同济大学海洋与地球科学学院建设三十年

<正>30年前,同济大学成立了海洋地质系,其前身是1970年创建于华东师范大学地理系的海洋地质专业,1972年2月迁入同济大学地下工程系,1975年正式成立海洋地质系。1982年首批获得海洋地质学专业硕士授予权,1984年获博士授予权,成为当时全国高校中唯一的海洋地质学博士点。1991年批准建立海洋科学博士后流动站,同年汪品先、马在田两位教授同时被增选为中国科学院学部委员(院士),1992年原国家教委批准建立海洋地质开放实验室,海洋地质系更名为海洋地质与地球物理系,1998年获固体地球物理学博士点。2000年和2001年,相继被评为上海市重点学科中的“重中之重”学科和国家重点学科,2002年海洋地质与地球物理系更名为海洋与地球科学学院。2005年,科技部批准在原海洋地质教育部重点实验室基础上建设海洋地质国家重点实验室。30年来,海洋地质学科从一个默默无闻的小系成为国家的重点学科、上海市“重中之重”学科,一个在国际海洋地质界享有一定声誉的教学与科研基地,发展之快,出人意料。然而,这30年的学科建设并非一帆风顺。20世纪70年代的建系也说不上是多高的起点。作为保密专业的海洋地质,在精神上带有“文革”后期的种种限制,在物质上又缺乏海上工作的起码条件。正是靠着全体师生的无私奉献和创业精神,才建成了海洋与地球科学的教学与科研基地;正是靠着30年来许多同志尤其是这里没有提到名字的同志们的同心协力、辛勤耕耘,才取得了今天学科建设的成功。本文无意为这30年的经历作全面总结,只想从中提出几点值得注意的经验。现仅结合我与院里老师们的一些认识谈几点体会。1开放办学,博采众长海洋地质专业是在我国大规模开展海洋地质调查和油气资源勘探的背景下建立的,符合了社会发展和经济建设的需要,尤其是得到了当时国家计委地质局和上海海洋地质调查局的全力支持。在当时一无经验、二缺人才的情况下,采取了“走出去,请进来”的办法。走出去是走向与海洋地质有关的生产、科研单位和国内相关的院校,向他们请教学习。当时地质矿产部、石油工业部、国家海洋局、中国科学院、山东海洋学院、华东师范大学和全国的几个地质学院,当了解到同济新建海洋地质系时,在提供教学资料、指导实习、合作科研直至接纳毕业生等方面给予了多方支持。请进来的一个典型例子是在1979年底,聘请了当时在地质矿产部工作的3名海洋地质界著名专家朱夏(大地构造学家、石油地质学家)、业治铮(海洋地质学家、沉积学家)和刘光鼎(海洋地质学家、地球物理学家)担任同济大学兼职教授,第二年即1980年,他们3位同时当选为中科院学部委员。这3位兼职教授不仅在指导学科发展方向上起到了关键作用,而且身体力行,分别在同济大学亲自组建了大陆边缘和盆地分析、海洋沉积和综合地球物理3个研究方向,亲自授课,培养研究生,制订教学及科研工作计划。目前活跃在我院第一线的优秀青年骨干教师中相当一批就是这3位院士培养的学生。近10年来,我院又陆续聘请了国内以及欧美高校和科研机构的10多名国内外著名专家、教授担任我院的名誉教授和兼职教授,他们在促进产、学、研结合,推动我院教学、科研,尤其是在开展合作科研和研究生培养方面发挥了越来越大的作用。

反射地震成像分辨率的理论分析

地震分辨率是地震数据处理和偏移成像中的重要问题.从Ricker开始研究地震分辨力至今已经50多年了,但是大部分的研究集中在原始地震观测道的垂向分辨力上.近年来开始讨论地震偏移成像的空间分辨力的概念.Beylcin,Wu和Toksz,Seggern,Vermmer,Chen和Schuster等人做过成像分辨力的研究,但都是根据定性分析或试验讨论影响地震成像分辨力的若干因素.据此在明确分辨力与分辨率的定义之后,从理论上对地震成像分辨率进行系统分析并给出了地震成像分辨率的定量计算式.影响地震成像空间分辨率在三维情况下有八项因素.它们分别为地震波的频率f、波的传播速度v、炮检距2h、炮检距中点M距成像点的地面位置(原点O)的水平距离L、中点M与原点O的连接线的方位角α、成像点深度z、计算成像分辨率的空间方向矢量的方位角θ(从x方向逆时针计算)和该矢量与正Z轴的夹角β.每个因素均有不同的作用,其中频率和速度可合并为波长λ.这些因素可分为三种类型:第一种是观测参数,如λ和h;第二种是成像孔径参数,如L和α;第三种为地质参数,如z,β和θ.通过地震成像分辨率定量分析获得以下几点重要认识:成像分辨率随波长的减小而提高;成像分辨率随成像点的深度增大而降低;成像孔径内的最大炮检距地震道应限定其空间分辨率大于等于1/2;最大分辨率的地震记录位于地面点(lm,θm)上,其中Lm=-ztanβ,θm是根据计算需要事先给定的,它对应地层的上倾方向.为了提高成像分辨率,应当将孔径中点放在(lm,θm)上,孔径大小由最远道的空间分辨率为1/2所限定.此外,还讨论了叠前偏移和叠后偏移的空间分辨率,并证明在讨论垂直成像分辨率(β=0)的情况下两者是相同的,否则二者是不相同的.

宇宙成因核素¹⁰Be:估算长江流域侵蚀速率的新方法

首次将宇宙成因核素10Be方法引入对长江流域地表侵蚀速率的研究.对长江流域东西子流域的对比发现,长江干流西部流域10Be含量普遍高于东部流域,这主要与长江上游高海拔导致的核素产生率高有关;西部流域主要支流10Be含量较低,反应了较高的侵蚀速率.通过金沙江、岷江—大渡河和沅江不同子流域的10Be含量与侵蚀速率关系模型,估算出岷江—大渡河流域平均侵蚀速率为300~500mm·ka-1,长江中下游地区的沅江—湘江流域侵蚀速率为30~50mm·ka-1.与水文数据推导的侵蚀速率相比而言,二者在数量级上基本一致,反映了宇宙成因核素10Be法在估算侵蚀速率方面的有效性和可靠性,为研究长江流域侵蚀与沉积问题提供了一种有效的定量方法.

暖池区1.53Ma以来上层海水变化的颗石藻证据

对位于西太平洋暖池区核心的大洋钻探计划(ODP)807站1.53Ma以来深海沉积样品进行了颗石藻化石分析,通过Florisphaeraprofunda数量百分比讨论了营养跃层深度变化的趋势,并计算了初级生产力.结果表明1.53Ma以来暖池核心区海水营养跃层经历了明显变化:从1.53~0.9Ma,营养跃层深度逐渐变浅;自0.9Ma起营养跃层开始变深并保持到0.48Ma;0.48~0.28Ma之间是营养跃层深度明显变浅的一个时期,在这以后营养跃层逐渐变深.根据颗石藻得出的海水营养跃层变化与初级生产力变化基本一致,也与根据浮游有孔虫转换函数得出的温跃层深度变化趋势基本一致.对比ODP807站和南海ODP1143站F.profunda数量百分比和初级生产力变化曲线,两站在0.9Ma以前变化的趋势相反,而0.9Ma以后基本一致.说明0.9Ma以前暖池核心地区与边缘区上层海水的变化有差异,而0.9Ma以后两者则趋同.

珠江口盆地构造演化及对沉积环境的控制作用

通过对珠江口盆地沉积物地球化学成分分析表明,大洋钻探计划(ODP)1184站所揭示的主要构造沉积地层界线在珠江口盆地中亦同样存在,其元素在32,23.9,16Ma存在明显的突变,界线十分明显;这些陆源沉积物成分的变化是构造运动造成源区发生改变的直接证据.化学蚀变指数显示珠江口盆地在32,23.9,16Ma时期存在物理风化增强而化学风化减弱的突变事件,指示了由于构造运动造成母岩短时期内强烈快速的剥蚀作用,从而引起沉积物化学蚀变指数突然降低.根据元素相关性分析显示,ODP1148站沉积物与珠江口盆地沉积物亲缘关系密切,两者具有相同的物源.

流体包裹体研究在宝石学中的应用

流体包裹体广泛存在于宝石矿物中.目前流体包裹体在宝石学中的应用主要集中在宝玉石成矿理论研究、合成宝石的理论及方法研究、处理宝石的理论及方法研究,以及宝石的合成、处理及产地鉴定等几个方面.其中在宝玉石成矿理论研究中应用的较多,在合成、处理及鉴定宝石方面的应用还处于初级探讨阶段.流体包裹体的引入为解决许多宝石学问题提供了新的思路,尤其是在宝石鉴定方面,但是其应用还有赖于分析技术的进步,以及与其他地质信息的综合运用.

长江三角洲地区人地相互作用的若干问题

长江三角洲人地相互作用经历了三个大的发展阶段,在此过程中人对环境的影响不断增强.早期人类的生活和生产方式主要依附于三角洲的自然环境,人们的生产活动场所也受制于三角洲发育的影响.之后人们逐渐采取适应自然变化的措施,力争能与自然协调发展.随着人口增长,经济发展、技术进步,过度的人类活动已使长江三角洲生态环境不断恶化.主要的问题包括地面沉降、洪涝灾害、污染、盐水入侵和海岸侵蚀等,三角洲已经成为全球变化的主要脆弱区之一.由于影响长江三角洲环境的因素众多,关系复杂,以及人类的主动适应能力,目前难以确定三角洲系统的气候变化阈值,即超过它系统将发生不可逆转的衰退.

宇宙成因核素¹⁰Be,²⁶Al:原理及其在地表过程中的应用

地表岩石中宇宙成因核素10Be和26Al含量是侵蚀速率和辐射时间的函数,通过对岩石中10Be和26Al含量的测定能反映较长时间(103~107a)和较大空间尺度上的侵蚀作用大小和过程.根据10Be含量估算出长江中下游地区平均侵蚀速率为30~60m·Ma-1,攀枝花至三峡长江流域内地表平均侵蚀速率为200m·Ma-1.

微量元素分析在高邮凹陷古近纪湖泊演化中的应用

通过对苏北盆地高邮凹陷下第三系阜宁组(E1f1,E1f2,E1f3,E1f4)地层中垂向微量元素质量分数的变化特征研究,得出自阜一段(E1f1)至阜四段(E1f4)沉积时期的高邮古湖泊的水体古盐度是逐渐变淡的;湖泊水体的深度在阜二段(E1f2)和阜四段(E1f4)最深;详细的微量元素分析表明,每一个组段地层内水体的古盐度和湖泊水体深度都有振荡.由此确定阜宁组沉积期可分为9个相对湖平面升降的中期旋回,相对上升最大期为阜二段(E1f2)和阜四段(E1f4)沉积期,相对下降最大期为阜一段(E1f1)沉积期.

红柳构造坡折带层序地层学模式与油气分布

在对地震、测井和钻井等资料详细分析的基础上,将济阳坳陷红柳地区下第三系划分出了7个三级层序、19个体系域.在层序地层单元划分和对比的基础上,结合断层上下盘地层厚度的差异变化所反映的古地形,认为济阳坳陷红柳地区在下第三系沉积时期,发育两种不同类型的构造坡折带,并建立了该区的构造坡折带层序地层学模式,研究了构造坡折带层序地层学模式与油气的关系,认为第Ⅰ,Ⅱ层序间的界面附近可形成有利的地层不整合覆盖圈闭与构造-岩性圈闭;第Ⅳ层序低位域可作为油气的运载层,在合适构造的匹配下,可形成有利的构造圈闭或构造-岩性圈闭,并对有利区带做出了预测.

模拟退火定位算法研究

重点分析并研究了产生随机数的方式,模拟退火与二维定位算法结合的目标函数的形成,并以二维定位的模型数据的定位为实例进行了计算,取得了很好的效果,为模拟退火定位算法打下了一个基本的理论基础.

基于ArcIMS的中国岩石圈GIS信息服务系统

通过剖析ArcIMS(internetmapserver)的结构特点及其定制客户端地理信息系统(GIS)功能的传递机制,结合中国岩石圈为例阐述了借助ASP(activeserverpage)与ADO(activedataobject)等数据库控件为网络地理信息系统提供多源数据的方法及扩充分布式体系结构的思路;以ArcIMS为辅助平台在互联网上发布了中国岩石圈三维结构数据库所涉及的6个子库18个图层的空间数据与属性数据,为需要岩石圈数据的信息者提供了相关地理信息系统数据的查询与分析等服务,实现了空间数据资料在互联网上的共享、交换.

基于Microstation平台的正射影像图库管理系统设计

剖析了Microstation中矢量地形图的结构,研究了矢量数据与栅格数据在SQL2000SERVER中统一管理的技术,并结合上述两项技术在Microstation平台上实现并建立了大庆油田正射影像图库管理系统,实现多种类型的专题矢量地形图、正射影像图的综合管理,并实现各类专题图的查询、叠加、拼接、裁减和输出.

拉东变换在探地雷达资料处理中的应用

为了消除探地雷达剖面中存在的旁侧影响、“X”形同相轴等线段形干扰,把拉东变换引入到探地雷达资料处理中.通过原理的分析和对水平线性同相轴经离散拉东变换后数据的特征深入研究,建立了水平线性同相轴的振幅大小以及波形曲线与变换结果中心条带数据之间的关系.通过对这种关系的拓展和应用,提出了雷达剖面上线段形干扰特征提取和消除改进的离散拉东变换的方法技术.理论模型实验和实际资料的处理结果都说明了方法的有效性和优越性.

同济大学海洋与地球科学学院院士风采