地球动力学专业委员会在过去的一年里，在的领导和支持下，稳步发展，在团队建设、科学研究、国内外学术合作与交流等方面，都取得了可喜的成果和成绩。

一、本年度工作情况

1.分支机构内部建设情况

在团队建设方面，实验室现有研究人员共49人：教授23人，副教授14人，讲师10人；其中院士1人，“ ”5人，“杰青”2人，“优青”1人，“百人计划”6人。这些优秀人才对地球动力学专业委员会和实验室的发展与建设提供了坚实的人才储备和助推力。科研团队覆盖了地球动力学相关的各研究领域，既有院士、博士生导师，又有一批年富力强、成果丰富、在国内外学术界具有一定影响的青年学者，人员学科交叉，构成了一个完整的研究体系。

目前，实验室拥有数值模拟与可视化平台，包括：1) 133节点并行计算集群，超过2.33Tflop/s的计算能力，其中113节点主要用于大规模科学计算模拟，3节点用于磁盘阵列管理，共有磁盘阵列近60Tb，其他节点部分，4个节点用于PRAGMA国际合作，12个节点参与iGEONGrid国际合作，并用于小规模并行程序；另外11节点用于并行可视化屏幕墙专业显示系统；2) 27.0Tflop/s规模的GPU计算能力，采用最新的Fermi架构系统；3) 实验室新加38节点并行计算集群；10.98Tflop/s计算能力。实验室的并行计算机综合计算能力接近40TFlop/s，初步具备了小型计算模拟中心的硬件配备能力，设备运行正常。另外，实验室拥有近100平方米的中心机房空间储备；实验室内万兆网互联；改造完善的电力，空调制冷等基础设施；另有中国地震局网格数据节点和中国气象局MODIS卫星数据终端服务器和存储系统设备。终端服务器5台，磁盘阵列3.5Tb。实验室还购置了VisaSense仿真系统以及相关的测试平台以进行相关的应用研究。

软件方面，目前实验室有由科研人员自行编著完成的高性能计算软件，也安装了网络版的有限元程序自动生成系统，生成的并行有限元程序能够在本实验室的并行计算机和联想深腾超大规模并行计算机等大规模并行计算机上稳定运行。实验室也有商业用的并行有限元软件ANSYS、Adina、Abaqus与COMSOL各一套。

实验室自行组装和调试的40个高分辨率屏幕组成的大规模数据和科学计算结果并行可视化显示系统（4X10: 40个高分辨率显示器组成的高分辨率显示墙系统），配备Viz、Sage、Parallel View、Amira等先进并行可视化管理和实现软件系统，在国内处于领先地位。实验室有中国地震局数据节点平台系统和中国气象局风云气象卫星实时数据接收系统，可以实时服务于教学和科研。

实验室新建设科学计算中心教学实验平台系统，包括212节点并行CPU计算集群系统，30节点GPU计算集群系统（包括NVIDIA Tesla M2075 GPU和MIC架构Xeon Phi协处理器）和6节点存储系统（200T），全平台系统支持InfiniBand高性能内部互联网络和万兆网管理网络，设备总造价约900万元人民币。

实验室运行管理委员会在实验室运行、管理与建设各个方面起到了重要作用。新的预算和决算制度、面向全国科研机构的开放基金、科研成果奖励制度、实验室会议室管理制度，以及每周Seminar学术交流活动等等都起到了良好的作用。实验室也面向国际开放，影响力逐年提高，与美、日、法、德、新西兰等多国有良好的科研协作关系和交流。

2.分支机构本年度开展国际国内学术交流情况

地球动力学专业委员会在的领导下，在过去的一年里主要组织了以下工作，即“2019计算地球动力学前沿问题国际研讨会”以及“2019中国地球科学联合学术年会/地球与行星内部结构及其动力学”会议。总结如下：

（1）2019计算地球动力学前沿问题国际研讨会

2019年6月15日至16日，第16届计算地球动力学前沿问题国际研讨会（The 16th International Workshop on the Frontiers of Computational Geodynamics）在中国科学院大学玉泉路校区科研楼会议室召开。参会人员共238人，其中，国外代表4人，国内代表234人，为期2天的会议共有23个精彩的学术报告。本次会议由中国科学院计算地球动力学重点实验室主办，中国科学院大学地球科学学院、地球动力学专业委员会、中国科学院/国家外专局创新团队协办，也是2004年以来，计算地球动力学重点实验室第16次成功举办国际学术研讨会。在会上，来自美国密苏里大学Mian Liu教授、美国伊利诺伊大学香槟分校Lijun Liu教授、哥伦比亚大学 David A YUEN 教授等国外知名学者及中国科学院地质与地球物理研究所、中国科学院深海科学与工程研究所、中国科学院南海海洋研究所、中国地震局第一监测中心、北京大学、浙江大学、中山大学、中国海洋大学、中国地质大学（北京）、中国地质大学（武汉）、华中科技大学、中国科学院大学等国内外知名高校及科研机构的著名专家齐聚一堂，热烈讨论了当前地球科学的热点问题，比如地幔对流、卫星观测数据应用、地球动力学研究方法、深部海洋科学、地球起源与板块构造、地核动力学、震后重力变化、地震勘探等多个方面。计算地球动力学是固体地球领域科学问题与现代超大规模并行数值模拟实验相结合的前沿交叉学科，涉及地球科学、计算数学、超大规模并行计算、计算机软件和互联网络等多领域的最新研究成果。近年来，数值计算技术的快速提升，特别是并行计算技术的深入发展为计算地球动力学的研究提供了强有力的技术手段；越来越多的高质量的地学观测数据的获取，比如卫星全球重力数据（例如 GRACE 重力数据）、青藏高原等热点地区高精度地震剖面数据、GPS 及 InSAR 等地表变形数据，以及高温高压、孔隙介质岩石力学数据等等；这些都为深入研究地球动力学过程提供了坚实基础，为数值模拟提供了更加精确的材料 本构关系、模型参数的约束和边界条件约束；深部地球物理的最近进展深化了对地球深部介质组成及热力学性质的认识，为系统研究大尺度的地球动力学过程提供了重要支撑。计算技术的提升、高质量观测数据的积累以及深部地球物理的深入发展，使得近年来地球 动力学数值模拟，尤其是三维地震波传播、强地面运动，地震的孕育和触发、地表变形，地壳 岩石圈俯冲、造山、地震等等地球动力过程，大尺度地幔对流等方面取得很多进展，为地震数值预报开辟了一个光明前景和良好的基础。

中国科学院计算地球动力学重点实验室是国内唯一以计算地球动力学为主要研究方向的实验室，也是国际上少数几个相关领域实验室之一。为提高实验室科研水平及国际开放程度，引领国内计算地球动力学领域的研究方向，自2004年起，实验室每年举办地球动力学相关前沿问题系列国际研讨会。特别是2010年成为中国科学院重点实验室以来，研讨会的影响得以进一步扩大，会议规模、参会国际一流专家的人数和学科领域都有所增加，会议已逐渐成为国内外地球动力学及相关研究领域的知名开放性学术论坛。本次会议吸引国内外知名专家和学者与会，他们带来了各自研究领域的最新进展，通过热烈的交流和讨论，为实验室今后的发展和定位，为实验室选择具体科学问题等，提供了很多建设性的意见和建议。

大会主席计算地球动力学重点实验室学术委员会主任石耀霖院士首先致开幕词，对国内外专家学者的与会表示热烈欢迎。随后，从青藏高原东北缘计算地球动力学研究及大数据与地震数值预测两个方面对重点实验室的工作进行了介绍。会议内容涵盖多时间尺度构造演化动力学、计算地球动力学模型开发与应用等领域内的热点问题，来自美国密苏里大学Mian Liu教授、美国伊利诺伊大学香槟分校Lijun Liu教授、哥伦比亚大学 David A YUEN 教授等国外知名学者及中国科学院地质与地球物理研究所、中国科学院深海科学与工程研究所、中国科学院南海海洋研究所、中国地震局第一监测中心、北京大学、浙江大学、中山大学、中国海洋大学、中国地质大学（北京）、中国地质大学（武汉）、华中科技大学、中国科学院大学等单位的国内著名专家进行了报告。报告主题涉及多尺度多相多场耦合计算、青藏高原北部地壳变形样式及机理、机器学习的方法研究地球化学数据、地幔流与各向异性、岩石化学与显微结构、板块俯冲、造山带与火成岩等多个地学前沿研究方向。精彩的报告、紧张的问答，使得与会者享受了一顿饕餮学术大餐。

为了充分进行学术交流和讨论，报告的发言时间为15-20分钟，并有5分钟讨论时间。参会同学和老师对每个报告都进行了深入和热烈的讨论。国内外专家、学者发言如下：

中国海洋大学的邢会林教授作了题为“Multiscale Multiphase Multiphysics (M3) Geocomputing and Applications”的报告，介绍了多尺度多场计算地学及其典型应用，包括多尺度多相多场耦合计算地学理论、PANDAS（parallel adaptive nonlinear deformation analysis software）软件平台及其典型应用、未来的研究方向等内容。

美国密苏里大学Mian Liu教授作了题为“Crustal shortening, lithospheric thinning, and lateral growth of the Tibetan Plateau”的报告。探讨什么导致青藏高原北部地壳缩短（粘性层之上有含断层的塑性层），地壳增厚如何响应侧向挤出（在青藏东北缘，挤出转化为挤压，沿逆冲走滑断层的挤出终止于云南南部），什么导致青藏高原北部中心的岩石圈变薄（拆沉引发，应力局部化和弱化促进），以及青藏高原是否发生了侧向生长（鄂尔多斯地块没有被青藏构造活动侵蚀）等问题。

中国科学院地质与地球物理研究所的赵勇博士作了题为“Involvement of Fluid in the Generation of Cenozoic Basalts in Northeast China Inferred from Machine Learning”的报告。内容主要涉及用机器学习的方法研究地球化学数据的分析，通过不同的同位素组成识别玄武岩种类（IAB，OIB），两者的区别在于是否有板块产生流体的参与。

浙江大学杨小平教授作了题为“Tectonic controls on the landforms in arid regions”的报告。介绍中国及世界干旱区的分布情况，巴丹吉林沙漠大型沙丘的形成，库布奇沙漠沙丘的组成，古尔班通古特沙漠南部河流阶地的缩短等，提出内流盆地适于沙海的发育，巴丹吉林的大型沙丘由地下基岩及上覆厚沙层组成，库布奇高沙丘由底层阶地和基岩地形所导致，南古尔班通古特全新世河流阶地的缩短速率高于过去。

中国地质大学（北京）刘少峰教授作了题为“Four-Dimensional Reconstruction of the Cenozoic Plate-Mantle System in the East Asia Margin”的报告。主要介绍了东亚边缘的构造重建，板块运动和现今地幔结构约束的4D地幔流模型等，提出用地幔流约束的构造正演重建可以很好地匹配东亚的地震成像结果，菲律宾板块在中新世顺时针旋转期间西太平洋板片的俯冲撕裂并导致了内部板片的分段，菲律宾板块旋转和太平洋西北部下的地幔流带来的海沟后撤与板片撕裂影响了水平板片的变形。

美国伊利诺伊大学香槟分校Lijun Liu教授作了题为“How stable is stable lithosphere?”的报告。通过各向异性与地幔流的数值模拟研究，提出克拉通岩石圈具有一个层状密度结构，与周围软流圈相比，其下部密度高，上部密度低。中岩石圈地震不连续可能代表了一个力学弱层，在扰动向下传递时它促进了下岩石圈的拆沉。克拉通岩石圈在过去的几十亿年内可能经历了多期的拆沉与再生。

华中科技大学王慧琳副研究员作了题为“Surface expressions of lithosphere removal processes in active orogens”的报告。提到的地表效应结果包括地震观测，快速加热证据，地磁异常，捕虏岩结果等，通过SOPALE程序模拟了岩石圈滴落，拆沉产生的地形变化，得出深部岩石圈重力不稳定，去除动力学和地表效应受到弱大陆地壳和地幔流的影响。

中国科学院深海科学与工程研究所梅升华研究员作了题为“Experimental constraints on mantle rheology”的报告。报告介绍了地幔流变学的研究背景、动机、实验过程，讨论了水在高温和低温下的影响，得出水对橄榄石的流变行为有较大的影响，橄榄石是上地幔的主要组成矿物之一。

中山大学的刘洁教授做了题为“Microstructure deformation and damage, from geometrical to mechanical analyses”的报告。通过几何和力学分析探讨岩石中微结构变形和破裂，并介绍了下一步工作。

中国科学院南海海洋研究所关慧心助理研究员作了题为“Magmatic continent-ocean transition”的报告。介绍了大陆-海洋岩浆的转换，得出非岩浆和岩浆扩展之间的时间间隔对海陆转换的最终结构起着重要的结构和流变控制作用。

中国科学院大学李忠海教授作了题为“Subduction-induced deep water cycling from integrated thermodynamic and thermomechanical modeling”的报告。讨论了两个问题：俯冲板块能携带多少水到较深的地幔？深层水化作用对下沉板块、周围地幔和上覆板块有何影响？并指出了目前模型的局限性以及未来要开展的工作。

中国地质大学（武汉）WANG Zhensheng博士作了题为“Building and destroying a hydrous mantle transition zone: implications for craton destruction”的报告。报告提出克拉通岩石圈具有层状密度结构，岩石圈中部的地震不连续面很可能是一个薄弱层，当岩石圈下部受到扰动时，它可能促进岩石圈下部的分层，克拉通岩石圈在过去的几十亿年中可能经历了多次分层和再生长的周期。

北京大学WANG Yang博士作了题为“The exhumation of subducted oceanic eclogites: Combined phase equilibrium and thermomechanical modeling”的报告。报告探讨大洋榴辉岩的出露效果，研究工作在模型中加入了不同厚度的海洋沉积层，其他参数与参考模型相同。在所有五种模式中，若沉积层存在，HP-UHP岩石都沿着俯冲通道被掘出。二维热力学模型表明，海洋沉积物和海底蛇纹石的存在是大洋榴辉岩掘出的先决条件。最后得出大洋榴辉岩一般应经历两个阶段的出露，早期快速出露受地幔水平浮力的驱动，最终出露于地表受构造的驱动。

中国科学院地质与地球物理研究所王欣欣博士作了题为“Mountain building in Taiwan: insights from 3-D geodynamic models”的报告。介绍了研究目的，模型的设置，并展示了模拟结果，定性分析了台湾造山的主要特征，即欧亚板断裂、地壳出露、碰撞向南迁移和地形增高。此项工作是第一个研究台湾地球动力学演化的三维热力学数值模型。

中国科学院大学金鑫博士作了题为“Baqing metamorphic complex (central Tibet, China) P-T evolution and its affinity: Evidence from geothermobarometer and geochronology”的报告。通过地球化学实验与岩石测年等方法，得出大多数榴辉岩、角闪岩和片岩的出露路径相似，片麻岩和部分角闪岩同时出露，与榴辉岩不同。巴清（Baqing）变质杂岩是由北羌塘和南羌塘块体组成，俯冲侵蚀可能导致了羌塘北部基底的解体。

美国哥伦比亚大学David A Yuen教授作了题为“Innovating geophysics through data science and machine learning”的报告。报告举例介绍了深度学习在火山学中的应用，说明机器学习在科学研究中逐渐增加，很多时候我们并不能理解它的结果（例如神经网络）。因此，搞清楚程序是如何获得这些结果对科学研究和实验的复现至关重要。

中国科学院大学皇甫鹏鹏博士作了题为“Comparative study of lithospheric structure evolution among the Tibetan plateau, East Anatolian plateau, and Iranian plateau: Numerical modeling”的报告。采用数值模拟的方法，通过对青藏高原、东安纳托利亚高原和伊朗高原地壳-岩石圈结构演化比较研究，得出碰撞诱导高原的形成通常伴随着岩石圈地幔拆沉，该过程可能发生在俯冲板或覆盖板的区域中。俯冲板块的拆沉导致了东安纳托利亚高原的上升，并且受到低收敛速度的控制。伊朗岩石圈的长期对流减薄调节了伊朗高原地壳-岩石圈结构。

中国科学院地质与地球物理研究所梁晓峰副研究员作题为“Formation mechanism of the conjugate strike-slip fault zone in central Tibet”的报告。讨论了如何将青藏地区地表的构造与深部过程联系起来，得出班公怒江缝合带下存在一个较弱的中低层地壳。南北向挤压作用和下地壳基底剪切共同作用形成的成对普遍剪切，导致了共轭走滑断裂带的形成。

中国地震局第一监测中心庞亚瑾助理研究员作题为“The mechanism of N-S rifting in Southern Tibet: insight from numerical modeling”的报告。通过三维数值模拟的方法，得出在西藏南部岩石圈变形的双重作用 (N-S压缩和E-W伸展) 条件下，弱、低密度 (部分熔融) 的中下地壳层的存在是形成N-S裂谷的必要条件；弱层的物理性质和空间分布影响着大陆裂谷的发育；断裂需要较大的E-W伸展速度，在连续弱中地壳模型中，E-W伸展与N-S压缩应变速率之比应大于1.5；温暖的岩石圈促进了弱区上方规则分布裂缝的形成，寒冷的岩石圈促进了非规则分布裂缝的快速发育。研究表明，软弱中下地壳的存在是藏南地区双向边界条件下裂缝形成的主要控制因素。

中国海洋大学LIU Ze博士作了题为“Deep dynamics and Earth's surface evolution in West Pacific Continental margin”的报告。通过数值建模的方法，得到该地区在中生代存在三个构造时期（200-170Ma,170-130 Ma，130-110 Ma）。在第一个阶段，大陆边缘的过渡主要受构造运动的影响，构造运动是Keelung运动的主要因素。第二阶段地表主要为动力地形，局部隆升缓慢。最后一个阶段受人为的动力沉降控制。研究发现，海平面的变化、深层动力学在空间上的不均匀分布以及盆地边缘的形状直接影响系统区域的沉积格局和特征。研究为中生代西太平洋的数值模拟提供了深部动力学和地表演化的证据。

中国科学院大学李伊菲博士作了题为“Deep dynamics and Earth's surface evolution in West Pacific Continental margin”的报告。通过模拟走滑断层与河道分布的关系，反映断层与地表过程的相互作用，得到断层滑动和地表过程的相互作用导致了河道与走滑断层的偏离。断层滑动趋向于偏离河道，相对应的下切侵蚀趋向于使其方向一致。偶尔存在的大的断层破裂导致了较大的河道偏移，而高的降水和下切侵蚀速率导致了较小的偏移。地表过程通常会减小河道的偏移，会使观测到的断层滑动速率变小。然而，河流袭夺能够产生明显的河道偏移并提高观测到的断层滑动速率。

中国科学院大学金一民博士作题为“PILEM: A parallel integrated framework to study the interaction between landscape and tectonics”的报告。介绍了相应有限元数值模拟方法（HDG法）及其优势，以及该方法与Aspect软件的结合，最后介绍了用其二维模拟地表地形推覆构造的形成过程的简单应用。

本次计算地球动力学前沿问题国际学术研讨会，吸引了国内外相关领域的多位著名权威专家，以及许多正在迅速成长的青年学者。在会议召开的两天时间内，与会的专家学者介绍了自己的最新研究工作进展，并对此展开了热烈的讨论和深入的交流。会议成果包括：

1）国际著名的地球科学家中国科学院计算地球动力学重点实验室的石耀霖院士，美国密苏里大学Mian Liu教授、美国伊利诺伊大学香槟分校Lijun Liu教授、哥伦比亚大学 David A YUEN 教授等国外知名学者都介绍了地球科学前沿问题的最新进展。包括地球计算的研究及进展，数值模拟的发展及研究思路，地球深度动力学过程及青藏高原地壳-岩石圈结构演化与侧向生长，机器学习在火山学研究中的应用，PANDAS（parallel adaptive nonlinear deformation analysis software）软件平台和应用实例，克拉通岩石圈具密度分层结构，受板块运动和最新地幔结构约束的4D地幔流模型等。这些精彩的报告激起了听众们的极大兴趣，并引发了热烈的讨论。

2) 优秀青年学者崭露头角，与国内外专家深入交流。包括通过SOPALE程序模拟了岩石圈滴落以及拆沉产生的地形变化；通过陆-洋转换的相关成果，研究非岩浆和岩浆扩展之间的时间间隔对海陆转换的最终结构和流变的控制作用；利用三维地球动力学模型定性分析台湾造山的主要特征；采用数值模拟的方法，比较青藏高原、东安纳托利亚高原和伊朗高原地壳-岩石圈结构演化，提出青藏高原沿走向的岩石圈结构非均质性受强拉萨-羌塘地体宽度的控制的结论。这些工作让人耳目一新，印象深刻。

3）重点实验室与国内外学术机构，包括美国密苏里大学，美国哥伦比亚大学，美国伊利诺伊大学香槟分校等商定建立多样的学术交流形式，包括互派访问学者、联合举办学术研讨会、联合出版学术文集等。

4）本次会议进一步加强了与国内外相关领域一流学者的交流，建立和深化与国外一流学术机构、优秀学者的协作关系，也进一步提高了我国在计算地球动力学及相关领域的国际学术影响力，为培养优秀青年教师和学生创造良性氛围。会议正逐渐发展成为一个品牌：地球动力学及相关研究领域专业水平最高的开放性学术论坛。

（2）中国地球科学联合学术年会/地球行星内部结构及其动力学会议

2019年10月26-30日，2019年中国地球科学联合学术年会在北京国际会议中心举行。本次大会由中国地球物理学会、中国地震学会、全国岩石学与地球动力学研讨会组委会、中国地质学会构造地质学与地球动力学专业委员会、中国地质学会区域地质与成矿专业委员会主办，国家自然科学基金委员会地球科学部承办，中国科学院国家空间科学中心协办，来自地球科学领域的1000多名科技工作者和学者参加了会议。地球动力学专业委员会组织了地球行星内部结构与动力学专题研讨会，参加本专题讨论的专家和研究生超过100人，专题会议口头报告23个，张贴报告6个，得到了地球物理学界的好评。

研讨会就国际和国内有关地球动力学的前沿和热点问题进行了讨论。关于地球与行星内部变形及演化、月震机理、内核扩张变形及演化、地震波层析结构、岩石圈变形、盐体模拟、数值模拟等科学问题在该专题研讨会上进行了热烈讨论。

二、下一年度工作计划和安排

2020年，地球动力学专业委员会将在的领导下，继续举办“计算地球动力学前沿问题国际研讨会”以及“中国地球科学联合学术年会/地球内部结构及其动力学”专题会议。

“计算地球动力学前沿问题国际研讨会”为中国科学院计算地球动力学重点实验室每年主持召开的系列国际学术研讨会。自2004年九华山庄首次举办以来，该会议已连续召开十多个年头，并已逐渐发展成为了我国从事地球动力学及其相关研究领域的开放性学术论坛，形成了中国科学院和中国科学院计算地球动力学重点实验室在国际学术交流方面的重要品牌。参会学者与专家用“计算地球动力学前沿问题国际研讨会”平台，对地球科学各个领域的最新进展进行交流。会议主要议题包括：数值模拟与大地变形观测、断层力学与地震波传播数值模拟、断层演化的地球动力学数值模拟、活动构造与板块动力学数值模拟、盆地演化地球动力学、地幔对流与地球深部物理的数值模拟，以及其他理论和应用地球动力学研究。

中国地球物理学会是中国科学技术协会的一级学会，每年组织召开一次综合学术年会，以推进学科交叉、活跃创新思想、交流发布创新成果、推进科技成果转化和多方合作。借此平台，地球动力学专业委员会以石耀霖院士为主席，召集计算地球动力学相关领域的专家学者召开“中国地球科学联合学术年会/地球内部结构及其动力学”专题会议，以探讨计算地球动力学领域的科学问题，把握国际最新研究进展，同时也为更多的年轻学者提供了与国际一流科学家学习交流的机会。地球内部结构及其动力学专题的主要学术议题包括：地球内部结构及其物理、地核动力学、地幔动力学、地幔对流、岩石圈-地壳动力学、板块俯冲、造山过程、地震学、断层演化、地热理论及应用研究、地球动力学数值模拟等等。