地球物理学21世纪上、中叶的发展前沿.docx

地球物理学21世纪上、中叶的发展前沿（吉首大学物理与机电工程学院，湖南吉首 416000） 摘要：本论文主要介绍了 21世纪上、中叶的发展包括：主攻 方向、研究中心、目标与目的和各个优先发展的领域关键字：发展、研究中心、目标、目的在现实世界中，无论是自然界还是人类社会，均普遍存在着 各类复杂系统，而对复杂系统的研究，已经并将继续促进一些新 概念、新理论和新观点的产生，并将极大地影响到科学和社会 的发展，地球物理学即属于这一范畴地球物理学必须在科教兴 国和可持续发展的战略框架下，从国情出发，遵循“有所为，有 所不为”的原则，着眼于精度和质量，以对地球本体认识的深化, 提高理论水平和效益为重点，强化学科的交叉与渗透和认识集 成，以凝炼对国家经济、社会发展具有带动性的，兼具区域特色 和全球意义发展方向的重大科学问题，并进行创新性研究，以资 为人类做出重大贡献如今地球物理学在宇宙、宏观和微观三个 前沿上探索着地球形成与演化的奥秘和精细结构与深层过程地 球物理学在研究难度上、涉及学科广度上与高新技术应用上也日 益发展面临21世纪对地球物理学的挑战和时代赋予的机遇， 故提出地球物理 学在21世纪上、中叶的主要发展前沿和科学难 题。

1主攻方向、研究中心、目标与目的（1）主攻方向：地球内部圈层结构，物质能量的交换和耦合及 深层要素2）研究中心：地壳、壳 幔边界、地幔、核幔边 界（D"层）及地核和其形成与演化的深层过程及响应3）研 究目标：深部物质运移与板块（特别是板内和板缘构造与物质 运移）运动和力源机制及新的地球动力学模型的建立4） 研究目的：深化对地球本体的认识，为资源、灾害、环境和全 球变化提供地球深层物质运动的要素，并对其潜在前景进行预 测2优先发展的领域(1)地球壳的研究：①壳、壳幔边界和核幔边界(特别是D"层) 的结构、属性和热动力边界场效应；②高分辨率二维和三维速度 结构的地震探测和人工源与天然源相结合的台阵观测与精细刻 画深部结构及构造的地震层析成像；③地球内部与地表和大气的 耦合及海陆耦合及灾变；④火山和大洋中脊深部物质上涌及通道 与对界面结构和属性的响应；⑤地球深部物质分异与调整和均衡 补偿面的位置与其物理、力学特征2) 地球内部复杂介质中的地震波动对地震波动理论、方法 和过程的研究是地球物理学发展中的重要标志：a.非均匀介质中 的地震波动；b.非线性介质中的地震波动；c.各向异性介质中的 地震波动；d.多相介质中的地震波动；e.地震波动的物理 数学 模拟，特别是壳 幔边界、核 幔边界和地核的物质组成与状态。

3) 地球内部物质的运移与驱动机制：a.地球深部物质与能 量的变换与热物质上涌效应；b.地幔对流的形态、机制和运动模 型以及其检测途径；c.地幔热柱、地幔冷柱的起源、启动边界层 位和运移过程及介质与构造环境d.地球内部物质运动的动力要 素和力源4) 地震活动与成因：a.地震活动、强烈地震“孕育”、发生 和发展的深部介质和构造环境；b.地震活动与预测的非线性过程 和各向异性标志；c.地震形成的物理-力学效应，特别是热动力 效应；d.地震预测的半定量和定量标志与四维应力场响应5) 地球内部物质运移与大地构造：a.地球内部的精细圈层结 构和耦合；b.板内造山带与盆地、裂谷和陆内俯冲；c.块体边 界的深、浅地球物理边界场效应；d.依据地球深部结构，构造和 物质的运动学与动力学特征编制新一代大地构造图和资源分布 图6) 地球内部和流体作用：a.流体作用与成岩、矿；b.幔源烃 物质和金属元素的运移、聚焦和形成；c.油、气有机成因和无机 成因的理论与实践；d.幔源包体与壳、幔结构和组分的形成与演 化7) 资源与能源的新理论，新方法的提出与应用：①地球物理 勘查新理论、新方法和新物理量的发现与提出；②海洋天然气水 合物潜在能源和金属矿物结核的勘查、开拓与高新技术的利用； ③典型成矿带(区)的深部背景与其形成和聚集的动力过程和深 层找大矿和超大型矿床。

要特别重视中、新生代以来碰撞与汇聚 地域的动力成矿理论与实践的研究；④生物成矿与海底黑色矿床 的分布与形成8） 航空、海洋和卫星地球物理探测和地球以外行星际的探查9） 日地系统中不同区域之间的相互作用及能量传输和转换过 程：①电离层和中离层大气物理；②月球和比较行星学；③磁层 物理学；④空间天气过程与预报方法，空间灾害与对策研究；⑤ 地磁场突变时期地球多圈层的整体耦合效应10） 地球物理学与环境研究（特别是城市环境）和全球变化11） 地球物理学在国防、军事与权益斗争中的作用和地球物理 作战武器12） 现代标准化的、宽频带、大动态和高分辨率的地球物理高 新观测系统的建立13） 建立新一代的地球物理理论体系和反演方法（特别是非线 性科学的应用）14） 多参量约束下的物理与数字模拟15） 逼近于实际的计算地球物理学和实验地球物理学16） 高层次的综合地球物理研究与建模17） 核爆炸与核侦察及导弹制导等战争武器及通讯发展中的地 球物理学应用18） 数字地球与应用以上优先发展的领域和典型地区乃是当前地球物理学研究的前 沿众多的理论问题有待解决，一系列科学问题需要实验与检 验，还有一些尚未认识的问题有待探索，应当说还存在相当的 难度。

通过21世纪上、中叶的地球科学深入研究与探索，要 有实质性的突破、充分发挥地球物理学的效能具有十分重要的 意义，同时高层次的综合研究应占有特别重要的地位典型 地区（带）太平洋东西海岸与陆缘地带，如郯庐断裂带与圣安 德烈斯断裂带的对比与综合研究；〃南极、北极和“第三极”青 藏高原）的对比研究及其全球地球动力学效应色生物群系； 〃海底“黑烟囱”与黑色矿床；#海底矿产结核；$海底沉积物的 探查与打捞19） 中国东部岩石圈结构，圈层耦合与成矿和地震“孕育” 的深层动力过程20） 西部青藏高原与天山造山带的板内构造和大陆动力学21) 东亚块体耦合和深层构造“结点”与大陆动力学高新 科学与技术①高灵敏度，高分辨率，高稳定性和多维观测装置 ②新的参量，新的反演理论和方法的提出与应用③取得地幔 和核、幔边界的丰富新信息，深化对地球本体的认识地球科 学的系统工程将“地球的层圈结构一物质组成一深部物质与能 量的交换一物质的运动与行为一圈层耦合的深层过程一动力学 机制一逼近于地球本体模型的建立”作为一个系统的地球科学 工程来实施、研究和探索结束语：虽然这个课是我们大四上的，觉得没什么太大作用， 有些同学就并没怎么去，但是去听了，感觉还是很不错，开阔 了我们的视野，平时我们学的都是课本上的是很久的东西了。

这个课让我们了解到很多新的东西和新科学的发展很感谢老 师的细心授课。