数据同化方法在固体地球物理学中的应用研究进展

数据同化将观测数据与模型融合,可提高模型参数的真实性或模型输出状态的可靠性,为尽可能实现物理和数学模型对固体地球实体的精确映射提供了一种有效的解决方法。本文梳理多种数据同化方法在多个固体地球物理学分支中的应用和研究现状,并初步探讨数据同化方法在固体地球物理学中亟须解决的问题。

深化大陆构造研究 发展板块构造 促进固体地球科学发展

目的提出深化大陆构造研究,发展板块构造,推动固体地球科学发展的思考与建议,以引起关注与讨论。方法面对当代地球科学的最新发展和板块构造与大陆动力学研究的新进展,根据中国大陆地质与大陆构造在全球共性中的地域突出特点及其在现代地学发展中的独特意义,提出深化大陆构造研究的思考和建议。结果提出了一系列新的思考和建议。结论深化大陆构造研究是发展板块构造,推动固体地球科学发展的必由之路,势在必行。

GEOSS条件下固体地球灾害的广义遥感监测

地质灾害、地震灾害与矿山灾害是中国的主要固体地球灾害,地壳运动变化与岩石受力灾变是固体地球灾害发生的根源。通过分析岩石受力灾变辐射异常实验研究及固体地球灾害遥感监测实践研究的国内外现状,提出了综合多种电磁与非电磁手段,构建全方位、多层次的卫星-航空-地表-地下四位一体、立体协同的广义遥感监测体系。论述了突破经典遥感信息融合的局限,从时间、空间和物理尺度研究和挖掘广义遥感信息中多种物理量之间及岩石灾变前兆之间的内在机理与关联规律的必要性。为提高固体地球灾害前兆识别的可行性与可靠性,分析了在GEOSS条件下构建固体地球灾害广义遥感监测体系的有利契机和若干前沿问题,包括广义遥感信息融合理论、固体地球灾害前兆识别模型等。

激光剥蚀等离子质谱微区分析在固体地球科学中的应用进展

当前分析化学技术正向着痕量微区方向发展。这使得我们能够用更小更少的样品直接得到更多的地球化学信息。在诸多微区测试技术中,激光剥蚀等离子质谱(LA ICPMS)技术发展最快。其地质应用较广,激光探针等离子体质谱能够进行固体样品的微区微量元素和同位素的分析,具有灵敏度高、简便、快速的特点,同样具有在同位素定年上的潜力。近年来又研制出激光剥蚀多道接收等离子质谱(LA MC ICPMS)仪,使得微区同位素分析开始了新的革命。而多种微区技术综合应用为近几年分析地球化学新的趋势。

浅谈固体地球科学与地球系统科学

地球科学在20世纪的诸多进展中,对后来科学发展具有深远影响的基本认识之一是地球演化的行为具有整体性,其不同的圈层确实通过多种途径相互作用,且人类活动已成为地球演化的重要营力之一。这些认识导致地球系统科学思想的产生和发展,并使不同圈层相互作用的过程和机理、人与环境的相互作用研究成为21世纪基础科学研究的前沿。地球系统科学强调地球不同圈层、不同单元相互作用的整体性和关联性,因而科学研究必须从"整体地球系统"的视野出发,但研究过程又必须从关键区域入手。我国是地球系统科学研究的关键地区之一,未来研究应立足地域优势和特色,攻克全球性重大科学问题,解决社会对地球科学的知识需求。

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...

PBL教学模式在固体地球物理专业人才培养中的应用

以问题为基础、学生为主体、教师为引导的PBL教学模式已被广泛应用。本文针对中国地质大学(武汉)固体地球物理专业人才培养目标,结合专业选修课设计了教学方案,分析了PBL教学模式应用的可行性和逻辑过程,讨论了需要注意的问题。

固体地球系统的复杂性与自组织临界性

根据“复杂性科学研究复杂性的涌现机制、是２１世纪的科学”和“地球系统的复杂性研究将是２１世纪地学发展中居于战略地位的生长点之一”的认识，提出了“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。笔者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是“固体地球系统总体上是远离平衡、时空延展的复杂耗散系统。地球物质多组成耦合的相干与协同及多种广义地质学（地质学、地球物理学、地球化学）过程的耦合及其非线性相互作用二者之多重叠加引发自组织过程所涌现的系统整体性状、结构与动力学行为的复杂性与自组织临界性”，并从这一认识出发，提出了固体地球系统复杂性与自组织临界性的八个研究主题，并分别进行了论述。最后笔者提出了地球系统复杂性与自组织临界性研究的方法论。

从固体地球观向流体地球观转变

在本文中主要探讨从过去的固体地球观向今后流体 (特别是气体 )地球观转变的实际和理论上的必要性 ;提出建立整体地球科学必须找到一条逻辑串纲 (主心骨 )。

回顾与展望——21世纪的固体地球物理

回顾了 2 0世纪固体地球物理学的发展历程和对地球科学发展的贡献 ,阐述了地球物理学在社会发展中的先导作用和地位 ,并以中国反射地震方法取得巨大成功的实例 ,说明国民经济建设的巨大需求 ,是地球物理学发展的重要动力 .最后 ,给出了 2 1世纪地球物理学的发展方向和研究重点 ,强调地球物理学科要与时俱进 。

全球水分布和气压变化对固体地球质心位置的影响

根据IERS决议，国际地球参考系的原点是地球固体部分、海洋和大气的共同质量中心因此，地球上流体部分质量分布变化会改变固体地球质心相对于国际地球参考系原点的位置变化．空间技术如SLR和GPS的观测结果表明，固体地球质心可能有幅度达10毫米的位置变化，所以给出固体地球质心位置变化以及地球物理原因已成为重要问题.本文采用了全球4000多个地面气象台站从1949到1982年的月平均降水、温度和气压值，对水和大气的分布变化引起的固体地球质心位置变化进行了计算，得出水储量分布变化对固体地球质心运动比气压分布变化有更大的贡献，固体地球质心位置变化的最大值可达4毫米．

固体地球－海洋－大气耦合的一个简单线性模式及其试验结果

选取实际的海陆边界，建立了一个固体地球－海洋－大气耦合的简单线性模式，模式中包含了地气角动量守恒的关系，地转变速摩擦力对大气的作用，风吹流改变海温异常，海温异常又改变大气的质量分布．在无外源作用于地球系统的情况下，地球系统内部的各个部分（纬向风、海温和地转速度）都存在着准两年振荡（ＱＢＯ），由此可见，ＱＢＯ是地球系统内部的一种固有振荡。

固体地球物理学与板块大地构造学的交汇

文中从固体地球物理学与板块大地构造学的交融合汇历史出发,诉述岩石圈探测与大地构造物理学的基本思路。大地构造物理学的研究包括以下5个方面内容:大陆岩石圈调查;区域壳幔结构的成像和解构;全球对比同类大地构造单元的壳幔结构;动力学分析找出每一种大地构造单元生成和演化规律;验证动力学作用模式。以实例说明了区域壳幔结构的解构。最后提出当前大地构造物理学的研究方向与问题。

九十年代固体地球科学及超大型矿床研究若干进展

90年代，国内外地学工作者将现代科学的新方法、新技术应用于地球科学研究中，通过深海钻探、高温高压技术与地球物理手段等多种方法综合研究，致使在：地球的核-幔组分；CO2的起源、全球变化及其与成矿的关系；岩石圈的演化与缺氧事件、生物灭绝、海底扩张及成矿的相关性等诸多固体地球科学研究领域，均取得了若干最新的认识和重要进展。本文还对超大型矿床及分散元素成矿机制等的研究新进展分别作了阐述，并提出在华南和西南地区要重视晋宁期和喜山期成矿作用的研究。

中国三维固体地球可视化网站的规划与设计

建立固体地球结构可视化网站是当今全球地球科学研究的迫切要求．在国家自然科学基金委的资助下，中国三维固体地球结构网站紧跟国际潮流，应运而生．该网站利用三维可视化成像技术和计算技术，综合我国现有地球物理观测资料，为研究者提供了一个可方便获取数据和交互处理图像的平台．在技术上，该网站采用交互式开放结构，用户可以按自己的需要和研究目的，下载或上传数据，实时处理数据和显示图像结果，并对计算过程进行交互控制和引导，充分提高地学数据的利用效率．

超高压变质作用：固体地球科学领域的新挑战

本文简述了国际上超高压变质岩研究领域中十年来的主要进展。含柯石英变沉积岩的发现暗示了上地壳物质可被迅速带至地下９０ｋｍ或更深处经受超高压变质作用，并在八千万年中很快折返出露地表。这一研究在实验岩石学、造岩矿物学、同位素年代学和大陆造山带的地球动力学等四个方面给固体地球科学领域带来了一系列重大突破。预计在今后五至十年内，这一研究将保持其热点地位，并围绕超高压变质作用过程和超高压变质岩折返的动力学过程展开工作。

我国南极固体地球科学研究的最新进展和主要成果

本文报道了近三年中国在南极地球科学研究上取得的主要进展和成果：编制了南极大陆地质图，完善了布兰斯菲尔德海峡地层层序和构造格架，揭示了拉斯曼丘陵泛非构造－热事件的地质含义，首次在南极发现硅硼镁铝矿，进一步研究了菲尔德斯半岛火山岩时代和陆地威德尔生物地理区，获得长城站地区地壳电性结构，建立了菲尔德斯半岛ＧＰＳ卫星地壳形变监测网，成功地进行了拉斯曼丘陵地区小象幅航摄成图和卫星影象数字制图，论述了早期太阳星云化学分馏作用连续性的岩石化学证据。

固体地球科学前沿研究的新挑战

在地球早期至今的几十亿年历史长河中，行星地球从过去的早期阶段到现今阶段是受整个地球系统发展的结果。借鉴地质历史演化，地球系统的过去状态特性对预测将来是非常有助的。温室效应尚不确知，因为这样一个问题难以解释，即近期１５０万年甚至整个第四纪２４０万年内冰期与间冰期相间出现，与人类释放ＣＯ＿２或消耗燃料无关。ＣＯ＿２或ＣＨ＿４叠加大气温度的变化趋势到底是什么？平流层的臭氧是否也有自身修复的功能，它自身是否也在变化？固体地球科学作为地球科学前沿，需要持续发展，应当参与全球变化研究。

NASA未来25年固体地球科学规划及其启示

美国国家航空与航天局固体地球科学工作组 2 0 0 2年提出了未来 2 5年“固体地球科学整体规划建议”。地球表面总是在变化着 ,理解这些变化即是一项深刻的科学挑战。高速发展的空间观测技术 ,使得在行星表面变化特征的表述、监测与预报方面的能力获得革命性飞跃。研究应该以自然灾害的近期预测为目标 ,如地震 ,火山爆发及山崩等。整体规划建议包括 :科学挑战问题、观测战略、核心研究项目、信息系统、技术发展以及当前 (1～ 5年 )、近期 (5～ 10年 )和长期 (10～ 2 5年 )