地学中的分数维学

一、分数维学的定义和研究对象 分数维学,又名分数维几何学,是本世纪70年代由曼德布罗特(B.B.Mandelbrot)首次提出来的,后来又有惊人的发展。虽然它是数学的一个新分支,但它研究的是自然界中常见的、变幻莫测的、不稳定的、非常不规则的现象。用数学语言来说,它是研究自然界没有特征长度的图形、构造和现象的自相似性,其图形或状态的复杂程度可以用幂函数的指数D,即用分维数表示。

多学科高层次综合研究是地球科学发展的大趋势*

地球科学的主要任务之一是了解地球内部结构,物质组成以及其运动规律,探讨地球起源、形成与演化过程,加强对地球环境的保护,地质灾害的预测和预防,加速对能源,矿产资源的勘探和开发。从地表到670 km深度的上地幔,特别是岩石圈,和人类的生活紧密相连。所以,上地幔的结构、组成、运动及变化规律是当今,也是21世纪地球科学的重要研究内容。在将要过去的这个世纪中,地质学、地磁学、地球物理学和地球动力学发现了岩石圈形成于大洋中脊,随着年龄的增加向两侧运动,在俯冲带回旋到地球内部。岩石圈的厚度随年龄而增加直到150 Ma,不同的海洋有着不同的岩石圈厚度。大洋中脊和热点之下都有低速介质存在,但是它们所处的深度不同,从而解释了大洋中脊和热点有着不同的物理机制。热点的存在影响着岩石圈的发展。地质学、地球物理学和大陆地球动力学发现了大陆下面有大陆根存在,而且大陆根的深度和大地构造相关,揭示了地球内部的结构和其运动规律相联系。地震学、重力及大陆地球动力学发现了大多地震发生于各个板块的边缘。但是,板内地震,我国有许多此类地震存在,所处的地区其S波速度比邻近地区的速度要低。这样,我们可以根据地球内部结构来找出地震危险区域,做好地震灾害的预防。地震学及地磁学发现了地球内核的旋转速率和地幔不同。21世纪初地球科学的一个重要特点是多学科综合研究。许多重大问题的突破不可能仅依赖于单一专业的研究。国际上地球科学研究的最新动向是建立有特定目标,多学科专家共同合作的大课题,如大陆动力学、CSEDI、RIDGE项目。中国地球科学要建立起多学科的综合研究,特别是地质学、地球化学及地球物理学的合作。中国地球科学不应该仅仅局限于中国之内,不能够仅仅局限于中国的大陆地区,要建立起高质量的观测台网,充分利用国际观测资料。几个能够很快取得成果的研究课题是:我国沿海地区的地质、地球化学及地球物理学的综合研究;青藏高原的成因及演化;我国大陆的大地构造演化及地震危险区域划分。

地球科学的发展趋势与21世纪初我国地球科学研究框架设想

地球科学的根本任务在于认识地球,并利用这种认识去保证人类赖以生存的自然资源供给和优化人类居住的环境。回顾历史,地球科学曾为寻找和利用矿产资源、预报天气和地震、整治国土与论证工程建设及提高人类对自然的认识等做了巨大的贡献,展望未来,地球科学将为维持足够的资源供给及其持续利用,减轻自然灾害所造成的损失,保护与改善环境,促进生态系统的良性循环,协调人与自然的关系继续发挥其不可替代的重要作用。可以预料,21世纪将是地球环境科学的世纪,以系统的观念来认识地球,并为人类提供一个富足、干净的地球,将是21世纪地球科学发展的主旋律。

地球科学研究中的几个问题

作者根据自己多年对国内外地球科学科技情报研究，及所掌握的信息资料，对以下几个问题进行简略介绍，供同行参考．1．地幔柱构造的提出及其意义；2．地幔喷流柱和地热流对岩石圈的影响；3．绿岩带的大地构造性质；4．地球动力学演化模型及地球层图结构；5．前寒武纪成矿作用与地壳演化。