“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。     

关于当代地球科学发展趋势的点滴认识

面对资源、环境、人口、地质灾害等人类的生产、生活乃至生存的严峻危机，需要我们掌握地球内部的客观规律，不断更新和寻找地球科学理论和新的思维方式，掌握地球科学发展趋势，以协调好人与自然、人地关系及社会经济和可持续发展理论，造福于人类。     

General regularities in the distribution of seismic events on the Earth and on the Moon

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Indirect perturbation influence of planets on the variation of the instantaneous angular velocity of the rigid Earth in the lunar-solar gravitational field

The differential equation and its solution for indirect influence of the planetary perturbation on the variation of the rotational angular velocity of the rigid Earth in the lunar-solar gravitational field are obtained by using Euler’s dynamic equations. The theoretical results show that the angular velocity of the Earth varies with the periodic and mixed periodic variation under the lunar and solar gravitational field due to the planetary perturbation on the Earth orbit. The numerical results for the amplitudes of the periodic terms and the coefficient of the mixed periodic terms are presented.     

The oceans and the physics of the Earth

The Earth is the only terrestrial planet to have seas, by which it is covered to the extent of seventy percent. The oceans determine the climate of the Earth and it is through them that life and civilization have evolved, but they also have major influence on physical processes in the solid Earth. Tidal friction leads to the Earth's spin slowing down with a consequent recession of the Moon from the Earth, while the presence of the oceans controls the tectonic evolution of the Earth through the formation of oceanic crust, the erosion of land and the accumulation of sediment, the formation of mountains and the establishment of isostatic balance.     

Possible ozone influence on the quasi-biennial oscillation in the equatorial stratosphere

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引力作用下的平衡质量运动

根据广义相对论,在天体引力作用下,天体周边的空间是曲折的。空间因天体的引力而发生曲折,地球在引力的作用下也与人类之前所认识的有所不同。本文提出一种新的假设一引力作用下的平衡质量运动理论,试图从思维的角度重新思考和探索地球的运动规律。主要讨论三个问题：地球上质量的分布;地球的运动;地球自转的速度。由地球上海陆质量的分布引出假设一引力作用下的平衡质量运动理论,其次,利用该假设对地球火山、地震和自转进行分析与推导。     

Infrasonic Waves and Assessment of the Explosion Energy of the Bering Sea Meteoroid on December 19, 2018

Doklady Earth Sciences - On December 18, 2018, at 23:48 UTC a meteoroid exploded in the Earth’s atmosphere, at a height of 25.6 km over the Bering Sea, causing a shockwave....     

矿物光电子能量在地球早期生命起源与进化中的作用

地球早期生命起源的第一步是合成简单的有机化合物,但合成有机物所需能量来源问题长期困扰着学术界。早期地球上丰富的硫化物半导体矿物可将太阳光子转化为光电子,提供持续的能量来源。也正是由于矿物光电子能量较高,在非生物途径合成小分子有机物方面具有优势。其中半导体矿物自然硫转化太阳能产生的光电子能量,是目前所发现的最高的矿物光电子能量,不仅能直接还原CO₂分子为甲酸物质,还可催化其他生命基础物质的合成。在全球陆地系统中暴露在阳光下的岩石/土壤表面普遍被一层铁锰氧化物“矿物膜”所覆盖,光照下含半导体矿物水钠锰矿的“矿物膜”产生原位、灵敏、长效的光电流,显示出优异的光电效应。生物光合作用中心Mn₄CaO₅在裂解水产氧过程中产生成分和结构类似水钠锰矿的结构中间体,地球早期“矿物膜”中水钠锰矿可能促进了锰簇Mn₄CaO₅与生物光合作用的起源与进化。早期地球半导体矿物为生命起源基本物质的合成提供直接能量来源,矿物光电子能量在地球早期生命起源与进化中起到了重要作用。     

矿物光电子能量在地球早期生命起源与进化中的作用

地球早期生命起源的第一步是合成简单的有机化合物，但合成有机物所需能量来源问题长期困扰着学术界。早期地球上丰富的硫化物半导体矿物可将太阳光子转化为光电子，提供持续的能量来源。也正是由于矿物光电子能量较高，在非生物途径合成小分子有机物方面具有优势。其中半导体矿物自然硫转化太阳能产生的光电子能量，是目前所发现的最高的矿物光电子能量，不仅能直接还原CO2分子为甲酸物质，还可催化其他生命基础物质的合成。在全球陆地系统中暴露在阳光下的岩石/土壤表面普遍被一层铁锰氧化物“矿物膜”所覆盖，光照下含半导体矿物水钠锰矿的“矿物膜”产生原位、灵敏、长效的光电流，显示出优异的光电效应。生物光合作用中心Mn4CaO5在裂解水产氧过程中产生成分和结构类似水钠锰矿的结构中间体，地球早期“矿物膜”中水钠锰矿可能促进了锰簇Mn4CaO5与生物光合作用的起源与进化。早期地球半导体矿物为生命起源基本物质的合成提供直接能量来源，矿物光电子能量在地球早期生命起源与进化中起到了重要作用。     

Geochemical features of processes on the ground floor of the marginal filter in the river-sea system

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New data on the concentration of plutonium isotopes in the sediments of the Barents Sea

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SinoProbe——中国深部探测实验

在人类向太空发展,实施新一轮太空计划,中国“神舟7号”载人航天飞船、“嫦娥”探月工程圆满成功之时,中国地球科学家不得不面对这样一个现实：对人类赖以生存的地球内部了解的太少,直接钻探深度只有12 km,涉及的仅仅是地球的表皮。可谓上天不易,“入地”更难。地球是人类居住的唯一场所,为人类提供了生命必需的粮食、水,和生活必须能源和矿产资源;同时也常给人类带来诸如火山、地震、海啸等灾难。通过深部探测,了解地下的物质、结构和动力学过程,不仅是人类探求自然奥秘的追求,更是人类汲取资源、保障自身安全的基本需要。近百年来,各国的地球科学家一直不断地进行探索,我国科学家也意识到必须开展中国的地球深部探测计划,才能解决面临的重大资源环境问题,才能全面实现地球科学的创新和发展。最近,国家启动“深部探测技术与实验研究”专项（英文简写SinoProbe）,标志了我国地球科学的深部探测计划拉开帷幕。该专项（2008~2012）年总体任务是,为全面开展我国地壳探测工程做好关键技术准备,解决关键探测技术难点与核心技术集成,形成对固体地球层圈立体探测技术体系;在不同自然景观、复杂矿集区、含油气盆地深层、重大地质灾害区等关键地带进行试验、示范,形成若干深部探测实验基地;解决急迫的重大地质科学难题,部署实验任务;实现深部数据融合与共享,建立深部数据管理系统;积聚、培养优秀人才,形成若干技术体系的研究团队。     

The Heat Balance in the Earth

Doklady Earth Sciences - The observed heat flux from the Earth is created mainly by the heat released due to radioactive decay, secular cooling of the Earth, and solidification of the growing inner...     

Influence of the surface energy on the kinetics of chemical reactions of mineral nanoparticles

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New data on the regularities of the earthquake manifestation in the Baikal Seismic Zone and their forecast

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New data on the microstructure of silicate Cosmic spherules

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A Model for the polar motion of the deformable Earth adequate for astrometric data

Refined analytical expressions for the frequencies corresponding to the Chandler motion of the pole and the diurnal rotation of the deformable Earth are derived. Numerical estimates of the period and amplitude of the polar oscillations are presented. The trajectory of the Chandler polar motion derived via numerical modeling is in qualitative and quantitative agreement with experimental data from the International Earth Rotation Service (IERS). An evolutionary model describing slow variations in the Earth’s rotation parameters under the action of the dissipative moments of the tidal gravitational forces on time scales considerably longer than the precession period of the Earth’s axis is constructed. The axis of the Earth’s figure tends to approach the angular momentum vector of the proper rotation.     

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。     

Formation of the Moon and the Earth from a common supraplanetary gas-dust cloud (lecture presented at the XIX all-Russia symposium on isotope geochemistry on November 16, 2010)

A hypothesis is proposed on the formation of the Earth and the Moon from a large-scale gas-dust cloud, the size of which is limited by the Hill radius, i.e., approximately one million kilometers. The compression of the supraplanetary gas-dust cloud resulted in an adiabatic temperature increase in its interior parts and evaporation of volatiles, including iron, from the surface of particles. At a certain stage, within 50–70 Ma after solar system formation, the supraplanetary gas-dust disk was fragmented, the Moon was separated, and the Earth embryo was formed. The remaining part of the gas-dust material was accreted mainly to the Earth. During this process, the gas dominated by primordial hydrogen was squeezed out of the disk. Vapor was removed together with hydrogen from the interparticle space. The hydrodynamic lifting resulted in the loss of volatiles, including Rb, Xe, and Pb, which is reflected in the Rb-Sr, Xe-I-Pu, and U-Pb isotopic systems. The gas-dust accretion was accomplished within 110–130 Ma (most likely, ∼120 Ma) after the beginning of solar system formation. Since then, the hydrodynamic lifting and volatile loss have ceased, and the history of the Earth as a condensed body has started.