岩溶动力学理论与现代岩溶学发展

岩溶动力学理论的核心是碳水钙循环,强调系统思维和全球视野观,提出了岩溶动力系统概念模型、结构与功能。岩溶动力学研究产生的新的学科生长点,对现代岩溶学形成与发展具有里程碑式的意义。“岩溶形态组合”概念的提出为岩溶不均一性研究、岩溶类型与形成环境划分奠定了完整的方法体系;将岩溶学研究成功引入全球变化领域,由此开辟了岩溶碳循环与碳汇效应研究,为重新认识岩溶作用在全球碳循环中的地位打开了窗口;将岩溶地球化学研究延伸至无机与有机过程的融合研究,为脆弱岩溶环境修复与保护提供了更加清晰的思路与方法。岩溶IGCP项目的执行,体现了岩溶动力学理论为建立联合国教科文组织国际岩溶研究中心的指导意义,同时,岩溶动力学理论为我们自觉融入国家“一带一路”倡议、生态文明发展战略和“双碳”目标等奠定了坚实的理论与方法基础。     

现代水资源评价及水资源学学科体系研究

在追溯水资源界定和内涵历史沿革的基础上，根据水资源评价的有效性、可控性和可再生性准则，按不同评价口径将水资源划分为广义水资源、狭义水资源、国民经济可利用量和生态环境需水量。从水资源承载的双重客体出发，一定程度上澄清了历史上关于水资源评价和定义的争论。而后从水资源科学的发展入手，刻划了水资源学研究的对象和三个层面上的内容，即基础研究、应用研究和综合研究，根据学科研究的内容，构建了包括基础学科、应用学科和综合学科的水资源学学科体系，并分别就三大组成部分作了剖析，这对于水资源学科建设具有积极的意义。     

现代岩溶学在中国的发展

本文回顾了二十多年来以岩溶动力学为基本理论的现代岩溶学在中国的发展过程。概述了其主要的科学成果和应用前景。指出了地球系统科学的引入、全球视野的研究和各级主管部门的持续支持在现代岩溶学发展中的重要意义。     

现代矿物学的学科体系刍议

阐述了现代矿物学研究的技术方法、理论支持体系和基本特征 ,提出了现代矿物学的 4个一级分支和 2 1个二级分支 ,并介绍了各分支的主要研究内容以及生命矿物学和纳米矿物学的研究方向。     

现代岩溶学地位与创新领域

当前岩溶学发展正处在第二次“范式”更替的历史时期,从这一认识出发比较容易找到现代岩溶学在新的“地球系统科学”知识框架中的地位和探讨如何组织岩溶科技工作.     

岩溶动力学的理论探索与实践

国土资源部岩溶动力学重点实验室的研究群体自1990年以来连续成功实施了3个国际岩溶对比计划项目,包括IGCP299、IGCP379、IGCP448,在岩溶形成、碳循环、岩溶生态和水资源等领域,为国际岩溶学术界提供了共同解决岩溶地区资源环境问题的机会,将地球系统科学思想引入现代岩溶学,建立岩溶动力学理论,有力地推动了国际岩溶学科的发展.目前正在执行的IGCP513"岩溶含水层与水资源"项目继续引领国际岩溶地质研究方向.相关成果为在中国桂林建立联合国教科文组织"国际岩溶研究中心"(IRCK)奠定了坚实基础.由此回顾了20多年来岩溶动力学理论在中国的发展过程.概述了其主要的科学成果和应用前景.指出了地球系统科学的引入、全球视野的研究和及时将理论用于解决岩溶地区的资源环境问题在现代岩溶学发展中的重要意义.经过20余年的不断探索,形成了岩溶动力学理论的基本思路,并创造性地总结了一套捕捉碳、水、钙循环的行踪的工作方法.通过全球对比,提出"岩溶形态组合"概念,将岩溶形态组合与岩溶形成环境条件建立对应关系,解决异质同相、同质异相这一令岩溶学者迷惘的问题.将岩溶学引入伞球变化研究,一方面把岩溶作用与全球碳循环紧密的联系在一起,通过对CO2H2O-CaCO3系统(岩溶动力系统)的定位观测,发现全球最大的碳库-碳酸盐岩体在伞球碳循环中仍甚活跃;另一方面,岩溶动力系统(KDS)对环境变化十分敏感,响应及时,其相关沉积物可记录全球变化.将岩溶地质过程与生态学联系在一起,将现代岩溶学理论的研究推向应用,与生产实践结合.在岩溶动力系统运行机制和运行规律、我国岩溶动力系统的类型划分和分布规律、在表生岩溶系统碳循环与大气CO2源汇关系、利用石笋记录重建古气候、古环境变化过程及中国西南岩溶生态系统研究等方面均获得了突出成果,如首次估算了我国和全球因碳酸盐岩溶蚀回收大气CO2的量,中国为1.774×107t/a,而全球为6.08×105t/a;证实了西南岩溶区典型表层岩溶泉水化学的季节、日变化与暴雨动态,表层岩溶泉水化学取样的频率需要重新审定,而且水文水化学的连续监测对于岩溶作用强度和岩溶作用碳循环的高精度评价是十分必要的;要了解岩溶系统水化学的变化,仅考虑水-岩相互作用是不够的,我们还必须重视CO2气体对岩溶系统中水化学变化的影响,即岩溶系统水化学动态的变化是CaCO3-H2O-CO2三者相瓦作用引起的,水-岩-气相互作用的概念必须引入岩溶水化学的研究中;揭示了过去0.16 Ma来亚洲季风和低纬度地区降雨变化的特征,说明太阳辐射强度增高,驱动了盛间冰期的出现,重建了荔波地区2.3 ka来古气候环境的演变历史,贵州董哥洞石笋提供了低纬度、低海拔地区,可较好定年,更接近水汽来源区的古气候变化的替代指标;石笋记录发现末次冰期以来存在有多次冷事件-Heinrich冷事件H1～H5跃变事件,新仙女木事件在我国南方的洞穴沉积物中具有显著的反映.对西南8省区市岩溶县、石漠化严重县统计和空间分布特征的分析研究表明地质地貌条件对岩溶区资源、环境和社会经济具有制约作用,认为西南岩溶区石漠化综合治理首先要在岩溶地质条件的基础上,结合气候、水文和社会经济状况,才能深入分析岩溶区石漠化的成因、危害和类型.划分出岩溶区石漠化综合治理区域8大区成为"西南岩溶石漠化综合治理规划大纲"编写的重要基础.     

关于国家水安全学的设立及学科体系构建的探讨

国家安全是国家生存与发展的基本前提, 是维护国家利益的最根本保障。水安全是国家安全的重要组成部分, 既要保障国家经济社会可持续发展, 又要支撑国家粮食安全、能源安全以及生态安全等。水安全历来是治国安邦的大事, 研究国家水安全问题具有重要意义。本文在分析国家安全需求及水安全研究成果的基础上, 提出在"国家安全学"一级学科框架下设立"国家水安全学"二级学科(或分支学科)的思路, 界定国家水安全学的概念和学科定位; 提出国家水安全学的学科体系框架, 包括研究对象、理论体系、方法论及应用实践; 最后, 考虑学科发展需求, 对国家水安全学的未来发展进行了展望, 可为进一步完善和发展国家水安全学提供借鉴。     

现代岩溶学和全球变化研究

广泛的全球岩溶对比和地球系统科学理论的引入以及研究方法的解决，推动了现代岩溶学的发展，从而显示其在全球变化研究中的重要性。现代岩溶学的新发展在全球变化研究中具有两方面意义：一是岩溶作用在大气温室气体ＣＯ２源汇关系中的效应，初步估算全球岩溶作用每年可由大气回收６．０２×１０８ｔ碳；二是由岩溶记录提取高分辨率的环境变化信息。我国大陆岩溶不但面积辽阔，而且碳酸盐岩古老坚硬，新生代以来大幅度抬升以及未受末次冰期大陆冰盖的刨蚀破坏，因而保留第四纪环境变化的信息量很大。我国季风区水热配套，岩溶作用的季节和地区反差明显，极有利于进行岩溶作用与大气ＣＯ２源汇关系研究。我们应该充分发挥这种地域优势，为全球变化研究作出应有贡献     

岩溶洞穴调查的技术规范体系初探

岩溶洞穴调查技术规范目前在我国尚属空白,本文以我国岩溶洞穴调查现状为基础,论述构建规范体系的必要性和意义,强调了制订的原则和思路,借鉴其它地学领域技术标准体系的建设经验,以规范体系层次分类为基础,尝试性提出了岩溶洞穴调查技术规范体系的基本框架结构,分析了规范体系建设中的关键节点,阐述了岩溶洞穴基础测量规范和数据库建设规范是近期体系建设的核心和重点,指出技术规范体系是制订针对岩溶洞穴调查各项工作内容具体性规范的基础,这对岩溶洞穴学科科研水平的提高和实现更高的社会经济价值有着重要的意义。      

现代深部岩溶研究进展与展望

现代深部岩溶问题是随着工程建设向复杂场地延伸而逐渐显现,由它带来的一系列地质工程问题对越岭隧道工程具有极强的控制性和危害性,如渝怀线圆梁山深埋特长越岭隧道工程出现的高压突水、突泥问题,既控制了工程的施工难度,又是一个极具挑战性的理论难题。综述了现代深部岩溶相关概念、发育类型、发育特征、形成机制等方面国内外研究现状,勾画了现代深部岩溶研究今后的重点,主要包括现代深部岩溶概念的厘定、现代深部岩溶工程地质分类及特征、现代深部岩溶受控因素、现代深部岩溶发育机制及演化、现代深部岩溶对越岭隧道工程控制作用等几方面的研究。     

谢家荣：现代中国地质科学的拓荒人——纪念中国地质学会成立100周年

谢家荣是中国地质学家群体中极其重要和突出的一位，他在地质科学领域里涉猎面之广，在我国地质界独一无二，是一位“全方位的地质学家”，是现代中国地质学领域当之无愧的拓荒者。本文略述其简历和他在中国煤岩学和煤地质学、土壤学、石油地质学、铀钍矿产地质与勘查、北京西山地质研究、中国大地构造学、矿床学、经济地质学和地质教育领域的贡献与成就。谢家荣对中国地质事业和中国地质学会的建立与成长都作出了不可磨灭的贡献，是我们永远都不应该忘记、都值得纪念的一位伟大的地质学家。     

纪念李四光先生发现中国东部冰川遗迹100周年暨第二届中国东部冰川学术研讨会在庐山召开

由江西省地质学会主办、庐山世界遗产处承办,江西地质局第三地质大队和山东指南针矿产勘查有限公司协办的纪念李四光先生发现中国东部冰川遗迹100 周年暨第二届中国东部冰川学术研讨会,于2021年10月22日至24日在江西省庐山市顺利召开。中国科学院海洋研究所赵松龄研究员,南京大学杨达源教授,中国石油大学（华东）吕洪波教授,自然资源部第四海洋研究所徐兴永研究员,河南地矿技术学院张先教授,江苏师范大学王进欣教授,东华理工大学彭花明教授,华中师范大学伍铁牛讲师, 沂蒙山世界地质公园、平邑县明光寺林场王照波高级工程师, 自然资源部第一海洋研究所刘文全研究员, 山东指南针地质矿产勘查有限公司李宝杰工程师,江西省地质局朱永刚研究员, 江西省地质学会常务副秘书长吴耕云先生等40余位地质科研部门专家出席此次研讨会。     

Stratotypes of Quaternary deposits of the Yaloman-Katun’ zone (Gorny Altai)

We revised geological data substantiating the unified 1983 Regional Stratigraphic Chart of Gorny Altai Quaternary deposits. Based on our own and literature data, we showed that Lower and Middle Quaternary glacial horizons are erroneously distinguished in the Yaloman-Katun’ zone of southeastern Altai. A new correlation is proposed, according to which the glacial complex of the maximum glaciation (MIS-6) corresponds to the Inya catafluvial series and the glacial complex of the first postmaximum glaciation (MIS-4 unit), to the Sal’dzhar catafluvial series. The lectostratotypes of both series are described. The event history of the second half of the Late Neopleistocene in Gorny Altai (MIS-3 and MIS-2) was less catastrophic for ancient biota and Paleolithic man than it was believed earlier.     

H T -XRD study of synthetic ferrian magnesian spodumene: the effect of site dimension on the P 21/ c → C 2/ c phase transition

 Ferrian magnesian spodumene was synthesized in the MLFSH system at P=0.4 GPa, T=700 °C, fO₂=NNO+2.3. The space group at room T is P2₁/c [a=9.638(3) ?, b=8.709(2) ?, c=5.258(2) ?, β=109.83(3)^∘, V=415.2 ?³]. The structure is topologically equivalent to that of ferrian spodumene, LiFeSi₂O₆, and has two symmetrically independent tetrahedral chains, A and B, and two independent octahedral sites, M1 and M2. The crystal-chemical composition was determined combining EMP, SIMS and single-crystal XRD analysis, yielding ^M2(Li_0.85Mg_0.09Fe²⁺ _0.06) ^M1(Fe³⁺ _0.85Mg_0.15)Si₂O₆. Li is ordered at the M2 site and Fe³⁺ is ordered at the M1 site, whereas Mg (and Fe²⁺) distribute over both octahedral sites. Structure refinements done at different temperatures (25, 70, 95, 125, 150 and 200 °C) allowed characterization of a reversible displacive P2₁/c→C2/c transition at 106 °C. Previous HT-XRD studies of Li-clinopyroxenes had shown that the transition temperature is inversely related to the size of the M1 cation. For the crystal of this work, the aggregate ionic radius at M1 is longer than that of ferrian spodumene, for which the transition temperature is −44 °C. The higher transition temperature observed can only be explained on the basis of the shorter aggregate radius at the M2 site (due to the presence of Mg substituting after Li), in keeping with the results obtained for ferromagnesian P2₁/c pyroxenes. The effects of all the chemical substitutions must be considered when modelling transition temperatures and thermodynamic behaviour in clinopyroxenes. Received: 7 May 2002 / Accepted: 23 October 2002     

开合旋构造体系及其形成机制探讨:兼论板块构造的动力学机制

开合构造总体上可以表述为:地球膨胀为开,收缩为合;垂向上地球物质离心(地心)运动为开,向心运动为合;水平方向上地球物质相背运动为开,相向运动为合。从驱动机制角度,我们把以热力(热能)为主体驱动的上浮物质运动定义为开;将重力(势能)为主体驱动的下沉物质运动定义为合。因此,开与合是一个高度综合的概念,具有广阔的内涵,开合运动是联系一切地质运动和地质科学的纽带。开合运动具有同步统一性,即垂向的开在水平方向也表现为开;垂向开得强烈,水平方向同样开得强烈,反之亦然。地球刚形成时诸多开合构造是无序的,地球的旋转运动统领地球上所有物质、能量、运动和大大小小的各种开合构造于旋转运动中,并将它们调剂到有序状态。简言之开合构造体系是开合旋运动长期作用下形成的不同时期、不同层次、不同级别的开合旋回组成的动态平衡构造体系。本文总结了地球开合旋构造体系物质组成、结构构造特征和规律,建立了开合旋复杂构造体系简要模型。提出平衡体系的形成机制是开合旋运动遵循地球重力均衡准则、最小内能原理(结晶化)、几何淘汰生长(垂直地心生长)和物质均匀化四条自然演化规律,其中重力均衡准则是主导的。由于地质事件(构造运动)在破坏开合旋平衡体系的同时,经常直接或间接向体系内输入新能量,往往使新的旋回比老旋回的结构构造更符合地质演化的自然规律,于是使地球显得更强大而有活力。这一次又一次的地质事件(构造运动)是开合旋构造体系螺旋式向前发展的动因。本文最后用开合构造观点探讨了地球的形成和演化,分析了板块构造运动的动力学过程。     

Paleo-Indian procurement of Camelops on the northwestern plains

Camelops have been recorded in a number of Paleo-Indian sites that lack evidence of past procurement methods. Recently, two occurrences of Camelops remains have been recorded in Paleo-Indian animal kills in Wyoming. One kill situation was in a Hell Gap cultural context that produced remains of a single Camelops taken along with about 100 bison in a parabolic sand dune trap. The other Camelops was in a Clovis cultural context and deals with a single animal believed to have been taken in an arroyo trap that was used to take bison at several Paleo-Indian time periods. Identification of geomorphic features involved in these kill sites offers a basis for beginning to interpret Paleo-Indian camel procurement methods.     

OSL dating of the Aterian levels at Dar es-Soltan I (Rabat, Morocco) and implications for the dispersal of modern Homo sapiens

The Aterian is a distinctive Middle Palaeolithic industry which is very widely spread across North Africa. Its dating and significance have been debated for nearly a century. Renewed interest in the Aterian has arisen because of a recent proposal that its development and spread may be linked to the dispersal of anatomically modern humans. The industry contains technological innovations such as thin bifacially flaked lithic points and pedunculates as well as evidence for personal ornaments and use of red ochre. Such markers as shell beads are believed to be indicative of symbolic behaviour. Dar es-Soltan I on the Atlantic coast of Morocco contains a thick sequence of Aterian deposits that were thought to represent the later stages of development of this industry. New Optically Stimulated Luminescence dates and geomorphological study indicate a much older sequence and so far the earliest yet recorded ages for the Aterian. They suggest an appearance in the Maghreb region during MIS (Marine Isotope Stage) 5.     

原位化学氧化修复工程中氧化剂需求量的测算研究现状

原位化学氧化(ISCO)修复技术由于修复周期短、效率高等特点已被广泛应用于土壤和地下水的有机污染修复。ISCO修复中所需的氧化剂的剂量通常用氧化剂需求量来衡量,在实际应用过程中,使用的氧化剂剂量过多或过少均会产生一定的负面影响。因此,氧化剂需求量的准确测算对于获得良好的工程修复效益具有重要意义。本文在对氧化剂需求量的组成及定义进行梳理、统一的基础上,重点综述了相关测算方法的原理和应用现状。ISCO修复中总氧化剂需求量(TOD)的组成包括污染物氧化剂需求量(POD)、天然氧化剂需求量(NOD)和氧化剂分解量(DEO)。NOD和DEO的存在为有机污染物有效的修复降解和TOD的准确测算带来了挑战。氧化剂需求量的测算方法可以分为实验法和化学计量模型法两大类,实验法又可以分为批实验法、柱实验法、注抽实验法和反应动力学模型法,批实验法的是目前应用目前较为最为广泛。在实验法中,同一样品的不同时间点获得的氧化剂需求量差距可以达到37%,因此应把污染物浓度在氧化作用下降低到目标限值所需要的时间作为氧化剂需求量的测定时间,并且为了更为精准地提供氧化剂需求量,有必要使用带有测试条件的表达方式来进行表示。目前的氧化剂需求量测算方法多针对于高锰酸钾氧化剂需求量。芬顿试剂和臭氧等分解性较强的氧化剂的DEO可能达到TOD的50%以上,现有方法对DEO的准确测算仍面临困难,应予以特别关注。除了需要开发出能够准确获得DEO的测算方法,场地施工条件对TOD的影响也需要进一步探究,氧化剂需求量的测算仍需一个更为科学的工作流程或指南。     

The Sora porphyry Cu-Mo deposit (Kuznetsk Alatau): magmatism and effect of mantle plume on the development of ore-magmatic system

Several complexes are recognized within the Sora porphyry Cu-Mo deposit: plutonogenic, porphyry (ore-bearing), and dike. They formed since Ordovician till Devonian at the collision, postcollisional, and rift stages of the regional evolution, respectively. Magmatism was manifested at the deposit synchronously with intraplate magmatism, which was widespread within Kuznetsk Alatau and was initiated by the Altai–Sayan mantle plume. In structural position and geochemical characteristics the dike complex is similar to the intraplate complexes in adjacent regions. It formed after the development of the Sora ore-magmatic system including the plutonogenic and porphyry complexes with similar geochemistry and metallogeny. According to the models for the relationship of mantle plumes with ore-magmatic systems, the plutonogenic and porphyry complexes of the Sora deposit developed at the stage of the thermal plume effect on lithosphere, which caused its melting and, as a result, calc-alkalic magmatism. A change of the collision and postcollisional geodynamic regime by the rift one favored the ascent of plume melts, which then participated in the formation of intraplate structures, in particular, the dike complex of the Sora deposit.