“深时”（Deep Time）研究与沉积学

近百年来全球气候正在经历一次以变暖为主要特征的显著变化,人类文明的发展迫切要求我们对这种变化的发展趋势及其环境与资源效应有更加深入的了解。仅仅对现代和第四纪气候研究是有局限性的,全面了解地球表层及气候系统需要研究整个地质历史时期地球表层系统的发展演化。基于这样一种需求,从沉积记录研究前第四纪地质历史时期的地球古气候变化及重大地质事件,并为未来气候预测提供依据的“深时”（Deep Time）研究计划在国际地球科学界逐渐形成。“深时”研究将聚焦地球气候系统中的重大科学问题,通过地质历史时期极端气候事件探讨气候变化的极限和速率、大气成分和大洋成分变化、大气环流和大洋环流以及生物圈、固体地球与太阳的联系等,最终揭示地球气候系统与地球系统的联系。“深时”研究将通过解译、定年和模拟的基本方法,发展完善大陆科学钻探项目,获得保存良好、高分辨率的沉积记录是重中之重。可以预见,“深时”研究将与“深空”（Deep Space）、“深海”（Deep Sea）和“深部”（Deep Interior）研究计划一样,成为未来国际和国内地球科学重大研究领域。同时,在开展“深时”研究过程中,沉积学也将扮演核心学科的角色发挥重要的作用。     

关于地球圈层差异旋转理论研究的综述

地球内部各圈层差异旋转的各种假说中,“内快外慢”说已形成较完整的理论,并被科学测试所验证。在这一理论形成过程中,数学工作者也做出一有益的贡献。研究表明,“内快外慢”差异旋转是地球内部各种运动的源动力。     

地球系统多圈层构造观的基本内涵

地球系统多圈层构造观的基本点是,把地球作为一个活的天体放在宇宙系统之中,更多地考虑地球深部壳-幔-核之间的相互作用,考虑地外天体对地球运动的作用和影响。这一构造观认为:构造运动并不仅仅是岩石圈板块之间的相互作用,而是地球系统的全球动力作用过程;陆与洋是对立统一相互转化的,单纯的大陆增生说是不正确的;地幔对流说至今未被证实,陆块是活动的,但不能大规模漂移;大陆地壳不是单纯地侧向或垂向增生,而是多旋回构造-岩浆作用叠合的产物;地球的构造不是均变式向前发展,而是非均变、非线性、旋回式向前演化的;地球表层在不同地史阶段,均有其受相应深断裂体系控制的不同的构造格局,大西洋-印度洋-太平洋式大洋盆体制,只是在中生代晚期以来才出现的。      

Gaia理论与地球系统科学

本文简要介绍了Gaia理论的提出背景、科学内涵,及其最初验证模型———雏菊世界。Gaia理论将地球与生物当作一个可以自我调节的整体,强调生物圈对全球环境的调节作用。在此基础上,文章着重分析Gaia理论在全球变化、地质事件、生物进化研究中的应用,指出在进行地球系统科学研究过程中,应以Gaia理论为指导,不能把生物仅仅作为环境的附属产品,而片面强调环境对生物进化的制约。同时也要认清生物在自身进化的同时,也积极地调节着全球环境,使之更有利于生物进化。生物圈是地球具有生命的直观体现,同时也是联系地球各圈层的关键环节。正确认识生物圈对于全球环境演化的调节作用,不仅帮助我们认识地球系统的全貌,更可以推动地学研究深入发展,对全面研究全球变化有积极意义。Gaia理论正处于发展期,理论需要进一步发展与完善,在实际应用中,应该对现有的学科进行更为广泛的综合。我国地学工作者应该抓住这一科学方向,为地球系统科学理论做出应有的贡献。     

“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。     

普通地質讲座

第五讲岩浆活动与火成岩一、从地壳的裂缝中喷发出熊烈的“火焰”在第二讲中,我们着重的谈过了风化侵蚀作用对地球外貌的影响,现在让我们再来谈一谈地球内部的情况。也许你曾经有过这样的疑问:“地球的内部究竟是什么呢?”“我们怎样才能知道它内部的情况呢?”“它的内部是否和外表一样也在变化着呢?”……是的,这许多令人难以思议的问题,在几百年甚至几千年前,就有过许许多多人在问着自己。直到地质科学     

单位线分析中的离散化求矩差

在单位线分析中,常利用矩法确定参数。在求矩计算中存在求矩差。文献[1]中,把连续变化过程按离散化过程来求矩,其产生的求矩差有二类:一是“离散化求矩差”;二是梯形公式求积误差”。实际上,通常在求矩中,不论阶梯化过程的净雨或是对连续变化过程的径流,均离散为一个个集中于计算时段△t 中心的离散化过程来计算的。对净雨来说,其求矩差有以离散化过程替代阶梯化过程所产生的“离散化求矩差”。对径流来说,则求矩差有以离散化过程替代折线变化过程的“离散化求矩差”以及用梯形公式求和来替代积分所产生的“梯形公式求积误差”。对瞬时单位线或单     

地球表层系统与中国区域大地构造的研究发展

地球表层系统科学与地质学史都具有自然科学和社会科学相结合的特征,两者研究内容和研究目标互有关联,都是从不同角度揭示地球各种地质作用和地质过程的客观规律,促使人与自然和谐发展。在地球表层系统各地质学科中,大地构造占有重要地位,因而探讨中国区域大地构造研究史,对地质学史也有重要意义。文中将中国区域大地构造的研究分为6个阶段,总结其发展的经验和过程,说明社会环境、科学路线、科技水平、思维方法等是决定科学发展的关键因素。21世纪地球表层系统科学将成为地球科学的主流之一,中国区域大地构造的研究应迅速融入地球表层系统的研究,同时也要积极创建新的大地构造理论体系。     

中国大陆科学深钻发展的若干思考与建议

科学钻探是获取地球内部信息的最直接和最重要手段,在解决“向地球深部进军”战略科技问题上起着无可替代的作用。本文简要回顾国内外大陆科学钻探的发展历程和深钻的发展现状,分析大陆科学深钻发展特点与态势;围绕中国大陆科学深钻,梳理其关键科学技术问题、面临的挑战与机遇;在此基础上提出中国大陆科学深钻发展的目标、优先发展方向与发展途径建议。大陆科学深钻能够为地球动力学过程、地质灾害、地质资源和环境变化等全球关注的地球科学前沿问题提供独特的研究途径,但是其实施深度又受超高温和超高压等恶劣井眼环境的制约;现代科学技术的进步有力促进了大陆科学深钻中各项技术的发展,为超深井和特深井科学钻探提供重要支撑。中国大陆科学深钻应以9000～15000 m特深井为目标,注重“超深”“深时”和“深观”等领域的科学问题,优先发展地球深部构造、深部生命、深时气候和深部资源探测等方向,研究超深物质、动力学过程和岩石物理等实验技术,研发超高温超高压环境下的钻井、测井和长期观测等技术与装备,促使我国深地探测能力和水平实现一次飞跃。     

“将古论今”——环境科学研究中的历史地质学方法

传统地质学的“将今论古”方法使地质学取得了巨大的成就,而且还将是今后地质学发展的指导思想,但面对资源、环境、减灾等人类在二十一世纪的主要问题,地球科学所面对的问题时,地质学家首先应该改变或者更新自己的思维方式。如果以地球演化的同一性原理来认识地球,则“将古论今”的方法对解决地球科学面临的挑战人有重要的意义。以历史地质学的方法和视角,研究地质过程的发生、发展和演化过程,以及这种过程在今天和明天的演化趋势,及其对人类生存环境的影响,将是今后一十时期地质科学的主要任务。     

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。     

浅议学科交叉与地球系统科学

以整体系统的观念认识地球 ,强化学科间的交叉与渗透 ,是 2 1世纪初地球科学发展的主题。各国都十分重视推动学科交叉研究 ,并将学科交叉分为Modidisciplinary、Interdisciplinary、Transdiscipli nary三个层次。地球系统科学的两大前沿为“地球系统的联系”和“地球系统的演化” ,2 1世纪地球科学的突破在于地球系统变化理论的形成。笔者指出 :目前 ,我们的观念还跟不上地球科学的发展 ,尤其是“学科交叉”的理念不强 ,缺乏地球系统科学的思维 ,但我们有开展地球系统科学研究的有利条件     

1991年度国家自然科学基金项目指南(地球科学和专门领域部分)

本指南所涉及的地球科学的范围,包括地理学、土壤学、地质科学、地球化学、地球物理学、空间物理学、大气科学、海洋科学、环境地学。 近三十年来人类的地球观发生了深刻的变化。突出的代表是以“活动论”为特征的板块构造学说的出现,引起了固体地球科学的革命性变化。当前,国际岩石圈计划正在组织实施全球地球科学断面计划、大陆深钻计划和大洋钻探计划。国际科学联盟理事会已决定开展统观地圈、生物圈、水圈和大气圈的国际地圈—生物圈计划(IGBP),即全球变化研究计划。     

全球变化及其相关科学概念的发展与比较

在回顾全球变化科学产生和发展历史的基础上,针对当前全球变化、全球气候变化、全球环境变化、地球系统科学在概念和内涵上存在混淆的情况,就全球变化等概念的内涵、产生的过程及其联系进行了综述、分析和比较。提出全球变化是指对人类现在和未来生存与发展有重要的直接或潜在影响、由自然因素或人类因素驱动在全球范围内所发生的地球环境的变化,或与全球环境有重要关联的区域环境的变化。气候变化和全球环境变化的研究范畴包含在全球变化之中,但又各有其关注领域和交叉部分;而地球系统科学是解决全球变化问题的科学理念、思维方式和解决方案。]     

地球的节律与大陆动力学的思考

地球的节律可能是地质作用在地球发展中普遍存在的规律，既有不同的类别，又有时限不同的级别。节律具有突发性和旋回性或周期性，总的构成不同的发展阶段。地球节律可能最终受到天文因素背景的控制。节律现象因受到地区性因素以及一些非线性因素的叠加和干扰，形成不同程度的耦合和偏离，表现十分复杂。文中讨论了较长周期的沉积旋回周期和构造岩浆旋回周期。大陆地质是地球动力学的信息库。文中讨论了陆壳形成、大陆在地史中的聚散演变；讨论了联合古陆和超级大陆的周期，也涉及板块运动、大陆聚散及其受深部过程的控制和驱动力问题；最后论述了地球阶段性有限膨胀的可能性及其初步检验情况。     

浅谈大气科学与地质学的学科交叉

随着新一轮的科技革命蓬勃兴起,大气科学学科正步入地球系统科学的新时代,学科交叉必然产生新的增长点.大气科学的发展经历了观测-理论-模型的三个阶段,很好地践行了“数据-模式驱使科学”的研究范式.然而,地质学具有更深远的时空复杂性,需要更长时间的数据积累.目前,地质学正面临着研究范式由观测向理论和模型的转变.大气科学与地质学的交叉将为这一转变提供经验和启示.同时,大气科学与地质学的交叉,需要研究气候系统上边界(大气顶的太阳辐射)和下边界(固体地球形态)变化导致的大气和海洋环流的响应.研究这些问题,将成为发展同时统辖“分钟、小时”直至“地史”的时间尺度的大气科学理论的关键,也是未来地球系统模式发展的重要方向之一.中国地质大学(武汉)的大气科学专业,作为推动大气科学与地质学交叉的排头兵,任重而道远.      

关于在《地球科学进展》杂志开辟“发展战略论坛”专栏的公告

2004年是我国制定中长期规划、“十一五”规划的关键一年，为了给我国制定地球科学和资源环境领域以及全球变化研究方面，提供有参考价值的文献，《地球科学进展》从2004年第4期起开辟“发展战略论坛”专栏，邀请各领域的专家学者，就我国学科发展方向发表自己的见解，主要刊登地球科学（包括地理学、地质学、地球化学、地球物理、空间物理、大气科学和海洋科学等分支学科）、地球系统科学.     

地球系统科学的发展与展望

简要回顾了地球系统科学从20世纪80年代作为人类迎接全球环境问题的挑战而提出的集成研究方法、到逐步成长为一门新兴学科的发展历程，系统阐述了地球系统科学的研究目标、研究对象、研究方法及所关注的科学问题。地球系统科学是一门连接地球科学、生命科学、计算机和对地观测技术以及其它相关科学的一门新兴的交叉学科。由于它所针对的特定的全球性环境问题，关系到社会的可持续发展和人类的切身利益，因此，它也是一门有极强生命力的科学。     

一九九零年度国家自然科学基金项目指南(地球科学和专门领域部分)

本指南所涉及的地球科学的范围,包括地理学和土壤学,地质科学,地球化学,地球物理学,空间物理学,大气科学,海洋科学,环境地学。 近三十年来人类的地球观发生了深刻的变化。突出的代表是以“活动论”为特征的板块构造学说的出现,引起了固体地球科学的革命性变化。当前,国际岩石圈计划正在组织实施全球地球科学断面计划、大陆深钻计划和大洋钻探计划。国际科学联盟理事会已决定开展统观地圈、生物圈,水圈和大气圈的国际地圈、生物圈计划(IGBP),即全球变化研究计划。     

苏联研究地球古地质史的新方法

地球的年龄大约是46亿年。如果要问地球形成初期在它上面都发生过什么变化,全世界海洋水域面积有多少,陆地的分布及漂移情况如何,所有这些问题现在只能通过间接判断来回答。 前不久,苏联科学院O·IO·什米德塔地球物理研究所的科学工作者在分析地球卫星一月亮轨道演化的基础上,提出了构拟地球古地质史的方法。 据测定,月亮的年龄与地球相仿。今天,月亮正处在距离我们相当于60.3个地球半径的位置上。然而,由于月亮总是不停地远离我们,因此这个距离也是不断变化的。使用激光测距得知,月亮正以每年3.8厘米的速度远离地球。科学家认为,40亿年前,地球和月亮之间