高等構(gòu)造地質(zhì)學(xué)1地質(zhì)學(xué)現(xiàn)狀與展望課件

1、主要材料來(lái)自：中國(guó)科學(xué)院地學(xué)部“中國(guó)地球科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略”研究組地質(zhì)學(xué): 世紀(jì)之交的回顧與展望孫 樞(組長(zhǎng)) 蘇紀(jì)蘭(副組長(zhǎng)) 陳運(yùn)泰(副組長(zhǎng)) 馬宗晉 安芷生 汪品先 周秀驥 章申 參加 “地球科學(xué): 世紀(jì)之交的回顧與展望”工作的院士: 吳國(guó)雄 鄭 度 張彌曼 滕吉文 參加 “地球科學(xué): 世紀(jì)之交的回顧與展望”工作的專家：馬福臣 王啟 王會(huì)軍 劉勇衛(wèi) 張中杰 肖文交 李曉波 李炎陳旭 侯泉林 楊勤業(yè) 羅云峰 孟輝 黃鼎成 符綜斌工作人員: 王志洪 申依敏 陳紹海 曹 京 在完成“地球科學(xué): 世紀(jì)之交的回顧與展望”工作中，多位院士和專家提供了寶貴意見(jiàn)和書面材料，并給予很多幫助，特向他們表示深切謝意

2、！中國(guó)科學(xué)院地學(xué)部 “中國(guó)地球科學(xué)發(fā)展戰(zhàn)略”研究組提 綱前言二十世紀(jì)的重大成就二十一世紀(jì)初葉發(fā)展趨勢(shì)二十一世紀(jì)初葉戰(zhàn)略重點(diǎn)建議采取的措施地球科學(xué)是人類認(rèn)識(shí)、利用和改造我們目前唯一生存環(huán)境地球的科學(xué)基礎(chǔ)地球是太陽(yáng)系中一顆獨(dú)特的行星。在固體地球的外層有水圈和大氣圈，因而生命得以產(chǎn)生和演化，人類得以誕生和繁衍。二十世紀(jì)地球科學(xué)發(fā)展歷程二次世界大戰(zhàn)之前的前半葉，一些在十九世紀(jì)已形成的分支學(xué)科（如地質(zhì)學(xué)、地理學(xué)、氣象學(xué)、海洋學(xué)和測(cè)量學(xué)等）進(jìn)一步深化，同時(shí)出現(xiàn)了地球物理學(xué)、地球化學(xué)等新興學(xué)科；二戰(zhàn)之后的三十年間，新技術(shù)廣泛應(yīng)用，促進(jìn)了海洋科學(xué)、空間科學(xué)、對(duì)地觀測(cè)的大發(fā)展和地球科學(xué)各分支學(xué)科全球化研究的趨勢(shì)

3、；八十年代以來(lái)，由于地球科學(xué)各分支學(xué)科的日益成熟和全球環(huán)境問(wèn)題的日益突出，人們意識(shí)到地球各層圈相互作用以及人類活動(dòng)的重要性，地球科學(xué)發(fā)展開(kāi)始進(jìn)入地球系統(tǒng)科學(xué)的新時(shí)代。二十世紀(jì)地質(zhì)學(xué)的重大成就1. 地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)由于地震學(xué)等的發(fā)展，發(fā)現(xiàn)了地球內(nèi)部一系列的物理界面。有了這個(gè)基礎(chǔ)才能了解固體地球的各種過(guò)程。二十世紀(jì)重大成就軟流圈核幔邊界巖石圈二十世紀(jì)重大成就：地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)地幔S波速度異常三維圖象 在太平洋中部下面的核幔邊界處, 高溫低速的地幔焰上升, 環(huán)太平洋區(qū)域則是低溫高速區(qū)。二十世紀(jì)重大成就：地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)地球內(nèi)核的旋轉(zhuǎn)速度比地球的其余部分要快，大約每年1度（美籍華人宋曉東成果） 青藏高原的下地殼和

4、上地幔速度相當(dāng)?shù)?，西伯利亞臺(tái)地是低溫高速區(qū)。二十世紀(jì)重大成就：地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)亞洲的面波層析成象為了解地球深部的物質(zhì)狀態(tài)，已實(shí)現(xiàn)了100550萬(wàn)大氣壓和5000C的高溫高壓實(shí)驗(yàn)研究技術(shù)。二十世紀(jì)重大成就：地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)板塊構(gòu)造理論是固體地球科學(xué)的一次革命2. 板塊構(gòu)造二十世紀(jì)重大成就二十世紀(jì)重大成就：板塊構(gòu)造1915年大陸漂移學(xué)說(shuō)認(rèn)為，大陸在洋底地殼之上移動(dòng)。5060年代，由于古地磁資料的支持，大陸漂移學(xué)說(shuō)得到了廣泛的承認(rèn)。大陸漂移二十世紀(jì)重大成就：板塊構(gòu)造全球規(guī)模的洋中脊二十世紀(jì)重大成就：板塊構(gòu)造海底擴(kuò)張的進(jìn)一步證明洋底年齡(根據(jù)磁異常) 洋中脊兩側(cè)磁異常條帶對(duì)稱分布，離中脊越遠(yuǎn)年齡越老。深海鉆探

5、計(jì)劃（DSDP）第三航次在大西洋取得的結(jié)果證明，沉積物的年齡同磁異常所代表的洋殼年齡完全一致。二十世紀(jì)重大成就：板塊構(gòu)造海底擴(kuò)張的又一證據(jù)板塊構(gòu)造理論否定了海洋永恒、地殼以垂直運(yùn)動(dòng)為主的固定論，建立了巖石圈以水平運(yùn)動(dòng)為主的活動(dòng)論板塊構(gòu)造理論是研究地球演化史、研究地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生機(jī)制和研究礦產(chǎn)及能源分布規(guī)律的新的理論基礎(chǔ)大陸漂移海底擴(kuò)張板塊構(gòu)造二十世紀(jì)重大成就：板塊構(gòu)造二十世紀(jì)重大成就：板塊構(gòu)造洋中脊下熱地幔物質(zhì)上涌，擴(kuò)張軸處形成新地殼，老洋殼向兩側(cè)推移。板塊碰撞形成造山帶二十世紀(jì)重大成就：板塊構(gòu)造板塊構(gòu)造理論用于解釋大陸演化，揭示了山脈復(fù)雜的構(gòu)造特征和板塊構(gòu)造的運(yùn)動(dòng)歷史，產(chǎn)生了大陸演化的全新概念。

6、珠穆朗瑪峰8848m二十世紀(jì)重大成就：板塊構(gòu)造青藏高原由歐亞板塊同印度板塊碰撞形成的，是世界研究的熱點(diǎn)歐亞板塊印度板塊歐亞板塊羌塘地塊拉薩地塊印度青藏高原造山過(guò)程演化模型二十世紀(jì)重大成就：板塊構(gòu)造古特提斯海岡瓦納古陸華北華南晚石炭世泛古洋二十世紀(jì)重大成就：板塊構(gòu)造板塊古地理復(fù)原東印度洋南極洲亞洲晚白堊世太平洋北大西洋南大西洋二十世紀(jì)重大成就：板塊構(gòu)造板塊古地理復(fù)原二十世紀(jì)重大成就：板塊構(gòu)造地中海山脈南極洲歐亞未來(lái)250Ma太平洋非洲南美洲北美洲澳大利亞未來(lái)板塊地理位置？二十世紀(jì)重大成就：板塊構(gòu)造大陸演化與板塊登陸板塊構(gòu)造理論登陸后遇到了一定挑戰(zhàn)，有待發(fā)展和完善大陸和海洋研究，對(duì)發(fā)現(xiàn)和勘查礦產(chǎn)與

7、化石能源的科學(xué)知識(shí)作出了巨大貢獻(xiàn)，保障了世界范圍的能源和原材料供應(yīng)。發(fā)展了強(qiáng)有力的地球物理、地球化學(xué)、遙感、鉆探等方法手段，使資源勘查成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的一個(gè)重要行業(yè)。3. 化石能源與礦產(chǎn)資源勘查理論方法二十世紀(jì)重大成就中國(guó)主要含油氣盆地及油氣田大慶油田1959噴油陸相生油理論保證了中國(guó)石油工業(yè)的發(fā)展二十世紀(jì)重大成就：化石能源與礦產(chǎn)資源勘查理論方法二戰(zhàn)日本侵華，在松遼盆地勘察石油故事中國(guó)黑色、有色金屬礦產(chǎn)圖世界最大稀土元素礦床大量礦床的發(fā)現(xiàn)和成礦理論的發(fā)展二十世紀(jì)重大成就：化石能源與礦產(chǎn)資源勘查理論方法 二十世紀(jì)古生物學(xué)研究有一系列重要發(fā)現(xiàn)，如我國(guó)的澄江動(dòng)物群。在距今5.3億年時(shí)，從海綿動(dòng)物到脊椎動(dòng)

8、物，幾乎所有的現(xiàn)生動(dòng)物門都已有各自的代表，同時(shí)還有許多難于歸入任何一個(gè)已知?jiǎng)游镩T的或早已滅絕的奇異生物類型。二十世紀(jì)重大成就4. 生物演化突變事件寒武紀(jì)早期水下生物景觀二十世紀(jì)重大成就：生物演化突變事件 地質(zhì)歷史上還有奧陶紀(jì)末的大滅絕及其后的復(fù)蘇，二疊紀(jì)末大滅絕和中生代的大輻射，以及白惡紀(jì)末的大滅絕和新生代的大輻射。生物大絕滅和大復(fù)蘇大復(fù)蘇二十世紀(jì)重大成就：生物演化突變事件 地質(zhì)時(shí)期的重大絕滅事件使我們看到，演化并非穩(wěn)定的逐漸趨向完善，而間斷則是生命史上多次發(fā)生的事實(shí)，這就促使古生物學(xué)家重新考慮地質(zhì)時(shí)期生物演化的基本規(guī)律，對(duì)達(dá)爾文的漸變論提出了質(zhì)疑，并在新的層次上重新探討災(zāi)變論。二十世紀(jì)重大成

9、就5. 古人類學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)北京猿人復(fù)原頭像 1929年發(fā)現(xiàn)北京猿人的第一個(gè)頭蓋骨。距今約50萬(wàn)年萬(wàn)年二十世紀(jì)重大成就：古人類學(xué)的重大發(fā)現(xiàn)1994年用鉀氬法測(cè)定爪哇直立人的年代為181萬(wàn)年，使人們相信人類走出非洲的時(shí)間比以前的看法提前了。90年代中期在埃塞俄比亞發(fā)現(xiàn)地猿，在肯尼亞發(fā)現(xiàn)南方古猿湖畔種(400萬(wàn)年以上)70年代在埃塞俄比亞發(fā)現(xiàn)南方古猿阿法種(300萬(wàn)年以上)19591960年在坦桑尼亞發(fā)現(xiàn)190萬(wàn)年前的能人1965年在元謀發(fā)現(xiàn)直立人牙齒(約170萬(wàn)年) 總之，20世紀(jì)的地球科學(xué)發(fā)展：“上天、入地、下?！?，形成了豐富的學(xué)科知識(shí)體系，大大提高了對(duì)地球的認(rèn)識(shí)。從礦物微區(qū)到行星地球，從瞬間地

10、震過(guò)程到幾十億年地球演化。地球科學(xué)及其各分支學(xué)科為人類社會(huì)的進(jìn)步創(chuàng)造了輝煌的業(yè)績(jī)。維持足夠的資源供給及其持續(xù)利用，減輕自然災(zāi)害所造成的損失，保護(hù)與改善地球環(huán)境，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)良性循環(huán)。近二十年來(lái)深刻地揭示了人類活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的影響越來(lái)越顯著以至于威脅人類自身生存的事實(shí)。二十世紀(jì)重大成就二十一世紀(jì)初葉地球科學(xué)發(fā)展趨勢(shì)二十一世紀(jì)初葉地球科學(xué)發(fā)展趨勢(shì) 展望21世紀(jì)初葉的地球科學(xué)：地球系統(tǒng)科學(xué)新思維與地球觀測(cè)新技術(shù)，將對(duì)地球科學(xué)的發(fā)展、對(duì)提高人類管理地球的能力產(chǎn)生革命性的影響對(duì)地球系統(tǒng)的整體性研究將成為人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的科學(xué)支柱1、地球各圈層的深入研究將推動(dòng)傳統(tǒng)學(xué)科的繼續(xù)發(fā)展 地球各圈層及其特定部分仍

11、存在許多未解之迷。因而將繼續(xù)成為地球科學(xué)各分支學(xué)科研究的主要對(duì)象。研究?jī)?nèi)容涉及圈層的結(jié)構(gòu)、成分及其在時(shí)空上的變化，圈層內(nèi)物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和圈層的動(dòng)力學(xué)。海 洋 和 大 氣 圈地 殼2. 地球各圈層相互作用的研究將大大推進(jìn)地球系統(tǒng)科學(xué)知識(shí)體系的建立圈層相互作用研究是地球科學(xué)90年代以來(lái)的全新發(fā)展方向，方興未艾。圈層相互作用十分復(fù)雜。首先要側(cè)重研究海陸氣相互作用；殼幔及幔核相互作用；日地關(guān)系。這些研究將導(dǎo)致交叉學(xué)科、綜合學(xué)科的興起與發(fā)展，形成整體性的地球系統(tǒng)科學(xué)。地 幔地 核3. 人類活動(dòng)對(duì)地球的作用過(guò)程將進(jìn)一步得到深入研究地球不僅在自然力作用下發(fā)生變化，而且人類活動(dòng)對(duì)地球表層直到臭氧層都有重要影響。2

12、1世紀(jì)將從人地關(guān)系的角度審視環(huán)境的變化，為人類社會(huì)與自然環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展提供科學(xué)理論基礎(chǔ)，使人類生活得更好，同時(shí)又保持地球的“健康”演化。人 類 社 會(huì)活 動(dòng)影 響地 球 系 統(tǒng)工業(yè)化土地使用的變化施肥化石燃料的燃燒森林濫伐農(nóng)業(yè)生產(chǎn)率沙漠化酸雨臭氧消耗衛(wèi)生溫室效應(yīng)污染物4. 地球科學(xué)將加強(qiáng)復(fù)雜性、非線性研究地球系統(tǒng)過(guò)程在時(shí)空尺度上跨度極大，地球各圈層物質(zhì)運(yùn)動(dòng)和相互作用都存在非常復(fù)雜的非線性問(wèn)題。以往大都在某種假定下把非線性的數(shù)學(xué)模式線性化，然后求解。大型高速計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，將首先推動(dòng)大氣科學(xué)、海洋科學(xué)和地球物理學(xué)的復(fù)雜性與非線性研究。5. 地球科學(xué)與現(xiàn)代高新技術(shù)發(fā)展的關(guān)系更加密切20世紀(jì)地球科

13、學(xué)的發(fā)展曾得益于新技術(shù)的應(yīng)用，同時(shí)也促進(jìn)了新儀器的研制。21世紀(jì)將廣泛采用高分辨率的觀測(cè)系統(tǒng)（地面、海洋和空間對(duì)地觀測(cè)）、高靈敏度和高準(zhǔn)確度的分析測(cè)試系統(tǒng)（包括微粒、微量、納米級(jí)和超微量）、不同條件下的實(shí)驗(yàn)?zāi)M系統(tǒng)、建立在動(dòng)力學(xué)及高性能計(jì)算基礎(chǔ)上的數(shù)值模擬以及數(shù)字化的地球信息系統(tǒng)。6. 解決資源、環(huán)境、災(zāi)害和地球信息問(wèn)題的能力進(jìn)一步加強(qiáng)進(jìn)一步查明化石能源和新型能源資源，發(fā)現(xiàn)大型礦床和現(xiàn)代洋底金屬堆積；合理利用水資源和土地資源，保護(hù)陸地和海洋生態(tài)環(huán)境，治理荒漠化；預(yù)測(cè)重大自然災(zāi)害，減輕災(zāi)害損失；防止和治理環(huán)境污染，科學(xué)處置固體廢棄物和核廢料；實(shí)現(xiàn)地球科學(xué)信息的共享，促進(jìn)空間信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。將繼續(xù)

14、拓寬為社會(huì)服務(wù)的功能，大幅度提高預(yù)測(cè)能力，為國(guó)家的決策者和國(guó)際論壇提供事關(guān)人類生活質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展以及國(guó)家安全的科學(xué)基礎(chǔ)與咨詢。 7. 研究工作朝著“宏觀更宏，微觀更微，宏觀微觀相結(jié)合”的方向發(fā)展地球科學(xué)將繼續(xù)保持全球化研究的特點(diǎn)。全球性信息和各國(guó)、各地區(qū)信息的快速傳播與交流，將大大促進(jìn)地球科學(xué)的全球整體性研究。強(qiáng)調(diào)區(qū)域性與全球性研究的結(jié)合。重大國(guó)際計(jì)劃 世界氣候研究計(jì)劃 國(guó)際地圈生物圈計(jì)劃 全球環(huán)境變化中的人類因素計(jì)劃 國(guó)際減災(zāi)十年計(jì)劃 國(guó)際巖石圈計(jì)劃 國(guó)際水文計(jì)劃 空間天氣計(jì)劃 地球深部?jī)?nèi)層聯(lián)合研究計(jì)劃 大洋鉆探計(jì)劃 國(guó)際大陸鉆探計(jì)劃 環(huán)境問(wèn)題科學(xué)委員會(huì)計(jì)劃 全球海洋生態(tài)動(dòng)力學(xué)計(jì)劃8. 研

15、究工作將繼續(xù)向海洋、地球深部和日地空間擴(kuò)展 我國(guó)地球科學(xué)將面臨更為艱巨的“上天、入地、下?！?任務(wù)，應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)深海大洋研究、地球物質(zhì)的高溫高壓實(shí)驗(yàn)研究和空間研究。水下測(cè)聲儀推進(jìn)器聲納定位儀鉆管沉積物基巖鉆頭再進(jìn)位錐面電視攝像機(jī)最大水深8,200米(27,000英尺)二十一世紀(jì)初葉地球科學(xué)戰(zhàn)略重點(diǎn)以下著重從地球系統(tǒng)各組成部分相互作用的角度提出若干戰(zhàn)略重點(diǎn)1.地球內(nèi)部深層過(guò)程與巖石圈動(dòng)力學(xué)加強(qiáng)地球深層過(guò)程和演化的動(dòng)力學(xué)研究加強(qiáng)大陸板塊和大洋板塊動(dòng)力學(xué)機(jī)制的研究。 我國(guó)國(guó)土遼闊，是研究的最佳場(chǎng)所。 地球內(nèi)部深層過(guò)程與巖石圈動(dòng)力學(xué)主要研究方向地球內(nèi)部圈層的三維精細(xì)結(jié)構(gòu)特異地域和界帶的全球?qū)Ρ鹊蒯Ｖc大火

16、成巖省巖漿作用與變質(zhì)作用深部流體與巖石圈熱歷史大陸地殼演化與現(xiàn)代活動(dòng)性洋殼和陸內(nèi)俯沖的深部過(guò)程沉積盆地與盆山系統(tǒng)物理模擬、數(shù)值模擬和地球動(dòng)力學(xué)模型主要研究方向： 地史時(shí)期重大生物事件與地球環(huán)境（生物多樣性的起源、危機(jī)與復(fù)蘇）人類起源生物演化的多學(xué)科研究極端環(huán)境下生命特征和適應(yīng)機(jī)制(含深部生物圈)生物與地球的協(xié)同演化8.自然資源的需求保障保證陸地和海洋自然資源的可持續(xù)供給發(fā)展新的理論和新的技術(shù)，獲取新的科學(xué)信息研究與重大資源環(huán)境問(wèn)題有關(guān)的地球系統(tǒng)基本過(guò)程及人類因素的影響主要研究方向： 礦產(chǎn)（含非常規(guī)）化石能源（煤、石油、天然氣、煤層氣）天然氣水合物的利用潛力 水資源與可再生維持 土地質(zhì)量與環(huán)境安

17、全下的土地利用格局 陸地生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性 近海生態(tài)系統(tǒng)與海洋生物資源 相關(guān)的地球物理和地球化學(xué)方法自然資源的需求保障9.減災(zāi)與環(huán)保的地學(xué)基礎(chǔ)重大自然災(zāi)害的預(yù)測(cè)預(yù)防理論（地質(zhì)災(zāi)害、煤礦等安全生產(chǎn)）災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)形成機(jī)制與有效減災(zāi)途徑認(rèn)識(shí)地表人類環(huán)境質(zhì)量的形成和演變 改善和提高環(huán)境質(zhì)量主要研究方向：環(huán)境污染的機(jī)制和控制原理 固體廢棄物的無(wú)害化、資源化與核廢料安全處置 水污染控制和污染水體修復(fù) 土地退化與污染土壤的修復(fù) 大氣質(zhì)量、大氣環(huán)境預(yù)測(cè)與污染控制 重大氣候?yàn)?zāi)害預(yù)測(cè)和強(qiáng)烈天氣預(yù)報(bào) 地震的發(fā)生機(jī)理與預(yù)測(cè)荒漠化、石漠化和沙塵暴的防治機(jī)理 重大自然災(zāi)害區(qū)域成災(zāi)機(jī)理與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估減災(zāi)與環(huán)保的地學(xué)基礎(chǔ)10.技術(shù)支撐系統(tǒng)基于現(xiàn)代技術(shù)的觀測(cè)、探測(cè)、調(diào)查技術(shù)與設(shè)施實(shí)驗(yàn)與分析技術(shù)與設(shè)備地球信息技術(shù)主要研究方向： 航天、航空對(duì)地觀測(cè)技術(shù) 全球和國(guó)家尺度的環(huán)境變化觀測(cè)技術(shù) 地球內(nèi)部探測(cè)技術(shù) 高溫高壓實(shí)驗(yàn) 微量元素分析技術(shù)與同位素示蹤 地球空間信息技術(shù)、信息系統(tǒng)與數(shù)字地球技術(shù)支撐系統(tǒng)措施1、加強(qiáng)基地建設(shè)，提高創(chuàng)新能力在加強(qiáng)重點(diǎn)研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)建設(shè)的同時(shí)，還應(yīng)重視野外試驗(yàn)研究基地的建設(shè)2、切實(shí)抓好制度建設(shè)，推進(jìn)重大設(shè)備共用與數(shù)據(jù)共享切實(shí)抓好跨部門、跨單位“共建專管共用”大型設(shè)備的制度建設(shè)盡快解決海洋科學(xué)基礎(chǔ)研究全國(guó)共用的海洋調(diào)查船的建