地球的构造:地幔与地核

四年来利用各种地震震相与地震技术广泛地研究了地球内部的深部构造。大部分研究着重围绕在对地核和地幔横向速度非均匀性的定量的三维描述上。据认为,这些非球面的速度变化是与对流过程有关的热和结构的非均匀性的直接体现。地球深部横向速度变化第一代全球模型的提出,提供了反映非稳态热对流系统的大尺度构造的令人神往的图象。地幔上部400公里的深部具有最强的横向速度变化,横波速度达±10％。不要求先验区域化的面波分析表明,地面构造区域与地幔顶层的速度变化有着密切的联系。因此,上地幔200公里深部的热和对流状态可从板块构造的角度得到可靠的解释。由于海洋和活动构造区域的速度构造差异一直延续到400公里的深度,上地幔模型证实了大陆有深根的论点。在400到670公里的过渡层以及整个下地幔内,测得波长很长的横向速度变化为百分之几。这些深部的变化与地表构造没有多少对应关系,现正开始尝试对其性质作出解释。地幔最下部200公里(D″域)的横向速度起伏与在上地幔中的那些起伏是类似的,并且有证据表明,D″层顶部存在着明显的速度不连续性。能粗略反映岩石圈面目的、结合热和结构的边界层是对这种异常区的可靠解释。核-幔边界似乎有显著的(10公里)长波长起伏,这大概是由来自深地幔对流的动力学应力来维持的。内核可能有强的横向非均匀性或轴对称各向异性,从而表明了其复杂的热和结构的状态。在描述地幔内短周期体波频带的非弹性衰减的频率依赖性的特征方面已取得了重要的进展。用于远震 P 波衰减因子的模型是收敛的,即适合于1赫的 t~*值是0.7—1.0秒,而适合于4赫处的 t~*值为0.4—0.6秒。衰减的区域性变化也正在慢慢地被认识。     

地球生物学前沿:进展与问题

地球生物学是地球科学与生命科学的交叉学科,其核心任务是探讨生物与环境的相互作用和协同演化.在分析国际地球生物学的研究进展、中国科学院学部地球生物学前沿论坛成果以及本专辑代表性论文的基础上,本文简要评述了重大地质突变期的地球生物学、地质微生物与全球环境变化以及极端环境地球生物学这三大主题的主要研究进展和存在的科学问题.在重大地质突变期的地球生物学方面,人们已经认识到生命的起源、辐射、灭绝和复苏等重大生命事件的发生与地球深部过程以及受其影响的海-陆-气环境过程密切相关;但对于地质历史时期生物与环境是如何协同演化的,其具体的机制和动力学过程是什么,还知之甚少.在地质微生物与全球环境变化方面,各类地质微生物功能群不仅灵敏地响应地质环境的变化,而且通过元素循环和矿物转变对地质环境产生重要影响;但人们对不同地质微生物功能群是如何通过协同作用而改变地质环境的,还了解得很少.在极端环境地球生物学方面,人们从深海、冰川冻土、地下水、洞穴和热泉等极端环境中发现和分离出一些重要的微生物,并开展了许多生物学的研究;但真正能上升到极端环境地球生物学的研究很少,极端环境微生物的地球化学功能还远未查明.地球生物学将大大拓展生物过程研究的时空范畴,在资源领域和全球变化领域有广阔的应用前景.地球生物学需要多学科的协同研究,包括加强地质微生物的研究,加强生物地球化学循环的数据库建设和定量化模型研究,加强各类典型地质环境条件的研究,加强生物过程与物理化学过程的耦合研究.     

大规模三维地球构造的研究

大规模三维地球构造的研究,是研究地球状态及其发展过程的基础。80年代以来,美国东部哈佛大学和西部加州理工学院的两个研究小组在三维地球构造的研究方面始终处于领先地位。从这次 IUGG 大会的报告来看,哈佛大学杰旺斯基和伍德豪斯(Dziewonski and Wood-house)研究小组的成果更为突出。当前研究的主要成果是给出全球地震波速的三维图象,其次有密度的三维分布,Q 值的三维分布的研究还处于初始阶段。所利用的资料包括:①地震波资料(P、S 体波资料、面波资料和自由振荡的资料);②大地水平面和重力的资料;③     

地球的构造波

每位研究地震地理学及其时间分布的人都注意到了地震活动性迁移的存在,首先发现的是顺岩石圈大断裂分布的震源的“连接”序列。如在其中的北安纳托利亚(其分支穿过亚美尼亚、包括斯皮塔克和基洛瓦坎,甚至有可能穿过伊朗和巴基斯坦),从1939年开始对一连串的破坏性事件进行严密地监视。1968年美国人根据这些事件计算出地震的迁移速度为80公里/年。在地球上的许多地区———南美洲和中国、太平洋列岛下的俯冲带、高加索和亚平宁半岛     

地球内部构造研究的进展综述

第三篇文章较详细地综述了地球内部构造研究的进展情况,特别是有关地幔结构的一些新的研究成果,其中包括参考地球模型、上地幔及过渡带中的次级间断面和低速层,以及地幔结构的横向不均匀性。     

地球构造与动力学

对于地球内部剧烈活动的地表现象,我们经历过地震和火山喷发,而且正在观测板块运动。最近,随着地震学方法的发展,地球内部构造更加明确,并有望得到理解其动力学的钥匙。近年来,经常听到一些有关“地球仍然活着”的说法。这对于居住在火山喷发和地震很多的国家的日本人来说,更是深有体会。但是,无论是火山,还是地震,都只不过是在地球表面附近发生的现象。众所周知,在地震中有一种深源地震,发生的深度可达地下700公里。     

地球的构造层:上地幔和地壳的相互作用

内生地质作用,包括构造、岩浆和变质作用,形成叫“内生态”的规则组合。这些状态是:地槽的、造山的、地台、裂谷、构造岩浆活动(地洼)、地裂作用的、高原玄武岩、大洋盆地和洋中脊。内生状态与整个构造层的结构、组分和状态的特殊性有关,也就是说,不仅仅与地壳有关,而且也与上地幔有关。     

专题：地球生物学前沿

地球生物学（geobiology）研究地圈．生物圈耦合系统,即生物圈与地球其他圈层如大气圈、水圈和岩石圈的相互作用机制及其过程．地球生物学、地球化学和地球物理学分别构成了研究地球系统的生物过程、化学过程和物理过程的学科体系．地球生物学的核心是生命与地球环境的相互作用与协同演化．我们过去讲地球与生命的关系,主要强调的是地球环境影响生命,生命适应地球环境,这是一个单向作用的关系．但地球与生命之间应为相互作用的关系,而且是协同演化的．生命演化能否影响地球环境演变,生物过程能否影响地球环境,这是一个重大科学问题．地球生物学对此作出了肯定的回答．生命与地球的协同演化这一概念符合地球系统科学的总体观,也符合人与自然协调发展的科学发展观．     

地球构造反演问题的新途径

本文讨论地球内部构造反演问题的某些新途径.其内容如下:地球构造反问题与固有值反问题;反散射问题中介质间断性的成象与因果广义Radon变换,包含地球构造反问题的新提法,反散射问题的线性化,古典Radon变换与广义Radon变换,线性化反问题的渐近解,渐近解和偏移格式.     

用地震体波研究地球深部构造的概述

第二篇概述了利用地震体波研究地球深部构造的观测技术、解释方法、主要成果以及与地震活动的关系等方面的情况。着重指出:目前,探测深度主要集中于岩石圈,部份地区进入下地幔;研究范围已由速度结构的静态研究,进入动力过程的探索;研究内容除速度纵向分布的逆转层外,还很关心横向变化、各向异性和海洋的地壳分层;在分析解释方法上已普遍采用走时资料的反演、二维和三维射线追踪以及理论地震图;中国准备在西北、华北、西南和青藏高原等地原有工作的基础上,结合地震预报进行精细结构研究,并对一些全国重大地质构造进行深部解释。     

地球构造反演问题的新途径

本文讨论地球内部构造反演问题的某些新途径.其内容如下:地球构造反问题与固有值反问题;反散射问题中介质间断性的成象与因果广义Radon变换,包含地球构造反问题的新提法,反散射问题的线性化,古典Radon变换与广义Radon变换,线性化反问题的渐近解,渐近解和偏移格式.     

地球膨胀构造动力物理模拟的相似性研究

按照地球膨胀学说进行全球构造动力物理模拟的相似性研究，得到了膨胀地球岩石层弹性球壳力学模型的方程分析相似准则和地幔物质沿膨胀裂谷通道上涌流动的方程分析相似准则．按照各相似准则的约束，计算得到了满足与膨胀地球原型相似的模型参数：膨胀初始半径为０．４６ｍ；原始岩石层的厚度、密度分别为３×１０^－３ｍ和（１．２－１．８）×１０ｋｇ／ｍ^３，其强度为１０^４Ｐａ；原始地球膨胀内压为４．２５×１０^４Ｐａ；原始地表重力为－１．２５×１０^－２Ｎ／ｋｇ；上涌物质密度、粘度分别为１．２×１０^２ｋｇ／ｍ^３和２×１０^２Ｐａ·ｓ；原始地幔物质上涌厚度、速度和加速度分别为２．５×１０^－２ｍ，２．０×１０^－３ｍ／ｓ和３×１０^２ｍ／s²．由此表明材料物性等条件能够较好地满足原型要求的模型条件．     

国际上对岩石圈构造与地球动力学研究的进展

本刊1987年第11期的第一篇文章已详细介绍了国际大地测量与地球物理联合会(IUGG)于1987年8月9—22日在加拿大温哥华召开的第19届大会的情况。本专栏在此基础上集中汇编了我国部分与会代表和有关人员就这次会议而撰写的专题述评,分别从不同的角度介绍了有关领域的研究成果和发展动向。其内容包括:国际上对岩石圈构造与地球动力学研究的进展、有关震源过程研究的进展、一些有关固体地球物理学的发展动向、国外地应力研究的某些进展、地震定量和震源参数测定工作概述、大规模三维地球构造的研究,以及地磁观测技术的新进展。     

通过研究可推翻有关地球构造的一些传统观念

就象利用计算机辅助的 X 光照相术检查人脑一样,科学家们利用地震波绘制地球内部结构图,已验证了地球深部图象,这大大有助于解释大陆漂移、地震以及火山喷发的动力问题。地震波图象已显示出在北美西部地区下面有一个位于深处的过热带,有人认为它表明东半部和西半部最终可能被分开。三维空间制图技术似乎也表明,以前的太平洋海底现在已位于东海岸和大西洋西部的下面。这些及其他研究结果使许多专家推断,地幔(固体地壳或岩石圈与大量溶融铁构成的外