地质科学发展的新机遇: 对地质学发展趋势的思考

地质学作为一门传统科学, 在经历了板块构造理论革命后, 正在面临新的发展机遇——社会可持续发展的需求, 在全球环境变化、人类与自然协调发展等方面提出了许多前所未有的科学命题; 随着地球科学各分支学科在各自领域的深化, 并在系统性和整体性的高度上相互结合, 形成了关于地球系统的新兴领域, 成为地球科学发展所面临的重大挑战. 面对地球科学发展的新趋势, 地质学家将在地球环境演变的历史记录、地球生命与环境的协同演化、固体地球内部与地球表层的联系及其相互作用以及现代地质过程与人类活动的互馈等领域作出独特的贡献. 在研究理念上, 从“将今论古”的认识过程, 发展到以地质记录为现代过程及未来预测提供启示. 我国地质学具有独特的地域优势和研究积累, 如能抓住发展的机遇, 可能出现新的繁荣时期, 并为社会做出重要贡献.     

浅谈我国地球环境与生命过程研究中的一些科学问题

社会可持续发展的需求与人类环保意识的增强对地球地表环境与生命协同演变的研究提出了更高和更具体的要求. 地球表层环境生物地球化学过程及地生物学效应是认识与解决地表环境与生命演化的关键科学问题, 其核心研究内容概括为生源要素的环境生物界面动力学及生态效应; 毒害污染物的环境生物地球化学过程及机体影响; 地表环境变化的地生物学响应与生命适应机制; 污染地表环境的生态风险评估与生物修复等. 古生物学作为一门地质学和生物学的古老交叉学科, 在地球系统科学研究中能够发挥独特的作用. 古生物学家和地质学家应当更加关注地质历史时期环境的变化对生物演化的影响, 从而为研究现代环境和生物多样性的关系提供更多历史的借鉴. 基于我国地层古生物学研究的现状和资源的优势, 提出了我国在地史时期环境变迁与生命演化研究领域值得关注的几个热点的科学问题. 经济的快速发展推动了地球科学发展的同时也产生一些新的问题, 如荒漠化加重、环境污染的加重、化石资源的破坏等, 这些都对我国地球环境与生命过程的研究提出了严峻的挑战.     

地质灾害来了我们该怎么做

地质灾害是指在自然或者人为因素的作用下形成的,对人类生命财产、环境造成破坏和损失的地质现象,如滑坡、泥石流、地震、火山、地热害等. 近年来,泥石流、滑坡、地震等突发性地质灾害频繁发生,让人措手不及,给人类的生命财产造成巨大的威胁.     

三峡移民工程合理开发地质环境的地质经济论证

三峡库区的地质环境已相当恶劣，加之众多移民进行了广泛的开发活动必将加剧。因此，能否保证称民工程活动与地质环境保护相统一，将直接关系到库区今后的持续性发展。本文依据三峡库区移民工程地质环境质量损益经济评价，从地质环境经济的角度，论证了三峡库区中、小型水电工程、农业开发工程、采矿工程、城镇迁建工程、公路工程等移民一旦 质环境的途径及地质灾害防治对策，为正确进行移民工程建设和保护地质环境提供依据。     

丝绸之路经济带自然灾害与重大工程风险

丝绸之路经济带穿越了地质结构复杂、构造运动活跃、气候条件多变的地区,区域内各种原生和次生自然灾害频发.地震作为典型的原生自然灾害具有突发性强、危害范围广、破坏严重等特点,并诱发一系列次生灾害.气象灾害具有种类多、空间分布广、时间跨度大等特点.山区地质灾害大多由地震、极端降雨等灾害诱发,具有类型多样、分布广泛、危害严重等特点.该经济带沿线各类自然灾害风险严重影响沿线各国深入合作与交流,制约着社会经济的快速发展.本文阐述了丝绸之路经济带上地震灾害、气象灾害和地质灾害等三类主要自然灾害特点及其发展趋势,并针对丝绸之路经济带上的重大工程建设,提出了5点应对策略:(1)建立丝绸之路经济带孕灾背景和灾害数据库;(2)集成现有的灾害防控技术,研发减灾关键技术;(3)发展空-天-地立体、全天候的监测预警方法;(4)科学评估灾害风险;(5)建立多国协调减灾和信息共享机制.     

国际火星探测科学目标演变与未来展望

火星探测是当前太阳系探测和行星科学的焦点.经过近60年的发展,火星成为除地球外,探测和研究程度最高的太阳系行星体,派生出火星空间环境、火星大气、火星表层/次表层物质组成、形貌构造、撞击历史、冰川和冰冻层、气候变化、火星内部结构等多个研究领域.火星陨石研究和实验室模拟研究(实验模拟、数值模拟等)也得以快速发展.火星的重大科学发现包含早期和现代的水活动证据、地质环境多样性、现代地质过程监测、甲烷和有机物的发现、大气组成和演化、当前和近期气候变化、重力场和表面辐射环境等.重大科学成果的取得得益于科学目标规划的指引,也影响着未来科学目标的制订.通过梳理美国火星探测项目分析组(Mars Exploration Program Analysis Group, MEPAG)近20年火星探测科学目标(生命、气候、地质、载人)的演变,展现出国际火星探测思路及未来探测重点.未来10年的火星探测将进一步认知火星内部结构、开启火星生命探测的新阶段和开展火星和火星卫星样品返回.中国开展的火星探测任务也将为国际火星科学发展做出贡献.当前火星仍有诸多重大科学问题未有解答,这些问题与太阳系的重大科学问题紧密融合,突显出火星探测在太阳系形成演化以及太阳系行星宜居性的形成演化研究中不可替代的重要地位.     

极端气候工程地质:干旱灾害及对策研究进展

受全球气候变化影响,极端气候事件的发生频率和强度均呈显著加剧趋势,并通过各种方式作用于地质体,诱发一系列工程地质灾害,严重影响经济社会可持续发展,给当前工程地质研究带来许多新的挑战.迫切需要加大极端气候工程地质作用及防灾减灾基础研究.这对于提高我国重大工程应对气候变化和极端气候事件的防御及其决策能力,提升我国自然灾害综合防治能力,具有重要战略和现实意义.这也是现代工程地质学科的重要使命和发展方向.针对干旱灾害问题,近些年来工程地质界围绕干旱气候-土体相互作用方式、作用结果、监测技术及对策开展了大量研究,在干旱气候作用下土体工程性质响应过程及灾变机制方面取得了重要进展,尤其在土体蒸发、收缩、龟裂过程及机理等方面取得了一批创新性研究成果,弥补了工程地质领域在干旱气象灾害方面的研究空白,为指导干旱地区的工程地质实践和防灾减灾工作提供了科学依据.今后,除了需要加强气候变化以及大气-地质体相互作用基础研究外,还应该加强相关技术研究,如分布式光纤感测技术、基于自然解决方案的微生物地质工程技术、大数据与云计算技术、人工智能等,为工程地质防灾减灾提供先进的理论和技术支撑.     

地质科学大数据及其利用的若干问题探讨

地质科学大数据是一种时空大数据,其特征与一般大数据有相似之处,也有显著差别.为了应对挑战,需要引进大数据理论、方法和技术,开展对地质科学大数据的统合和利用.采用大数据技术直接在海量时空数据和文本数据中挖掘知识,能突破采样随机性和样本空间狭小、仅凭少量观测数据和固有模式进行判断,以及传统数据分析方法的限制,有可能取得地质科学的新发现.目前常用的一系列数学地质方法和一般空间数据挖掘方法,经改造可用于地质科学时空大数据挖掘.大数据时代地质科学发展所涉及的关键科学技术问题,包括结构化数据与半结构化非结构化数据、大数据与小数据、混杂性数据与精确性数据、模型与数据、静态勘查模型与动态监测模型等的一体化存储管理和处理,数据挖掘与数据分析的结合、相关关系与因果关系的统一,地质科学大数据的深度挖掘和可视化."玻璃地球"是地质科学大数据的有效载体,开展"玻璃地球"建设是解决上述各种科学技术问题的最佳途径之一.     

中国大陆盐湖盆地成盐环境演化的分形理论研究

分形理论在地球科学的应用范围,目前涉及到地震走时、水系展布、海岸形态、盆地地质界面、矿物结构及元素迁移等领域,一般仅从系统过程的一个特征信息开始演绎其分形的量度,很少对系统过程的完整演化进行讨论,在盐湖科学领域,分形理论的研究尚处于空白地位,盐湖资源与环境的分形理论研究是盐湖地学的前沿方向,值得进行积极探索。本文运用分形及分维的理论和方法,分析了中国大陆盆地盐湖卤水演化的反应过程、终止形式、酸碱度状态和组分演化的多标度、多方向以及地域性等因素,演绎出了我国各大盐湖区的成盐矿物组合特征和成矿远景环境,并指明了区域找矿方向,为盐湖矿产资源的勘探和开发提供理论依据。     

可持续发展进程中的我国城市地质灾害

本文总结了现代城市地质灾害的基本特征，从环境—城市—社会这个系统出发，分析了社会、经济可持续发展进程中我国城市地质灾害的特点，力图为城市防灾体系的建立和社会持续、稳定、协调发展提供可资借鉴的资料。     

关于第四纪地质的科学研究工作

为了开展第四纪地质科学研究工作,中国科学院于1月19—20日召开了一次第四纪地质科学研究座谈会。参加座谈会的有地质部、北京地质学院、北京大学、北京农业大学及中国科学院有关研究单位的地质、古生物、土壤、地理等各方面的专家和教授四十余人.苏联专家帕夫林诺     

封面说明

正微塑料通常是指直径小于5 mm的塑料碎屑和颗粒.微塑料作为一种新污染物,被列入环境与生态科学研究领域的第二大科学问题,成为与气候变化等并列的重大全球环境问题.本期"环境微塑料"专题系统介绍了水、土、气、生、沉积物等多介质环境中微塑料的研究现状与进展,展望了环境微塑料未来研究方向与关键科学问题.封面图片显示了环境中塑料垃圾分解产生的微塑料通过摄食与呼吸等途径进入人体的过程与积累.     

古老而充满活力的古生物学

古生物学,一门地质学与生物学相结合的边缘学科,是研究地质历史时期生命的科学.她永恒的研究主题是生命的起源和演化.她是认识生物和地球发展史的最可靠依据,是现代地质科学的重要支柱,也是进化论和唯物主义自然观创立与发展的科学依据.她在石油、天然气、煤等化石能源及矿产资源的勘探与开发中有着广泛的应用,对控制生态平衡和保护人类的地球家园,正起着越来越重要的借鉴和指导作用.     

《中国气候与环境演变》

由科技部、中国气象局、中国科学院联合资助编写的《中国气候与环境演变》科学报告已经由科学出版社出版.这是我国第一部全面评估中国气候与环境演变基本科学事实、预估未来变化趋势、综合分析其社会经济影响、探寻适应与减缓对策的专著.该报告由中国气象局局长秦大河、国家自然科学基金委员会主任陈宜瑜、科技部副部长李学勇共同担任主编.该报告集中反映了地球科学、可持续发展以及环境外交等领域在气候与环境变化科学事实研究、影响分析以及适应与减缓对策研究方面的最新成果,并对南水北调、三峡工程、青藏铁路建设等重大工程建设与气候和…     

生物地球物理学的产生与研究进展

地球庞大的生物群落广泛地参与了岩石圈浅层、水圈和大气圈的物理和化学性质的改造过程. 认识生物圈及其与其他各圈层相互作用, 具有重要的地球系统科学意义.近年来, 随着生物地球科学的发展, 地球物理学方法和技术开始被应用于地质微生物改造作用、地球物理场对生物的影响等研究, 从而产生了生物地球物理学这一新的分支交叉学科. 本文评述了生物地球物理学的产生和一些最新研究进展, 旨在促进生物地球科学的发展与深化.     

构造、地貌和气候对汶川地震同震及震后地质灾害的控制作用 ——以龙门山北段通口河流域为例*

通过对汶川地震驱动的通口河流域同震崩塌、滑坡等地质灾害的野外实地考察和遥感影像分析,获得通口河流域同震及震后地质灾害的空间分布情况,结合对通口河流域构造、地貌和气候等因素的分析,获得以下认识：（1）构造因素（汶川地震）是导致通口河流域同震地质灾害的根本原因;（2）地貌因素为同震及震后地质灾害的发生提供了重要的环境条件;（3）以降雨为主的气候因素是导致震后通口河流域地质灾害发生的直接诱发因素。     

深入地球深部 认识地球本体

今年6月在北京召开的两院院士大会期间,中科院院士、中科院地质与地球物理所研究员滕吉文提出:无论是针对现今资源、能源困境或"瓶颈"的破解,还是应对地震及地质灾害防范预测的需要,都要求我们去深化认识现在我们尚不很熟悉的地球深部世界.     

古老地质样品的黑碳记录及其对古气候、古环境的响应

黑碳是由生物质和化石燃料等不完全燃烧所产生的,具有高度稳定的芳香性结构,在地质样品中可以长期地保存。首先介绍了黑碳的化学性质和地质样品中黑碳的分离测定方法,然后对地质样品中黑碳记录的科学价值进行讨论,并详细论述了不同环境地质样品中黑碳的分布和古气候、古环境意义,并指出了地质样品中黑碳研究的重要方向。     

黄山归来不看岳——黄山世界地质公园

联合国教科文组织与国际地质科学联合会、国际地理科学联合会共同发起,于1999年提出地质公园计划,并建立世界地质公园网络,重在加强地质遗迹的保护,进行科学研究,并适当开发,以发展旅游业,提供就业机会,促进地方经济的发展,开展科学普及和生态、环境教育.     

编者按

<正>环境污染问题已成为人类社会发展所面临的最严重的挑战之一.控制和减少污染物排放、保护和改善赖以生存的生态环境、实现社会与经济可持续发展,是人类面临的重要而紧迫的任务.目前我国处在污染物集中爆发阶段,各类污染物治理迫在眉睫.环境催化就是一种将环境工程与催化技术相结合的污染物控制科学与技术.环境催化是环境科学与催化科学交叉的新兴学科