浅地幔系统的组成和属性相态

板块构造学说根据构造的活动性划分单元,不考虑单元是否同质。浅地幔系统考虑了系统组成单元的异质性和动力来源,适合于系统的能量和物质运动总体规律的研究。把地球系统地划分为地球表面、浅地幔、地幔对流和地核四个子系统,地球系统就完整了。浅地幔子系统由四个不同质的的单元相互作用组成,它们是大洋岩石圈、大陆岩石圈、洋陆转换带岩石圈和软流圈,它们是不同质的。地震层析成像结果支持这种单元划分。系统作用反映了大洋岩石圈与大陆岩石圈的相互博弈,洋陆转换带是洋底扩张和大陆增生之间博弈的主要战场和阻尼器。软流圈是地幔对流的顶层,也是系统的能量库和主要动力来源。在深度200 km以下,软流圈的物质运动已经与板块运动模式分离。软流圈物质运动主要是大尺度的蠕动,也包括流体的析出和渗透,局部岩浆的集结和上涌。岩石圈板块浮在蠕动的软流圈之上,软流圈地幔的热流体可以通过岩石圈地幔黏度较小的区域向上渗透。同时,在重力作用下,岩石圈黏度大的物质也可以向下运动,拆沉到软流圈底部。从目前的成像结果可以看到,对于地球表面难以观察的软流圈和地下深部,对比三维的地震波速和电阻率扰动图像,可以获得关于物质运动的信息,认知已经发生在地壳和上地幔的物质运动特征。     

造山作用的两大类型与成因差异

根据造山作用的主要标志识别出板内造山和板缘造山两种主要造山作用类型。板块和软流圈之间不同的相对运动机制是形成不同类型造山作用的主要原因。板缘造山主要表现为岩石圈和软流圈以基本相同的运动趋势的相对运动。板内造山主要表现为同一区域内岩石圈、软流圈等不同层圈之间的不协调的相对运动。     

板块构造理论的现状及发展趋势

板块构造理论在最近20年发展迅速,动摇了传统的地质理论。最初的简单但严格的假设是:刚性和弹性岩石圈之下均是塑性软流圈;将岩石圈分为少数几个大板状;严格按Euler定理运动着的这些板块间有三种相互作用;板块俯冲和扩张是完全一致的相互补偿,以使地球体积保持不变;板块运动的直接条件是软流圈中的对流作用。现在以上所有假设都需修正,它们只有在小尺度地球重新构造才可接受。软流圈表面深度和粘度变化非常大,岩石圈下部的高塑性的出现引起了上部岩石圈沿康德面和莫霍面的分层,而且下部岩石圈或地壳挤紧或挤出的可能性增大。在巨大岩石圈板块间,常有宽的扩散地震带,其中具有相应的小岩石圈和地壳板块的集块岩,在欧亚、非洲、印度和太平洋     

天体运行与板块构造运动驱动力探索──对史前地质构造运动旋回期成因解释

本文从研究公转角动量各自独立的星云状物质演化成原始天体开始，着重讨论由天体内部力源分布不均衡而产生的物质对流运动理论，地球周围引力场特征及响应，绕银心公转运行的地球壳、核相对运动特征．大陆地壳大规模经向水平运动周期与银河年的关系，以及它们与中前地质构造运动旋回潮的对此。从而证实：天体内部物质相对运动一地壳大规模经面水平运动行为，是天体遵守公转角动量守恒的一种反映。     

浅地幔系统的动力学作用

近年来地幔地球物理三维成像为地下深部构造和物质运动提供了大量数据和信息,促进了人们对浅地幔系统物质运动的特征和动力学作用的认知。按照运动的方向不同,浅地幔系统的物质运动可分为三种主要形式:水平运动、向上涌动和向下沉动。浅地幔系统物质向下运动由地球引力势能引起,其他方向的运动主要由热能和动能引起。除了动力来源之外,浅地幔系统物质运动的方向还取决于岩石圈和软流圈的物质属性,因为高黏度介质阻挡物质运动,而低黏度介质加速物质运动。软流圈物质的水平蠕动差异,产生了岩石圈的伸展、拆离和推覆等复杂构造,速度和动能较大软流圈物质的蠕动,一定会带动岩石圈板块物质的运动和变形。软流圈物质的向上涌动又可以进一步细分为上涌运动、上拱运动和穿刺运动三种方式,它们对上方岩石圈的作用效果是不同的。浅地幔系统的物质下沉运动有多种形式,包括俯冲、拆沉和交代作用,也经常伴随有软流圈物质上涌,在微观上是一种对偶运动。这种对偶运动造成了克拉通地壳的底垫和岩石圈的陆根。软流圈大规模的物质运动,包括大洋中脊物质上涌、大陆碰撞造山和大洋俯冲的前陆拉张,在全球地震层析成像图上都有清晰的反映。中国东南沿海一带是浅地幔系统物质运动的一个特殊地区,可能是由于白垩纪伊佐奈崎板块俯冲,激发东亚大陆边缘软流圈上涌,然后又造成大陆边缘岩石圈局部拆沉等一连串动力学作用叠加形成的。     

板块构造学说面临的挑战

板块构造学说揭示了海底扩张和板块的水平运动现象,阐明了与板块边界相联系的岩浆活动。但大量资料表明地球历史上岩石圈板块与软流圈是同步耦合运动的,而不是在软流圈上滑移。全球扩张与俯冲的不对称性现象也是不吻合于板块构造理论所期望的。安第斯弧作为洋陆俯冲的典范在地球物理和地球化学上均缺少证据。对于与俯冲带相关的弧后引张、大陆增生、地壳物质返回地幔和成矿作用方面均存在较多的问题。大火成岩省所揭示的岩浆活动现象超越了板块构造的格局,并发生在整个地质历史时期和更广泛的地域范围。大火成岩省学说所解释的大陆增长、地壳物质返回地幔和成矿作用过程完全不同于板块构造学说。驱动地幔柱的深地幔对流假说允许岩石圈板块与下伏软流圈一起运动,吻合铅同位素所揭示的岩石圈与软流圈长期耦合的规律。     

岩石圈—软流圈物质循环促进大陆增生的新方式

大陆动力学研究地球内能量和物质的运动和伴随的信息传播,上地幔中的软流圈是地球内部的物质运动的关键部位之一。由于观测的技术方法少,人类对软流圈内部的地质作用过程所知甚少。在青藏高原,过去地震波三维层析成像的分辨率不高,难以对地壳上地幔构造进行准确的定位。我们收集和整理了地方地震台的数字化观测数据,使地震体波三维层析成像的准确度大大提高,为解决软流圈的地质构造准确成像提供了新的可能性。根据地震体波三维层析的成像结果,在古特提斯洋和特提斯洋俯冲板块前沿的软流圈底部410 km间断面上方,存在反映古大洋俯冲板块的高速体,它们在青藏高原、苏鲁和伊朗都有出现。清晰和稳定的高波速异常的位置表明,特提斯洋俯冲板块现在已经拆沉在软流圈的底部,古特提斯洋俯冲板块也可能曾经拆沉在软流圈的底部。对比青藏高原和苏鲁的地壳上地幔波速结构推测,拆沉造成软流圈中的轻元素物质上涌,进入大陆岩石圈,造成岩浆活动。上涌还使碰撞造山带地壳厚度减小,而岩石圈厚度增加。大约100 Ma后,俯冲下去的大洋残块会被软流圈物质磨蚀交代,使岩石圈厚度增加, 形成大陆下方的大陆根,造成大陆克拉通化和体积增生。大洋板块俯冲后在软流圈拆沉是岩石圈—软流圈物质循环的一种重要方式,对软流圈中物质均衡和体积稳定也起重要作用。     

大地构造学和地球动力学现代问题——从板块构造学到全球动力学

６０年代板块构造概念的出现标志着地球科学革命性的进步。３０年来，我们获得的经验表明，现代板块构造在岩石圈和软流圈物性、三种板块运动形式、扩张和俯冲的均衡以及板块运动原因等都与经典板块构造有很大不同。同时，它仍有一些问题和缺陷。世纪交替之时，随着象地震层析成像等新技术的发展，有可能建立新的全球理论来取代板块构造。新理论应该包括整个固体地球，岩石圈是分层的，而且地球内部的对流准自动地进行。同时，地球层圈之间具有相互作用。还应该承认，构造圈（岩石圈＋软流圈，深至４００ｋｍ）中以板块构造为主，而在软流圈之下地幔柱构造起控制作用。在所有的上部层圈能够探测到抬升或下降过程中热—物质流之间的补偿。整个地球历史中，地球和其层圈的内生过程，包括板块构造和地幔柱构造相互作用的变化，具有旋回性和方向性。由此，地球体积呈脉动性变化是必然的。此外，还必须考虑宇宙因素对地球动力学的影响     

天体运行与板块构造运动驱动力探索

本文从研究公转角动量各自独立的星云状物质演化原始天体开始,着重讨论由天体内部力源分布不均衡而产生的物质对流运动理论,地球周围引力场特征及响应,绕银心公转运行的地球壳,核相对运动特征,大陆地壳大规模经向水平运动周期与银河年的关系,以及它们与中前地质构造运动旋回期的对比,从而产：天体内部物质相对运动－地壳大规模经面水平运动行为,是天体尊守以转角动量守恒的一种反映。     

青藏高原构造动力及变形机制的弹性有限元分析

利用现今青藏高原地质和地球物理研究成果,本文建立了垂直高原总体构造走向的南北向直立剖面的有限元模型,其根据实际资料,划分成分层和有限单元。在此模型基础上进行弹性材料的计算模拟和分析。 印度板块向北运动挤压、高原北部岩石圈阻碍及软流圈拖曳是青藏高原北移变形、隆升和地壳增厚的动力机制;重力及其均衡调整作用是地体间相对运动和地体内差异运动的主要动力,另外青藏高原还受地壳和上地幔结构构造的影响。计算模拟还得到了一些有实际意义的结果,如活动的地质构造和地球物理现象的分带集中、主边界和雅鲁藏布江等地体边界断裂的逆冲性质、各地体南部地表的南倾正断层及喜马拉雅山南坡向南的重力推覆等。     

地震诱发黄土滑坡稳定性评价中的不平衡推力法

以不平衡推力法为基础,同时考虑不同烈度、不同地震力作用方向条件下黄土滑坡的稳定性评价,以宁夏西吉回回川滑坡为例,进行了滑坡稳定系数 K 与地震系数 KS,与地震作用角度β的关系及滑坡稳定性敏感性分析.结果表明地震最危险作用方向与水平方向有一定夹角倾向坡外,且随地震系数增大而增大.黄土滑坡稳定性评价中应该考虑地震最危险作用方向.     

泰安市岩溶地面塌陷的特征及其成因模式分析

岩溶地面塌陷是岩溶地区因岩溶作用而产生的地面变形现象,是岩溶洞隙上方的岩土体在自然及人为作用下发生变形破坏、并导致地面形成塌陷坑（洞）的一种岩溶地质作用。当它发生于人类活动地区时,就可破坏土地及其附属物,并危及人类生命及财产安全,从而形成地质灾害。就岩溶地面塌陷的特征及其成因模式进行了分析研究,对进一步控制塌陷的发生有重大意义。     

地幔对流中的科里奥利力

马宗晋认为，岩石圈的西向漂移和地幔东向运动的定向性显示了地球自转变化的导向作用［１］。本文证明，地球自转中的一种惯性力──科里奥利力是产生地球各圈层差异旋转的原因。     

锆石环氧树脂靶表面形貌特征及对LA-ICP-MS分析影响研究

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（LA-ICP-MS）是目前锆石研究常用方法之一,该法普遍采用环氧树脂靶为载体,对锆石环氧树脂靶表面形貌及平整度影响进行研究,有助于评估其制作工艺以及LA-ICP-MS锆石分析的准确性。本次研究采用原子力显微镜（AFM）对锆石环氧树脂靶表面进行形貌分析,并通过分析和对比193nm激光不同剥蚀模式和不同剥蚀条件下的锆石表面形貌,研究锆石表面形貌及平整度对LA-ICP-MS锆石分析的影响;同时实验采用氩离子抛光技术对锆石环氧树脂靶进行二次抛光,并探讨该技术对锆石环氧树脂靶影响。实验结果表明本次靶中表面总体平整性较好但存在细微的不平,锆石表面存在程度较小（几至几十纳米的不等）的擦痕,锆石颗粒边缘与靶面存在高差和间隙;而通过研究后认为锆石表面细微的不平对于分析的影响小于能量密度、频率、移动速率等其他激光参数的影响,对分析准确性的影响较小。实验分析并对比了锆石和玻璃标准等不同基体的线扫描形貌,发现其剥蚀深度以及剥蚀形貌存在差异,相同剥蚀条件下线扫描剥蚀深度：NIST610 > CGSG系列 > 锆石91500。经氩离子二次抛光后锆石样品表面擦痕不明显,但可能会对锆石造成损伤等影响。本次研究认为锆石环氧树脂靶表面总体平整性较好,锆石表面细微的不平对分析准确性的影响较小,不同基体的线扫描形貌研究则为LA-ICP-MS锆石及其他分析提供了参考,而氩离子抛光技术对LA-ICP-MS分析的影响及应用还有待进一步的研究。     

基于弹塑性修正Hertz接触理论的落石冲击力计算方法

本文以弹塑性修正的Hertz接触理论为基础,考虑落石冲击缓冲层过程的复杂性和缓冲层厚度的影响,结合路基规范方法的落石冲击深度公式,得出落石最大冲击力计算方法。以日本道路公团方法计算结果上浮40%为基准值,引入参数影响系数ζ,拟合出参数影响系数ζ多项式函数,采用S.Kawahara等教授的试验结果,对杨其新方法进行修正,拟合出其高值(h=0.5m)与低值(h=3.0m)比值的多项式函数。本文方法与陈氏方法进行比较得知:陈氏方法的最大冲击力低值稍高于本文方法,其范围为1.05～1.02(H=5～30m)。运用布西涅斯克解,推导出了落石冲击荷载作用于拦石墙背部的附加应力计算公式,为拦石墙构筑物的结构设计打下了理论基础。     

上海市工业用地需求驱动力研究

基于第二产业产品提供部门、第二产业劳动力提供部门和工业用地提供部门的三部门模型,通过分析上海市1997~2010年相关数据,探讨了上海市工业用地需求的驱动力问题。结果表明：第二产业产出增加和第二产业劳动力供给增加都会推动工业用地需求增加,并且第二产业产出增加是工业用地需求增加的主要原因;而满足工业用地需求的有效供给是第二产业发展必须付出的资源支撑,应当以产出效益为核心用好增量、优化存量工业用地。     

大方县九洞天伏流大厅起源初探——兼谈地转偏向力在伏流大厅形成中的作用

用洞穴双旋回演化理论和系统科学思想指导,定性和半定量地讨论了贵州省大方县九洞天伏流大厅的起源。分析研究认为:（1）洪水拥有超过平水期水流几个数量级的动能和溶蚀能力,使季节变化带成为垂直剖面中岩溶发育最为强烈的部位。（2）伏流大厅的形成过程至少是3个子过程耦合作用的结果,即①水流的剥蚀;②崩塌;③化学沉积生长。（3）水流运动的驱动力由重力和地转偏向力耦合而成。在重力驱动下水流对大厅左右壁的剥蚀强度相等,但由于地转偏向力的参与,在北半球驱使剥蚀向右偏蚀。（4）九洞天伏流有明显的右偏蚀形态证据:①左壁化学沉积发育,右壁基岩裸露;②右壁岩块脱落多于左壁;③靠近左壁有一条高角度裂缝状的充水溶洞。（5）地转偏向力在九洞天伏流大厅的形成中扮演着重要角色。伏流的巨大流量能够产生比中小地下河大１０至１００倍的地转偏向力,使九洞天伏流右偏蚀特别强烈。在洪峰水流的溶蚀和侵蚀下,优先在右壁产生边槽,致使卸荷过程和岩块脱落由左向右不断横向发展,导致大跨度的地下河大厅以及伴生的地表地貌形态生成。（6）对于高角度裂缝状洞穴和缓倾角层面洞穴两种情况,伏流右偏蚀过程有一些差别。对于缓倾斜层面洞穴,当基准面缓慢下降时,形成沿层面倾斜的底板。丰鱼岩就是一个很好的实例。      

论板块运动的驱动力

本文从动力学的角度讨论了板块运动的驱动机理,并提出了计算板块扩张速度的公式,然后求出了不同类型板块的扩张速度。用此公式所计算出的板块扩张速度与实际观测速度很符合。     

黄土微结构区域变化规律及与湿陷性相关性研究

黄土中的微结构是影响黄土湿陷的重要因素。本文运用扫描电子显微镜对黄土微结构进行观察并对统计数据进行了分析，结果表明黄土微结构在区域上存在一定的变化规律。即，由西北的粒状、支架接触式结构，逐渐过渡到东南的凝块、镶嵌胶结式结构。通过对黄土矿物颗粒接触关系和孔隙与湿陷性的关系的分析，并根据非饱和土粒间吸力理论分析，认为支架结构孔隙为黄土湿陷变形提供了空间条件，而黄土微结构吸力空间分布的不均匀性是引起黄土湿陷的根本原因。     

条分法中土条周边水压力与渗透力之间的关系

目前在边坡稳定分析中,常常存在土条周边水压力与渗透力同时考虑的现象,导致水压力的重复考虑。针对这个问题,以瑞典条分法为例,通过用流网性质来确定土条周边水压力的方法,研究了条分法中土条周边水压力与渗透力之间的关系,得出了渗透力与土条中的水重和周边静水压力是一对平衡力的结论,澄清了模糊认识,纠正了计算方法。