新十年科学大洋钻探——照亮地球的过去、现在和未来

新十年国际大洋发现计划(2013-2023)以探索深部了解整个地球系统为目标,围绕气候与海洋环境、深部生物圈、地球内部与表层连接、灾害与观测等四大科学主题,预测未来,预警灾害,提出了14个前沿科学问题。继板块构造学说掀起地球科学领域的一场革命之后,科学大洋钻探将触发地球科学领域新的革命。     

第三届地球与行星深部国际研讨会在北京召开

地球和行星深部研究是地球与行星科学的重大前沿领域.地磁场与行星磁场起源于行星外核富铁流体对流运动,它的产生和变化蕴藏着行星内部演化的重要信息.近年来,随着观测和计算模拟水平的不断提高,地球与行星深部研究取得了一系列重要进展.继2007和2010年成功举办第     

科学大洋钻探回顾与展望

本文回顾了科学大洋钻探40多年的发展历程,综述了大洋钻探计划的重要科学成就,展示了新世纪IODP大洋钻探将使用多个钻探平台,采用新的以地质作用为导向的研究方法,着重研究三个大的科学课题:深部生物圈与洋底下的海洋;环境变化,过程和结果;固体地球循环和地球动力学。地球正在“变小”,人类要改善与她的关系。IODP将为我们提供可能的信息。     

论非生物成因天然气

从能源气体研究的角度出发,天然气通常指以甲烷为优势组分的可燃性气体.依据甲烷的形成过程可将天然气划分为:(1)生物(或细菌)气,主要指沉积物中的有机质在厌氧细菌作用下分解产生的气体;(2)热降解气,主要指沉积物中的有机质在一定的温度、压力等作用下降解产生的气体;(3)非生物气,主要指源于地球深部的原始气体,或在地球深部由无机反应合成的烃类气体.沉积物中的有机质在细菌、温度、压力等作用下可形成具商业开采价值的天然气藏的生物成因观点已被绝大多数地质学家所认可.然而,非生物成因烃类能否聚集成藏仍是地学界近百年来争论不休的重大科学论题.     

地球深部科学中的静态超高压实验研究

目前超深钻探的最大深度只有13km,幔源岩石所提供的上地幔物质成分资料一般涉及的深度也仅在200km以内,全球性地球物理测量虽然能提供地球深部从地幔直至地球核心的物理参数,但无法了解地表以下各层圈的物质组成,因而开展超高压下的模拟实验研究对于了解地球深部物质的成分、性质和状态非常重要.超高压实验技术分为两大类型:动态超高压实验技术和静态超高压实验技术.动态超高压实验技术是利用各种爆轰装置产生冲击压力,同时在瞬间产生高温.在地球内部,物质一般处于静高压状态,因而动态超高压实验一般仅用来进行核幔边界区和地核物质状态方程的测定,所获得的实验结果可为静高压实验研究提供基础资料,而其他关于地球深部的模拟实验研究主要是在静态超高压实验装置中进行的.     

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.     

地球内部流体的动力学过程与机制

<正> 1 现代地球科学 地球内部流体行为研究涉及到5个方面的问题:即流体在地球内部不同层位的(1)存在形式;(2)分布;(3)来源;(4)迁移过程以及(5)迁移过程中与所附存的岩石间所发生的化学的和物理的作用。这5个方面代表了地球内部流体研究的最关键性问题。地球内部流体的动力过程(dynamic processes)则主要是指第(4)和第(5)个问题。由于进行地球内部流体研究所涉及问题的广泛性和特殊性,以及进行地球内部流体研究时必须以整个现代     

地球物理学界的代沟

一位卓越地球物理学家与其睿智的学生在地球深部行为这样一个地球物理学中心问题上存在长这几十年的纠缠争论。根据简历,现年57岁的唐·安德森(Don L.An-derson)和41岁的托马斯·乔丹(Thomas H.Jordan)这样两位地球物理学家简直就像同一个人。他们都在卡尔特克(Calteoh)取得高级学位,18年前的乔丹还是安德森的学生,且在同行中具有不相上下的威望。     

关于地球生命起源"同源说"

地球上的生命起源问题是一个千古之谜,也是现代科学亟待解决的难题.从20世纪80年代起,笔者就现有主要学说及其引证材料和相关事实进行多学科综合研究,以此提出了地球上的生命起源与地球形成同源的假说,即"生命地球同源说",并不断发展与完善.本文试以生命起源研究或争论中的一些关键和核心问题--如地球生命起源的环境问题、时间问题、有机演化问题以及相关的一些科学问题等为焦点,通过分析讨论阐明"同源说"的基本思想和主要观点,并以此来解释生命起源研究中的某些问题和现象,进而就"同源说"提出的不同于现有生命起源学说的一些观点和论点进行综合分析和阐述.     

地球系统科学(ESS)与网格(Grid)技术

地球系统科学的提出,极大地改变了人们的研究和思维方式,同时也成为促生网格技术的重要因素之一.本文通过研究认为,地球系统科学和网格技术都是复杂的巨系统,二者的结合将是21世纪的重要事件.网格技术将为20世纪遗留下来的世界性地球科学难题(如全球变化、地震预报和宇宙起源等)提供最有力的技术支持.     

地球科学教育及科学家的作用

地球科学是从自然科学中分化出来的一门基础学科.传统地球科学以学科分化研究为主,主要分为两大主干学科,即地理学与地质学.地理学研究的对象是地球表层空间系统,包括人类活动和地理环境两大部分,其核心是人地关系地域系统.     

照亮地球深部的“明灯”——高温高压实验

地球是人类赖以生存和发展的家园,相对于其表层系统(大气圈、水圈、生物圈),人类对地球深部的认识仍然非常有限。地质学/地球化学方法通过研究地表出露的来自地球深部的岩石矿物和来自外太空宇宙的陨石等样品,来推测地球内部物质的性质。地球物理方法则利用地震波来探测地球内部的结构。半个多世纪以来兴起的高温高压技术,使得科学家能够在实验室中模拟地球内部的极端压力和温度环境,同时结合各种现代化分析测试手段,对岩石和矿物在极端高温高压条件下的性质状态进行原位研究,极大地促进了我们对地球内部的物质组成和结构的认识。因此,高温高压实验技术已经成为人类探索地球深部结构和物质组成的“明灯”。     

地球表层微生物地球化学作用

本文探讨了地球表层微生物地球化学作用及其在地学领域中的一些基本概念、难点所在及发展前景 ,为地球科学研究纳入了新的内容 ,拓宽了地球科学的研究范畴 ,对地球科学研究具有重要理论与实际意义 .     

中国深部地下生物圈亟待研究

正习近平主席在2016年全国科技创新大会报告中指出:"向地球深部进军是我们必须解决的战略科技问题".在我国一批地球科学领域专家的建议下,"中国地球深部探测计划"被列入国家重大科技项目议程.深部地下生物圈是地球深部圈层的一部分,也是实现"深地"科技战略的重要内容之一.我国正在组织一批大陆科学深钻研究,其中就包括深地生物圈的探测和研究.另一方面,2016年国家自然科学基金委员会启动了水圈微生物重大研究计划.2017年科技部将微生物组计划列入日程.国际上,2016年美国国家微生物组计划启动.国际大洋钻探计划     

发展国际合作, 促进我国地球系统科学研究

自20世纪后半叶,地球科学相关理论和技术的进步使科学界逐步认识到,地球层圈演化的行为具有整体性.地球系统科学正在成为21世纪基础科学研究的前沿.我国是发展中国家,国际合作对促进我国未来地球系统科学研究具有十分重要的意义.本文结合中国地球科学领域研究和发展的实际,试图对我国改革开放以来国际合作在地球科学领域发挥的作用、经验和教训进行分析,并在此基础上就国际合作在未来我国地球系统科学研究中的重要作用和着眼点提出一些看法.     

追踪边缘海的生命史:“南海深部计划”的科学目标

国家自然科学基金重大研究计划"南海深部过程演变"简称"南海深部计划",于2011年年初启动,是我国海洋科学第一个大规模的基础研究项目.它以"构建边缘海的生命史"为主题,从现代过程和地质记录入手,解剖一个边缘海的发育史,从深海盆演化、深海沉积、生物地球化学过程3方面开展研究.在海盆演化方面,要利用现代技术重新测定南海磁异常条带,探测深部结构,争取钻探大洋壳,系统研究火山链;在深海沉积方面,要观测现代深部海流和海底沉积过程,实现深海过程研究的古今衔接,从深海沉积中提取边缘海古海洋学演变的信息;在生物地球化学方面,采用包括深潜探测在内的各种手段,认识海底溢出流体与井下流体的分布与影响,揭示微型生物在深海碳循环中的作用.与开放大洋和其他边缘海相比,南海具有研究海盆生命史的一系列优势;同时,南海的研究还将为理解亚洲和太平洋相互作用的变化提供无可替代的重要信息.     

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.     

地球深部探测技术与实验研究

2009年4月22日,在纪念第40个世界地球日主题宣传活动上,李廷栋院士发表"认识地球、走进深部"科学宣言,国土资源部贠小苏副部长按动代表着几代科学家探测地球深部梦想的地球模型,宣告"深部探测技术与实验研究专项"(Sinoprobe Program)的正式启动.     

地球大气的"进化"史

包围地球的空气被称为大气。像鱼类生活在水中一样，我们人类生活在地球大气的底部，并且一刻也离不开大气。大气为地球生命的繁衍、人类的发展，提供了理想的环境。它的状态和变化，时时处处影响到人类的活动与生存。但地球大气一开始并不是现在这样子的，它是伴随着地球一起成长，经过了亿万年不断“吐故纳新”才变成今天这个样子。     

起源和未来：地球和地球上的生命

美国科学促进会（AAAS）2009年年会的主题——“我们的地球和地球上的生命：起源和未来”——使人想起今年是查尔斯·达尔文（Charles Darwin）诞辰200周年、《物种起源》发表150周年纪念年。150年后，重新理解当年使达尔文着迷的进化过程和机制，仍旧是热门研究的焦点：