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数字地球对岩石圈研究有何意义?

时间:2015-10-03  归属:数字地球百问

固体地球内部最基本的构造层即为地壳、地幔和地核。岩石圈是指由地壳和被称为橄榄岩层的地幔最上部组成的固体地球最外部的圈层,厚约50~150公里,具有较高的刚性和弹性,被大气圈和水圈所覆盖。整个地球表壳的岩石圈,并非是连续完整的圈层,它被超岩石圈深大断裂以及如造山带等活动构造带分割成若干大小不一的块体,称为岩石圈板块,简称板块。

人类的生产实践活动主要是作用于岩石圈表层,故岩石圈的研究具有重要意义。当前以至将来一段时间,对岩石圈的研究是统一于“板块构造理论”框架之下。与板块的构造、运动、演化相关的岩石圈乃至整个地球中的许多现象,如大型构造地貌(高原、平原、山系等)的产生、地震与火山爆发、岩浆与矿产的形成,以及由构造运动引起的海平面升降导致的沧海桑田变化,或直接或间接与岩石圈板块有关。特别是全球变化,它就是在陆圈—水圈—大气圈—生物圈(包括人类)的相互联系、相互作用中产生的,在这个开放的巨系统中,岩石圈这个子系统在全球变化中占有独特的地位,不仅岩石圈内部变化对全球变化有影响,而且在岩石圈—水圈界面,岩石圈—气圈界面,岩石圈—生物圈界面的相互作用,更为全球变化研究者所特别关注。

地球是一个统一的有机整体。研究岩石圈相应地要求我们要用整体的、相互联系的观点去研究它的规律。认识到这一点有一个历史过程,而要做到这一点则更是难上加难。令人兴奋的是,数字地球将在岩石圈的整体化、系统化、定量化的研究上,提供强有力的技术支持。能嵌入海量数据的数字地球,它的各类数据是分层有机分布式组织起来的,这些数据有的是来源于各种航天、航空对地观测的关于地球表面和浅表面的海量数据,有的则是来源于地球化学方法或地球物理方法特别是地震方法的结果,利用地震波在探测地球内部不同圈层的差异运动,近来取得了重大进展,而80年代开始的地震层析成像更可以提供岩石圈深层次的直观的信息(图像)。通过把航空、航天的遥感信息与地球化学与地球物理以及传统的地理、地质资料在GIS下的整合,特别是对探地雷达、地震数据与海洋声纳信息与遥感的电磁波信息的集成分析,结合专家系统,可以建立岩石圈从表面到深层次不同深度的岩石圈信息模型——“数字岩石圈”,从而得到在统一数据标准下关于岩石圈的海量数据在数字地球中实现全球性共享,真正使人类从整体上、系统上、定量化地认识我们这个共同的星球。

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