dynamics動力鏈 動力連接件

全球生態(tài)環(huán)境變化的地球動力學(xué)背景與遙感探索監(jiān)測途徑

近來來溫室效應(yīng)與全球變暖、臭氧層破壞和海面上升、森林銳減與物種滅絕、耕地草場退化、干旱沙漠化和淡水資源乏缺、海洋開發(fā)與海域環(huán)境動蕩、人口過速增殖和資源耗損、工業(yè)社會與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)污染加劇以及頻繁的地質(zhì)、海洋、水文、氣象、生物災(zāi)害等一系列重大環(huán)境問題困擾著人類社會的發(fā)展，甚至出現(xiàn)地球可居住性和地區(qū)能否持續(xù)發(fā)展等嚴(yán)峻的戰(zhàn)略性科學(xué)問題。聯(lián)合國國際科學(xué)聯(lián)合會組織各地區(qū)的科學(xué)家、科研機(jī)構(gòu)正在開展宏偉的全球生態(tài)環(huán)境變化研究計(jì)劃(即國際地圈、生物圈計(jì)劃IGBP)。由于這一課題牽涉地球科學(xué)的很多專業(yè)學(xué)科，需要進(jìn)行深入的綜合解析，甚至有待發(fā)展一系列邊緣交叉和滲透衍變的基礎(chǔ)理論學(xué)科，目前的單學(xué)科理論水平和地球科學(xué)結(jié)構(gòu)都還不適應(yīng)這種嚴(yán)重的局勢，有待有關(guān)學(xué)科聯(lián)合攻關(guān)，才能對人類生存、發(fā)展的奧秘和各圈層的內(nèi)在聯(lián)系作深刻探討，更好地規(guī)劃開展全球變化與持續(xù)發(fā)展對策的研究，從而找出更符合客觀實(shí)際的規(guī)律?？v觀以往的研究工作，其中地質(zhì)環(huán)境的研究顯得薄弱了些，其實(shí)自有人類以來的250萬年內(nèi)，地球環(huán)境變遷留下了廣泛的跡象，內(nèi)容很豐富，例如塔里木盆地中的羅布泊湖岸的萎縮過程在遙感圖像上表現(xiàn)為154個韻律條帶;第四紀(jì)以來的冰川、河流、湖泊變遷、地貌定量形態(tài)分析都可以找到很可貴的依據(jù);海岸帶活動、古地震、古洪澇、古干旱等也有待深入研究，總之從地質(zhì)學(xué)范疇對地球環(huán)境變化的研究仍有很大的開發(fā)潛力。遙感技術(shù)的應(yīng)用則更顯不足，急待加強(qiáng)。以往地質(zhì)環(huán)境的研究多偏重于表淺、外生條件的分析，對于更重要的地球內(nèi)部原因則很少討論，為了扭轉(zhuǎn)這種舍本求末的趨勢，尋求以地質(zhì)學(xué)為“砧木”廣泛與其他學(xué)科的“嫁接”發(fā)展，我們需要從地球整體結(jié)構(gòu)著眼，綜述地內(nèi)熱動力為本的觀點(diǎn)，從而再構(gòu)建新的地球科學(xué)大體系與技術(shù)監(jiān)測系統(tǒng)。

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目前由于學(xué)科體系發(fā)育尚處于初級階段，在理論綜合能力有限的情況下，只從現(xiàn)有學(xué)科出發(fā)注意到某幾個方面，忽略了整個太陽系、地球內(nèi)部高能級自然本底的運(yùn)動(變化)，過高地估計(jì)并夸大了人類社會的低能級可察覺影響，撫片舟而論滄海，推導(dǎo)出一些聳人聽聞的危機(jī)和警告，人云亦云，傳真導(dǎo)謬，很難說全是扎實(shí)可靠的科學(xué)結(jié)論，世界各國各地區(qū)的領(lǐng)導(dǎo)決策部門卻出于惜世憂民的良好愿望，聞風(fēng)而搏，推出這樣那樣的行動與承諾，蓋世之舉如因科學(xué)依據(jù)欠妥，必將勞民傷財(cái)，甚至人為地加劇環(huán)境惡化，自絕良好發(fā)展的路徑。追溯全球變化研究的歷史、教訓(xùn)，評估科技現(xiàn)狀，只能說是全球變化的研究剛剛起步，而且是較低水平的開始，切不可作出過早、過偏的結(jié)論，更不可輕舉妄動，而要深思熟慮地將重點(diǎn)調(diào)整到認(rèn)真深入發(fā)展地球科學(xué)大體系的基點(diǎn)上，探索理論、發(fā)展探測技術(shù)，以期盡快形成與擎天任務(wù)相適應(yīng)的科學(xué)理論研究水平和技術(shù)測量能力，為確實(shí)改善地球生態(tài)環(huán)境、謀求更大持續(xù)發(fā)展作出更有效的科學(xué)貢獻(xiàn)。

為了思考全球變化地球內(nèi)因、熱動力為主的觀點(diǎn)，不妨列述一下地球各圈層的一些基本參數(shù)(見表1)。

表1 地球各圈層的基本參數(shù)

續(xù)表

從表內(nèi)數(shù)據(jù)可知，地球的質(zhì)量、蓄能主要聚集在固體地球之中，而水圈、大氣圈和生物圈只是內(nèi)熱外溫大球體表層的一層附著薄膜，從質(zhì)量、能量分布看來作為生態(tài)環(huán)境(水圈、大氣圈)的下墊面的固體地球的主導(dǎo)地位就很明顯了，溫床上的薄被，我們能體察到的滄海桑田、風(fēng)霜旱澇、生物興衰、環(huán)境變遷都離不開地球這個母體，依附于地球的熱動力場，大自然的綜合運(yùn)動可以概括為低能級、長周期的緩慢演變和高能級、急劇明顯的災(zāi)變，就其本質(zhì)而言，強(qiáng)烈的災(zāi)變事件是主要形式，而緩慢的演變則是主運(yùn)動的低能級蘊(yùn)成和事件后的平衡協(xié)調(diào)，無論從地球地質(zhì)歷史和現(xiàn)態(tài)看來都是被大量遺痕和現(xiàn)實(shí)所證明，特別是近代人類觀測能力的提高，這種本底與環(huán)境、內(nèi)因與外果、災(zāi)變與演化的主從關(guān)系愈來愈清楚了。同時發(fā)現(xiàn)地球各圈層之間、各類事件之間存在系列的相關(guān)性，稱為輻向深源熱動力地質(zhì)、環(huán)境、生態(tài)動力鏈 ，地球不同時期發(fā)生過若干點(diǎn)狀熱活躍中心，主要由地內(nèi)放射性高熱能形成熱反應(yīng)中心，大體上分布在上地幔到下地殼界面上下，巖漿體劇烈熱熔，成為熱根，或稱巖漿灶、巖漿房，即地球表面的災(zāi)變點(diǎn)、敏感區(qū)，熱能-物質(zhì)交換通道。一個巖漿中心的演化期可長達(dá)幾千萬年到1億年之久，在其發(fā)生、演化過程中存在比較獨(dú)立的熱動力體系，從弱到強(qiáng)，由強(qiáng)轉(zhuǎn)弱迭替興衰，形成強(qiáng)旋渦式的熱熔物質(zhì)分異中心，自創(chuàng)通道向地球表淺部上涌、噴射熱動力-物質(zhì)流(固塑態(tài)、固液氣混熔、氣液混合態(tài))，在熱力-物質(zhì)外散過程中形成礦床，導(dǎo)致地球表面的環(huán)境變化，深部形成巖漿巖的上涌侵入，形成潛火山、火山噴發(fā)、熱力-氣液噴射，巖石圈加溫，水圈和大氣圈升溫，海底局部加溫、噴涌熱的氣液，引起地震、海嘯和海水強(qiáng)烈渦流、強(qiáng)風(fēng)場、強(qiáng)磁場變化，產(chǎn)生強(qiáng)粒子射束流、地內(nèi)強(qiáng)熱爆炸、地面急劇增溫、強(qiáng)湍流，百慕大型?？諡?zāi)難點(diǎn)等現(xiàn)象。不斷改變著地殼表淺處的熱力、物質(zhì)加注，導(dǎo)致發(fā)生一系列自然災(zāi)變和環(huán)境突變。地球上分布著無數(shù)大大小小的環(huán)形地質(zhì)結(jié)構(gòu)和強(qiáng)旋渦氣液運(yùn)動中心，它們多屬燕山-喜馬拉雅期巖漿活動的殘留繼續(xù)，即現(xiàn)實(shí)的地內(nèi)熱活動中心，“活地球熱動力噴口”。這些埋藏在地殼中的“煙囪”時強(qiáng)時弱地向地球水圈、大氣圈噴射熱力-物質(zhì)流，主要形成為氣液熱上涌。近年來在大洋深海溝、裂谷系中發(fā)現(xiàn)很多個高溫富含金屬的氣液泉，例如東太平洋南部海膨在520km2之內(nèi)發(fā)現(xiàn)26個上涌熱通道，推動本地段每年隆升15cm以上，噴出物包括了高熱流、水汽、H2S、CO2、氯氣類、烴類和大量金屬元素。這樣的現(xiàn)象在紅海、太平洋東西火山帶都有大量的發(fā)現(xiàn)報道。實(shí)際上大陸內(nèi)部也有很多的隱火山、氣火山、氣液高金屬涌泉、地震、陸內(nèi)颶風(fēng)、強(qiáng)高地?zé)狳c(diǎn)、奇異突變點(diǎn)的活動，不過并沒有引起人們重視和組織系統(tǒng)觀測而已。1908年舉世聞名的通古斯大爆炸事件，盡管對其成因揣測紛紜，但確屬地球上的一次大型自然熱動力試驗(yàn)，估計(jì)中央地帶溫度在105℃以上，總熱能為1030J，噴出的可燃天然氣數(shù)億立方米，還有大量放射性粒子，鉑銥微粒自上地幔噴射出來。人類歷史階段地球內(nèi)部向地表、水圈、大氣圈噴射的熱能總量約為5.6×1020J/a，排放的固、液、氣熱物質(zhì)總量為9.5×109t/a，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人類社會能耗和形成物質(zhì)產(chǎn)品的總量，相當(dāng)全球2000年總能耗量加儲備的核能總和。

再從地質(zhì)歷史上追溯，這種事實(shí)就更明顯了，在8億年前，地球上并沒有大量水體，氣體也很稀薄，在8億～6億年前的兩億年期間固體地球向地表噴射了大量的水氣，才形成海洋，出現(xiàn)了生物，目前地內(nèi)每年要向地表釋放30～50km3的水分和其他氣體，以彌補(bǔ)水分和氣體向地球外層空間的散失量，如果補(bǔ)給小于向外彌散量，地球的水圈、大氣圈就在幾億年前消失了。

晚古生代以來伴隨劇烈的全球地質(zhì)運(yùn)動帶來全球性的生物大絕滅災(zāi)殃，如2.47億年前(晚二疊世)、1.63億年前(中侏羅世)、1.44億年前(晚侏羅世)、1.25億年前(早白堊世)、9100萬年前(晚白堊世)、6500萬年前(白堊紀(jì)末的恐龍絕滅事件)、3800萬年前(始新世)、1100萬年前(上新世)，每隔2600萬年就全球性地劇烈變動一次，期間當(dāng)然也有局部地段和較低能態(tài)的變異。人類社會存在的250萬年期間盡管未出現(xiàn)過全球性的劇變，但也經(jīng)歷過各種各樣的局部性古人類群落夭亡的慘劇，其生態(tài)效益急待重新評估。例如迄今各大地構(gòu)造學(xué)派多只限于表淺地殼的研究，對于更有活動意義的百十千米巖石圈幾千千米深的地幔、地核卻甚少考慮，就連最流行的板塊學(xué)說很多結(jié)論與地殼、巖石圈的結(jié)構(gòu)運(yùn)動并不相符。近年來古老結(jié)晶地塊、大陸火山學(xué)、遙感所發(fā)現(xiàn)的環(huán)形結(jié)構(gòu)和旋渦狀運(yùn)動、海洋與大氣層中的旋渦運(yùn)動、類地行星、月球上發(fā)現(xiàn)的環(huán)形構(gòu)造就很有助于巖石圈、殼幔交界、地幔與地核交界不同形式的流變運(yùn)動，熱湍流等機(jī)理的探索，也具體發(fā)展了熱點(diǎn)和巖石圈、水圈、大氣圈的熱對流學(xué)說，使地球演化與太陽系演化研究相應(yīng)深化，引出天體地質(zhì)學(xué)、比較行星地質(zhì)學(xué)的新概念。深部地球物理、地球化學(xué)和超深鉆探、衛(wèi)星測地、大陸與海洋火山學(xué)、地震學(xué)、太古宙、元古宙早期巖系的研究，太陽系類地星體、特別是月球、火星的遙感資料，以及海底熱旋渦流的發(fā)現(xiàn)、強(qiáng)氣旋的多年遙感記錄，地球強(qiáng)烈的氣液迸發(fā)動搖了地質(zhì)構(gòu)造的傳統(tǒng)概念，進(jìn)一步表明地球大系統(tǒng)的主導(dǎo)物質(zhì)運(yùn)動形式是比較急速的、強(qiáng)勁的熱旋渦流。固體地殼中表現(xiàn)為環(huán)形結(jié)構(gòu)與強(qiáng)爆噴射，地幔的上涌熱柱(熱力物質(zhì)筒狀噴射流)，巖石中的垂直熱力-物質(zhì)流變上涌(包括流體和氣體析離)，海洋中的熱旋渦、大氣層中的強(qiáng)氣旋運(yùn)動，由此導(dǎo)引出地球不同圈層的統(tǒng)一深源巖漿熱動力學(xué)理論，揭示出地球生態(tài)環(huán)境的熱動力鏈背景、垂直熱動力災(zāi)害系列鏈(源、根、樹)的高層次概念。根據(jù)現(xiàn)代高技術(shù)觀測手段所提供的深部多層次、宏觀資料已初步展示新的理論趨勢，如巖石圈結(jié)構(gòu)和動力的不均勻性、突變與蠕變、主動與隨動、固體與液態(tài)氣態(tài)共系、表淺與深源耦合等。從而為全球和區(qū)域性對比、時序分析、歷史跡象與現(xiàn)實(shí)地球運(yùn)動對比提供了新的可能。如果有意識地開發(fā)現(xiàn)代化觀測技術(shù)的潛力，設(shè)計(jì)新的儀器，建立多源地學(xué)信息系統(tǒng)，就可能提供更齊備的新科學(xué)信息。逐步探索支配能源-資源形成和分布、環(huán)境變遷、自然災(zāi)變的地內(nèi)和天體熱動力機(jī)理，促進(jìn)地球固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)各圈層的總體解析，建立地球大系統(tǒng)的熱動力學(xué)基礎(chǔ)理論，在新的理論指引下活化各分支學(xué)科的交流、滲透、融匯貫通，形成各組學(xué)科更深廣的理論綜合，諸如地球動力學(xué)、理論地質(zhì)學(xué)、理論地理學(xué)、災(zāi)害動力學(xué)等，從而綜合出地球科學(xué)的大理論體系，海洋學(xué)、氣象學(xué)、環(huán)境災(zāi)害學(xué)、生態(tài)環(huán)境學(xué)方面也有很多新的發(fā)現(xiàn)表明熱動力現(xiàn)象是主導(dǎo)的物質(zhì)-能量運(yùn)動形式。

地球科學(xué)大體系將來可能有更高深的發(fā)展，僅從現(xiàn)階段認(rèn)識到的縱向強(qiáng)熱動力理論出發(fā)，就可以帶來各分支學(xué)科的理論躍遷，提高解決實(shí)際問題的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效能。例如根據(jù)深源巖漿熱動力理論，礦產(chǎn)資源的聚集形成有很強(qiáng)的中心式時空規(guī)律性，礦產(chǎn)系列嚴(yán)格按溫壓條件呈垂直、水平分帶，有較固定的通道和容礦構(gòu)造空間，金屬礦床、內(nèi)生非金屬礦床、沉積礦產(chǎn)、煤炭、石油、天然氣、水資源均受控于統(tǒng)一的巖漿熱動力場，克服了僅限于表淺地質(zhì)、地球化學(xué)環(huán)境的分析，因而就大大提高了礦產(chǎn)的探索預(yù)測能力，擴(kuò)大了大型、特大型系列礦床的發(fā)現(xiàn)幾率，將低水平的描述性搜索提高到理論預(yù)測的新水平。如果投入系統(tǒng)試驗(yàn)復(fù)原，有望取得多種礦產(chǎn)資源的重大突破。根據(jù)深源巖漿熱動力理論新創(chuàng)建的災(zāi)害學(xué)則可以與生態(tài)等類臺站結(jié)合，規(guī)劃一次全球性的三年大搜索行動，奠定基礎(chǔ)后臺站可以大量歸并減少，以后可分年總結(jié)一次。集中一批與生態(tài)環(huán)境變化有關(guān)的科學(xué)家，從而建立適應(yīng)生態(tài)環(huán)境變化的科學(xué)隊(duì)伍和科研數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。

全球生態(tài)環(huán)境變化與可持續(xù)發(fā)展問題已引起各國家、各地區(qū)領(lǐng)導(dǎo)人和公眾的高度重視，科研工作也取得了很大的進(jìn)展。在新世紀(jì)到來之前，為了人類的生存與發(fā)展，為了未來環(huán)境科學(xué)的繁榮，遙感學(xué)界要充分利用遙感科技的優(yōu)勢和信息儲備，不負(fù)時代的使命，調(diào)整好方向，發(fā)揮遙感等高科技的潛能，開拓遙感科技的揭示、綜合能力，全面介入全球生態(tài)環(huán)境變化的研究，開拓遙感技術(shù)應(yīng)用的新前景。

———錄自:CNC-IGBP學(xué)術(shù)交流論文集，1984(10)

引發(fā)劑動力學(xué)鏈長的表達(dá)式？

有一個假設(shè)就是在穩(wěn)態(tài)時，鏈引發(fā)速率=鏈終止速率，而動力學(xué)鏈長即是活性種從引發(fā)到鏈終止消耗的單體分子數(shù)

動力學(xué)鏈長與平均聚合度有何關(guān)系?鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)對之有

動力學(xué)鏈長越大,平均聚合度越大鏈轉(zhuǎn)移越快,平均聚合度越小動力學(xué)鏈長與平均聚合度有何關(guān)系?鏈轉(zhuǎn)移反應(yīng)對之有

當(dāng)前標(biāo)題：dynamics動力鏈 動力連接件
文章鏈接：http://muchs.cn/article6/doeihog.html

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