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火星感应磁层边界不稳定性研究:K-H波及其产生的磁通量绳

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地球物理学报 2024年第9期67卷 3301-3310页

作者：吴放葛亚松黄灿王磊杜爱民中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院深地资源装备技术工程实验室北京100029 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

火星感应磁层边界的等离子体不稳定性,如边界层处速度剪切激发的Kelvin-Helmholtz(K-H)不稳定性,对火星感应磁层结构和磁层离子输运过程具有重要的影响.本文利用Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN(MAVEN)卫星搭载的Magnetometer(M... 详细信息

火星感应磁层边界的等离子体不稳定性,如边界层处速度剪切激发的Kelvin-Helmholtz(K-H)不稳定性,对火星感应磁层结构和磁层离子输运过程具有重要的影响.本文利用Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN(MAVEN)卫星搭载的Magnetometer(MAG)和Super Thermal and Thermal Ion Composition(STATIC)仪器所提供的磁场和等离子数据,分析了2018年5月21日火星感应磁层边界处观测到的K-H不稳定性事件,发现在磁场、重离子通量、离子成分与密度、和离子速度上存在五个连续的准周期变化,估算K-H波的周期为~100 s,同时在其中两个K-H涡旋内发现了磁通量绳结构.磁通量绳的轴向方向与边界层法向准垂直,且其中的离子成分与涡旋内电离层等离子体成分接近,表明此处的磁通量绳有可能是在K-H波的发展过程中形成.磁通量绳的整体速度也远大于此处的离子逃逸速度,这可能导致重离子O^(+)和O_(2)^(+)从火星大气中快速逃逸.

关键词： K-H不稳定性磁通量绳大气逃逸

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板式贮箱排空过程的在轨实验和仿真研究

力学学报 2024年

作者：陈舒扬张璞胡良段俐康琦中国科学院力学研究所中国科学院大学工程科学学院

板式推进剂贮箱的排空性能决定了推进剂的利用率，同时排空过程推进剂质心的变化会影响贮箱乃至卫星质心的稳定，因而是值得关注的。本文提出了一种球形全管理板式贮箱的设计，包含四片导流板、四片小蓄液片和一个中心柱。在中国空间站... 详细信息

板式推进剂贮箱的排空性能决定了推进剂的利用率，同时排空过程推进剂质心的变化会影响贮箱乃至卫星质心的稳定，因而是值得关注的。本文提出了一种球形全管理板式贮箱的设计，包含四片导流板、四片小蓄液片和一个中心柱。在中国空间站上开展了贮箱模型的流体输运和排空实验，并建立了贮箱的非结构网格模型，开展了匹配空间站排空实验的仿真分析，通过实验和仿真的液体流动速度对比验证了网格模型和仿真方法的准确性。基于该网格模型，开展了微重力下排空过程仿真、微重力下稳态气泡形貌仿真和机动加速度下排空过程仿真，展现了气泡形貌受板式结构尤其是中心柱的影响，在单侧气泡和环形气泡间的转变，发现了在排空过程中推进剂质心的跳变，揭示了微重力下贮箱形成环形气泡的条件，机动加速度下的排空仿真显示该贮箱模型排空率高达99.95%，验证了该型流体管理装置的排空性能。本文的实验和仿真研究验证了该型板式贮箱具有良好的流体管理性能，对于含有中心柱的全管理板式贮箱的流体界面与气液分离性能研究也具有重要的借鉴价值，这些成果和发现对空间流体管理、板式贮箱设计和卫星姿轨控策略的制定具有重要参考意义。

关键词：板式贮箱气液界面排空中国空间站仿真

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中华文明起源的地理学透视

地理学报 2024年第7期79卷 1631-1646页

作者：张百平姚永慧刘俊杰李佳宇蒋娅中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学北京100049

地理环境对世界文明起源和历史演进具有深远的影响,特别是中华文明在长江与黄河之间的广阔地理空间上发生与扩展,与地理环境之间具有更为复杂而深厚的联系。但如何从地理学角度解读中华文明的起源与演进还极为少见。本文根据近年对中国... 详细信息

地理环境对世界文明起源和历史演进具有深远的影响,特别是中华文明在长江与黄河之间的广阔地理空间上发生与扩展,与地理环境之间具有更为复杂而深厚的联系。但如何从地理学角度解读中华文明的起源与演进还极为少见。本文根据近年对中国南北过渡带的综合考察,新石器遗址文化的空间关系分析,先秦及秦汉文献的解读,得到如下结论:(1)新石器时代大地湾文化、仰韶文化、马家窑文化及龙山文化的地理分布,揭示了中华早期文明最先在西汉水流域与渭河上游地区出现,并且具有明显的自西向东演进的趋势;(2)青藏高原与嘉陵江之间的西秦岭地区,尤其是内部的成徽盆地和西礼盆地,气候适度、资源丰厚和安全稳定,为文明的产生和发展提供了几乎所有的条件,应该是中华文明孕育的关键地区;(3)实地调查和分析表明,氐羌民族的核心区域、古昆仑原型山以及大禹治水的具体位置等与中华文明起源有重大关系的三大谜团,都与西秦岭有密切的关系;(4)秦人从大禹治水时期走上历史舞台,在多次起落和兴衰中,积累了先进的治水方法,修建了中国史上最宏大的治水工程——都江堰、郑国渠、灵渠等,开启了“书同文”和“郡县制”,促进了华夏社会经济的全面发展,形成了中华文明起源与早期演进的主体脉络;(5)西秦岭地区目前基本上还是中国考古和历史研究的偏弱地区,建议今后对西秦岭地区进行系统、深刻的考古和历史文化研究,以推动中华文明探源工程早日实现突破。

关键词：中华文明起源西秦岭西汉水成徽盆地古昆仑山

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俯仰角对扑翼飞行与发声的影响

空气动力学学报 2024年

作者：王勇涛周志腾王士召中国科学院大学工程科学学院中国科学院力学研究所

扑翼俯仰角的变化对昆虫的扑翼飞行与发声有着显著影响。本文以使用扑翼扑动产生的声波（也称为翼音）进行交流的昆虫为背景，初步分析和讨论了扑翼执行3种俯仰角模式（正弦、梯形和快速上仰）时的飞行与发声性能。扑翼周围的流场通过... 详细信息

扑翼俯仰角的变化对昆虫的扑翼飞行与发声有着显著影响。本文以使用扑翼扑动产生的声波（也称为翼音）进行交流的昆虫为背景，初步分析和讨论了扑翼执行3种俯仰角模式（正弦、梯形和快速上仰）时的飞行与发声性能。扑翼周围的流场通过重叠网格方法求解不可压缩Navier-Stokes方程得到。利用气动力模拟得到的数据，通过Ffowcs Williams-Hawkings方程预测翼音。结果表明，不同的俯仰角模式可以适用于不同的场景。当执行正弦俯仰角变化时，扑翼具有较高的飞行效率和较小的噪声；当执行梯形俯仰角变化时，扑翼可以提供更多的升力，且具有更高的发声效率以进行翼音交流；当执行快速上仰的俯仰角变化时，扑翼可以同时具有较高的飞行效率和较高的发声效率。

关键词：扑翼翼音计算流体力学气动声学

金属稳定同位素示踪关键金属的运移和超常富集

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地质学报 2024年第5期98卷 1550-1572页

作者：胡霞邓庚辛陈栩琦盛佳儒黄方中国科学技术大学地球和空间科学学院中国科学院壳幔物质与环境重点实验室安徽合肥230026 中国科学院比较行星学卓越创新中心安徽合肥230026

关键金属矿产对于国家经济和安全意义重大,然而其富集机制仍然存在争议,即受控于岩浆的结晶分异作用还是热液流体作用。传统的地球化学手段只能间接制约成矿物质的来源,难以区分分离结晶和岩浆热液作用对成矿的影响,而Rb、Ba、Sr、U等... 详细信息

关键金属矿产对于国家经济和安全意义重大,然而其富集机制仍然存在争议,即受控于岩浆的结晶分异作用还是热液流体作用。传统的地球化学手段只能间接制约成矿物质的来源,难以区分分离结晶和岩浆热液作用对成矿的影响,而Rb、Ba、Sr、U等流体活动金属的同位素体系则对这两种机制具有不同的响应。笔者分别对喜马拉雅和华南地区的富关键金属花岗岩进行了Rb和Ba同位素研究,结果表明,当矿物结晶时,残留熔体中Ba同位素变重,Rb同位素不变;而当岩浆热液作用时,花岗岩中Ba同位素变轻,Rb同位素变重。此外,深部岩浆出溶的热液流体对亲流体易迁移的关键金属元素的富集具有重要贡献。上述研究表明,金属稳定同位素(尤其是流体活动金属的同位素)对于示踪岩浆-热液作用和成矿流体来源具有非常好的效果。

关键词：金属稳定同位素关键金属超常富集岩浆-热液作用同位素示踪

北秦岭松树沟榴闪岩变质演化:石榴石矿物学和锆石年代学制约

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地球科学 2024年第8期49卷 2714-2735页

作者：林少伟张强强高晓英郑永飞中国科学院壳幔物质与环境重点实验室中国科学技术大学地球和空间科学学院安徽合肥230026 中国科学院比较行星学卓越创新中心安徽合肥230026

北秦岭造山带早古生代的构造格局和变质演化过程长期以来存在较大争议,是地学界比较关注的问题之一.尽管前人对松树沟变质岩进行了大量的同位素年代学研究工作,但是峰期榴辉岩相变质时间的限定仍然存在较大争议.基于此,以松树沟榴闪岩... 详细信息

北秦岭造山带早古生代的构造格局和变质演化过程长期以来存在较大争议,是地学界比较关注的问题之一.尽管前人对松树沟变质岩进行了大量的同位素年代学研究工作,但是峰期榴辉岩相变质时间的限定仍然存在较大争议.基于此,以松树沟榴闪岩为研究对象,进行系统的石榴石矿物学和锆石年代学研究.根据岩相学显微结构、矿物包裹体和矿物地球化学成分研究,在榴闪岩中识别出进变质(522~611℃/1.4~3.0 kbar)、峰期(742~749℃/>3.0 GPa)以及退变质(726~764℃/7.3~8.3 kbar)3期变质矿物组合.锆石年代学研究识别出3组年龄:G1为残留锆石核部,具有典型岩浆振荡环带,富集HREE,明显的Eu负异常,具有746±16 Ma到720±7 Ma的锆石206Pb/238U年龄,表明榴闪岩的原岩结晶时代为新元古代时期;G2锆石无环带或保留较弱的切割原岩锆石的振荡环带,具有陡峭的HREE配分型式,明显变化的Eu异常,属于变质重结晶锆石,具有从492±15 Ma到547±17 Ma较大变化范围的206Pb/238U值.G3锆石主要靶上位于锆石边部以位于石榴石边部与其平衡共存的原位锆石为主,具有云雾状或冷杉叶状CL特征,206Pb/238U年龄范围为491~480 Ma(加权平均年龄为488±10 Ma),富集MREE,亏损HREE,低Th/U比值(0.01~0.04),微弱的Eu异常,表明其形成于榴辉岩相变质阶段,代表峰期变质年龄.此外,我们在榴闪岩中代表石榴石峰期的边部发现包裹大量呈定向的棒状出溶体Rt+Ap+Qz,可能表明该岩石曾经历过超高压变质作用.松树沟榴闪岩原岩是来源于Rodinia超大陆在新元古代裂解出来的北秦岭微陆块,于寒武纪开始深俯冲并在488 Ma达到峰期榴辉岩相,而后发生折返并经历角闪岩相退变质作用.

关键词：榴闪岩多期次变质石榴石锆石北秦岭造山带俯冲带地球化学

中南半岛及其毗邻国家边境农用地/建设用地扩张所致森林扰动过程

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地理科学进展 2024年第4期43卷 741-754页

作者：陈生媚李鹏封志明施冬长江大学地球科学学院武汉430100 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

全球特别是热带国家间地缘合作驱动着边境森林转换等土地利用变化。相较热带特定森林类型扰动,边境森林干扰及其对国家间地缘合作响应机制等研究明显滞后。中南半岛与其毗邻乃至域外大国地缘合作和博弈已逾30年,2020、2021年新冠疫情在... 详细信息

全球特别是热带国家间地缘合作驱动着边境森林转换等土地利用变化。相较热带特定森林类型扰动,边境森林干扰及其对国家间地缘合作响应机制等研究明显滞后。中南半岛与其毗邻乃至域外大国地缘合作和博弈已逾30年,2020、2021年新冠疫情在迟滞地缘合作与边境发展之余是否对边境森林扰动施加影响?论文利用2017—2021年Sentinel-210 m土地覆被产品,基于森林转换流向与核密度等方法,从农用地扩张与建设用地扩展评估了中南半岛及其邻国边境森林扰动过程与特征。结果表明:①森林是半岛13条边境地带基质覆被类型,耕草地次之,建设用地在口岸占据优势。②森林干扰是边境土地覆被与景观变化主导形式,面积占近50%,耕地、草地变化所致农用地扩张与建设用地扩展贡献比为9∶1。③农用地扩张与口岸建设用地扩展分别是边境森林扰动主要与次要驱动因素。前者所致森林扰动超7成,后者所致相应占比为3%且呈逐年上升态势,同时其对森林扰动直接和间接影响国别差异突出。④新冠疫情致使所有边境森林扰动减弱,柬埔寨居首位,柬埔寨—老挝边境最突出。边境两侧国家森林扰动减弱具有同步和异步影响特征。

关键词：边境土地利用地缘经济合作森林扰动农进林退建设用地扩展新冠疫情

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本征柔性有机电子器件的研究进展

科学通报 2024年第10期69卷 1279-1297页

作者：史文康赵志远郭云龙刘云圻中国科学院化学研究所有机固体重点实验室北京分子科学国家研究中心北京100190 中国科学院大学化学科学学院北京100049

本征柔性有机电子学是近年来涌现的一项变革性的前沿交叉学科,它赋予电子材料可印刷、可折叠和可拉伸等特性,使其应用于健康医疗、柔性显示、传感探测、人工智能和脑机接口等前沿领域.为了进一步拓展本征柔性有机电子器件的应用场景,设... 详细信息

本征柔性有机电子学是近年来涌现的一项变革性的前沿交叉学科,它赋予电子材料可印刷、可折叠和可拉伸等特性,使其应用于健康医疗、柔性显示、传感探测、人工智能和脑机接口等前沿领域.为了进一步拓展本征柔性有机电子器件的应用场景,设计开发高性能、高显示度、高稳定性的本征柔性材料和有机电子器件是当前的研究重点.本文主要介绍了近年来本征柔性有机电子学相关领域的前沿研究进展,重点讨论了本征柔性材料与有机电子器件的设计和制备策略、本征柔性材料图案化工艺和集成电路,分析了本征柔性有机电子学领域的技术瓶颈和前沿问题,总结和展望了本征柔性有机电子器件的应用前景与未来发展趋势.

关键词：柔性电子本征柔性材料本征柔性有机器件图案化工艺本征柔性有机电路

西藏琼嘉岗伟晶岩型锂矿矿物包裹体形成过程及其对熔-流体特征的指示

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岩石学报 2024年第2期40卷 450-464页

作者：施睿哲赵俊兴何畅通秦克章赵永能曹明坚贾丽辉中国科学院矿产资源研究重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 德国地学研究中心波茨坦144734 岩石圈演化国家重点实验室中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

西藏琼嘉岗伟晶岩型锂矿是喜马拉雅地区发现的首例具有工业价值的伟晶岩型锂矿床,该矿床的发现证实了喜马拉雅地区具有成为我国稀有金属战略基地的潜力,也为喜马拉雅地区寻找伟晶岩型锂矿床提供了指示意义。本研究主要针对琼嘉岗锂矿花... 详细信息

西藏琼嘉岗伟晶岩型锂矿是喜马拉雅地区发现的首例具有工业价值的伟晶岩型锂矿床,该矿床的发现证实了喜马拉雅地区具有成为我国稀有金属战略基地的潜力,也为喜马拉雅地区寻找伟晶岩型锂矿床提供了指示意义。本研究主要针对琼嘉岗锂矿花岗岩和伟晶岩中三种主要副矿物独居石、磷灰石和锆石中的矿物包裹体进行扫描电镜分析,确定矿物包裹体种类、频率以及产状(与裂隙关系),结合磷灰石中长石包裹体电子探针分析,综合指示琼嘉岗锂矿熔-流体性质及演化过程。研究表明:(1)琼嘉岗锂矿独居石、磷灰石和锆石中主要发育硅酸盐、氧化物、磷酸盐以及少量硫化物包裹体,其中填充裂隙和穿切裂隙的富稀土矿物独居石和磷灰石包裹体均由热液蚀变形成,而锆石放射性损伤强烈的区域中发育的远离裂隙的晶质铀矿和方钍石包裹体的形成也和流体作用相关;(2)电气石白云母花岗岩的磷灰石中发育钶钽铁矿以及烧绿石包裹体表明早期花岗岩岩浆富集铌和钽,稀有金属包裹体的数量以及类型也对高演化的花岗岩和伟晶岩是否具有稀有金属成矿潜力以及矿化类型具有一定指示意义;(3)锂辉石伟晶岩磷灰石中发育异常高且变化大的An值的斜长石包裹体,它们分别记录了磷灰石在结晶时对早期富钙熔体的捕获以及熔体的分异过程。本文的研究结果还表明副矿物中矿物包裹体的种类以及元素组成可以为高演化花岗岩-伟晶岩体系的熔-流体特征及演化提供指示意义。

关键词：琼嘉岗伟晶岩型锂矿矿物包裹体副矿物斜长石熔-流体特征