地球化学动力学

近30年来热力学在地球化学领域各方面的研究中得到了广泛的应用,取得了非常突出的成果,使人们对地球化学过程的认识有了长足的进步。成岩成矿条件及模式,地壳及地幔演化等各方面得到了实际的应用。热力学已成为矿物学家,岩石学家、矿床学家及地球化学家的主要理论工具之一。随着它的发展与成熟,其局限性也逐步暴露出来,即它只能处理平衡态(或近于平衡态)的问题,无法确定反应的路径及解决速度问题。自然地球化学过程有些     

固体地球系统复杂性与地质过程动力学学术讨论会纪要

20 0 4年3月6～7日,由中国矿物岩石地球化学学会和中国地质大学(武汉)联合主办的“全国固体地球系统复杂性与地质过程动力学”研讨会在武汉召开,来自美国加州大学SanDiego分校、瑞典Upsala大学、中山大学、中南大学、西北矿业公司、中石化、中石油、地质科学院、中国地质大学(北京、武汉)的5 0余位代表及中国地质大学的众多研究生参加了讨论会。中国地质大学张锦高校长到会并致开幕词。会上31位代表作了学术报告。於崇文院士作了“地质系统复杂性”的主题报告。於院士归纳总结了自然科学研究程度由浅入深的4个层次,从地质科学发展的现状出…     

浅议地球系统的复杂性及非线性

结合复杂性科学的产生及发展历程，认为复杂性科学对研究地球系统复杂性及非线性具有重要的理论指导和方法论意义。同时，在论述地球系统基本属性的基础上总结了地球系统复杂性及非线性的具体表现，即地球系统的层次性，无特征尺度性，开放性，相干性，临界性，自组织性和其动力学行为的自相似性及分形性。认为地球系统是总体上远离平衡，时空延展的多层圈综合集成，连续开放的复杂耗散动力巨系统。随着复杂性科学和地球系统的复杂性及非线性研究的不断深入，在21世纪，地球科学研究将会取得理论上的重大突破和飞跃。     

地球系统科学中的复杂性思维与可持续发展

地球系统科学是可持续发展的理论基础。地球系统8个方面的复杂性和非线性决定和构成了地球系统科学中复杂性思维的基本特征。可持续发展作为新的发展模式需要考虑具有非线性相互作用的不同层次、不同方面的多种因素．必然要求运用复杂性思维来综合分析解决人口-资源-环境-发展的互相协调。因此．地球系统科学中的复杂性思维是处理可持续发展问题的科学武器．有助于人们深刘认识地球演化的内在机理和人-地关系的变化。     

地球化学动力学研究现状与趋势

地球化学动力学是地球化学的一个重要分支学科,现在已经成为研究地球化学过程演化发展的必然途径之一。全面总结了国内外地球化学动力学形成发展与研究现状,并指出了地球化学动力学（特别是成矿作用动力学）的某些发展趋势。     

研究地球化学机制的热动力学方法

章介绍了热动力学方法的研究历史，研究原理以及在研究地球化学机制中的应用，如石膏的脱水反应机制可分二步进行，ＣａＳｏ４．２Ｈ２Ｏ→ＣａＳＯ４．１／２Ｈ２Ｏ→ＣＳＯ４活化能Ｅ＝１１８．７ＫＪ／ｍｏｌ，脱水温度Ｔ＝３８０．６０，呱应速率Ｋ１＝４．４１×１０＾－４Ｓ＾－１方解石的溶解反应机制，在０－５０００Ｓ期间以溶解反应为主，嗣后，发生周期性的溶解反应，热谱图上表现为化学振荡。     

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...     

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。     

生态地球化学与生态地球化学评价

中国地质调查局近年来大力推进多目标区域地球化学调查工作,揭示了微观世界中大量未被发现和认识的现象,进行生态环境研究和评价是面临的主要问题.提出和探讨了关于生态地球化学及其评价问题,包括定义、研究思路、技术路线,以及全球的、区域的与局部的生态地球化学评价等.     

地球化学动力学体系

本文以地球化学作用与其时-空结构的统一性为指导思想,将地质区域和各种地质体视为动力学体系,应用耗散结构理论,通过对云南个旧钖、多金属成矿区的研究,讨论地球化学动力学体系的建立。 作者应用马尔科夫过程理论揭示了沉积过程的地球化学旋回性,并用动力学体系分析阐明每一旋回的时间结构。花岗岩浆的分离结晶作用与对流驱动的热重力扩散作用相结合导致了岩体内痕量元素的化学分带。岩浆期后体系系由具有非线性动力学机制的复杂的反应-输运网络所构成,其拓朴结构使体系产生异常的动力学行为。通过各种物理化学参数的实验测定建立了成岩、成矿作用的动力学模型,并用计算机模拟了典型矿田内热液流体的流速场与温度场。 地球化学全过程的时间结构可以归结为热力学分枝的分支在时间上的展开或多阶耗散结构的阶梯。地球化学场的空间结构产生于耗散结构的局域化和化学波的成生与传播。成矿区域是囿于有界介质内的局域化耗散结构。不同反应前锋的差速前进从而产生不同物种的分异沉淀使成矿区域出现化学分带。成矿源区起因于某种化学反应核心或特殊的物理边界所产生的局域不均一性。 对地球化学动力学体系作进一步的研究可以揭示金属矿源学、历史地球化学与区域地球化学之间的内在联系。     

A New Geochemical Reaction Model for Groundwater Systems

Through a survey of the literature on geology, hydrogeology and hydrogeochemistry, this paper presents a hydrogeochemical model for the groundwater system in a dross-dumping area of the Shandong Aluminium Plant. It is considered that the groundwater-bearing medium is a mineral aggregate and that the interactions between groundwater and the groundwater-bearing medium can be described as a series of geochemical reactions. On that basis, the principle of minimum energy and the equations of mass balance, electron balance and electric neutrality are applied to construct a linear programming mathematical model for the calculation of mass transfer between water and rock with the simplex method.     

Negative Haloes and Geochemical Field Systems of Hydrothermal Deposits

Primary haloes of hydrothermal deposits were previously considered as positive haloes. Although it has been recently suggested that primary haloes incude positive and negative ones, almost all the research work on primary haloes has still focused on positive haloes for various reasons. In order to understand the source of ore substances a number of large hydrothermal deposits related to magmatism including porphyry, skarn and vein type deposits have been studied. It has been found that negative haloes exist on the peripheries of positive haloes of a mineral deposit. On the basis of the study the authors propose the concept of the geochemical field system of ore-forming elements of hydrotherreal deposits, i. e., with the orebody as the centre outwards there occur the mineralized field, positive halo field, depleted field and background field successively.     

地球化学填图与地球化学勘查

在中国与西方国家，地球化学填图的目的与做法并不相同，西方的地球化学填图是由研究机构开展的，使用等离子焰光量计、X射线荧光光谱仪等大型仪器进行多元素分析，目的是取得多种元素在地球表层分布的基础性资料。地球化学勘查则由矿业公司主要分析少量成矿元素，目的是为了找矿。而中国的地球化学填图计划却做出了巨大努力，使地球化学填图取得的资料既有学术价值又对矿产勘查具有重大的实用意义。本文详细讨论了西方国家与中国地球化学填图与地球化学勘查的思路、方法与技术的演变，并瞻望了地球化学填图在21世纪的巨大发展前景。     

Negative Haloes and Geochemical Field Systems of Hydrothermal Deposits1

Abstract Primary haloes of hydrothermal deposits were previously considered as positive haloes. Although it has been recently suggested that primary haloes incude positive and negative ones, almost all the research work on primary haloes has still focused on positive haloes for various reasons. In order to understand the source of ore substances a number of large hydrothermal deposits related to magmatism including porphyry, skarn and vein type deposits have been studied. It has been found that negative haloes exist on the peripheries of positive haloes of a mineral deposit. On the basis of the study the authors propose the concept of the geochemical field system of ore-forming elements of hydrothermal deposits, i. e., with the orebody as the centre outwards there occur the mineralized field, positive halo field, depleted field and background field successively.     

中国典型表层岩溶系统的地球化学动态特征及其环境意义

以中国６个典型表层岩溶系统为例,总结了它们的地球化学动态特征,并对其所反映出的环境意义作了分析。中国典型表层岩溶系统的地球动态特征主要表现为土壤ＣＯ２含量的季节变化和逐年递增趋势,及地下水ＨＣＯ３＾－含量的ＣＯ２效应的稀释效应。前者可能反映了全球气温升高的影响,而后者则反映出表层岩溶系统对大气ＣＯ２具有良好的调节功能。     

地球化学背景与地球化学基准

探讨了地球化学背景和地球化学基准的概念、含义和确定方法.认为随着地球化学的发展,地球化学背景的概念和含义都发生了很大的变化,由初期的注重其“量”到目前的关注其“质”,研究的目的不同,背景值的确定途径也不同.无论是地球化学背景还是地球化学基准,共同之处在于它们独特的参考功能,正是这种参照性质使地球化学背景和地球化学基准的研究在进行环境质量评价和环境立法时具有重要的理论意义和实用价值.     

地球化学急变带与地幔柱资源系统

地幔柱产生大面积软流圈上涌，沿深断裂形成岩浆房，导致大规模溢流玄武岩裂隙式喷发。良好的地幔柱成矿系统常出现在岩石圈不连续界面和三叉拼接裂谷，表现为地球化学急变带。地幔柱资源系统包括以下几方面：(1)地幔柱岩浆分异成矿系统，从封闭到开放环境的岩浆分异形成了富钛、富镁和低钛三个岩浆端员，构成了Cu—Ni(PGE)硫化物、Fe—Ti—V氧化物和Cu—Ag自然金属三个成矿体系；(2)地幔柱同生火山热液成矿系统，包括赤铁矿—阳起石—硅化氧化铜，沥青化—绿泥石—浊沸石化自然铜和碳酸盐化硫化物三个成矿体系；(3)地幔柱同构造盆地油气系统，巨量岩浆的快速成溢流导致地壳的快速沉降，形成同构造热盆地，具有油气前景；(4)地幔柱火山岩、硅质岩和富有机质砂页岩组合为优势生态体系提供了地质环境。     

多目标区域地球化学调查:分析测试面临的机遇和挑战

文章简要地回顾了多目标区域地球化学调查与生态地球化学评价的发展历史,以及近年来多目标区域地球化学调查样品测试方法及质量监控方面取得的主要成就。指出随着生态地球化学评价逐渐成为研究的重点和核心,作为关键支撑技术的分析测试面临重大机遇和挑战:一是要求分析测试具有更高的准确度和精密度,以满足区域地球化学编图、环境监测及变化研究的需要,建议以现有54项指标分析测试方法及质量监控体系为基础,进一步提高某些介质及测试指标的分析测试水平;二是要求开发形成能满足多介质分析、多指标测定、经济有效的一整套分析测试方法体系,以适应生态地球化学评价的需要。     

近年来中等复杂程度地球系统模式的研究进展

近十几年来，地球系统模式领域活跃着一类新兴的模式——中等复杂程度的地球系统模式（EMICs），EMICs以其对计算能力的较低要求和对地球系统的较为完备的描述，使其应用几乎覆盖了简单模式和大气环流模式（CGCMs）的所有研究领域，特别在长期气候变化的模拟方面展现了得天独厚的优势，从而使得在长期气候变化的背景下研究近代气候变化更具现实意义。EMICs已经成为模拟地球系统的有力工具，为目前的CGCMs模拟提供了必要的补充，在简单模式与CGCMs之间架起了一座桥梁。首先回顾了中等复杂程度地球系统模式（EMICs）的发展现状，结合近年来国内外发表的文献探讨了EMICs的基本组成、应用领域，并对EMICs未来的发展趋势进行了预测。