地圈动力学--地质环境、灾害与工程研究基础

从可持续发展理念出发 ,探讨工程地质学的学科使命和发展问题。作者指出 ,地圈系统的相互作用和动力过程直接决定着人类生存和活动所依赖的环境、所承受的灾害及工程建设的问题和条件 ,地圈动力学研究应是工程地质作用评价、过程预测的基础。作者建议对工程地圈系统的相互作用和动力过程进行深入系统的研究。这将有利于工程地质学科的整体发展和提高。     

土地利用与土地覆盖变化

文章概要介绍国际地圈－生物圈计划（ＩＧＢＰ）的核心计划之一——土地利用与土地覆盖变化（ＬＵＣＣ）的科学计划。阐述了该计划的形成历史、科学目标以及主要研究内容。指出ＬＵＣＣ研究目的是改善对全球土地利用和土地覆盖变化动态过程（或动力学）的认识，以着重提高规划土地覆盖变化的能力。     

工程地质学科方向性的展望

进入新世纪以来工程地质学界正义不容辞地走上为经济社会可持续发展服务的道路.针对这种新的世纪发展方向和地球科学进展善状况,本文提出关于"研究地圈动力学,发展非线性理,应用空间对地观测技术"的建议,希望我国工程地质学科的水平和能力能够得到新的提升.     

认识地球所受压力状况 寻求全球可持续性路径——“压力下的星球——迈向解决方案的新知识”大会综述

2012年3月26～29日,由＂全球环境变化研究计划＂——国际地圈生物圈计划（IGBP）、生物多样性计划（DIVERSITAS）、全球环境变化人文因素计划（IHDP）和世界气候研究计划（WCRP）及其地球系统科学联盟（ESSP）、国际科学理事会（ICSU）联合组织的＂压力下的星球——迈向解决方案的新知识”（Planet Under Pressure2012：NewKnowledge To-wards Solutions）大会在英国伦敦召开。     

当前国际古全球变化研究的主要科学问题和任务——极地—赤道—极地大断面

国际地圈－生物圈计划（ＩＧＢＰ）是当前地学领域最重要的科学活动之一，其核心项目“古全球变化（ＰＡＧＥＳ）”的主要目标是研究过去的全球变化问题。而ＰＡＮＡＳＨ计划（南北半球古气候计划）是当前ＰＡＧＥＳ活动的焦点。其主要目标是通过三个ＰＥＰ（极地—赤道—极地）大断面，建立气候变化的序列和相位关系。文章对ＰＡＮＡＳＨ及其三个ＰＥＰ项目的主要科学目标和科学问题进行介绍，并对它们共同的科学问题进行分析。我国是ＰＥＰ－Ⅱ断面的重要组成部分，在该方面研究的程度直接关系到整个ＰＥＰ－Ⅱ的工作。组织好该方面的研究是我们重要的国际科学责任和义务。     

国际全球变化研究计划综览

全球变化研究是80年代兴起的跨学科、综合性的迄今规模最大的国际合作研究活动，其目的是研究人类所面临的一系列重大而紧迫的全球环境问题，即研究造成这些全球环境问题的物理过程、化学过程和生物过程之间复杂的相互作用，以解释当今日益显见的变化的意义，从而提出措施以减缓或适应全球变化的结果。国际全球变化研究计划由世界气候研究计划(WCRP)、国际地圈生物圈计划(IGBP)和全球环境变化中的人类因素计划(HDP或HDGECP)组成。本文浓缩介绍了这三个计划及其核心计划的科学目标、研究内容、实施期限、预期成果等关键内容。     

海洋酸化进程加快

据国际地圈生物圈计划（IGBP）的核心研究计划＂过去的全球变化＂（PAGES）研究计划研究表明：与过去的3亿年相比,目前全球海洋的酸化速度正在加快。该成果的论文《海洋酸化的地理编录》发表在《科学》2012年第2期。     

气候变化的“地心说”——关于短期气候预测的新思维

通过对短期气候观测研究历史的回顾，提出了建立以“地圈”（包括地壳、地幔、地核）为主体的地气耦合模式，用来作为预测短期气候变化的方法。地球系统各子系统中，地圈的质量是水圈的１０＾３倍，是气圈的１０＾６倍，是生物圈的１０＾８倍。亦即整个地球系统中９９％以上的质量集中在地圈中。“地圈”（特别是岩石圈）存在着各种时间尺度的变化，所有这些变化必然影响到大气圈。对大气中≤１０＾－２年的波动，大气圈本身的能耗水     

全球变化中海洋-大气相互作用过程的研究

海气相互作用是全球变化中最活跃的部分,研究海气之间物理、化学和生物的相互作用以及物理、化学和生物过程之间的相互作用是其主要内容。具体介绍了“国际地圈生物圈计划”中海气相互作用研究的重点,提出了“中国地圈生物圈计划”应该优先研究的课题项目。     

热质输运-反应体系的石英溶解与沉淀的模拟研究

介质中热质输运-反应体系对于热质成矿、污物迁移等十分重要。这里利用热质流体输运动力学模型与石英溶解与沉淀的化学动力学模型,以及多孔介质的本构关系,建立了一个热质输运、反应动力学藕合模型。并使用此模型研究了局部的温度变化和颗粒半径不均一分布对研究区域内温度场和浓度场的变化情况,其结论是它们之间的耦合可能打破系统的平衡,驱使系统长时间持续进行流体输运-反应动力学过程。     

沉积盆地动力学与盆地流体成矿

沉积盆地实际上是地球动力学系统中一个巨大的动态化学反应器,其所处的地球动力学背景制约着它的边界条件、外部环境及其与外部环境的物质和能量交换。盆地内则是一个由固体无机,有机沉积物颗粒和盆地流体组成的多相反应体系,包括各种流-岩-烃及流-流反应、与有机质成熟演化有关的各种有机反应、在浅部还有细菌参与的生物化学反应。体系的上部边界不断有新沉积物颗粒和流体的加入,下部则有来自基底的流体或来自盆地边缘大气降水的加入循环,同时还有盆地的构造沉降和基底热能的交换,以及可能岩浆物质,能量的加入。沉积物的固结成岩和后生变化,以及其中储存的油气和金属矿床都是这个巨型化学反应器的一部分(并非全部)产物。因此,只有站在盆地动力学的高度,才可能从整体上去认识这些共存的复杂因素和作用过程的耦合关系,才可能从本质上理解有关矿床的形成机理和产出规律。     

极端地质灾害与风险

极端地质灾害与风险是本文提出的一个概念.在地球演进过程中,极端地质灾害被认为是小概率事件.但这并不意味这种小概率的自然灾害只发生在遥远的未来,也不能排除这种事件发生在我们现在或者未来不久几代人中间.2008年汶川8.0级强震,吞噬了数万人的生命,大量的建筑被损毁,就是这种极端自然灾害的典型实例.它再一次向人类发出警告,...     

桂林甑皮岩地下水与地表水的水力交互作用

桂林甑皮岩遗址地处典型的峰林平原区,面临地下水运动破坏遗址区稳定性的问题。为掌握水塘岩溶渗漏过程特征,揭示遗址保护区岩溶地下水与地表水的相互作用,保护遗址区的稳定性,分析了遗址保护区地下水与地表水的水位动态特征,并根据岩溶地下水与地表水系统的水均衡要素建立水箱模型的基本物理结构和水塘水位衰减方程,将模拟水位与实际水位对比分析,量化地表水与降雨及遗址洞地下水之间的相互关系。水塘水位动态与地下水水位动态存在水位高差、上升起点、衰减速度和峰值滞后的差异性,两者动态过程的差异反映遗址区岩溶介质的沟通能力较强;地表水渗漏过程主要控制因素是水塘底部的岩溶渗漏能力;地下水补给地表水塘的方式以主径流带管道流集中补给为主。遗址区地下水与地表水的水力交互作用表现出强烈的动态模式,地下水与地表水互相转化特征显著。地下水与地表水的水力交互有利于削弱地下水潜蚀力,缓解地下水对覆盖层的侵蚀破坏。      

河控三角洲生长的动力和沉积模式

分析河口动力特征,进而揭示其控制下的三角洲前缘挟沙河流床沙载荷(推移质)搬运和沉积机制,是合理构建河控三角洲生长沉积模式的前提.运用流体力学的湍流理论从微观动力过程角度分析失去河床约束条件下依靠惯性作用流动的河水入湖过程中河、湖两类水体的相互作用机制及流动规律,结合水槽物理模拟及前人开展的数值模拟,并借鉴河流泥沙动力学...     

构造-流体-成矿系统及其动力学的理论格架与方法体系

综述了构造流体与成矿系统及其动力学的研究进展、趋势, 初步提出构造-流体-成矿系统及其动力学的理论格架与方法体系.突出构造和流体在成矿中的关键作用, 强调多种组成与多重作用过程耦合和套合的整体性及其综合效应, 并以这一理论为指导, 提出将构造-流体-成矿系统及其动力学作为一个整体, 从流体与岩石-构造环境相互作用及构造-流体演化的角度探讨成矿系统的形成过程和动力学特征, 遵循实践→认识→再实践→再认识的循序渐进原则, 在多学科综合研究的基础上, 以宏观整体性认识为指导, 深入解析代表性典型中观成矿系统时-空轨迹的规律性特色本质, 具体指导微观成矿作用过程及机理的研究, 实现研究的系统性、完整性和定量化, 从更广、更深层次上认识构造-流体-成矿系统时-空结构及本质属性.      

新全球动力学理论与成矿作用

成矿作用的本质是成矿流体子系统在统一地质 成矿场中与其它子系统在远离平衡系统的动态过程中所能达到平衡的程度。成矿物质的来源和矿床的富集部位都受新全球动力学理论 -涡旋甩出说以及由它所决定的抽拉构造和多重岩片的控制。     

现代海底热水活动的系统性研究及其科学意义

现代海底热水活动是当前地球系统科学研究的一个重要组成部分,它是研究海底地质作用体系中的一个关键环节。海底的构造作用、岩浆活动等因素制约了热水循环的发育和活动规律,而热水活动又直接或间接地产生了一些地质效应,如海底的热水喷流成岩成矿效应,此外它还与海底的热能输导与转化、海洋化学组分特征、海洋生命和生命起源等现象有着密切的成因联系。开展现代海底热水活动的系统性研究,应注重将热水循环的内部动力学机制和热水活动所引发的外部环境效应相结合,为此我们把它初步展开为：热水循环的空间组构研究、热量输导作用研究、热水流体的化学成分研究、热水活动与极端生命的关系研究以及热水活动的生命周期研究等5个方面,分别解析其内部特征以及引发的环境效应。最后初步探讨了开展海底热水活动的系统性研究的科学意义。     

关于固体地球系统与地质作用的三点认识

文中讨论了作为极复杂巨系统的固体地球内部运动规律的 3条推论 :(1)地球系统在偏离平衡态时 ,有选择能量耗散最小方式的“惯性” ,在系统内禀熵急增时或者回到一种准稳定的定态 ,或者通过自组织迅速减少内禀熵增加率。换言之 ,地球系统可能有种尽量保存自身内能不受大量耗散的惯性 ,使其总体内禀熵产生率对时空的积分取极小值。我们把这一认识称为总体熵产生率取极小准则 ,对于孤立与渐变的地质过程 ,它等同于热力学第二定律与普里高津最小熵产生原理 ,对于极复杂地球巨系统及远离平衡态情况加了“总体”两字 ,意思是在局部或短期突变时熵产生率可能是大的 ,但它对全球与长时间的积分而言仍然取极小。换句话说 ,作为一个巨系统 ,固体地球在其局部远离平衡状态时 ,仍然能保持总体上内能消耗取极小的惯性 ,维持对全部固体地球时空系统总体熵产生率取极小准则。 (2 )关于地质作用过程演化的定态遍历准则。地球系统的复杂性不仅表现在其非线性 ,即同时存在着多种可能的定态作为其演化的趋势 ,而且表现在其时空发展过程中将经历尽可能多的定态。非线性非平衡态动力学的一般规律符合大多数包含激变事件的地质作用过程。将来在地球系统偏离平衡态足够远时 ,它可能会具有无穷多个耗散结构 ,因而使系统进入完全?     

土-结爆炸冲击相互作用模爆试验相似设计方法

模爆试验是研究爆炸冲击荷载作用下地基动力性能、土-结爆炸冲击相互作用及埋地防护结构抗爆能力与破坏机理等的重要手段之一。模型相似设计是确保模爆试验能够尽可能真实地反映原型爆炸冲击动力性状的关键之一。以上覆饱和砂土层对浅埋地下圆拱直墙式防护隧道免遭炸弹触地爆炸触发地冲击波破坏的保护效应为研究目的,基于目前广泛应用的Bockinghamπ定理,采用量纲分析方法,并且结合考虑土-结体系非线性爆炸冲击动力响应、土-结接触面爆炸冲击动力响应以及爆炸地冲击波-结构动力相互作用等的相似性,求解土-结爆炸冲击相互作用模爆试验的模型设计相似关系。