地球内部各圈层的物质运动与动力学响应和力源

地球内部物质在动力作用下重新分异、调整,深部和浅部物质与能量进行着强烈的交换和运动,并导致成山、成盆、成岩、成矿和地震与火山等灾害的形成。地球动力学受到地球科学界的高度重视,并相继产生了诸多假说,如地球的收缩说、膨胀说、脉动说、自转说、涌流说、地幔对流说、地壳均衡说等,而问题是何为其力源?因为力源确是驱动地球内部物质运动的核心所在。本文通过对各种动力假说的分析和理解,讨论了1地球内部物质运动和动力学响应;2对历史上诸多动力学假说的分析和理解;3地球内部物质运动的深层动力学过程;4地球动力学研究中的几个重要科学问题的思考;5地球内部物质运动和动力学响应与力源及机制问题的探索。地球科学研究中的核心问题不仅涉及到地球内部的物质组成、空间特异结构与变异,而更为重要的却是如何深化认识地球本体,并厘定物质运动的动力学响应和力源机制。     

化学地球动力学

化学地球动力学是地球化学的分支学科,它在研究地球内部化学组成和演化时,把地球视为一个完整的动力学系统而不是彼此孤立的地质集合体。它通过研究地球各层圈内部的化学结构和过程以及不同层圈之间的化学相互作用,从而从本质上研究和认识发生在地球内部的各种地质作用。简述了化学地球动力学研究在固体地球科学中的重要性,概括了化学地球动力学的特点和突出成果,分析了化学地球动力学研究的科学意义,并对在中国开展壳幔相互作用的化学地球动力学研究提出了建议。     

天文地球动力学

天文地球动力学郑大伟（中国科学院上海天文台２０００３０）关键词　地球自转，极移，天文地球动力学天文地球动力学是用天文手段测定和研究地球各种运动状态及其力学机制的一门学科。它所研究的运动主要是地球整体的自转运动和公转运动，以及地球内部、地壳、水圈、大气...     

从同位素到板块构造:化学地球动力学

化学地球动力学是地球化学的分支学科,它在研究地球内部化学组成和演化时,把地球视为一个完整的动力学系统而不是彼此孤立的地质集合体。通过研究地球各层圈内部的化学结构和过程以及不同层圈之间的化学相互作用,从本质上研究和认识发生在地球内部的各种地质作用。文中概括了化学地球动力学的特点和突出成果,分析了化学地球动力学研究的科学意义,并对在中国开展壳幔相互作用的化学地球动力学研究提出了建议。     

化学地球动力学研究进展

化学地球动力学是地球化学与地球动力学之间的交叉学科,是20世纪末期地幔地球化学研究的热点和前沿。随着人们对板片-地幔相互作用机制及其地球化学效应的认识,化学地球动力学研究已经从地幔不均一性本身拓展到具体俯冲板片对地幔成分的影响。这个拓展为我们认识地球内部的运作机制、俯冲带壳幔相互作用和地幔不均一性的尺度等重要科学问题做出了重大贡献。本文系统回顾了大洋玄武岩成因与地壳物质再循环、大洋玄武岩源区的岩石学性质、板块俯冲与大洋玄武岩成因、大陆镁铁质超镁铁质岩成因和板片-地幔相互作用以及花岗岩成因与大陆动力学等方面的突出进展,对化学地球动力学领域存在的重要科学问题和今后的研究方向也提出了建议。     

地球科学前沿领域与研究方向介绍

中国科学院知识创新试点工程于 2 0 0 0年正式启动 ,其中地球科学领域对地球科学前沿及重要研究方向进行了遴选 ,共选出领域前沿 1 1项 ,重要的研究方向 1 7项 ,以下就相关内容作一些简单介绍。1　地球科学前沿领域选择那些具有高度探索性的 ,认识基本地球过程、揭示自然规律的科学主题。一旦突破将带动若干重要研究方向 ,对学科发展具有深远意义。主要包括 :1 .1　地球内部重要界面动力学及其圈层相互作用认识地球内部各圈层相互作用过程是地球动力学的主要目标。以中国东部典型地球动力学事件以及地球各圈层的物质和能量交换迁移为切入点…     

地球系统动力学纲要

与地球系统科学和全球变化密切相关的地球系统动力学研究地球系统多层块耦合作用的结构、过程、机理和效应,是地球动力学、岩石圈动力学、大陆动力学、海洋动力学、大气动力学的高度综合。本文采用分尺度、分层块、分阶段的思路研究复杂的地球系统,将地球系统动力学按空间、时间和物质分为地球内部系统动力学、地球表层系统动力学、地球外部系统动力学,历史地球系统动力学、现代地球系统动力学、未来地球系统动力学,气体地球系统动力学、液体地球系统动力学、固体地球系统动力学,分析了地球系统的耦合特征、耦合类型和耦合方式,初步探讨地球内部系统与地球外部系统耦合作用的耦合边界、物质运动、动力来源和耦合机制。最终将地球系统相互作用的各层块作为一个有机的整体进行综合,认为地球内部放射性衰变生热和地球外部太阳辐射生热是驱动地球复杂开放系统层块耦合的主要动力源。     

流体作用在地球动力学演化过程中的意义

从地球内部流体存在的若干事实、流体总量的估计、地球内部流体作用和研究现状等几个方面阐述了地球内部流体研究的意义,指出把流体作用作为地球动力学演化系统中一个重要端员去研究岩石圈的动力学演化,抓住流体与运动这根主线,着重研究解决流体作用与板块运动之间的关系,提出和建立较完善的地球
岩石圈动力学演化模型,这应是今后若干年内我国固体地球科学研究的重要领域,并提出了应重视的8个方面的研究内容。     

壳-幔动力学与活化构造(地洼)理论

壳-幔动力学是地球内部物理学和大地构造演化的重要研究方向之一。本文从地球物理角度出发,以物理概念和数学描述相结合的定量方式,对陈国达院士生前所创建的活化构造(地洼)理论研究中的某些地球深部动力学问题进行了较系统的综合评述和探讨。主要论题包括岩石圈的性质与物理学、地幔流变学、重力与均衡理论、地球的温度和热传递,诸如热传导、物质的物理运动所引起的热传输、地球内部的热对流及地幔柱的形成和作用等。作者特别强调了构造演化的定量分析问题,如热时间常数、热应力与其它力源、水平运动与垂直运动的关系,以及地壳断裂作用。岩石圈的构造作用与演化是与深部热运动有关的水平 (压缩和扩张)应力和由地壳厚度差异所导致的垂直应力差的共同结果。热应力的构造意义主要表现为短时间尺度的脆性断裂或柔性应变松弛过程。局部对流机制对活化构造(地洼)研究值得重视。     

实验矿物物理的发展现状与趋势:1.相变和状态方程、电导率、热导率

实验矿物物理是高温高压实验地球科学的重要分支学科之一,它主要是通过高温高压实验模拟地球内部的物理化学环境,并原位测定地球深部物质（矿物、岩石和熔/流体等）的相变和状态方程、电导率、热导率等物理参数,探讨地球内部的圈层结构、物质组成、地球动力学过程等地球物理性质相关的一系列重要科学问题. 综述了实验矿物物理的发展历史、近二十年的研究现状与趋势,并展望了该学科未来发展的方向、关键科学问题与面临的主要挑战.      

大洋钻探与大洋地壳研究

近代地球科学有两大发展趋势：一是向地球深部延伸，目的于探查地球深部的物质组成与作用过程，其代表性学科即地球动力学；二是向全球性扩展，把区域性的地学问题同全球变化联系起来，研究大气圈，生物圈，水圈和冰冻圈的变化及其复杂的相互作用，代表性学科即广义的环境科学。由于海洋占地球表面的７１％以上，洋壳只有５～６ＫＭ，海底又有丰富的矿产资源，因此人类目前比以往任何时候都更加重视海洋科学的研究。多国合作、学科光     

北亚克拉通和造山带金属成矿作用及其相关的地球动力学研究

“北亚克拉通和造山带金属成矿作用、石油资源及地球动力学”国际研讨会上各国地质学家发表了各自的北亚地区金属成矿作用、石油资源及地球动力学观点,对早前寒武纪、西伯利亚克拉通、造山带、板内裂谷等成矿作用及其相关的地球动力学等方面进行了广泛、深入的研讨,基本反映了近些年来北亚地区在金属成矿作用及其有关的地球动力学方面研究现状和取得的进展。西伯利亚克拉通和褶皱造山带有明显的区别。前者演化历史可以分为前寒武纪—早中生代增生和中—新生代裂谷作用两个阶段,早前寒武纪成矿作用主要受区域深大断裂多期拉张和挤压、克拉通内古断裂的形成、古断裂中火山岩喷出或花岗岩类侵入等地球动力学控制,中生代金属成矿作用主要受深部地壳动力学过程控制。造山带包括了新元古代、古生代及中生代不同时期的大洋,主要有大洋、岛弧、大陆边缘、汇聚碰撞、碰撞后五大成矿地球动力学环境,各环境的金属成矿作用特色明显有差异     

中国地壳运动观测网络在地球科学研究中的应用前景

简要地介绍了中国地壳运动观测网络的概况和目前的进展,论述了地壳运动观测网络在地球科学研究中的重要作用和应用前景。其应用潜力主要体现在:①在中国地壳运动监测研究中发挥重要作用,成为中国地震预测预报研究的重要基础;②为地球动力学研究提供重要的依据;③建立维持ITRF地球参考框架、研究地球自转、极移和章动及变化;④精化、加密全国大地网和大地水准面;⑤在气象学中的应用;⑥研究电离层电子浓度及其变化规律;⑦提供精密近实时的GPS轨道参数;⑧为广域差分定位奠定基础。     

我国动力大地测量学的进展

综合了近40年,特别是近10年来我国利用大地测量学、地球物理学和天体测量学的理论、方法和技术研究固体潮汐和非潮汐重力、地极移动和自转速率变化、大地水准面和海平面变化、板块运动和地壳形变、地球内部物质运动及其与地表变化的关系等五个方面的成果以及国际合作的情况,说明我国在动力大地测量学方面虽然起步较晚,但进展较快,已在生态环境、灾害预测预报等关系国计民生的研究中起到了一定作用,在国内国际的地学研究中占有一席之地。随着国际大地测量协会“亚太空间动力学研究计划”、国家攀登计划项目“现代地壳运动和地球动力学研究”、国家大型科学工程重大项目“中国地壳运动观测网络”等项目的启动、实施,动力大地测量学研究必将取得快速进展。     

花岗岩大地构造研究的若干重要问题

宇宙星球中只有地球发育花岗质岩石及广义的花岗岩,它是大陆最主要的组成。因此,花岗岩在固体地球科学研究中具有举足轻重的意义。对此,作者提出花岗岩大地构造,其基本研究内容可概括为物理特性（构造）、物质组成（岩石地化）和年代学三大方面。文章在已有的初步论述基础上,进一步阐述了以下若干研究方面的进展、问题和发展方向:花岗岩岩石组合及其构造背景与环境厘定;花岗岩演化及其构造环境与演化（构造过程）;花岗岩变形、壳内流变及构造动力学意义;花岗岩深部物源填图与造山带及地壳生长。花岗岩大地构造是从花岗岩角度,探索解决大地构造问题,丰富大地构造研究内容,是当今地球科学学科交叉、融合发展的必要。      

地球系统科学发展方向与趋势

首先从人类面临全球性的重大问题、地球系统的全球化和地球系统科学与传统地球科学三个方面介绍了地球系统科学提出的背景;在此基础上,阐述了地球系统科学国内外研究现状;然后详细介绍了地球系统科学的概念与研究方法,主要内容有研究思路、基本概念、地球系统过程、全球一区域信息获取、海量信息处理和分析及系统模型等;第三构建了地球系统科学理论基础,主要内容包括:地球系统的连续动态系统、离散动态系统、地球系统的随机性、地球系统的自组织和地球系统的简单巨系统与复杂巨系统;然后重点介绍了地球系统科学子系统与各圈层相互作用的动力学模型与效应;第四,概述了地球系统的数字表达——数字地球和地球系统科学是可持续发展战略科学基础。最后,简述了中国开展地球系统科学研究的方向和面临的主要科学问题。     

陆壳岩石学

陆壳岩石学是一个新的学科研究方向，它是研究陆壳，特别是其深部物质的化学、物理学与动力学的探针。８０年代初Ｆｏｕｎｔａｉｎ提出了世界上五个地区的陆壳断面，提出上、中、下地壳分别由绿片岩相、角闪岩相与麻粒岩相岩石构成。近年来笔者提出华北大陆三个地区的陆壳断面。陆壳岩石学是多次构造－岩浆事件的记录，陆壳岩石在物理与化学上的不均匀性是我们追索大陆动力学的重要科学依据。今后的发展趋势是研究陆壳细结构岩石学、陆壳类型及其动力学、陆壳岩石学与地质灾害、环境、城市地质学的关系等。     

“地球动力学”的研究现状与展望——第32届国际地质大会研究成果综述

第32届国际地质大会通过按地域和构造作用过程等形式划分11个专题会场,展示了地球动力学的研究成果。其成果主要包括特提斯域构造演化及其不同阶段的块体裂解、拼合及后期改造的细节过程,地质历史中的超大陆分布和成因,俯冲—碰撞带深部构造和变质机制,安第斯山(Andes)缓倾角平坦式俯冲过程及其地壳变形和岩浆作用的响应,显微构造对动力作用过程的影响和控制,地壳和上地幔熔融、流变学和动力学意义,大洋岩石圈构造与演化,大陆地盾区构造和再活动,稳定大陆区地震,空间大地测量学和现代板块运动等方面。这些研究成果充分显示了地球动力学研究具有多学科、多手段(如古地磁、超深钻、地球物理、大地测量和GPS等)、多尺度(宏观、微观)和多时期、全面、综合、并逐步接近定时、定位和定量地探索和研究的特点,它从地球(主要为上地幔和地壳)的组成、结构构造入手,逐步认识地球(主要为地球岩石圈)的演化和动力学。     

“地球系统探测新原理与新技术”优先领域与地球系统科学

地球系统科学是研究组成地球系统的子系统之间相互联系、相互作用的机制，研究地球整体结构、特征、功能和行为，研究地球系统变化的规律和控制这些变化机理的科学。对地观测、探测与分析技术的发展是地球科学创新思维来源的技术保障，同时对地球科学基础理论研究水平的提高起着重要的作用。21世纪地球科学的发展将更加重视发展地球系统科学的理论、方法与技术体系。“地球系统观测、探测新原理与新技术”被列入国家自然科学基金委员会地球科学部“十五”优先资助领域。回顾“十五”期间的资助情况，探讨该领域和地球系统科学的关系，将有利于“十一五”对该领域资助工作的调整与完善。     

沉积盆地的动力学分析──盆地研究领域的主要趋向

沉积盆地的动力学正在成为盆地研究领域的主要趋向，并将成为跨世纪的固体地球科学研究规划中的重要组成部分。其目的在于认识盆地的成因，揭示其全部演化历史中的动力学过程，并探求来自地球系统的内在驱动力。这将需要定量地分析反映动力过程的参数，阐明各种控制因素的联合、复合作用及演化中的过程序列。了解盆地演化与发生在深部，包括地壳和岩石圈以下的物质状态和过程之间的关系以及板块相互作用所造成的成盆区应力场，这将是盆地动力学理论研究所必须面对的问题。定量动力学模拟技术的新进展已表明其为这一领域研究不可缺少的支柱。层序和事件地层学、构造－地层分析和高精度定年技术的结合提供了完整的研究盆地充填动力学的方法。盆地流体研究正在成为这一领域的热点。已取得的成就源于多学科联合研究和新技术的使用，坚持这一科学界的共识将是继续取得新突破的保证。