全球生态环境变化的地球动力学背景与遥感探索监测途径

近来来温室效应与全球变暖、臭氧层破坏和海面上升、森林锐减与物种灭绝、耕地草场退化、干旱沙漠化和淡水资源乏缺、海洋开发与海域环境动荡、人口过速增殖和资源耗损、工业社会与现代农业污染加剧以及频繁的地质、海洋、水文、气象、生物灾害等一系列重大环境问题困扰着人类社会的发展，甚至出现地球可居住性和地区能否持续发展等严峻的战略性科学问题。联合国国际科学联合会组织各地区的科学家、科研机构正在开展宏伟的全球生态环境变化研究计划(即国际地圈、生物圈计划IGBP)。由于这一课题牵涉地球科学的很多专业学科，需要进行深入的综合解析，甚至有待发展一系列边缘交叉和渗透衍变的基础理论学科，目前的单学科理论水平和地球科学结构都还不适应这种严重的局势，有待有关学科联合攻关，才能对人类生存、发展的奥秘和各圈层的内在联系作深刻探讨，更好地规划开展全球变化与持续发展对策的研究，从而找出更符合客观实际的规律。纵观以往的研究工作，其中地质环境的研究显得薄弱了些，其实自有人类以来的250万年内，地球环境变迁留下了广泛的迹象，内容很丰富，例如塔里木盆地中的罗布泊湖岸的萎缩过程在遥感图像上表现为154个韵律条带;第四纪以来的冰川、河流、湖泊变迁、地貌定量形态分析都可以找到很可贵的依据;海岸带活动、古地震、古洪涝、古干旱等也有待深入研究，总之从地质学范畴对地球环境变化的研究仍有很大的开发潜力。遥感技术的应用则更显不足，急待加强。以往地质环境的研究多偏重于表浅、外生条件的分析，对于更重要的地球内部原因则很少讨论，为了扭转这种舍本求末的趋势，寻求以地质学为“砧木”广泛与其他学科的“嫁接”发展，我们需要从地球整体结构着眼，综述地内热动力为本的观点，从而再构建新的地球科学大体系与技术监测系统。

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目前由于学科体系发育尚处于初级阶段，在理论综合能力有限的情况下，只从现有学科出发注意到某几个方面，忽略了整个太阳系、地球内部高能级自然本底的运动(变化)，过高地估计并夸大了人类社会的低能级可察觉影响，抚片舟而论沧海，推导出一些耸人听闻的危机和警告，人云亦云，传真导谬，很难说全是扎实可靠的科学结论，世界各国各地区的领导决策部门却出于惜世忧民的良好愿望，闻风而搏，推出这样那样的行动与承诺，盖世之举如因科学依据欠妥，必将劳民伤财，甚至人为地加剧环境恶化，自绝良好发展的路径。追溯全球变化研究的历史、教训，评估科技现状，只能说是全球变化的研究刚刚起步，而且是较低水平的开始，切不可作出过早、过偏的结论，更不可轻举妄动，而要深思熟虑地将重点调整到认真深入发展地球科学大体系的基点上，探索理论、发展探测技术，以期尽快形成与擎天任务相适应的科学理论研究水平和技术测量能力，为确实改善地球生态环境、谋求更大持续发展作出更有效的科学贡献。

为了思考全球变化地球内因、热动力为主的观点，不妨列述一下地球各圈层的一些基本参数(见表1)。

表1 地球各圈层的基本参数

续表

从表内数据可知，地球的质量、蓄能主要聚集在固体地球之中，而水圈、大气圈和生物圈只是内热外温大球体表层的一层附着薄膜，从质量、能量分布看来作为生态环境(水圈、大气圈)的下垫面的固体地球的主导地位就很明显了，温床上的薄被，我们能体察到的沧海桑田、风霜旱涝、生物兴衰、环境变迁都离不开地球这个母体，依附于地球的热动力场，大自然的综合运动可以概括为低能级、长周期的缓慢演变和高能级、急剧明显的灾变，就其本质而言，强烈的灾变事件是主要形式，而缓慢的演变则是主运动的低能级蕴成和事件后的平衡协调，无论从地球地质历史和现态看来都是被大量遗痕和现实所证明，特别是近代人类观测能力的提高，这种本底与环境、内因与外果、灾变与演化的主从关系愈来愈清楚了。同时发现地球各圈层之间、各类事件之间存在系列的相关性，称为辐向深源热动力地质、环境、生态动力链 ，地球不同时期发生过若干点状热活跃中心，主要由地内放射性高热能形成热反应中心，大体上分布在上地幔到下地壳界面上下，岩浆体剧烈热熔，成为热根，或称岩浆灶、岩浆房，即地球表面的灾变点、敏感区，热能-物质交换通道。一个岩浆中心的演化期可长达几千万年到1亿年之久，在其发生、演化过程中存在比较独立的热动力体系，从弱到强，由强转弱迭替兴衰，形成强旋涡式的热熔物质分异中心，自创通道向地球表浅部上涌、喷射热动力-物质流(固塑态、固液气混熔、气液混合态)，在热力-物质外散过程中形成矿床，导致地球表面的环境变化，深部形成岩浆岩的上涌侵入，形成潜火山、火山喷发、热力-气液喷射，岩石圈加温，水圈和大气圈升温，海底局部加温、喷涌热的气液，引起地震、海啸和海水强烈涡流、强风场、强磁场变化，产生强粒子射束流、地内强热爆炸、地面急剧增温、强湍流，百慕大型海空灾难点等现象。不断改变着地壳表浅处的热力、物质加注，导致发生一系列自然灾变和环境突变。地球上分布着无数大大小小的环形地质结构和强旋涡气液运动中心，它们多属燕山-喜马拉雅期岩浆活动的残留继续，即现实的地内热活动中心，“活地球热动力喷口”。这些埋藏在地壳中的“烟囱”时强时弱地向地球水圈、大气圈喷射热力-物质流，主要形成为气液热上涌。近年来在大洋深海沟、裂谷系中发现很多个高温富含金属的气液泉，例如东太平洋南部海膨在520km2之内发现26个上涌热通道，推动本地段每年隆升15cm以上，喷出物包括了高热流、水汽、H2S、CO2、氯气类、烃类和大量金属元素。这样的现象在红海、太平洋东西火山带都有大量的发现报道。实际上大陆内部也有很多的隐火山、气火山、气液高金属涌泉、地震、陆内飓风、强高地热点、奇异突变点的活动，不过并没有引起人们重视和组织系统观测而已。1908年举世闻名的通古斯大爆炸事件，尽管对其成因揣测纷纭，但确属地球上的一次大型自然热动力试验，估计中央地带温度在105℃以上，总热能为1030J，喷出的可燃天然气数亿立方米，还有大量放射性粒子，铂铱微粒自上地幔喷射出来。人类历史阶段地球内部向地表、水圈、大气圈喷射的热能总量约为5.6×1020J/a，排放的固、液、气热物质总量为9.5×109t/a，远远超过人类社会能耗和形成物质产品的总量，相当全球2000年总能耗量加储备的核能总和。

再从地质历史上追溯，这种事实就更明显了，在8亿年前，地球上并没有大量水体，气体也很稀薄，在8亿～6亿年前的两亿年期间固体地球向地表喷射了大量的水气，才形成海洋，出现了生物，目前地内每年要向地表释放30～50km3的水分和其他气体，以弥补水分和气体向地球外层空间的散失量，如果补给小于向外弥散量，地球的水圈、大气圈就在几亿年前消失了。

晚古生代以来伴随剧烈的全球地质运动带来全球性的生物大绝灭灾殃，如2.47亿年前(晚二叠世)、1.63亿年前(中侏罗世)、1.44亿年前(晚侏罗世)、1.25亿年前(早白垩世)、9100万年前(晚白垩世)、6500万年前(白垩纪末的恐龙绝灭事件)、3800万年前(始新世)、1100万年前(上新世)，每隔2600万年就全球性地剧烈变动一次，期间当然也有局部地段和较低能态的变异。人类社会存在的250万年期间尽管未出现过全球性的剧变，但也经历过各种各样的局部性古人类群落夭亡的惨剧，其生态效益急待重新评估。例如迄今各大地构造学派多只限于表浅地壳的研究，对于更有活动意义的百十千米岩石圈几千千米深的地幔、地核却甚少考虑，就连最流行的板块学说很多结论与地壳、岩石圈的结构运动并不相符。近年来古老结晶地块、大陆火山学、遥感所发现的环形结构和旋涡状运动、海洋与大气层中的旋涡运动、类地行星、月球上发现的环形构造就很有助于岩石圈、壳幔交界、地幔与地核交界不同形式的流变运动，热湍流等机理的探索，也具体发展了热点和岩石圈、水圈、大气圈的热对流学说，使地球演化与太阳系演化研究相应深化，引出天体地质学、比较行星地质学的新概念。深部地球物理、地球化学和超深钻探、卫星测地、大陆与海洋火山学、地震学、太古宙、元古宙早期岩系的研究，太阳系类地星体、特别是月球、火星的遥感资料，以及海底热旋涡流的发现、强气旋的多年遥感记录，地球强烈的气液迸发动摇了地质构造的传统概念，进一步表明地球大系统的主导物质运动形式是比较急速的、强劲的热旋涡流。固体地壳中表现为环形结构与强爆喷射，地幔的上涌热柱(热力物质筒状喷射流)，岩石中的垂直热力-物质流变上涌(包括流体和气体析离)，海洋中的热旋涡、大气层中的强气旋运动，由此导引出地球不同圈层的统一深源岩浆热动力学理论，揭示出地球生态环境的热动力链背景、垂直热动力灾害系列链(源、根、树)的高层次概念。根据现代高技术观测手段所提供的深部多层次、宏观资料已初步展示新的理论趋势，如岩石圈结构和动力的不均匀性、突变与蠕变、主动与随动、固体与液态气态共系、表浅与深源耦合等。从而为全球和区域性对比、时序分析、历史迹象与现实地球运动对比提供了新的可能。如果有意识地开发现代化观测技术的潜力，设计新的仪器，建立多源地学信息系统，就可能提供更齐备的新科学信息。逐步探索支配能源-资源形成和分布、环境变迁、自然灾变的地内和天体热动力机理，促进地球固态、液态、气态各圈层的总体解析，建立地球大系统的热动力学基础理论，在新的理论指引下活化各分支学科的交流、渗透、融汇贯通，形成各组学科更深广的理论综合，诸如地球动力学、理论地质学、理论地理学、灾害动力学等，从而综合出地球科学的大理论体系，海洋学、气象学、环境灾害学、生态环境学方面也有很多新的发现表明热动力现象是主导的物质-能量运动形式。

地球科学大体系将来可能有更高深的发展，仅从现阶段认识到的纵向强热动力理论出发，就可以带来各分支学科的理论跃迁，提高解决实际问题的技术经济效能。例如根据深源岩浆热动力理论，矿产资源的聚集形成有很强的中心式时空规律性，矿产系列严格按温压条件呈垂直、水平分带，有较固定的通道和容矿构造空间，金属矿床、内生非金属矿床、沉积矿产、煤炭、石油、天然气、水资源均受控于统一的岩浆热动力场，克服了仅限于表浅地质、地球化学环境的分析，因而就大大提高了矿产的探索预测能力，扩大了大型、特大型系列矿床的发现几率，将低水平的描述性搜索提高到理论预测的新水平。如果投入系统试验复原，有望取得多种矿产资源的重大突破。根据深源岩浆热动力理论新创建的灾害学则可以与生态等类台站结合，规划一次全球性的三年大搜索行动，奠定基础后台站可以大量归并减少，以后可分年总结一次。集中一批与生态环境变化有关的科学家，从而建立适应生态环境变化的科学队伍和科研数据网络。

全球生态环境变化与可持续发展问题已引起各国家、各地区领导人和公众的高度重视，科研工作也取得了很大的进展。在新世纪到来之前，为了人类的生存与发展，为了未来环境科学的繁荣，遥感学界要充分利用遥感科技的优势和信息储备，不负时代的使命，调整好方向，发挥遥感等高科技的潜能，开拓遥感科技的揭示、综合能力，全面介入全球生态环境变化的研究，开拓遥感技术应用的新前景。

———录自:CNC-IGBP学术交流论文集，1984(10)

引发剂动力学链长的表达式？

有一个假设就是在稳态时，链引发速率=链终止速率，而动力学链长即是活性种从引发到链终止消耗的单体分子数

动力学链长与平均聚合度有何关系?链转移反应对之有

动力学链长越大,平均聚合度越大链转移越快,平均聚合度越小动力学链长与平均聚合度有何关系?链转移反应对之有

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