标题：中国科学院地球深部研究重点实验室
实验室定位
  　　以地球系统科学作为指导思想，以岩石圈之下的厚达6200公里的地幔和地核作为研究对象，通过地震学、地磁学、高温高压实验、分子和量子力学模拟、数值时空模拟和比较行星学等多学科的交叉和互补，探索地球深部的化学性状(化学成分、矿物组合和它们的热力学性质) 、物理状态(结构、温度、压力)、动力学机制及其地球深部过程在岩石圈的响应，为固体地球系统科学理论的建立及社会可持续发展做出创新性贡献。[1]
发展目标
经过5-10年的建设和发展，建立一个拥有国际一流人才和设备的、能不断加深对地球深部认识的、培养杰出人才的、可持续发展的国际知名地球深部研究中心之一。[2]
主要研究内容
1、 地幔的成分、结构（不连续性、非均质性）和对流机制；
2、核幔边界性质；
3、C-H-O-S流体的化学状态及其行为；
4、模拟研究地球深部物质的热物理和热化学性质；
5、地球深部过程的古地磁学研究；
6、地球深部动力学过程在岩石圈的响应。[3]
重点开展的研究方向
1、地幔的成分、结构（不连续性、非均质性）和对流机制 
通过地震探测、地震层析成像、非线性反演理论及方法、地震全波及散射成像、高温高压实验模拟、分子和量子力学计算机模拟、比较行星学等研究方法的交叉和互补，研究中国大陆及全球典型构造区地幔成分、太平洋板块俯冲的深度、冷热板块相互作用的机制、410公里及660公里间断面形态和性质、上地幔转换带热结构、地幔在横向和纵向的非均质变化和地幔对流机制。
2、核幔边界性质 
核幔边界是地球内部最大的成分、速度、密度跃变带，在这里核幔之间的差别之大犹如岩石圈和大气圈的差别，所不同的是温度、压力和成分大不一样。由于核幔之间的巨大差距导致极大的物理化学不平衡，而这极大的不平衡导致剧烈的物理化学反应，从而产生地幔下界约300多公里的D″层。D"区与核幔边界一起，构成了地球深部的"热-化学-动力学"边界层（thermo-chemical boundary, TCBL），它是继岩石圈之后的地球另一强不均一圈层. 在这里存在一系列科学问题，包括地幔固态硅质岩与地核铁质液体之间的反应、相态变化、热流方式、部分熔融、核幔边界上的超级地幔柱与高密度低波速的化学异常、地幔柱的产生等等。实验室通过地震学、地球化学、地磁学、地球动力学、分子动力学、高温高压实验、比较行星学和数字时空模拟等多个学科综合研究上述问题。研究的重点是建立太平洋及其相邻区域下地幔底部的三维精细模型，探讨这个异常区域的性质和起源，以及动力学模型。
3、C-H-O-S流体的化学状态及其行为 
火山喷气、金刚石流体包裹体和地幔岩研究证明，在地幔中存在大量C-H-O-S 流体。在矿物反应、相变、熔融、分异和对流等一系列地质演化过程中流体发挥关键作用。人们已经认识到过去没有流体参与的动力学模型必须修改。一系列有关流体的问题必须研究，比如C-H-O-S流体在不同的温压条件下和不同的矿物组合条件下的化学状态或者存在的分子形式，H2O分子和其他流体分子稳定存在的温压范围，H2O在地幔中的含量及其在熔融、分异和对流过程中流体发挥的作用，实验室通过实验测试、电导测量、热力学计算、分子动力学模拟和量子力学模拟等手段进行综合研究，逐步找出答案。
4、模拟研究地球深部物质的热物理和热化学性质 
计算科学已成为与实验和理论并列的科学研究的三大支柱之一，尽管高温高压实验过去十多年来取得了长足的进展，但是，实验所覆盖的范围仍然有限，许多问题无法解决，而分子水平和量子水平上的研究弥补了这一不足，分子学和地球化学相结合也已初见成效，但方兴未艾，科学家(尤其欧美)正在投入大量人力财力加强这一方面的研究。二十一世纪是一个分子化数字化时代，分子水平和量子水平上的研究一定能促进对地球深部的认识。
5、地球深部过程的古地磁学研究 
地质历史时期地磁强度是认识地球内部过程的重要途径，特别是地磁极性倒转过程的方向和强度变化、超静磁期间地磁强度变化是研究地核动力学的关键。地质历史时期不仅发生过频繁的地磁极性倒转，而且存在三个超静磁带。主要研究内容包括：白垩纪超静磁带（CNS）地磁场强度的变化，分析地磁场强度与地磁极性倒转频率的相关性，探讨CNS发生的机制和地磁场对地球深部过程的制约，为地核发电机理论建立提供重要的边界约束条件。中长期研究目标包括：研究地磁场的形成时间和地球演化早期地磁场特征，为约束地球早期演化（如内核的形成与生长等）等提供重要资料。随着古强度研究水平的不断提高，地球早期古强度变化已成为新热点。继续深入研究地质历史时期极性倒转与古强度变化，为认识地球形成与演化做出贡献。
6、地球深部动力学过程在岩石圈的响应 
与岩石圈国家重点实验室合作，在以上两个方面的成果应用到岩石圈研究中，阐明地幔对流、地幔柱的产生、大洋中脊的形成、大洋板块俯冲、地幔底侵、岩石圈减薄或增厚、火山和地震等地质事件的时空关系。在全面收集地球物理和地球化学资料的基础上，建立数值时空模拟动力学模型。[4]
实验平台
共有较大型数据处理计算系统（每秒万亿次以上）6套，拥有多台先进的工作站。如分子动力学并行计算系统，侧重研究地球深部高温高压条件下各种物质的物理化学及动力学性质；地幔动力学并行计算系统，用于地幔对流和地震波传播研究中的大型计算。
野外流动宽频带地震台阵主要用于对天然地震的长期观测和对人工地震的即时观测获取有关地球深部结构的资料和信息，进而开展相应的分析研究。2000年以来，分三批引进美国地震联合会通用的RefTek72A-08型、130-1型采集系统，和CMG-3ESP型（50Hz-30s）、CMG-3T型（50Hz-120s）地震计，共172套；研制生产了DAS-24型采集系统和购置了国产宽频（20Hz-20s）地震计，共100套。已先后承担了973项目、科学院重大研究项目等与之相关的野外数据采集工作。在山东、河北、内蒙、云南、西藏等地区共布设近600个观测点，接收原始数据已经超过了5000 GB。
主要大型实验设备实施实验室主任负责制，即由各个领域的专家担任实验室主任，全面负责仪器设备的运行与管理。结合学科发展的需要，组织开发仪器功能和新的实验方法，进行数据质量控制。这种新的管理机制的实施，有力地保证并促进了仪器设备作用的充分发挥。
为了保证实验室全面对国内外学者开放，除实验室制定了规范的开放管理办法并严格执行之外，还不定期举办培训班，介绍仪器设备的功能，讲解不同实验的基本原理和实验流程，培养年轻科研人员的实验动手能力。地质与地球物理研究所的大多数研究生都自己动手进行各类实验研究。
实验室所依托的研究所拥有种类齐全的地球化学实验研究的仪器设备，其中价格超过200万元人民币的大型仪器，包括CAMEC二次离子探针1台、测定氧化物及微量元素的X光荧光光谱仪（XRF）2台、全谱直读等离子光谱仪（ICP－AES）1台、分析微量元素和稀土元素的电感耦合等离子质仪（ICP-MS）2台、用于放射性同位素分析的质谱仪4台（VG354、MAT262、IsoProbe-T、LA-MC-ICPMS）、用于氩同位素年代学研究的惰性气体同位素质谱仪1台（MM5400配备有2台激光系统）、用于O、S、H、C等稳定同位素成分测定的质谱仪5台（MAT251、MAT252、MAT253、DeltaS/ EA1108和硫分析专用质谱）、矿物微区成分分析的电子探针2台、矿物结构研究用X光衍射仪1台、微粒、微区表面形态研究用的低真空扫描电镜1台等。与仪器配套还有数百平方米超净化学室、化学处理室和各类同位素制备室等，能够提供物质成分测定、放射性同位素分析、同位素年代学研究、稳定同位素分析、成分和结构微区分析、流体包裹体研究以及样品制备等实验研究。上述仪器设备，大多数都是1999年中国科学院创新基地建立以来购入的国际上最新型号的设备。[5]
合作交流
实验室在地球深部流体、地幔条件下高温高压实验、地磁与磁场倒转、地震层析成像等领域与美国地质调查局、美国卡耐基地球物理实验室、美国加州大学、美国耶鲁大学、俄罗斯科学院、英国剑桥大学开展了富有成效的合作。仪器设备全面对外开放，支持研究人员利用实验室的设备条件开展包括实验技术方面在内的实验研究。同时力所能及地为国内研究单位提供计算机模拟、地震和地磁观测平台。[6]