固体地球系统的复杂性与自组织临界性

根据“复杂性科学研究复杂性的涌现机制、是２１世纪的科学”和“地球系统的复杂性研究将是２１世纪地学发展中居于战略地位的生长点之一”的认识,提出了“固体地球系统的复杂性与自组织临界性”这一命题,从新的视角对古老而又常新的固体地球系统进行再认识。笔者从广义地质学系统和过程的本质归纳出固体地球系统的基本问题是“固体地球系统总体上是远离平衡、时空延展的复杂耗散系统。地球物质多组成耦合的相干与协同及多种广义地质学（地质学、地球物理学、地球化学）过程的耦合及其非线性相互作用二者之多重叠加引发自组织过程所涌现的系统整体性状、结构与动力学行为的复杂性与自组织临界性”,并从这一认识出发,提出了固体地球系统复杂性与自组织临界性的八个研究主题,并分别进行了论述。最后笔者提出了地球系统复杂性与自组织临界性研究的方法论。     

固体地球系统的复杂性与自组织临界性

本世纪自然科学的发展趋是由极小（粒子物理学）→极大（宇宙学）→极复杂（复杂性科学）。“复杂性”研究具有科学发展的时代特点,是具有前瞻性和探索创新性的基础研究。笔者根据复杂性科学研究复杂性的涌现机制是２１世纪的科学的认识,结合固体地球系统的复杂性与自组织临界性的内禀基本属性,提高“固体地球系统的复杂性与自组织临界性”这一命题,从新的视角对古老而又常新的固体地球系统进行再认识,从广义地质学系统和过程的本质归纳出固体地球系统的基本问题,提出了它的三大基础理论问题,井拟定了以整体论为主导、还原论作辅助,宏观与微观处理相结合与互补的方法论。固体地球系统的复杂性和自组织临界性,是我国经济增长、社会进步和地学发展的重大科学问题之一。对于这一同题进行研究将成为21世纪地学发展中居于战略地位的生长点之一,使地学取得突破性进展,并带动许多相关学科的同步发展。     

固体地球系统的复杂性与自组织临界性

（上接第３期第１８２页）３４壳幔核边界的深部过程———固体地球动力学问题之二属于本主题研究的主要课题有：①行星和地球上的岩浆洋;②地幔对流与壳幔相互关系;③洋脊下岩浆的成生与运移;④俯冲带岩浆作用;⑤地壳岩浆房中岩浆的分异与演化;⑥地球电动机（ｇｅ...     

地质系统的复杂性——地质科学的基本问题（I）

笔者根据其所提出的“地质作用与时空结构是一切地质现象的本质与核心”的自然哲学理念将地质科学的学科体系划分为地球物质的成分与结构，地质作用，地质学场与地质系统的演化等四大基本领域，它与9个重大基础地质问题以及与其相关的基础理论问题相对应（表2）。笔者将其已发表的地质科学的复杂性理论“地质作用的临界过程动力学－－地质系统以混沌边缘分形生长”应用于研究9个重大基础地质问题，着重对于其中所包含的主要基础理论问题的实质及其理论与研究方法作较深入而简要的剖析。目的是通过将地质系统的复杂性作为地质科学的基本问题的新视角对古老而常新的地质科学进行再认识，将重大基础地质问题的研究提高到非线性科学和复杂性理论的层次，并实现地质科学向精确科学的跨越，取得突破性进展。     

地质作用的自组织临床界过程动力学：地质系统在温沌边缘分形生成（下）

笔者对复杂性科学中的自组织临界性、瞬态混沌、混沌边缘和弱混沌四大理论和研究领域就其发展现状和最近动态作用的巨大耗散动力学的时－空演化这个统一事物的本质的面面观。笔者进一步将四者的相互关系归纳成一个重要垢例题：自然界中开放、远离平衡、相互作用的巨大耗散动力学系统的时－空演化服从“自组织临界过程动力学”并且系统“在混沌边缘分形生长。”地 自然界中的一种既十分重要,又异常复杂的开放、远离平衡、相互作用的     

成矿系统嵌套分形结构和自有序效应

成矿系统具有嵌套分形结构 ,岩石孔隙结构的传输性质制约着聚矿功能的实现。矿床(脉 )群聚分形分布特征明显 ,数量随时代先后呈幂律增长 ,成矿裂隙系统分维值大 ,高含量矿脉分维值低 ,这为隐伏矿床 (体 )预测提供了依据。裂隙生长是一种自组织临界现象 ,矿脉起源于微裂隙发展而成的张性裂隙 ,并最终形成脉系。超大型矿床的裂隙系统表现为临界分维状态 (5～ 12 5km ,D≈ 1 5;0 5～ 2 0km ,D≈ 1 3;1～ 10 0cm ,D≈ 1 5;0 0 0 36～ 0 18cm ,D =1 2 8～1 39)。成矿元素运移通过扩散和渗流实现 ,扩散速率的差异性导致运移路径的有序性 ,流体流动导致金及金属硫化物在界面处发生反应而沉淀成矿 ,矿床密度分布随矿化中心距离增大而减小的自有序效应保证了成矿系统的组织层次性。输运反应耦合成矿动力学计算机模拟验证了分形脉体演化模式和自有序效应。     

中国城市空间分布的双侧对称性

借助尺度归并和笛卡儿变换思想考察中国城市的宏观分布规律,发现中国城市在一定的空间和规模尺度上具有双重对称性：以秦岭—淮河为界,南方城市与北方城市呈现双侧对称特征;以呼和浩特—太原—郑州—武汉—广州沿线为轴,东部城市与西部城市形成双侧对称局势。中国城市的宏观对称性与地球公转和自转的方式有关,海陆差异、地表形态和水系构成是影响城市对称格局的重要因素。城市的对称分布属于广义的形态发育问题,对称形成的内在机制可能在于人类空间行为的自组织演化。     

地质作用的自组织临界过程动力学——地质系统在混沌边缘分形生长

笔者对复杂性科学中的自组织临界性、瞬态混沌、混沌边缘和弱混沌四大理论和研究领域就其发展现状和最近动态作系统和深入的剖析后得出结论 ,认为以上四者是对自然界中开放、远离平衡、相互作用的巨大耗散动力学系统的时空演化这个统一事物的本质的面面观。笔者进一步将四者的相互关系归纳成一个重要的命题 :自然界中开放、远离平衡、相互作用的巨大耗散动力学系统的时空演化服从“自组织临界过程动力学” ,并且系统“在混沌边缘分形生长”。地质系统是自然界中的一种既十分重要 ,又异常复杂的开放、远离平衡、相互作用的巨大耗散动力学系统。它具有自组织临界性的内禀基本属性。它的时空行为服从地质作用的自组织临界过程动力学。地质系统位于有序和混沌之间的过渡时空域 ,即混沌边缘 ,其中系统呈规则与混沌运动并存和混合的弱混沌动力学状态 ,并且地质系统在混沌边缘分形生长。将上述命题演绎和整合成一种广泛适用于地质系统的地球科学的复杂性理论 ,名之为 :“地质作用的自组织临界过程动力学———地质系统在混沌边缘分形生长” ,并将其内容归纳成 6部分 :(1)自组织临界性、瞬态混沌、混沌边缘和弱混沌 ;(2 )多组分的耦合与相互作用及其相干与协同 ;(3)演化过程的分形动力学 ;(4 )作用的时空结构 ;(     

大型矿床和成矿区(带)在混沌边缘

笔者将复杂性科学和矿床地质学相结合提出了一种新的金属成矿理论———“金属成矿动力系统的复杂性与自组织临界性”,并应用这一理论研究扬子古陆周缘四大成矿区（带）的矿床成因与成矿规律,发现“大型矿床和成矿区（带）在混沌边缘”。文章在概述“金属成矿动力系统的复杂性与自组织临界性”的理论纲要与噪声、混沌和混沌边缘基本概念的基础上,提出地质成矿系统在混沌边缘的四条判定准则：Ⅰ．自组织临界性的标志———广义地质学（地质学、地球物理学、地球化学）场（温度、流速、浓度、压力等场）的场量之时空幂律分布———及其基本属性：（１）长程时空关联与连通性及时空分形结构;（２）崩塌动力学;（３）“元胞自动机”的动力学机制;（４）自组织临界性涌现于“混沌边缘”,并具有最大的复杂性、演化性和创新性。Ⅱ．地质成矿过程向时间混沌及地质成矿系统向时空混沌的演化。Ⅲ．岩浆和热液“孤子”、“孤波”与“相干结构”以及其它弱混沌“拟序结构”。Ⅳ．超临界地质流体参与地质成矿作用。笔者进一步提出金属成矿动力系统的复杂性与自组织临界性的三大基础理论：（１）地质成矿过程的非线性动力学———应用非线性动力学理论研究矿床和矿集区形成的动力学机制;（２）“地质成矿作用?     

大型矿床和成矿区(带)在混沌边缘

笔者将复杂性科学和矿床地质学相结合提出了一种新的金属成矿理论———“金属成矿动力系统的复杂性与自组织临界性”,并应用这一理论研究扬子古陆周缘四大成矿区带的矿床成因与成矿规律,发现“大型矿床和成矿区带在混沌边缘”。文章在概述“金属成矿动力系统的复杂性与自组织临界性”的理论纲要与噪声、混沌和混沌边缘基本概念的基础上,提出地质成矿系统在混沌边缘的四条判定准则：Ⅰ．自组织临界性的标志———广义地质学（地质学、地球物理学、地球化学）场（温度、流速、浓度、压力等场）的场量之时空幂律分布———及其基本属性：（１）长程时空关联与连通性及时空分形结构;（２）崩塌动力学;（３）“元胞自动机”的动力学机制;（４）自组织临界性涌现于“混沌边缘”,并具有最大的复杂性、演化性和创新性。Ⅱ．地质成矿过程向时间混沌及地质成矿系统向时空混沌的演化。Ⅲ．岩浆和热液“孤子”、“孤波”与“相干结构”以及其它弱混沌“拟序结构”。Ⅳ．超临界地质流体参与地质成矿作用。笔者进一步提出金属成矿动力系统的复杂性与自组织临界性的三大基础理论：（１）地质成矿过程的非线性动力学———应用非线性动力学理论研究矿床和矿集区形成的动力学机制;（２）“地质成矿作用与时空结?     

高密度电法在城市基础地质调查中的应用

城市基础地质调查工作的主要内容是查明城市发展区及规划区内的基础地质条件、隐伏地质构造及可利用地质资源。目前,高密度电法已在工程物探领域取得了成效显著的调查成果,本文将此方法推广应用在乌鲁木齐城市基础地质调查工作中,查明了工作区内隐伏活动断裂的位置及性质,有效识别出地层中的含水构造,圈定了煤矿采空区的埋深及空间展布形态,为后续城市地质调查工作提供有效的基础地质数据。     

基于空间自相关特征的人口密度格网尺度效应与空间化研究——以石羊河流域为例

以石羊河流域为例,运用GCAWI法、空间自相关指数以及考虑空间自相关性的多(单)中心指数模型等实现了乡镇单元向格网单元图层的转化、适宜格网大小的确定以及人口密度的空间模拟。结果表明:①石羊河流域人口密度的空间分布差异较大而又相对集中,具有"3点4线3区"的"点—线—区"状空间结构;②不同单元大小的格网图层提高了流域整体的空间自相关性,Mo-ran’s I指数表现出较大的差异性和偶然性;③石羊河流域人口密度空间分布存在明显的正空间自相关,8 000～10 000 m是表现流域人口密度空间分布特征的最优选择范围;④空间自相关性影响下的人口密度空间化多(单)中心模型大大提高传统指数模型的精度,却改变了距离衰减系数的性质和大小,多中心和单中心模型模拟系数的差异主要是由金昌人口密度中心引起的。     

高密度电法在电力工程勘测中的应用

该文通过工程实例，分析了高密度电法在电力工程勘测中的应用前景、应用效果及发展方向。     

城市森林生态服务功能在城市景观规划中应用的思考

回顾了景观规划的发展历程,并依据城市森林生态服务功能的内涵,指出当前国内外景观规划中存在的缺陷与不足.旨在通过对二者关系的分析,解读景观生态学理论引入规划中的功能缺失,以期重新唤起人们对于城市森林生态服务功能重要性的关注,并尝试将城市森林生态服务功能的研究成果应用于景观规划领域,为景观规划的定量化提供数据基础和科学依据.     

Rights in places: An analytical extension of the right to the city

Following recent scholarship on place and place-making, we identify key challenges for contemporary empirical research using the “Right to the City” as an analytic. We seek to distinguish between the aspirational “right” articulated as a political and conceptual call to arms on one hand, and the “actually existing rights” that are carved out through both formal and informal mechanisms (including political protest) in the everyday city on the other. Actually existing rights are defined not through fiat or via momentary revolutionary acts, but through the durability of relationships between multiple actors, including residents, citizens, states, and corporate agents. We re-articulate urban rights as actually contingent and agonistic properties of the relationships that citizens have with places. This paper uses the historic conflict over community gardens in New York as an illustration of how thinking of rights regimes as multiple, overlapping, and placed helps better illuminate potential political interventions. Thinking of rights and places as plural, overlapping, and contingent is analytically productive because it highlights (rather than overwriting) conflicts between competing articulations of rights and privileges in cities.