物种急剧丧失·生态严重超载·跨越“地球边界”·区域公平失衡·“一个地球”生活——《地球生命力报告2014》解读

2014年9月30日,世界自然基金会(WWF)、Zoological Society of London(ZSL)、Global Footprint Network、Water Footprint Network联合发布《地球生命力报告2014》,除了以前主要使用的地球生命力指数(Living Planet Index,LPI)、生态足迹(Ecological Footprint,EF)、水足迹(Water Footprint)等指标外,首次使用"地球边界"揭示地球面临的严峻挑战。报告显示:(1)LPI自1970年以来已下降52%,温带和热带地区分别下降36%、56%,陆生和海洋物种均下降39%,淡水物种减少76%;(2)1961年全球生态足迹76亿全球公顷(global hectare,ghm^2)、生物承载力99亿ghm^2、生态盈余23亿ghm^2,2010年全球生态足迹为181亿ghm^2、生物承载力120亿ghm^2、生态赤字61亿ghm^2,1961年碳足迹占人类总生态足迹的36%,2010年碳足迹占比为53%;(3)全球生产水足迹排名中,印度、美国、中国、巴西和俄罗斯以大量的绿水足迹位居前五名;全球200多个河流流域、26亿7千万人每年至少1个月严重缺水;(4)生物多样性丧失、气候变化和氮循环3个"地球边界"被打破,并且已经对人类健康及人类所需要的食物、水和能源产生明显影响;(5)高收入国家将生物多样性丧失及其影响转嫁给低收入国家,这是另一种资源进口方式;大多数高收入国家人均生态足迹均已超过地球上人均可获得的生物承载力,依靠进口其他国家的生物承载力弥补超载;低收入国家生态足迹最小,生态系统却遭受最大破坏,高收入国家较高的人类发展水平是以高生态足迹为代价。报告指出人类对生态系统和生态功能的过度索取,正在危害着人类未来的安康、经济、食物安全、社会稳定乃至生存,特别提到当前人类所作选择和所采取措施的重要性。确保有恢复力、健康的生态环境维持人类繁荣发展,比现在人口增长、资源消耗增加、气候变化和生态退化的警钟更具挑战性。整篇报告可以概括为5个主题:物种急剧丧失、生态严重超载、跨越"地球边界"、区域公平失衡、"一个地球"生活。

人类发展评估的三个阶段和基于“地球边界”的新指数

人类发展评估是公共部门和学术界的关注热点。文章从可持续发展的视角,把人类发展评估研究识别为三个阶段,指出需要在第三阶段背景下开展深化研究。第一阶段对GDP用作人类发展衡量指标的合理性提出质疑,提出用人类发展指数(HDI)进行替代。第二阶段以“弱可持续”为依据,假设自然资本和人造资本可以互相替代,将生态环境影响的“绝对值”融入人类发展评估。第三阶段以“强可持续”和“地球边界”为依据,强调自然资本的绝对稀缺性和不可替代性,将生态环境影响越过生态承载能力和“地球边界”的“相对值”融入人类发展评估。在以上分析的基础上,文章构建基于第三阶段“地球边界”概念的人类发展评估新指数(Planetary Boundaries⁃adjusted HDI,PB⁃HDI)。PB⁃HDI本着简单、透明和易于解读的原则,强调在“地球边界”以内实现较高的经济社会发展水平,为构建人与自然生命共同体提供有效指引。文章计算162个国家在最近年份的PB⁃HDI值和排名,得到的结果与传统的HDI结果有很大的不同,证明较高的经济社会发展水平会因为越过“地球边界”的生态环境影响而打折扣,而较小的生态环境影响不能弥补和补偿较差的经济社会表现。以PB⁃HDI为指引,中国未来发展需要努力实现经济社会发展与生态环境影响的绝对脱钩,争取在“地球边界”以内提升人民群众的生活质量。

珠江口和琼东南盆地天然气水合物形成和稳定分布的地球化学边界条件及其分布区

通过对南海北部陆缘珠江口和琼东南盆地气田的天然气形成水合物的地球化学计算模拟及地质地球化学条件分析 ,对珠江口和琼东南盆地天然气形成水合物的地球化学边界条件及分布区进行了研究。认识到南海北部陆缘琼东南和珠江口盆地内的断裂构造是天然气向海底渗漏的通道 ,为天然气水合物在海底的形成提供了物源 ;盆地内巨厚的第四纪富有机质沉积也为天然气水合物形成提供了充足的细菌成因生物气源。在海底温度 2～ 16℃范围内 ,琼东南盆地气田 10种天然气和珠江口盆地气田 18种天然气形成水合物的压力有比较大的范围 ,随温度增高 ,天然气水合物形成的压力增高 ;盆地间和各天然气样品之间形成水合物的压力均是不一致的。在南海海水平均盐度 3.4%条件下 ,结合海底温度与水深变化资料 ,珠江口和琼东南盆地天然气水合物形成和稳定分布的海区是不同的 ,珠江口盆地小于 2 30 m水深的海区没有天然气水合物的形成 ,在 2 30～ 76 0 m水深的海区可能有天然气水合物的存在 ,天然气水合物的稳定分布区应该在大于 86 0 m水深的深水区 ;在琼东南盆地水深小于 32 0 m的海区不可能有天然气水合物的形成 ,在 32 0～ 6 5 0 m水深的海区可能有天然气水合物的存在 ,大于 6 5 0

大陆块体地球化学边界与成矿——兼论中国东秦岭金属矿集区的构造控制

地球块体不均一性边界存在地球化学急变带 ,控制大型矿床的分布 ;深部构造或隐性的构造面与地壳浅表形成的矿集区有明显的空间和形成机制耦合关系。地球化学急变带在大陆内部往往沿着一些古大陆边缘展布 ,与地壳下部和上地幔的深部构造或扩展到地幔的不连续面具有相联系的空间组合关系 ,反映壳幔相互作用对深部构造效应和大规模成矿热流体的控制。东秦岭金属矿化集中区的大型或超大型矿床沿古大陆边缘产出 ,并受地球化学急变带与地球物理梯度带交叉效应控制 ,揭示了深部构造对大型矿集区的制约。

三江中段两古陆铅同位素地球化学边界的厘定

根据三江中段及周边邻区火成岩铅同位素数据 ,确认了三江中段扬子陆块与冈瓦纳古陆的边界。两古陆的铅同位素地球化学边界为2 0 6Pb/2 0 4Pb =18.5 83、2 0 8Pb/2 0 4Pb =38.5 75和V1=6 0、V2 =5 2 ,低于界线值的属扬子陆块 ,高于界线值的属冈瓦纳古陆。三江中段两古陆的铅同位素地球化学边界在地理上对应于德钦鲁春 -红坡牛场一线 ,以东属扬子陆块 ,以西为冈瓦纳古陆 ;在构造上对应于德钦 -字呷断裂带 ;在构造 -岩浆带上对应于金沙江构造岩浆带与澜沧江构造岩浆带的分界线 ;在成矿上则对应于德钦羊拉 -鲁春 -红坡牛场铜多金属成矿带。

地球化学边界(过渡带)对全球与东亚海上油气资源的制约

根据全球和中国大陆铅同位素填图资料表明,全球近96%的原油和90%的天然气分布于DUPAL异常和北半球参考线(NHRL)之间的过渡带(Δ8/4在20～45之间)。根据这一分布规律,全球还有大约2/3的过渡带油气资源还没有被发现和开发。海陆相连的华北克拉通地球化学边界则是中国大陆与渤海湾油气资源分布的重要制约因素。东海油气田则受华夏-扬子地球化学边界向海上和日本岛弧延伸线控制。南海油气田既位于DUPAL异常和北半球参考线(NHRL)之间的过渡带上,同时受华夏-印支地球化学边界在海上多变的走向所控制,因此具有找到大型油气田的条件。

大陆岩石圈的层状结构与地球双边界层

为建立全球构造运动的准地转体系 ,根据全球岩石圈计划最近揭示的客观事实和粘性流体动力学等理论 ,研究了全球岩石圈的层状结构及其流动性 。

地球化学急变带与地幔柱资源系统

地幔柱产生大面积软流圈上涌,沿深断裂形成岩浆房,导致大规模溢流玄武岩裂隙式喷发。良好的地幔柱成矿系统常出现在岩石圈不连续界面和三叉拼接裂谷,表现为地球化学急变带。地幔柱资源系统包括以下几方面:(1)地幔柱岩浆分异成矿系统,从封闭到开放环境的岩浆分异形成了富钛、富镁和低钛三个岩浆端员,构成了Cu Ni(PGE)硫化物、Fe Ti V氧化物和Cu Ag自然金属三个成矿体系;(2)地幔柱同生火山热液成矿系统,包括赤铁矿 阳起石 硅化氧化铜,沥青化 绿泥石 浊沸石化自然铜和碳酸盐化硫化物三个成矿体系;(3)地幔柱同构造盆地油气系统,巨量岩浆的快速成溢流导致地壳的快速沉降,形成同构造热盆地,具有油气前景;(4)地幔柱火山岩、硅质岩和富有机质砂页岩组合为优势生态体系提供了地质环境。

滇黔边界大规模自然铜矿化的极端成矿条件耦合

野外观察发现在滇黔边界存在很富的自然铜工业矿体和广泛的自然铜矿化点。矿化受二叠纪玄武岩最上部古火山口环境和上覆宣威组炭泥质层控制,矿层厚度达15m左右。矿石矿物主要为自然铜、黑铜矿与辉铜矿(平均品位4%～5%)。自然铜呈板片状、网脉状、浸染状产出。矿化与阳起石化、沥青化、硅化和沸石化密切相联系。该区大规模自然铜矿化涉及多种极端成矿条件的耦合:①从苦橄质到安山质高分异岩浆喷发;②火山口环境从400°C至100°C的变温同生热液活动,使CuO沉淀和生烃作用同时发生,并随后还原出自然铜;③出现罕见的炭质泥岩、生物硅质岩和硅质沥青岩组合,形成极富的矿石。

滇-黔地球化学边界似基韦诺(Keweenaw)型铜矿床的发现

在滇-黔边界北西向地球化学急变带的北东侧存在很强的铜异常,野外观察发现了富的自然铜-氧化铜工业矿体和广泛的矿化点,矿化受二叠纪玄武岩最上部古火山口环境和上覆宣威组炭泥质层控制,产于火山角砾岩、凝灰岩、含炭硅质岩、硅质沥青岩和气孔状熔岩中,矿层厚度变化在15～80 m,矿石矿物主要为自然铜、氧化铜矿和辉铜矿,其中鲁甸沿河铜矿铜含量变化在0.5%～20%左右(在一个剖面上平均为4%).自然铜呈板片状、网脉状、浸染状产出.氧化铜、辉铜矿和硅铜矿类呈浸染状、团块状产出,矿化与阳起石化、沥青化、沸石化和硅化密切相联系,表明成矿涉及在强壳幔相互作用、有机-无机相互作用下的还原环境,成矿温度变化在400～100℃,从成矿地质背景、矿石类型和蚀变现象看,与美国苏必利湖的Keweenaw自然铜矿床较为相似.

2015年尼泊尔M_S8.1大地震孕育的深层过程与发生的动力学响应

2015年4月25日发生在尼泊尔博克拉M_S8.1大地震的深层动力过程与"地中海—喜马拉雅—南亚地震带"的中段喜马拉雅地震活动带密切相关.这次大地震是该地震强烈活动带上长期以来深部物质与能量强烈交换、运动,并导致构造活动和应力积累的产物.综合分析与研究提出:(1)博克拉M_S8.1大地震的孕育、发生和发展具有长期活动和近年来相邻地带地震活动频繁的背景;这一地带自1505年—2015年,即500多年来相继发生多次M_S≥8.0的大地震.(2)这一地带具有特异的地球物理边界场响应和深层动力过程,显示深部物质的重新分异、调整与能量交换.(3)大地震发生与周边地带应力场分布特异,壳、幔结构与介质属性变异及破裂响应与断层面解的属性相关.(4)喜马拉雅地带的三条北倾断裂带以不同角度向深部延伸、震源位置及浅表层的变形特征尚应深化理解.(5)M_S8.1大地震的发生对相邻地带的波场影响强烈,故应强化高精度地球物理场的观测和探测,以"捕捉"未来可能大地震的孕育与发生.

关于峨眉山溢流玄武岩省资源勘查的几个问题

通过全球资料对比表明峨眉山溢流玄武岩省具有较完整的岩浆-热液成矿系列。峨眉山玄武岩裂隙式喷发的溢流通道受地球化学边界所揭示的岩石圈不连续界面所控制。这些地段存在完整的古火山口相岩石组合,为找矿提供了重要线索。溢流通道岩浆房存在贫硫低氧逸度、贫硫高逸度和富硫3个岩浆分异趋向,构成3个岩浆成矿系列(Cu-Ni-PGE,Cu-Ag-Pd与Fe-Ti-V)。同生火山热液活动形成了从低绿片岩相、葡萄石相到沸石相(400°C至100°C)的铜成矿系列。热液组成的不同控制自然铜、氧化铜和铜硫化物的形成。反射率资料对比表明对自然铜形成起重要制约作用的沥青来自P2-T1界面地层有机质的热液裂解,并处于生油成熟期。因此和Keweenaw大陆裂谷一样,应开展铜、镍、铂钯、油气一体化的勘查。

环球赤道Ω涡环拟序结构

根据地球边界层方程建立的环球赤道Ω涡环拟序结构是全球构造旋流理论的核心和关键太平洋的海底年龄、海底地形、地质构造和环球赤道地震波速剖面，无疑为环球赤道Ω涡环拟序结构的建立及其活动提供了有力的证据这些事实表明。

资源环境承载能力百年研究的系统综述

承载能力是资源环境领域持续近两个世纪的经典命题,其概念与研究框架不断被更新,但始终聚焦在人地矛盾与可持续性。本文构建了人地关系分析框架,系统解析国外资源环境承载能力研究演化过程,通过国外趋势与国内外对比分析,提出中国资源环境承载能力研究重点方向。研究发现:(1)国外承载能力概念根植于(新)马尔萨斯主义理论,由资源供给、环境污染、生物圈退化等矛盾扩展为人地关系系统性矛盾,经历了资源承载能力(始于19世纪)、环境承载能力(始于20世纪70年代)、生态系统承载能力(始于20世纪90年代)、自然系统承载能力(始于21世纪10年代)4个研究阶段;(2)承载能力在国外不同学科领域具有不同的概念内涵,即使在同一学科领域也可能存在不同应用场景与适用范围,且由于挂钩政治经济学理论,因技术进步、市场机制与时空有限性等产生争议,因此其概念讨论与使用需加以约束和明确;(3)当前中国承载能力研究与国外几乎同步,其优势在于人地关系整体性与系统性的区域尺度研究,但在全球尺度、自然与社会科学理论方法融合等方面仍有对接和追赶空间。本文建议围绕学科融合与理论、尺度效应与机理、模型—数据融合与集成、不同空间单元与典型类型区应用、政策体系与机制等方面进行重点研究,继续深化创新中国特色承载能力研究与应用。