岩石圈的组成、结构、演化及其动力学

前言 岩石圈动力学是地球系统动力学的一个重要组成部分。岩石圈动力学通过地质、地球物理、地球化学与大地测量等地球基础学科开展对岩石圈的组成、结构、演化与动力学的理论、实验与野外观测研究;也开展岩石圈动力学对石油、天然气、煤、金属矿等重要矿产资源的形成、富集、演化和分布规律的评价与预测的应用研究;以及开展地震、水库地震等自然的和人为的地质灾害的成     

Crust1. 0地壳模型及其应用:以长江中下游成矿带为例

地壳是地球系统的重要组成部分,了解各圈层的结构及相互作用是研究地球物质深部交互过程的核心问题,如何探测地壳内部的物质组成和形态结构一直是地球系统科学的研究热点。随着海量地球探测数据的积累和挖掘,地球科学学家提出了不同细节层次的地壳模型,当前最为详细,分辨率最高的全球地壳模型是Crust1. 0地壳模型。本文首先详细介绍了Crust1. 0地壳模型沉积层厚度和壳幔密度差的数据来源和分布特征。然后,基于Crust1. 0地壳模型信息,对长江中下游成矿带及邻区的卫星重力数据进行沉积层校正后,采用变密度界面计算方法,获得的长江中下游地区的Moho界面深度分布。长江中下游成矿带的Moho面形态呈现为“V”字型幔隆带,通过分析矿床、岩体及深大断裂的分布规律与幔隆带形成的关系,进一步证实了长江中下游成矿带深部的地幔隆起是形成巨型矿床的根本原因。研究结果表明,Crust1. 0在研究区域地壳结构、成矿动力学深部背景等基础地学和地球系统科学研究中具有广泛的应用前景。     

地球动力学演化与巨型矿集区的形成

地球动力学演化与大型、巨型矿床之间的联系是近年来国际地学界所关注的前沿问题之一。通过编图发现,巨型矿集区是全球矿床分布最显著的特征,它同地球动力学的演化过程有着密切的联系。文章从全球构造的演化历史角度划分了五个地球动力学成矿阶段,并指出新太古代—古元古代的微板块运动和中、新生代环太平洋板块的俯冲作用对全球主要巨型矿集区的形成起着决定性的作用。其中所发现的环太平洋带上巨型矿集区的分段性分布特征,可能跟太平洋板块俯冲的非均一性和大陆边缘地体增生前的组成差异有关。文章在分析国外研究地球动力学与大型、巨型矿床之间关系的主要思路的基础上,提出了在中国开展巨型、大型矿集区地球动力学研究的一套设想。     

蛇绿岩记录的大洋地幔内熔体迁移过程

大洋岩石圈形成演化的关键过程是熔体如何从软流圈地幔中抽取、迁移汇集并最终形成洋壳.蛇绿岩可能为揭示上述过程提供关键对象.前人研究发现,熔体在地幔中主要通过网脉状纯橄岩通道发生迁移汇聚,这种地幔通道与壳幔过渡带和洋壳内的岩浆体系共同构成大洋扩张中心的巨型熔体抽取系统.地幔深部来源的熔体在通过纯橄岩通道时,会发生复杂的熔岩相互作用,使得熔体和地幔的组成均发生变化,形成大洋岩石圈壳-幔组成解耦现象.在不同的大洋扩张中心,地幔内熔体迁移方式和过程是多样的,导致大洋岩石圈的结构和组成复杂多变.我国西藏雅江带蛇绿岩形成于多种构造体制(洋中脊、俯冲带等),其地幔内发育较为新鲜的纯橄岩通道样品,如纯橄岩、铬铁矿岩、辉石岩等.这些样品能够为深入研究地幔纯橄岩通道的成因、熔体在通道内的反应迁移过程,以及不同构造体制下大洋岩石圈壳-幔组成解耦与否的原因,提供新的窗口,同时有助于进一步认知大洋扩张中心巨型岩浆-动力系统、壳幔圈层分异和地球物质循环过程.     

论土体结构各层次的功能及其相互关系

土体广泛分布于地球的表层,是一个十分复杂的自然体。本文在论述了土体7个结构层次功能的基础上,从系统科学的角度阐述了各层次之间的辩证关系,包括低层次是高层次结构的基础;高层次对低层次结构的影响;层次间的协同作用;层次间交错、重叠与演变等。在与土体相关的研究工作和工程实践中,将土体作为一个系统进行合理的层次划分和分析,有助于复杂问题的简化,从而全面正确地掌握土体的工程性质及其形成机理。     

地球深部与表层的相互作用

板块理论和全球变化是20世纪地球科学中的2大突破性进展.进入21世纪,地球系统科学进入将这两方面结合起来,探索地球深部和表层系统的相互作用,即"固体地球动力学与行星循环(planetary cycle)"的新阶段.根据最近国际综合大洋钻探计划关于2013年后学术新方向的讨论,从俯冲带加工厂、大洋中脊与巨型火成岩省3个方面进行介绍,提出我国打破传统的学科界限、迎接新方向的建议.     

矿物材料刍议

矿物材料研究具有重要意义，本文探讨了矿物材料的涵义、分类、研究内容、与矿物学的关系等问题，并思考了新世纪矿物材料的研究和开发。广义地说，矿物材料是指可供直接或间接使用的固体矿物物质。狭义的矿物材料是指由自然地质作用形成的、有物理、化学性质可供直接使用、由矿物质组成的固体物质。矿物材料可从晶体结构、岩石成因、化学组成、用途、形状和尺寸、生产和制备过程等角度进行分类。矿物材料学是一门研究矿物材料的组成与结构、形成与加工、性能和使用效能四者之间关系与规律的一门科学。它与矿物学等学科有着天然的联系。在新世纪，必须加强矿物材料的应用研究；加强矿物材料学几个研究领域的紧密结合；必须搞好矿物原料和辅助的研究；必须注重环境问题和可持续发展战略。     

高温高压和不同氧逸度下二辉橄榄岩电导率实验研究

在一定热力学条件下矿物和岩石电导率的实验室就位测量能够帮助对已有的大地电磁测深结果进行合理解释,从而一方面为人们探索地球内部物质的化学组成、矿物组成和相态组成,地球内部物质的结构构造,以及地球内部的热结构等地球内部物质的组成和性状提供大量信息,另一方面,亦是人们认识地球内部物质的相变、熔融、脱水、扩散、流变、能量传输以及物质间相互作用等过程极为重要的研究手段.     

地球化学工程学——21世纪的环保产业

地球化学工程学是一门新兴学科。它的基本特点是:以系统论为指导,把环境问题及其治理与保护放在天然地球化学系统中来考虑;依据地球化学的原理和规律,充分利用废弃物和被废弃天然物料的特性,开发废物利用工艺;工艺设计与自然条件和天然地球化学作用相结合,尽力降低成本、提高效益。地球化学工程学在产业化方向上的完善和推广,需要得到政府和产业界的认知和大力支持。     

八论矿床的成矿系列

矿床的成矿系列(简称成矿系列)是区域成矿研究的一种学术思想,亦是地球系统四维成矿论.认为地球的矿床世界是由特定的时空域内,各类地质成矿作用形成的矿床类型组合的矿床自然体矿床成矿系列及其联合体成矿体系所组成.矿床形成决定于时间、空间、成矿作用三要素.矿床世界的基本单元是矿床成矿系列.矿床成矿系列组成成矿体系,成矿体系组成...     

环境矿物材料基本性能：无机界矿物天然自净化功能

重点阐述环境矿物材料基本性能，包括矿物表面吸附、孔道过滤、结构调整、离子交换、化学活性、物理效应、纳米效应及与生物交互作用等，旨在发掘、凝炼并新提出物理方法和化学方法之后与有机界生物同效的无机界矿物天然自净化功能的基础理论与应用方法，以发展和完善无机矿物与有机生物所共同构筑的自然界中存在的天然自净化系统，并就目前笔者在黄铁矿、锰钾矿、金红石、蛭石、蒙脱石、苋铁铁钒等天然矿物方面已经完成和正在开展的一系列环境矿物材料研究工作进行了举例说明。     

硅质海绵骨针矿化机制及仿生应用研究进展

硅质海绵动物是地球上最简单、最古老的多细胞动物,它经几百万年的自然进化成就了适应自然和接近完美的技术蓝图,为人类利用纳米生物技术仿生合成生物无机矿物材料提供了一种崭新的节能和"环境友好"技术,在光纤、微电子和生物医学材料等领域具有广阔的仿生应用前景.生长在深海1000 m以下水深的单根海绵动物的根须骨针长达3 m,是世...     

Karite-diamond fossil:A new type of natural diamond

Impact diamond is one of perspective natural type of superhard carbon materials,forming huge resources sometimes,such as Popigai impact structure counting the largest diamond storage on the Earth.By present,there are two known types of impact diamonds-after-graphitic and after-coal varieties formed from different carbon precursors.Here we present for the first time a new impact diamond type-diamond fossils,named by "karite",formed about 70 Ma from unmetamorphosed organics in the giant Kara impact crater(Pay-Khoy,Russia).A full complex of the diamond fossil characteristics is described proving its nature and phase state.Karite is presented with supernanocrystalline diamond aggregates,nicely preserves tiny cell morphology and relict features of lignin and cellulose.The diamond fossils are spread widely through the Kara impactites,point to possible wider distribution of impact diamonds within large impact occurrences around the world,can be used for impact modeling,astrobiological and material studies.     

水-岩系统的最佳协合作用(英文)

现已证明 ,水岩系统能满足最佳协合作用的主要要求 ,而该作用乃是关于有机成因和无机成因在内的自组织系统科学。自组织的主要前提是其非平衡态平衡态的性质 ,从地质学上说此性质是在确定着漫长的而严格地定向性发展过程中的 ,并伴有越来越多的新矿物相的、以及新地球化学类型的水的形成。这种水结构方面的新变化可以加以利用来评价和传递有关的信息。自组织的这些特性 ,使得水岩系统就成为了在地壳内部的许多地质作用与现象发展过程中的一个基本系统。     

关于我国开展地球系统研究战略概念模型的讨论

自20世纪末以来,地球科学开始进入一个新的发展时期,地球系统科学理念逐渐成为引领新世纪地球科学的发展方向。世界各国在制定其地球科学战略时,均基于各自掌握的科学资源和实际需求,形成了各自的特色。我国地球科学发展的优势在于区域自然条件,以及社会经济快速发展产生的需求和机遇。基于我国的实际情况的分析,提出了一个地球系统科学研究的概念模型。在这一框架内,我国可以在两方面选择研究范例,并为地球系统科学的发展做出贡献：一是在地球系统物质、能量循环中关注我国具自然条件优势的关键环节;二是强化区域集成研究。同时,还需要加强地球系统观测和模拟的平台建设。     

矿物环境属性与无机界天然自净化功能

本将矿物学研究从岩石圈拓展到水圈、大气圈、生物圈与土壤圈之间交互作用的矿物环境属性范畴，研究表明，矿物可成为记录环境演变信息的载体；防止矿物的破坏与分解有可能减少甚至避免由此所造成的对人体健康的影响与生态环境的破坏；矿物与生物交互作用的研究与天然矿物治理污染物的是建立在充分利用自然规律的基础之上，体现了天然自净化作用的特色。天然矿物对污染物的净化功能主要体现在环境矿物材料基本性能方面。天然铁的硫化物，铁的氧化物，锰的氧化物、钛的氧化物。蛭石，有机蒙脱石和含高价阳离子蒙脱石，以及黄钾铁矾等均在处理无机与有机污染物方面展现出良好效果，矿物与其环境界面原子尺度相互作用过程研究，矿物内部结构缺陷影响矿物表面活性规律研究，矿物晶体结构中不同维次连通性孔道效应研究,矿物化学活性作发化污染物方法研究，以及矿物晶芽与生物细胞层次上交互作用净化污染物机理研究等，将是近期着力开发无机界矿物天然自净化功能的重点研究内容。     

面向数据共享的地球系统科学数据分类探讨

地球系统科学数据共享在国际、国内都有迫切的需求。由于地球系统科学固有的学科交叉性和综合性,如何建立科学、通用的数据分类体系是困扰该领域数据共享和服务的难题。首先综合分析了国际上地球系统科学领域主要的数据分类体系,重点对美国全球变化主目录(GCMD)分类系统及其2005—2013年的演变趋势进行分析,指出当前该数据分类呈现扁平化、两极化的显著特征。在此基础上,重点梳理了国家科技基础条件平台———地球系统科学数据共享平台的用户服务记录,揭示了用户访问频次最高的数据集和检索关键词。结合GCMD系统化、结构化的分类思想和国家地球系统科学数据共享平台用户化的数据服务需求,提出扁平化的地球系统科学数据目录分类和规范化的关键词表体系2种分类模式。     

矿物材料在纳米科技中的应用

纳米材料由于其独特的性能和广阔的应用前景被称为21世纪的新材料、其制备技术是纳米科技的核心和研究基础。具层状结构和微孔空间的矿物材料可用于制备纳米微粒，为纳米科技提供了新的思路和生长点，也为矿物材料在高新技术领域的应用开辟新的途径。本文综述了蒙脱石、高岭石和文石珍珠层在纳米科技中的应用，粘土／有机物纳米复合材料、无机介孔材料和仿生纳米材料的制备和应用前景。     

柱撑粘土复合材料的研究进展及其在环境污染物治理方面的应用

以具有片状或层状结构以及较为规整的大孔结构的粘土材料为母体,在其层间引入不同阳离子化合物为柱化剂而合成出性能各异的新型柱撑粘土 (pillared clay)复合材料及其应用是目前环境地球化学研究中备受瞩目的研究前沿之一.对柱撑粘土复合材料的制备进展及其在环境污染治理中的应用进展进行了系统的综述,详细探讨了各种合成影响因素如有机阳离子、无机阳离子以及两者联用柱化剂的选择、复合材料热处理过程、表面酸化预处理等手段对合成柱撑粘土复合材料的制备及性能的影响,同时还对柱撑粘土复合材料在水体和大气环境中毒害有机污染物治理方面的应用进行了比较详细的综述.     

矿物法--环境污染治理的第四类方法

总结介绍了近10年开展环境矿物材料研究所取得的较为系统的研究成果。新提出环境矿物材料基本性能,包括矿物表面效应、孔道效应、结构效应、离子交换效应、结晶效应、溶解效应、水合效应、氧化还原效应、半导体效应、纳米效应及矿物生物交互效应等。展示环境矿物材料开发应用方面的崭新成就,包括利用天然铁的硫化物矿物强还原性,发明一步法还原Cr(Ⅵ)与沉淀Cr(Ⅲ)废水处理新工艺;利用天然锰的氧化物矿物强氧化性,发明处理高浓度与强污染的印染和酚类废水新方法;利用天然钛的氧化物矿物日光催化性,发明光催化降解卤代有机污染物新方法;利用天然蛭石高温脱水膨胀热效应,发明能大幅度提高型煤固硫率与除尘新方法;利用天然钙基蒙脱石低成本制备出同时防止水体与无机和有机污染物渗漏的自愈性强的填埋场衬层建造用新型防渗材料,发明生活垃圾尤其是危险废物填埋场衬层建造新工艺;发现凝灰岩与花岗岩中长石类矿物发育有良好的孔道结构,核素进入可发生固定化作用,成为有效阻滞核素迁移的天然屏障;利用天然纳米管状纤蛇纹石成功制备二氧化硅纳米管,接枝有机物可由亲水性变为疏水性;利用黄钾铁矾的胶体特征作为多金属矿山废石堆隔离防渗层,防止金属硫化物矿物氧化分解与矿山酸性废水污染等。着重指出今后环境矿物?