比较行星地质学的研究方法、现状和展望

比较行星地质学是人类认识自然和人类本身形成与演化的前缘学科,是实现太阳系探测三大科学目标的主要手段.比较行星地质学研究主要回答3个问题:行星的现状是什么样的?行星的过去是什么样的?行星的过去、现在与太阳系其他行星的可比性如何?行星地质学的研究内容与研究地球地质相似,即撞击作用、火山(岩浆)作用、构造作用和夷平作用等,这些是塑造行星地貌最主要的地质作用,其中撞击构造是其他行星更为常见的地质作用.行星地质学的研究方法是利用遥感获得的各种影像、光波和电磁波等数据,以及在行星表面直接勘察获得的数据和取回的样品,对行星表面和地表以下的成分、结构和形成与演化过程进行研究.我国积极参与深空探测将获得第一手行星地质数据,国际深空探测计划的持续实施和数据的广泛共享为中国科学家积极参与行星地质学和比较行星学的研究提供了广阔空间,同时也为研究和认识地球提供新的和更全面的视野.     

类地天体与地球地质作用的比较研究

<正> 一、概述 地球是作为一员星球在银河系中运动和发展的。因而,它的形成和演化是应服从于一般星球形成和演化规律的。特别是与地球相邻近,而且特征也相近的星球,在形成和演化方面应有更多共同特点。 比较法是认识、鉴别事物的重要方法。事物是从与其他事物比较中反映出它的特性和共性的,在现在科学水平上,能与地球相比较的天体在亿万星球中还是极少数,我们将这些与地球相邻近,而特征又近似的天体称类地天体。     

深空探测时代的风沙地貌学

"深海、深地、深空"探测为地球科学发展提供了机遇与挑战,地球科学开始迎接以火星探测为代表的深空探测高潮。中国将于2020年实施火星探测计划,对火星开展全球性、综合性的环绕探测,并对局部地区开展巡视探测。行星地学研究,包括风沙地貌学,需要未雨绸缪,做好准备。基于风沙地貌学的发展历史与趋势,将发展历史划分为只关注风沙地貌本身的经典研究、关注地球系统的现代研究和关注地外星球的未来研究3个阶段,总结了各阶段的特点,认为深空探测时代的行星风沙地貌学研究已水到渠成。随之重点总结了行星风沙地貌学的发展与成就,指出亟待解决的问题,展望未来发展方向。现已探明在火星、金星和土卫六上有多种类型风沙地貌发育,风成过程甚至是这些星球最活跃的现代表面过程。不同星球风沙地貌具有较好的相似性,但差异也很明显,意味着风沙地貌发育机理的统一性和形成条件的多样性,风沙地貌学理论需要通过不同星球风沙地貌的对比研究逐步完善和拓展。地外行星上较为简单的形成条件在展示风沙地貌形成规律和机理方面具有明显优势,深空探测时代的风沙地貌学方兴未艾。     

我国探月地学研究取得可喜进展

为交流国际探月及行星科学研究最新成果资讯,推动我国探月地学研究的深入开展。2009年6月16～18日,国土资源部中国地质调查局在京主办“探月与地学科学国际研讨会”。围绕国际探月科学研究的最新进展及中国月球与行星科学研究动态,中外科学家进行了广泛的交流研讨。科学家的学术报告主要涉及行星探测与行星科学、月球遥感与月球地质、月球地球化学与月岩样品研究、月球地球物理、当前月球探测动态、未来月球与行星探测计划等多方面内容。     

“行星地质与化学”专辑序

正行星科学起源于天文学和地球科学,是伴随人类月球和行星探测工程快速诞生的学科,与全球板块活动理论同时期建立。经过半个多世纪的发展,行星科学已细分为行星地质、行星化学、行星物理、天体生物学等成熟的分支。其中,行星地质学使用多源遥感数据和模拟对比的方法,主要目的是了解天体的地质演化;行星化学起源于传统地球化学和陨石学,主要目的是了解天体物质的起源和演化。行星地质和化学从跨越天体的角度研究地质过程和地球化学的本质,为探索地球的起源和演化,尤其是地球早期演化、生命起源等重大科学问题提供了独特的视角。     

主编按语

古人对夜晚天空中出现繁多的星星和月亮,曾有过无数遐想,但由于只能够远眺而无法到达,留下多少遗憾和文学佳作.随着科学与技术的不断发展,人类离开地球,去外行星探索,已经成为现实.并且,类似古老的地球科学发展历程,形成了一门新的自然科学学科:行星科学,但两者的紧密联系毋容置疑.尤其,行星科学研究取得的大量新发现和新认识,使得越来越多的地球科学工作者意识到,要了解地球的起源和各圈层的演化历史,需要多学科的交叉和融合,比较行星学研究是其中不可或缺和不可替代的重要内容之一.     

比较行星学研究进展——第三届地球系统科学大会比较行星学分会场综述

比较行星学是一门由天文学和地球科学交叉形成的学科。比较行星学以地球作为参照物,研究行星及其卫星的大气物理、化学和动力性质、表面特征、内部化学组分和构造、磁场性质、气候环境以及生命存在可能性。虽然比较行星学在我国还没有形成独立和完善的学科体系,但参加比较行星学分会场的人数远超预期,说明人们对这一新兴学科有强烈兴趣。提交的论文大致可分为3个部分:太阳系行星、太阳系外行星和月球探测。来自海内外的学者展示了他们最新的研究成果。     

行星矿产及行星资源地质学初论

了解并利用行星矿产资源、可持续永久开发太空成为行星科学与深空探测的一项重要研究任务。而行星矿产资源的开发利用,需要运用行星科学与地质学特别是矿床学的基础理论,利用行星观测、探测及开发技术方法,研究行星矿产资源形成演化规律,查明行星矿产资源的类型、特征、储量和分布规律;进行行星矿产资源的地质调查、岩石-矿石成分、结构与性能、元素赋存状态、开发利用条件评价与预测,为行星矿产资源开发与太空的可持续永久开发建设提供基础理论与关键技术方法。因此,行星矿产资源学是研究行星矿产资源的品种、类型与分布规律、行星矿产资源成因演化与比较行星成矿学、行星矿产资源勘查评价技术与开采利用工程学的交叉学科。笔者从行星资源地质学的视角,从地球与月球的层圈结构、演化历史、岩石组成与表生环境,研判月球可能产出的矿产资源类型。认为与月海玄武岩、月幔(柱)和陨石撞击成因的层状岩体与镁铁-超镁铁质小岩体有关的铬铁矿-铜镍钴硫化物-铂族元素-钒钛磁铁矿-金刚石矿产,KREEP岩以及月幔柱熔融上覆岩石圈所产生碱性岩相伴的铌-钽-铍-铀等稀有-稀土矿产,具有形成条件与产出可能,从而拓展可能的矿产类型、品种,从更宽广的视角研究月球矿产并规划月球基地建设资源供给。火星上由于水(以及可能存在的板块构造)的存在,除岩浆矿床之外,火星可能具备发育与化学风化沉积、次生富集作用以及变质作用有关矿产的形成条件,具有形成金属与非金属资源的禀赋,可与地球矿产相媲美。未来行星资源地质学应加强地质学、行星化学、行星地质学、行星物理学、矿业工程、冶金工程和材料学的交叉融合及理论应用,发展行星地质勘探方法与智能机器人工程技术,发展高/低温、高/低压、高辐照、低/微重力环境条件下样品采集、加工、多尺度测试分析理论与方法,培养行星资源地质资源与开发工程学科人才。     

后记之一

空间科学技术的蓬勃发展 ,特别是各类应用卫星对地球的观测、空间探测器对太阳活动的系统探测和对月球及行星的全面而综合的勘测 ,以及天体化学和比较行星学研究的兴起 ,大大扩展了人类的视野。借助于空间探测的成就 ,也即在更大的时空尺度上来研究地球生态环境的变化 ,并深化对全球变化的认识 ,已经成为一种必然的发展趋势。太阳活动是引起太阳系空间和地球环境变化及扰动的主要控制因素 ,太阳活动以巨大的能量和物质抛向地球 ,引起空间环境发生长期持续性变化和短期灾害性影响 ,给人类活动带来巨大损失。“蓬勃发展的空间天气学”、“‘地…     

应重视对地球上陨击地质作用的研究

在第27届国际地质大会上,我有机会参加了“比较行星学”组的学术活动。许多报告和讨论使我感到国际地质界对地球上的陨石冲击(简称陨击)地质作用的研究有了明显进展,而这正是我们的薄弱环节。因此,很值得我们密切注视。     

美国全球变化研究1992年度计划介绍

一、概况 美国联邦科学、工程和技术协调委员会(FCCSET)地球与环境科学委员会(CEES)就美国总统1992财政年度关于美国全球变化研究计划(USGCRP)预算给国会起草了一份题为“我们变化着的行星”的报告。     

同位素地质年龄测定技术及应用

同位素地质年代学是地球科学、物理学、化学和技术科学相互交叉发展起来的一门新兴学科,是地球系统科学中一个年轻而充满活力的分支学科.它根据放射性同位素衰变规律确定地质体形成和地质事件发生的时代,以研究地球和行星物质的形成历史和演化规律.本文对几种常用的精度比较高的同位素测年方法从理论、实验技术、应用范围、使用的注意事项等方...     

第33届国际地质大会比较行星学及撞击构造研究进展

1 概述 2008年8月6～14日在挪威奥斯陆召开的第33届国际地质大会上,比较行星学与撞击构造是相比过去国际地质大会发展较为迅猛的领域,受到了更多国家的关注,研讨的深度和广度也有非常大的变化.笔者未参加2004年在意大利召开的第32届国际地质大会,所以无从比较其具体变化,仅从会议报告内容而言,均是近年来的新发现和新认知.比较行星学与撞击构造领域共分五个专题讨论会,分别是:比较行星学进展、火星和金星的地质学、从气体和尘埃到星球、月球的起源和演化以及撞击构造等.大会共有论文63篇,宣讲了38篇,展讲了25篇,人类的生存环境和发展的关注,是大会最为鲜明的主题.     

序言

正地球科学经过几百年的发展,在宏观和微观领域已经取得了重大进展.伴随着科技的巨大进步,地球科学正向超宏观和超微观的两个方向发展:行星地球科学和纳米地球科学.纳米地球科学指以纳米科学与地球科学为依托,以纳米技术与地学工具为手段,以地球物质为研究对象,对地球各圈层中纳米微粒和孔隙进行分析研究,从而揭示地学现象和过程中纳米尺度信息以及成因规律的科学.     

你了解我们的家园——地球吗

地球是太阳系九大行星之一,按离太阳由近及远的次序为第三颗,是我们人类赖以生存的家园。它有一个天然卫星——月球。地球是太阳系中一颗普通的行星,但它在许多方面却都是独一无二的。譬如,它是太阳系中唯一一颗表面大部分被水覆盖的行星,也是目前所知唯一一颗有生命存在的星球。它的地质活动的激烈程度在九大行星中也是首屈一指的。     

试论地球演化历史中水的总体行为

在地球不均匀吸积模型的基础上，根据比较行星学所获得的行星演化理论、大陆进化的历史、板块运动的特点以及高温高压实验研究结果，对地球演化历史中水的总体行为进行了分析和推论。从而对地球原始壳的特点、地球上液态水成因、地球表面缺失最初８亿年历史的原因、水的总体运移趋势等有了一些新的认识     

太阳系天体的火山作用及其比较行星学意义

火山活动是太阳系内所有行星和多数卫星共同经历过的地质作用.类地行星及它们的卫星表面普遍分布着多种火山和火山岩.其中金星、火星和月球与地球上的早期(始太古代)火山活动有许多相似性.现在,火星与月球上的火山活动早已停止,而金星和地球上仍有火山活动.类木行星的卫星上主要活动的是"冰火山",它们之中有些还有十分强烈的活火山活动(如爱莪和海卫一).对太阳系天体火山作用的对比研究能够提供认识太阳系和行星演化、天体深部和浅部地质作用过程、矿产资源形成以及生命的起源和演化等重要信息,是比较行星学的重要组成部分.     

大地构造研究现状

在八十年代开始的时候,美国年轻的地质学者之间就流传着“板块构造后期的优虑”这样一句话.自从六十年代初,海底扩张学说得到验证后,开始了地球科学革命.六十年代后半期提出了热点假说与板块理论.随之自七十年代后,在这些新理论的基础上又在地球科学各个领域取得了大量新的发现.形势进展得非常迅速,这些新的重大发现,到七十年代后期已经看得很清楚了.随着大陆地块的增生和印度次大陆的碰撞,最后欧亚大陆的变形得到了解释.这样,地球科学上杰出的发现都已为人们所认识,我们地学工作者已没有更多的工作好做了.“板块构造研究已告结束”这一说法是八十年代初,美国年轻的地球科学家们传出     

新世纪的卫星大地测量学和地球科学

经典卫星大地测量学着重研究地球几何形状、定向及其变化，并在实际应用中关注在地球表面上点的定位、重力及其变化。而现代卫星大地测量则不仅仅能在地表上长时间以10^－9精度定位，而且它已远远超过原来经典的目标，已经涉及多种学科领域，可以提供和处理涉及原来是地球动力学、行星学、大气学、海洋学、板块运动学和冰川学等其他学科所需的信息，提供多种学科领域长期以来很难取得的数值和有可能解决它们相应的困惑。当然为了达到这些目标卫星大地测量学仍然还有众多的理论和实践的问题需要思考和解决。然而可以预期，卫星大地测量学将与其他学科会有更多的交叉，不仅在大地测量学，而且在地球科学中会具有强大生命力，并将更大地影响和促进地球科学、环境科学和行星科学的发展。     

历史-因果论大地构造学刍议

随着大地构造学的不断发展,出现过的理论很多.它们此起彼落.更替频繁.究其原因.要从高层次来分析. 地质学史上.关于地质学的研究目的,一向存在两种不同的看法.一种认为主要在于对地球历史的重建.并把研究重点放在追索地质事件的时间序列上,可称为历史论地质学.另一种则认为主要在于对地球变革的理解.并把重点放在探究支配地球变化的一般规律.可称因果论地质学.作为地质学中涉及地球科学许多根本性问题的大地构造学,这种分岐自然尤为突出.并形成了历史论大地构造学和因果论大地构造学. 在历史论大地构造学的理论中.最流行的为地槽地台理论.它主要研究地壳演化的阶段划分.构造单元的出现顺序和历史生因关系.在因果论大地构造学的理论中.著名的有地质力学和板块理论,前者主要探究诸种构造的力学性质和成因.以及构造体系的划分.后者则主要探索岩石圈块体的移动和互相间的力学关系.以及移动的力源机制.由于历史论和因果论各有其主要的研究对象和研究方法,因而各有其自己方面的优点和长处,而且两方面都是解决地球构造问题所需要的.都具有重大的意义和作用。缺一不可.另一方面,由于各自的主要研究目的和研究对象的要求.来不及重视另一方面的优点和长处.遂致两方面都难以适应全面地解决地球构造多方面问题的要求.如果把它们两方的研究目的兼顾,统一研究;并把两方研究方法和长处结合起来,融为一体,就会互相补益、相辅相成,能够比较全面地研究地球构造及其所成矿产的时间空间分布规律.更有成效地指导找矿。作者设想的这样一门综合性大地构造学.叫做“历史-因果论大地构造学”. 体现把历史论同因果论大地构造学两方研究对象结合起来.融为一体的研究思路和途径.主要是建立一个把岩石圈演化与运动统一研究的综合性的构造概念.叫做“壳体”.壳体的定义是这样:“地球硬壳(相当于岩石圈)在其形成和发展过程中.可能先后不一地出现于不同地域,在诞生、成长、运动、变化和发展等方面分异进行;既在演化又在运动(包括移动)的时空综合的全球性基本构造单元。”它们在形式一表现为岩石圈的既不断发展又变化位置的块体.各有其自身的诞生时代,成长方式和发展历程,演化阶段和成熟度.物质组成及地壳性质.垂向及平向结构.构造单元组成,面积、厚度、形状及其变化,整体及体内运动,地球物理、地球化学、生物演化、成矿演化及其时空规律等方面的特点。不同壳体可由不同数目(或)不同性质类别的大地构造体制的构造区组成. 历史因果论大地构造学的研究指导思想和研究方法,主要包括下列几点:(1)发展观点同联系观点结合:(2)时间观念同三维空间观念结合;(3)水平运动同垂直运动并重:(4)壳体的整体运动同体内运动并重;(5)构造层划分与构造系划分结合;(6)洋壳同陆壳兼顾;(7)远古与近代并重;(8)全球与地区兼顾;(9)岩石圈演化与运动并重.