为解释全球海面变化不一致性提供了另一个新思路。
        

流体与非线性现象的成因机制研究

本文以二个典型的非线性现象（大别杂岩中的热中心混合岩和云南腾冲热海钙华中的化学振荡分层）的成因机制研究为实例，阐明了流体在成岩和成矿过程中所起的重要作用：流体不仅影响着体系能量的传递，而且，还控制着物质成分的时空分布和输运过程。流体研究是把地质过程之间耦合起来加以整体考察的关键环节。     

Synchronization Theory and Tungsten-Polymetallic Mineralization Distribution in the Qianlishan-Qitianling Area,Southern Hunan

Synchronization is an important frontier in contemporary nonlinear science.It has been developed and applied widely in the late 20th century.However,it has limited applications in geological science,especially in the study of mineralization.The ore formation of fluids is a problem of propagation of chemical waves and the generation of their spatiotemporal structures.Geological processes and spatiotemporal structures are the essence and core of all geological phenomena.Taking these ideas as guides,giving a n...     

岩石中自组织现象的成因：对传统地质理论的挑战及其对策

从岩石中自组织现象出发,举例阐明了传统地质理论的局限性;回顾了自组织现象的研究历史和现状,提出了岩石中自组织现象的初步分类;阐明了自组织现象研究的意义,并指出:随着自组织现象研究的广泛开展和成果的不断积累,正在孕育着“非线性岩石学”这样一门新兴的边缘学科。     

广东省地质灾害预报预警现状与发展对策

广东省脆弱的地质环境和高强度的人类活动决定了该省地质灾害的多发性、广泛性和严重性。地质灾害给全省造成巨大的经济损失和人员伤亡，严重制约着广东省的社会经济发展。为此，该省于2004年7月启动了地质灾害一气象预报预警工作。目前主要的预报方法有现象监测预报、数理统计预报、非线性系统理论预报和地球内外动力耦合方法预报。因预报预警工作刚刚起步，所以还存在着缺乏地质灾害基础信息储备、监测手段落后、研究方法带有局限性等问题。论文针对这一问题提出运用地理信息系统技术建立基础信息数据库，引入遥感和全球定位系统技术方法提高监测能力，将非线性科学、计算机科学及人工智能技术引入地质灾害预报预警工作，以解决目前工作和研究中方法的缺陷。     

黄河济南以下河段某些异常地质作用及几种典型沉积构造研究

黄河自 1972年发生首次断流以来,以后 2 6年间,发生断流年数就有 19年,近年则愈演愈裂。由此引发了一系列特殊的地质作用,我们称之为异常地质作用,如汛期高含沙河水骤涨骤落,致使下游河床淤积严重,且不断抬高、展宽,并向二级悬河发育;床底不稳、河道迁移频繁,心滩、边滩上水道发育;而断流期则风的作用明显,风蚀地貌发育。水风地质作用混合,相克相伴,构成了黄河三角洲极为复杂的地质景观。又因黄河以沉积细粒物质为主,在多种因素的综合控制下,其沉积物层面或层内发育的沉积构造具有独特性,如变形层理、泥沙钟乳、液化 (泄水 )构造、气胀构造、植物划痕构造、特殊波痕及特殊流痕等,是典型的沉积构造。正确识别和分析黄河断流后的异常地质作用及由其形成的沉积构造对古河流相分析有重要参考意义.     

Fully coupled hydro-mechanical numerical manifold modeling of porous rock with dominant fractures

Coupled hydro-mechanical (HM) processes are significant in geological engineering such as oil and gas extraction, geothermal energy, nuclear waste disposal and for the safety assessment of dam foundations and rock slopes, where the geological media usually consist of fractured rock masses. In this study, we developed a model for the analysis of coupled hydro-mechanical processes in porous rock containing dominant fractures, by using the numerical manifold method (NMM). In the current model, the fractures are regarded as different material domains from surrounding rock, i.e., finite-thickness fracture zones as porous media. Compared with the rock matrix, these fractured porous media are characterized with nonlinear behavior of hydraulic and mechanical properties, involving not only direct (poroelastic) coupling but also indirect (property change) coupling. By combining the potential energy associated with mechanical responses, fluid flow and solid–fluid interactions, a new formulation for direct HM coupling in porous media is established. For indirect coupling associated with fracture opening/closure, we developed a new approach implicitly considering the nonlinear properties by directly assembling the corresponding strain energy. Compared with traditional methods with approximation of the nonlinear constitutive equations, this new formulation achieves a more accurate representation of the nonlinear behavior. We implemented the new model for coupled HM analysis in NMM, which has fixed mathematical grid and accurate integration, and developed a new computer code. We tested the code for direct coupling on two classical poroelastic problems with coarse mesh and compared the results with the analytical solutions, achieving excellent agreement, respectively. Finally, we tested for indirect coupling on models with a single dominant fracture and obtained reasonable results. The current poroelastic NNM model with a continuous finite-thickness fracture zone will be further developed considering thin fractures in a discontinuous approach for a comprehensive model for HM analysis in fractured porous rock masses.     

盆地模拟的系统观与方法论

盆地模拟是近年来在盆地分析领域中迅速发展差的一项仿真技术，本文客观地分析了盆地模拟技术的现状和缺陷，指出了改进的途径，即引入盆地系统的概念，应用系统论（包括耗散结构理论），信息论和控制论（包括灰色系统控制论）的原则与方法，具体地对模拟对象进行系统分析，建立合乎实际的各种地质作用的概念模型；根据选择论的基本原理，将确定性数学模型和随机性数学模型有机地结构起来，并且在处理模糊现象和灰色系统时尽量采用模     

分形理论在成矿预测中的应用

分形理论是人类进行思维和探索复杂性而定量描述的一种新方法，是研究大自然界中不规则现象的有力数学工具，在地质领域中的应用非常广泛。介绍Ｒ／Ｓ分析法原则，并结合实例来研究地质体和地质现象的分形特征，确定地质异常，建立地质异常分形模型。     

地质全息论

以自然界中全息现象存在的普遍性为指导,以客观存在的地质现象为依据,从全息的角度来对地质现象进行分析,正式提出了地质全息理论,认为地质体形态、地质信息和地质活动的频率等其局部与整体之间具有相似性或对应性,而且这种"整体(全息系统)"和"局部(全息元)"是相对的,与实际大小无关。这三种全息分别称为地质形态全息、地质信息全息和地质时间全息。任何地质体都是地质历史中不同种类、不同级别的地质全息系统的先后和交互作用下的结果,因此在某种具体的地质对象研究中确定其主控全息系统及其级别就显得非常重要。地质全息理论可以为地质学相关研究提供一个全新的理论依据和参考手段。     

中国地质矿产调查事业发展历程

中国是一个有五千多年历史的文明古国和古人类的栖居地。在浩如烟海的古籍和民间传说中,都有丰富的有关地质现象和地质作用的描述。社会生产力和生产关系的变革带来的科学技术进步和生产方式的突破使地质事业的发展呈现出阶段性。包括远古时代人类对地质现象的探索在内,文章把中国地质矿产调查事业的发展史划分为6个阶段,即石器时代的地质遗迹、远古时代的地质认知、启蒙时代的地质考察、奠基时代的地质调查研究、快速发展时期的地质工作和改革开放新时代的地质事业,分别论述了各个发展阶段地质矿产调查工作中的重要地质事件、地质工作的内容和特点、主要调查研究成果和对国家经济社会发展作出的贡献。