地气灾害与地质科学问题

地下气体的形成与地质构造或活动有关,导致地下气体的喷发或溢出主要有自然或人为（钻探或采矿等地下工程等）2种因素。20世纪初国内外开始关注地下气体的喷发或溢出,主要目的是用于地震监测或预报。随着人类活动空间的扩展和地球内部能量周期性聚集释放,地下气体向其它空间排放现象日趋频发,其主要成分有CH4、CO2、H2S等,是造成大气、地下水、土壤污染和人身伤害的主要原因之一。同时,大量文献和证据证明地震、温室效应、雾霾等与地下气体喷发或溢出有关。所以,地下气体泄漏是一种新型的地质灾害,属于民生地质的重要部分,涉及了诸多科学问题。本文结合南太行山前（鹤壁）由钻井工程诱发多起地下气体喷发或溢出现象,就其危害和成因进行了分析研究,并提出了具体的地质科学问题和建议。     

我国地质文化村（镇）空间分布特征及影响因素研究

地质文化村（镇）是地质文化科普的重要窗口,也是所在区域经济社会发展的重要依托,对其空间分布特征及影响因素的研究对我国地质文化村（镇）的进一步评定和可持续发展具有重要意义。运用最邻近指数、不平衡指数、核密度分析和地理探测器方法,对我国50个地质文化村（镇）的空间分布特征及其影响因素进行研究,研究表明：①地质文化村（镇）的空间分布类型为随机分布型;②各省（市、区）地质文化村（镇）数量差异明显,空间分布不均衡,呈“东多西少”格局;③地质文化村（镇）形成1个高密度核心区、2个次高密度集聚区、1条核心延长带;④影响我国地质文化村（镇）空间分布格局的因素由特色地质资源、自然条件以及社会经济与人文资源3个一级指标构成,其中社会经济与人文资源对地质文化村（镇）空间分布影响最大且效果显著。在今后地质文化村（镇）的评定建设中,应加强中西部地区地质文化村（镇）的建设和申报;适当给予中西部地区地质文化村（镇）评定倾斜;加大地质文化村（镇）宣传力度;充分发掘地质特色及民俗文化,加强地质文化村（镇）与文化的融合。     

我国地质文化村（镇）空间分布特征及影响因素研究

地质文化村（镇）是地质文化科普的重要窗口,也是所在区域经济社会发展的重要依托,对其空间分布特征及影响因素的研究对我国地质文化村（镇）的进一步评定和可持续发展具有重要意义。运用最邻近指数、不平衡指数、核密度分析和地理探测器方法,对我国50个地质文化村（镇）的空间分布特征及其影响因素进行研究,研究表明：①地质文化村（镇）的空间分布类型为随机分布型;②各省（市、区）地质文化村（镇）数量差异明显,空间分布不均衡,呈“东多西少”格局;③地质文化村（镇）形成1个高密度核心区、2个次高密度集聚区、1条核心延长带;④影响我国地质文化村（镇）空间分布格局的因素由特色地质资源、自然条件以及社会经济与人文资源3个一级指标构成,其中社会经济与人文资源对地质文化村（镇）空间分布影响最大且效果显著。在今后地质文化村（镇）的评定建设中,应加强中西部地区地质文化村（镇）的建设和申报;适当给予中西部地区地质文化村（镇）评定倾斜;加大地质文化村（镇）宣传力度;充分发掘地质特色及民俗文化,加强地质文化村（镇）与文化的融合。     

内蒙古中东部浅覆盖区荒漠化的驱动因素及其演化的地质依据

内蒙古中东部荒漠草原浅覆盖区因其特殊的地质地貌成为了地球科学、环境科学等研究的热点地区。在这个区域内,一方面针对水土资源和矿产资源的开发利用,从多角度、多维度对其覆盖层的揭露探索取得一定成效;另一方面又存在沙质荒漠化和生态环境退化等问题,其覆盖层结构、风沙来源,驱动因素和演化趋势等问题亟待解决。通过研究沙质荒漠化主要成因类型及其形成演变规律、成因机制和未来的发展趋势。以驱动因素-现今状态-影响趋势-地质解释为主线。分析认为：（1）、借助青藏高原隆升影响气候变化可能造就中国北方干旱气候的大背景,新构造运动为沙质荒漠化的孕育圈闭了沉积空间。同时,因构造抬升使得周围山体在外动力地质作用的推动下易于风化剥蚀沙质的沉积;（2）、气候干旱和水资源匮乏是沙质荒漠环境重要影响因素,河流的改道和变迁也是沙质荒漠化发生的动力条件。现代河流阶地和河漫滩上丰富的沙物质是现代沙质荒漠化和沙尘暴的沙源;（3）、空间上半干旱典型的气候带是多动力复合侵蚀的根本原因,时间上,季节性风沙和河流的更替使得复合侵蚀作用更为突出;（4）、人为活动对自然的改造速度是有目共睹的,不合理的人类活动是沙质荒漠化发生和发展的催化剂。在上述背景下,以地质成因的角度揭示沙质荒漠化形成与演化,为荒漠化的科学治理提供相应的地质依据。     

四川金川-小金公路沿线滑坡、崩塌影响因素分析

高原山区地质灾害是交通线路最大的危害,而有效避险的关键是掌握沿途地质灾害发生的工程地质条件内因及诱导因素。本文以川西阿坝州高原山区金小公路沿线带状区域内的滑坡、崩塌为研究对象,以地理、地质、气象、遥感资料和实地调查为基础,运用空间分析和数理统计方法,对其形成的影响因素进行了系统研究。结果表明:（1）金汤弧形褶皱形成的同时,区内软硬互层的炭质泥岩、粉砂质泥岩、粉砂岩的地层发生劈理化,喜山期构造运动及频繁的地震活动,加剧了岩石的破碎程度,为区内滑坡、崩塌提供了物源,并为高山峡谷地形地貌的塑造创造了有利条件;（2）区内6–9月份的集中降雨是诱发滑坡、崩塌的主要因素;（3）高山、峡谷、高角度斜坡等地形地貌以及公路建设中坡脚开挖为崩塌、滑坡等埋下了隐患;（4）季节性冻融作用加速了基岩风化破坏,对滑坡、崩塌的形成具有促进作用。     

地质勘查钻（坑）探作业危险性分析及安全防护对策

地质钻（坑）探工作野外流动性大,作业环境复杂,影响安全施工的不确定因素众多,是地质勘查活动中危险较大的作业环节。采用安全系统工程中预先危险因素和作业条件危险性分析法,论述了目前地质钻（坑）探活动所面临的各种风险,对其进行定性和半定量化分析,并提出了简单可行的安全对策措施。     

核电工程地质（二）

核电工程地质（二）古迅（中国科学院地质研究所北京100029）3能动断层及其调查与评价3.1关于活动断层断层活动是现代地壳活动最为强烈的一种构造作用,因此,活动断层作为说明地壳的现代活动性的一个重要的地质标志。     

火山岩陆上与水下喷发沉积环境的地球化学判识方法研究

陆上、水下两种不同喷发沉积环境火山岩储层特征差异明显,准确判识火山喷发沉积环境是火山岩储层评价的重要依据。研究使用Fe₂O₃/（Fe₂O₃+FeO）作为火山岩氧化系数,并充分考虑火山喷发期的地理环境、岩浆性质（岩石酸度）、构造成因环境、流体活动、风化淋溶作用、成岩后表生作用等影响因素,针对不同影响因素提出校正方法和合理的规避思路;建立及改进了基于火山岩氧化系数的喷发沉积环境判别图,得出消减带火山岩（活动陆缘和岛弧火山岩）陆上与水下喷发沉积环境的氧化系数判别标准。运用改进的图版及标准,对新疆三塘湖盆地马朗凹陷上石炭统卡拉岗组（C₂k）火山岩喷发沉积环境进行判识,结果表明,39件火山岩样品主要为陆上喷发沉积火山岩和水、陆过渡复杂环境沉积成因的火山岩。实际应用结果与前人基于卡拉岗组火山岩共生岩石与化石组合、风化壳、示底构造等典型标志得到的结果相符合;基于多因素分析法筛选样品,建立改进的判别图对喷发环境的指示意义具有普遍适用性,不受地质时代及区域地质条件的限制。     

油气田开发中构造地质成因分析进展

构造地质成因分析,在油气田开发中具有十分重要的作用。文章从国内外研究现状入手,在文献调研基础上详细对 比了油气田开发中构造地质成因分析的优缺点。总结了构造地质成因分析研究内容：（1） 通过构造演化历史分析和地应力 场等研究,确定断裂体系构造地质成因。（2） 井震结合开展精细的构造解释,分析构造地质成因。（3） 对构造地质成因研 究方法进行探索和改进。（4） 综合动静态资料,开展储层地质成因分析。（5） 与沉积相研究和成岩作用研究等紧密结合。 （6） 加强地质成因分析成果应用,为油气田开发提供基础。（7） 裂缝表征和建模。（8） 微构造地质成因分析。油气田开发 中构造地质成因分析的方法主要包括：基础地质研究、野外露头观察描述、岩心观察和描述、镜下薄片观察、物理模拟、 各种测井解释、地震解释、各种分析测试统计、地质建模、动态监测和生产动态分析方法等。结合研究实践,对每一种方 法的优缺点进行分析。在此基础上,指出了油气田开发中构造地质成因分析存在的8方面主要问题和发展趋势。     

大地构造学研究的新兴前沿课题——造山过程中的流体作用

流体活动研究已从俯冲带转移到造山过程。主要研究如下几个问题：（１）造山过程中流体的运移方式和分布规律，即造山带古流体场的重建；（２）流体在造山过程中对各种地质作用的参与；（３）造山带演化特征与流体活动幕次的关系；（４）盆山成矿与流体活动的关系等。选择研究程度高、具明显的流体活动特征，同造山成矿发育的年轻造山带或其中一段通过多学科综合研究，将使人们更深入地理解造山过程中的各种地质作用和盆山转化规律及动力学特征。     

南秦岭下地壳组成及岩石圈的拆离俯冲作用

根据新提供的Pb同位素组成及岩石地球化学研究成果，本文进一步证实了位于北秦岭北界的明港地区发育的早中生代安山玄武质火山角砾岩岩筒所携带的下地壳捕虏体属于南秦岭。所恢复的南秦岭下地壳剖面自下而上为：底侵成因的变辉长岩-基性麻粒岩(其中含有榴辉岩及辉石岩的透镜体)-酸性麻粒岩。秦岭造山带总体的岩石因模型为：南秦岭(扬子块体)向北拆离俯冲，北秦岭地壳向华北仰冲，华北岩石因呈楔状插入秦岭造山带，拆离面约在中、下地壳之间。南秦岭俯冲岩片延伸的范围在平面上有可能达到400km。     

铀钍的地球化学及对地壳演化和生物进化的影响

本文论述了在含挥发份和贫挥发份条件下Ｕ、Ｔｈ的迁移行为及其对地球和行星演化的影响,并阐述了造成地球独特地质演化历史的原因。提出了Ｕ、Ｔｈ在地球中的迁移模式以及该模式对地壳形成、演化的控制作用和对生物发展演化的可能影响。     

Wavelets and the Generalization of the Variogram

The experimental variogram computed in the usual way by the method of moments and the Haar wavelet transform are similar in that they filter data and yield informative summaries that may be interpreted. The variogram filters out constant values; wavelets can filter variation at several spatial scales and thereby provide a richer repertoire for analysis and demand no assumptions other than that of finite variance. This paper compares the two functions, identifying that part of the Haar wavelet transform that gives it its advantages. It goes on to show that the generalized variogram of order k=1, 2, and 3 filters linear, quadratic, and cubic polynomials from the data, respectively, which correspond with more complex wavelets in Daubechies's family. The additional filter coefficients of the latter can reveal features of the data that are not evident in its usual form. Three examples in which data recorded at regular intervals on transects are analyzed illustrate the extended form of the variogram. The apparent periodicity of gilgais in Australia seems to be accentuated as filter coefficients are added, but otherwise the analysis provides no new insight. Analysis of hyerpsectral data with a strong linear trend showed that the wavelet-based variograms filtered it out. Adding filter coefficients in the analysis of the topsoil across the Jurassic scarplands of England changed the upper bound of the variogram; it then resembled the within-class variogram computed by the method of moments. To elucidate these results, we simulated several series of data to represent a random process with values fluctuating about a mean, data with long-range linear trend, data with local trend, and data with stepped transitions. The results suggest that the wavelet variogram can filter out the effects of long-range trend, but not local trend, and of transitions from one class to another, as across boundaries.     

共和盆地层状地貌系统与青藏高原隆升及黄河发育

利用卫星遥感影像,结合实地调查和测年结果,对共和盆地层状地貌系统进行了解译、分析。研究表明,共和盆地层状地貌系统由山麓剥蚀面、洪积扇面、盆地面以及黄河阶地面构成,其空间结构、物质组成对发生于早更新世早期的青藏运动C幕和中更新世末期的共和运动反映清晰。青藏运动C幕使青藏高原主夷平面在高原差异性隆升中彻底解体,垂直变形量高达1700m。共和运动使黄河在0.11Ma进入共和盆地,其后黄河平均以3.5mm/a的侵蚀速率下切盆地,同时在盆地边部的山前古冲洪积扇以大致相近的速率被抬升,最终导致高差在2000m左右的层状地貌系统的出现。     

从榴辉岩与围岩的关系论苏鲁榴辉岩的形成与折返

位于华北和扬子两板块碰撞带中的苏鲁榴辉岩形成的温压条件不但是超高压，而且是高温。榴辉岩的PTt轨迹表明其为陆-陆磁撞俯冲带的产物。榴辉岩的区域性围岩花岗质片麻岩为新元古代同碰撞期花岗岩，榴辉岩及其他直接围岩皆呈包体存在于其中，并见新元古代花岗岩呈脉状侵入榴辉岩包体中。区域性围岩新元古代花岗岩的锆石中发现有柯石英、绿辉石等包裹体，表明新元古代花岗岩的组成物质也经受过超高压变质作用，且榴辉岩与围岩新元古代花岗岩的锆石U-Pb体系同位素年龄基本相同。但新元古代花岗岩所记录的变质作用和变形作用期次（或阶段）却少于榴辉岩。椐上述可得如下推断：超高压榴辉岩与新元古代花岗岩岩浆是同时在碰撞带底部（俯冲板块前部）形成的；榴辉岩的第一折返阶段是由新元古代花岗岩岩浆携带上升的，其第二折返阶段是和新元古代花岗岩一起由逆冲及区域性隆起而上升，遭受剥蚀。     

南海的形成演化与新特提斯在南海的重新活化

南海位于印度板块、欧亚板块和太平洋板块之间,是世界上最大的边缘海,其构造位置处于太平洋构造域和特提斯构造域,地质构造复杂.关于南海形成演化的动力学机制存在有多种不同观点,其中最重要的一个观点是印度板块与欧亚板块的碰撞致使华南地块和印支地块地幔物质沿东南方向蠕动,从而导致南海的海底扩张.从特提斯的演化规律,以及新特提斯的闭合过程来看,南海并不是特提斯洋的残留海,而是新特提斯在闭合过程中配合印度板块与欧亚板块碰撞导致华南地块和印支地块地幔物质东南方向蠕动的动力学机制下,在南海重新活化的结果.     

Principles of spatial organization and evolution of the biosphere and the noosphere

In his last lifetime essay, “A Few Words about the Noosphere”, Academician V.I. Vernadsky (1944) wrote that all living organisms on the planet, including man, are integral to the biosphere of the Earth, its material and energy structure and cannot be physically independent of it even for a minute. However, the substrate that generates all living beings and is no less tightly bound to the biosphere has always been characterized by a significant geochemical heterogeneity, traced both in the vertical and in the lateral structure of all geospheres.

The present work is devoted to three most important aspects of modern geochemistry and biogeochemistry:

• — evolution of the ecological and geochemical state of the environment under conditions of a virgin (anthropogenically untouched) biosphere;
• — structural features of the geochemical organization of the modern noosphere;
• — specificity of the interaction of living matter with the environment under increasing anthropogenic load.

On the basis of theoretical concepts of biogeochemistry and geochemical ecology, formulated in the works of V.I. Vernadsky, A.P. Vinogradov, A.E. Fersman, B.B. Polynov, A.I. Perel’man, M.A. Glazovskaya, V.V. Kovalsky, E. Odum, B. Commoner, E.I. Kolchinskii and others, the author puts forward a hypothesis that there exist two qualitatively different stages in the evolution of the biosphere.The first stage is recognized as the period of natural evolution of the biosphere during which it evolves successively into a more complex and more biogeochemically specialized object. In the course of the geological time, this constantly results, on the one hand, in an increase in species diversity and the perfection of individual species, and, on the other hand, to directed improvement and a greater differentiation of the geochemical conditions of the environment. At this stage, the evolution of all systems of the biosphere that were controlled by the mechanisms of self-organization and self-regulation resulted in the establishment of a dynamic equilibrium, which was responsible for the cycling of all essential chemical elements and therefore providing ecologically optimal geochemical conditions in all ecological niches and for all species and biocenoses inhabiting the biosphere at any given moment.The beginning of the second stage is related to the appearance of reason and qualitative changes in the biosphere caused by the goal-directed activity of the human mind, as an entirely new geological force that appeared to be able not only to disrupt the functioning of natural mechanisms of self-regulation and selforganization, but also to transform the environment in the intersts of a single biological species, Homo sapiens. A direct consequence of this change was the uncontrolled transformation of the natural environment, during which the primary structure (geochemical background) created in the course of billions of years was eventually superimposed by a qualitatively new layer of anthropogenically-derived chemical elements and compounds, thus building an interference pattern of a new geochemical field with which practically all modern living organisms are now forced to interact.An outstanding feature of the new evolutionary stage of the natural environment, called by Vernadsky the noosphere, is that biogeochemical changes at this stage proceed at a rate which exceeds that required for the living matter to adapt to these changes. The result is the disruption of the existing parameters of the biological cycle, leading to the emergence of a significant number of endemic diseases of geochemical nature.The proposed approach was used to prove the anthropogenic genesis of existing geochemical endemic diseases and explain the mechanisms of their appearance. In addition, this approach allowed us to develop a new methodology for mapping zones of ecological and geochemical risk and noticeably simplify the procedure of monitoring distribution and prevention of all diseases of geochemical nature.     

东南沿海及南海新生代火山作用与南海的形成演化

中国东南沿海地区和南海海域新生代火山岩系列、类型和SrNd同位素特征十分相似,具有板内玄武岩的特征。根据南海扩张时代,将新生代的火山岩划分为扩张期前、扩张期和扩张期后3大阶段,并利用原生岩浆推导了软流圈岩石圈的一些深部作用特征。扩张期前（接近扩张期）和扩张期软流圈顶部埋深较浅。从扩张期前（接近扩张期）到扩张期软流圈顶部埋深变浅,隙间熔浆增加,原生岩浆的演化具有前进式裂谷火山作用的演化序列,岩石圈扩张速率变大。从扩张期到扩张期后（直至第四纪）,软流圈顶部埋深逐渐变深,隙间熔浆减少,原生岩浆的演化表现出后退式裂谷火山作用的序列,岩石圈扩张速率逐渐变慢。新生代火山作用显示出的深部作用特征与南海的扩张和闭合一致,这为我们提供了南海形成和演化的深部作用证据。     

A geodynamic model of the evolution of the Arctic basin and adjacent territories in the Mesozoic and Cenozoic and the outer limit of the Russian Continental Shelf

The tectonic evolution of the Arctic Region in the Mesozoic and Cenozoic is considered with allowance for the Paleozoic stage of evolution of the ancient Arctida continent. A new geodynamic model of the evolution of the Arctic is based on the idea of the development of upper mantle convection beneath the continent caused by subduction of the Pacific lithosphere under the Eurasian and North American lithospheric plates. The structure of the Amerasia and Eurasia basins of the Arctic is shown to have formed progressively due to destruction of the ancient Arctida continent, a retained fragment of which comprises the structural units of the central segment of the Arctic Ocean, including the Lomonosov Ridge, the Alpha-Mendeleev Rise, and the Podvodnikov and Makarov basins. The proposed model is considered to be a scientific substantiation of the updated Russian territorial claim to the UN Commission on the determination of the Limits of the Continental Shelf in the Arctic Region.