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同位素地球化学与地球系统圈层相互作用和全球变化研究被引量:1
2025年
地球系统是由地质圈、生物圈和人类圈构成的一个有机整体,研究这一复杂系统各圈层内部和圈层之间的物质能量交换及其动力学机制是地球系统科学研究的核心内容。圈层之间的物质能量交换主要受控于水和主微量元素生物地球化学循环。因此,元素的生物地球化学循环是联系地球系统各圈层的物质基础和制约或影响全球变化的关键机制。此外,在社会经济高速发展背景下,人类活动正深刻改变着元素生物地球化学循环,使地球系统发生前所未有的变化。如何精准刻画元素生物地球化学循环、揭示其动力学机制、预测其未来演变趋势及其对生态系统的影响,已成为地球系统科学前沿研究任务和面临的根本挑战。而同位素可有效追踪物质的跨圈层迁移转化和生物地球化学循环,在圈层相互作用和全球变化研究中发挥着不可替代的作用。本文回顾了近年来传统和非传统稳定同位素在示踪圈层相互作用和全球变化方面的研究现状,总结了地球系统各圈层典型同位素组成分布,阐述了圈层界面过程同位素分馏机制,追踪了人类活动对地球环境-生态系统的影响,梳理了地球系统科学框架下同位素地球化学研究面临的挑战和前沿科学问题。未来,应该在进一步完善同位素地球化学方法和理论基础上,在地球系统框架下开展同位素与地理学、生态学、分子生物学、地球系统模拟、人工智能和大数据等前沿领域交叉融合研究,完善示踪复杂地球系统多圈层、多过程、多要素耦合条件下元素生物地球化学循环的同位素分馏理论框架,突破原有应用范式,获得对圈层相互作用、人类活动与全球变化、环境与生命协同演化等领域前沿科学问题的创新认知。
陈玖斌郑旺刘羿孙若愚袁玮孟梅蔡虹明刘丛强
关键词:同位素地球化学地球系统科学生物地球化学循环圈层相互作用全球变化
东南亚多岛海构造体系圈层相互作用与油气富集机理被引量:4
2024年
50Ma以来全球持续降温,但东南亚多岛海构造体系域依然保持了较高的气候温度,形成并保存极其丰富的新生界油气资源.本研究从地球系统视角出发,通过分析东南亚新生代构造活动、气候环境演变和油气富集特点,获得以下新认识:(1)大洋板块俯冲和上覆大陆岩石圈伸展导致东南亚发生广泛火山喷发、形成裂谷盆地和浅海陆架,造成深部构造活动与浅部山、盆、海之间复杂的相互作用;(2)微陆块在赤道低纬度区的聚合与长期滞留促使信风偏转为季风,改变了洋流通道和流量,深刻影响了东南亚乃至全球的降雨和温度变化;(3)东南亚多岛海构造体系和高温多雨气候环境促进了热带雨林、红树林、浮游藻类等繁盛,为油气资源形成提供了丰富的有机质;(4)裂谷盆地演化与海侵-海退事件的耦合导致多类型油气系统源-储-盖有效叠置,有机质快速深埋和高大地热流促进油气大量生成和规模聚集;(5)多板块俯冲汇聚所造成的圈层相互作用是导致东南亚新生界油气资源异常富集的主导因素,这一认识对发展地球系统控制下的油气富集理论具有重要意义.未来研究重点应关注澳大利亚与巽他陆块碰撞和高温多雨气候环境的油气资源效应,大力发展海上富含CO_(2)油气田的经济开发与CO_(2)封存技术,以期在东南亚的盆地深层、海域深水和非常规油气三大领域继续取得重大油气勘探发现.
朱日祥王红军王华建王晓梅万博张旺祝厚勤柳宇柯刘俊来孟庆任郝芳金之钧
关键词:圈层相互作用油气资源新生代
南极罗斯海陆架区冰川-海洋-海底多圈层相互作用的探测研究现状
2024年
罗斯海陆架位于全球最大冰架——罗斯冰架与南太平洋之间,有着南极最为活跃的冰川-海洋相互作用、冰川地质作用和海底构造岩浆活动,对其进行冰川-海洋-海底多圈层相互作用的多学科探测研究可为南极,乃至全球气候环境变化历史及其趋势的模拟研究提供有力的支持。本文围绕罗斯海冰盖历史和罗斯冰架现状,分析总结了相关方面的探测研究现状和认识:(1)已有科学计划开展了陆架裂谷构造、火山岩浆活动和天然气水合物分布以及冰盖及冰架进退历史的探测研究,但冰川进退与海底构造活动之间关系还鲜有研究;(2)陆架沉积层序、向外生长、内倾超深和三大冰蚀槽显示了强大的冰川地质作用,但这种地形地貌的重塑作用模式还没有构建,尤其是冰盖接地线控制陆架生长的机理有待解剖;(3)在陆架和海槽两个不同尺度上,模拟显示存在西部冰融水净输出、东部绕极流暖水净输入的特点,但这种流系的时空分布规律及其与冰架不稳定性之间的关系缺少观测研究;(4)已有冰架上地震仪和近岸水听器监测显示,来自太平洋方向的地震、火山、海啸和风暴的机械作用不利于罗斯冰架的稳定性,但缺乏展示动力传递和衰减规律的沿冰蚀槽、乃至陆架范围的声景监测。为此,建议布设地学和海洋学综合观测断面,开展宽频带地震和水听器的监测以深刻把握冰盖/冰架进退与裂谷构造活动、海气相互作用之间的关系,并力求在底栖生物群落的发现和哺乳动物活动的监测上有所作为。
高金耀陈焱琨董超李锐祥刘同木蔡晓仙岳梅李娜王琦森
关键词:罗斯海大陆架海底地震仪
动态岩浆系统与圈层相互作用被引量:1
2023年
岩浆岩的成因研究在新时期需面向系统地球科学做些转变。单一的封闭体系下岩浆岩成因研究无法协调当前最新的高精度定年结果,也无法满足新形势下对地球系统科学和圈层相互作用深度研究的需求。岩浆系统的动态演变过程是当前岩浆岩研究的薄弱环节,也是恢复和构建岩浆系统、探索地壳结构与组成、进一步深入了解地球圈层相互作用机制等的重要内容。将岩石类型的定性描述纳入整个岩浆系统的研究中,将原位微区的时间-成分-温压分析与岩相学、全岩成分分析和实验模拟进行有机相结合,是未来研究圈层相互作用下的动态岩浆系统过程、不同批次熔体复杂相互作用、熔体成分演化,以及岩浆系统环境效应的有效途径。
王孝磊
关键词:结晶分异岩浆房圈层相互作用
圈层相互作用:深部过程如何影响表层地球系统?被引量:4
2022年
表层地球系统中,岩石、土壤、水和有机生命通过复杂的相互作用共同塑造地表环境,调控岩石圈-水圈-大气圈-生物圈的演化,形成了表层地球系统与人类活动密切交互的地球关键带,为自然生命提供支撑资源(NRC,2001).全新世以来人类逐渐成为驱动地球系统演变的主导力量之一,尤其是18世纪工业革命以来,随着技术的巨大发展,人类活动深刻影响着地球系统的演变和稳定性,而这种影响反过来可能会对地球系统和人类自身的可持续发展构成挑战.表层地球系统与人类的福祉息息相关,因此理解地球表层系统中各个要素的现状、演变过程和相互作用,是实现表层地球过程调控和资源可持续利用的必要前提,也是探索人类社会可持续发展途径的基石(刘丛强,2019,“焕庸地理大讲堂”系列学术报告:表层地球系统科学与可持续发展).近年来针对表层地球系统中最动态的、最活跃的生物-地球化学循环过程,表生地球化学领域获得了很好的相关进展.相比而言,目前固体地球深部过程与地表各圈层之间的相互作用仍然是地球不同圈层研究中的一个薄弱环节,地球深-浅部过程的耦合探索是今后表层地球系统研究中急需加强的一环.
刘静刘丛强陈喜徐胜徐海王礼春
关键词:地球化学循环固体地球地球表层系统地球系统科学
秦岭:地球多圈层相互作用的热点被引量:9
2021年
在总结造山带多圈层相互作用的基础上,选择4个有关秦岭多圈层相互作用例子:秦岭与新生代隆升与气候效应;秦岭与生物天然营养库;秦岭与碳中和的基地;秦岭与早期人类和中华文明的摇篮,进行讨论,从不同侧面展现多圈层作用的特征,并探讨其效应。研究发现,无论是造山过程或者造山作用结束形成地理意义上的山脉,秦岭始终都是大陆多圈层相互作用的竞技场和热点,而且造山作用结束后,多圈层作用正是在前期造山过程提供的物质和形成的构造基础上展开的。研究认为,围绕秦岭展开构造环境生命相关联的宜居地球成因研究前景广阔。
郭安林张国伟董云鹏郭泱泱姚安平
关键词:造山带营养元素
黄土沉积与地球圈层相互作用被引量:21
2020年
黄土是地球上分布最为广泛的沉积物之一,黄土的分布区也是旱作农业起源地和古文明的发祥地,养育了地球上数以亿计的人口。作为一种风力搬运的沉积物,黄土也是古气候变化的重要信息载体。长期以来,中外科学家已经对黄土的物理学、地球化学、沉积学、古气候学等开展了多学科的综合研究,取得了瞩目的成就。本文旨在从地球系统科学角度出发,将黄土物质的产生、搬运、堆积及沉积后的成土过程与地球岩石圈、水圈(包括冰冻圈)、大气圈、生物圈的演化联系起来,将黄土作为一个窗口,揭示出看似单一的地质事件(黄土沉积)与地球圈层相互作用之间的内在关联。
孙继敏
关键词:黄土地球系统科学圈层相互作用
通量观测:认识气候系统各圈层相互作用的重要桥梁被引量:4
2020年
阐述了通量观测系统在天气、气候、生态、环境等领域涉及到不同圈层相互机理研究中的重要性;介绍了陆面通量的特征和观测机理,及相关观测方法的发展脉络;对几种主要通量观测方法做了概要说明;并对目前全球陆气、海气通量网发展建设概况做了介绍;最后对如何进一步加强通量观测网建设提出了建议。
许小峰
关键词:气候系统发展脉络
圈层相互作用案例分析”教材剖析(鲁教版)
2014年
一、地位作用 本节内容选自鲁教版高中地理必修一第三单元第三节,是在第二单元"从地球圈层看地理环境"和第三单元"从圈层作用看地理环境内在规律"的基础上,通过桂林山水成因的剖析,说明地理环境的形成和演变是圈层相互作用的结果,加深对地理环境整体性的感知。从知识层面说,也是对第二单元第一节内容"流水侵蚀作用"的补充,使学生认识到流水溶蚀是流水侵蚀的一种特殊形式。
曹元
关键词:相互作用圈层案例分析地理环境高中地理
青藏高原多圈层相互作用观测工程及其应用被引量:6
2012年
青藏高原作为地球的第三极,是"水—冰—气—生"多圈层体现最全,且相互作用最强烈的地区。高原强大的动力和热力作用显著地影响着东亚气候格局、亚洲季风进程和北半球大气环流。全球气候变化不仅影响到青藏高原本身的水圈与冰冻圈过程,改变青藏高原内部的生态系统与环境,影响该地区社会经济发展与人民生存条件,而且通过大气环流与水循环过程直接影响到东亚及周边国家的用水安全和自然灾害防护。正确认识青藏高原复杂地表多圈层相互作用规律的一条有效途径是在各种不同的下垫面上建立多圈层相互作用综合观测站(点)。在中国科学院和国家相关部门的支持下,过去的7年中,中国科学院青藏高原研究所与其他相关单位一道正在整个青藏高原面上逐步建立"青藏高原观测研究平台"以研究该地区复杂地表的多圈层相互作用规律。首先具体介绍中国科学院青藏高原研究所在高原上已经建立的5个综合观测研究站,然后介绍利用各个站点观测资料分析得到的多圈层相互作用(主要是地气相互作用)的研究结果,最后提出了青藏高原多圈层相互作用观测试验研究所面临的难题和可能的解决办法。
马耀明
关键词:青藏高原

相关作者

刘丛强
作品数:710被引量:8,977H指数:53
供职机构:天津大学
研究主题:地球化学 稀土元素 氮同位素 同位素 地球化学特征
张国伟
作品数:298被引量:6,318H指数:53
供职机构:西北大学地质学系大陆动力学国家重点实验室
研究主题:秦岭造山带 地球化学 造山带 蛇绿岩 大陆动力学
王晓梅
作品数:70被引量:643H指数:16
供职机构:中国石油天然气集团公司中国石油勘探开发研究院
研究主题:塔里木盆地 烃源岩 松辽盆地 巽他陆架 四川盆地
王勇
作品数:98被引量:683H指数:14
供职机构:兰州大学生命科学学院
研究主题:地理 地理学科 磁化率 粒度 石笋
汪品先
作品数:257被引量:2,893H指数:34
供职机构:同济大学海洋与地球科学学院
研究主题:大洋钻探 深海 冰期旋回 古海洋学 地球系统