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全球重力势能特征及其地质意义——基于Crust1.0模型的分析

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地球物理学报 2024年第1期67卷 77-88页

作者：张倩文徐亚王信国中国科学院地质与地球物理研究所中国科学院油气资源研究重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国科学院地球科学研究院北京100029 中国科学院青藏高原研究所青藏高原地球系统与资源环境国家重点实验室北京100101

重力势能及重力势能差是分析岩石圈内部密度变化所引起的岩石圈平均应力特征的主要方法之一.本文基于全球Crust1.0模型地壳结构,结合常密度、横向变密度和三维变密度三种不同的地幔密度模型,获得了全球尺度更为精细的重力势能及重力势... 详细信息

重力势能及重力势能差是分析岩石圈内部密度变化所引起的岩石圈平均应力特征的主要方法之一.本文基于全球Crust1.0模型地壳结构,结合常密度、横向变密度和三维变密度三种不同的地幔密度模型,获得了全球尺度更为精细的重力势能及重力势能差分布特征并开展分析.研究结果表明,在北美西部、安第斯山脉、东非、青藏高原等区域表现为重力势能高,呈拉张应力状态;在洋盆、高原周围的盆地等地区表现为重力势能低,呈挤压应力状态.对比分析不同地幔密度模型结果,发现大洋地区洋壳薄,岩石圈地幔密度受构造及热影响变化较大,对重力势能影响大;大陆地区地壳厚度大,对重力势能影响大,地幔密度变化影响相对较小.采用三维变密度地幔模型获得的重力势能差分布和大地水准面异常计算获得的全球重力势能差分布具有相似特征,表明该模型的计算结果更符合全球岩石圈尺度的应力分布特征.三维变密度地幔模型计算的重力势能差显示洋中脊轴部地区趋于零,说明该处岩石圈密度变化对应力影响较小,其拉张应力与洋中脊地区地幔上涌更为相关.

关键词：重力势能岩石圈密度结构大地水准面岩石圈应力

西双版纳热带雨林与橡胶林净生态系统碳交换特征及其影响因子比较

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地球与环境 2024年

作者：刘雅琪郑惠旭张晶焦麟杰张一平陈星陈耀亮宋清海中国科学院西双版纳热带植物园中国科学院大学生命科学学院福建师范大学地理科学学院

热带地区土地利用变化深刻影响了区域碳收支状况。为加强对热带亚洲北缘碳源/汇格局认知，本研究基于涡度相关方法获取西双版纳热带雨林和橡胶林多年的气象和碳通量数据，定量评价环境因素对西双版纳不同热带森林净生态系统碳交换的影... 详细信息

热带地区土地利用变化深刻影响了区域碳收支状况。为加强对热带亚洲北缘碳源/汇格局认知，本研究基于涡度相关方法获取西双版纳热带雨林和橡胶林多年的气象和碳通量数据，定量评价环境因素对西双版纳不同热带森林净生态系统碳交换的影响。结果表明：热带雨林多年平均净生态系统碳交换（NEE）为–157.9 g C/（m2·a）(–1.6 t C/（hm2·a）)；橡胶林为–491.9 g C/（m2·a）(–4.9 t C/（hm2·a）)，均呈现碳汇效应。在季节尺度上，热带雨林和橡胶林净生态系统碳交换变化特征相反，其中，热带雨林在干季的NEE(–148.3 g C/（m2·season）)强于雨季(–9.6 g C/（m2·season）)，橡胶林雨季NEE(–376.9 g C/（m2·season）)强于干季(–115.0 g C/（m2·season）),NEE在干季受物候因素影响，在雨季主要受空气温度和饱和水汽压差调控。日尺度上，热带雨林与橡胶林的NEE均呈单峰变化曲线，日均NEE分别为–0.4 g C/（m2·d）和–1.4 g C/（m2·d），两种森林的NEE日变化主要受光合有效辐射（PAR）调控，橡胶林相比于热带雨林具有更强的光合能力；上午时段是两种森林主要的固碳时段，下午的高温抑制了森林的净碳吸收。研究结果揭示了相同环境条件对热带雨林与橡胶林净生态系统碳交换的差异性影响，为预估未来不同土地利用情景下的热带森林区域碳平衡状况提供参考。

关键词：净生态系统碳交换热带雨林橡胶林环境因子

藏南温泉稀有金属来源及其富集机制:以羊易热泉为例

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岩石学报 2024年第5期40卷 1669-1689页

作者：徐强纪伟强杨一鸣李家亮中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

在全球科技与工业飞速发展的背景下,对稀有金属的需求日益增长,使得其研究显得尤为重要。青藏高原南部地区地热资源丰富,地热水中稀有金属富集,为研究地热系统中稀有金属的来源和成因提供了独特的研究平台。本研究专注于青藏高原南部地... 详细信息

在全球科技与工业飞速发展的背景下,对稀有金属的需求日益增长,使得其研究显得尤为重要。青藏高原南部地区地热资源丰富,地热水中稀有金属富集,为研究地热系统中稀有金属的来源和成因提供了独特的研究平台。本研究专注于青藏高原南部地热系统中稀有金属元素特征,特别是Li、Rb、Cs等元素极度富集的现象。该现象已经引起了地质学界的广泛关注,但目前还缺乏一个全面的成因模型来阐明这些稀有金属的来源及其富集机制。因此,本文选择了位于亚东-谷露裂谷中段的羊易热泉及其周边岩浆岩作为研究对象,探究羊易热泉水化学特征,厘定羊易地区不同时代岩浆岩源区组成和演化特征,并揭示藏南温泉成因模式与稀有金属富集的关系。通过对羊易热泉的水化学及其周围岩浆岩的岩石地球化学分析,本研究得出了以下认识:(1)羊易热泉中稀有金属元素含量极度富集,且Cs含量高于Rb含量;(2)对羊易地区不同时代岩浆岩的Sr-Nd同位素分析显示,随着时间的推移,岩浆源区的同位素组成趋向富集,这暗示了印度古老大陆物质的贡献在逐渐增加;(3)热泉中Sr元素可能主要来自于水岩相互作用,而Li、Rb、Cs等元素更多源于高演化岩浆流体的贡献;(4)稀有金属元素最初在印度大陆地壳部分熔融形成的长英质岩浆中富集,随着岩浆演化,其流体进一步富集了这些元素,这是藏南温泉稀有金属富集的关键因素。本研究确定藏南温泉中Li、Rb、Cs等稀有金属元素主要来源于岩浆流体的注入,并建立起藏南温泉成因模式与稀有金属富集之间的关系。这不仅提供了对藏南地区温泉稀有金属富集现象的新见解,同时也为理解全球其他地区地热系统中稀有金属的富集机制提供了重要参考。

关键词：稀有金属藏南热泉水岩相互作用岩浆演化地热资源

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希夏邦马六十年

岩石学报 2024年第5期40卷 1365-1381页

作者：吴福元中国科学院地质与地球物理研究所岩石圈演化国家重点实验室北京100029 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

60年前的1964年5月2日,中国登山队10名登山队员成功登顶海拔8027m的希夏邦马峰。作为全球8000m以高的最高峰之一,希夏邦马也是一座完全位于我国境内的山峰。在这次登山过程中,中国科学院组织了希夏邦马峰科学考察,其在地质学方面取得的... 详细信息

60年前的1964年5月2日,中国登山队10名登山队员成功登顶海拔8027m的希夏邦马峰。作为全球8000m以高的最高峰之一,希夏邦马也是一座完全位于我国境内的山峰。在这次登山过程中,中国科学院组织了希夏邦马峰科学考察,其在地质学方面取得的主要学术成果包括:(1)将区域上变质的岩石归类为希夏邦马群,并将其划分为下部的片麻岩(包括下段粗粒的片麻岩和上段细粒的变粒岩)和上部的片岩两类,相当于现今划分的高喜马拉雅结晶岩系和肉切村群浅变质岩系。同时认为,希夏邦马峰顶的岩石为上述片麻岩;(2)建立了区内显生宙地层系统,分别为上古生界港门穹群、中生界土隆群和雪拉群及新生界野博康加勒群;(3)在5800m营地附近的野博康加勒群下部砂砾岩中发现了高山栎植物化石,并据此提出了喜马拉雅山3Ma以来隆升了约3000m的认识;(4)运用K-Ar法获得的区内淡色花岗岩-伟晶岩的年龄为13~15Ma,而眼球状片麻岩的年龄为19~35Ma,表明希夏邦马形成于非常年轻的中新世。希夏邦马考察及取得的成果对后来我国喜马拉雅山其他地区的考察起到了很好的示范作用。但是,1964年登顶以后,很少再有地质学家对此山峰展开进一步的科学考察与研究。近30年来,珠穆朗玛峰及喜马拉雅地区其他山峰的研究已经基本明确,喜马拉雅由下部的高喜马拉雅深变质岩系和上部未变质的特提斯喜马拉雅沉积岩系构成,两者之间为遭受韧性伸展变形的构造岩系,即藏南拆离系。未来,应着重检查希夏邦马地区变质岩岩石性质、显生宙地层层序及区域构造特征,确定峰顶究竟是变质岩还是淡色花岗岩,并进一步研究含高山栎化石地层的时代及沉积物形成机制等。

关键词： 60年前希夏邦马峰珠穆朗玛峰喜马拉雅山造山作用

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新生代特提斯海峡关闭过程及其圈层耦合效应

科学通报 2024年第2期69卷 184-199页

作者：孙继敏沙金庚王世骐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 中国科学院南京地质与古生物研究所南京210008 中国科学院古脊椎动物与古人类研究所北京100044

新生代是地球历史上岩石圈、水圈、大气圈、生物圈发生宏观巨变的重要地质时期,包括了冈瓦纳大陆的快速裂解、海峡的开启与闭合、海洋与大气环流的重组、温室到冰室的气候转型以及动植物的快速演替,因而是开展圈层耦合研究的关键地质时... 详细信息

新生代是地球历史上岩石圈、水圈、大气圈、生物圈发生宏观巨变的重要地质时期,包括了冈瓦纳大陆的快速裂解、海峡的开启与闭合、海洋与大气环流的重组、温室到冰室的气候转型以及动植物的快速演替,因而是开展圈层耦合研究的关键地质时期.本文以特提斯海峡为例,从地球系统科学角度,阐述特提斯海峡的闭合过程、时间及其对生物圈、海洋环流、大气圈的链式影响和反馈.核心思想如下:特提斯海峡自渐新世至中-中新世晚期(34∼12.8 Ma)历经了阶段性的演化过程,渐新世时期的特提斯海峡很好地连通了低纬度的印度洋-古地中海-大西洋;早中新世时(21∼19 Ma),伴随着非洲-阿拉伯板块与欧亚大陆的汇聚,海峡的连通能力下降了90%;中-中新世气候适宜期(17∼15 Ma)以海岸潟湖相为主、夹浅海相环境;15∼12.8 Ma期间演化为陆相环境为主、夹短暂的周期性海侵,且具有10万年的准周期;12.8 Ma之后,海峡永久关闭.特提斯海峡的闭合过程对生物圈产生了显著影响,伴随海峡的逐渐闭合,海洋无脊椎动物的腹足类、棘皮类,逐渐从特提斯海向印度洋、西太平洋迁移.对哺乳动物而言,尽管早中新世已经有零星的哺乳动物在非洲-阿拉伯与欧亚大陆之间迁徙,但真正大规模的哺乳动物双向迁徙主要发生在18∼17 Ma之后.此时,以海岸潟湖相为主的海峡已不足以构成善于利用迁徙路径的哺乳动物的地理屏障,表现为非洲的灵长类、长鼻类、蹄兔类等向欧亚大陆迁徙.而欧亚大陆的食肉类、犀类、猪类、反刍类、啮齿类等向非洲-阿拉伯迁徙.特提斯海峡的关闭对海洋环流也有重要影响,主要表现为特提斯海峡的关闭减少了来自低纬的温暖、高盐海水向大西洋及印度洋南部的注入,由此降低了低纬的热量向南半球高纬的径向输送,在一定程度上加强了东南极冰盖的扩张及南极的变冷.特提斯海的退缩以及特提斯海峡在13 Ma左右的永久关闭,也深刻影响到南亚季风环流,表现为索马里急流和南亚季风的加强.

关键词：阿拉伯与欧亚大陆汇聚特提斯海峡闭合海陆分布地球圈层相互作用环境效应

新型自支撑锑锡氧化物电极氧化降解阿特拉津性能研究

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工程科学与技术 2024年第4期56卷 46-56页

作者：王雪谢佳芳张健李丁赵全保董四君河北大学生命科学学院河北保定071000 中国科学院城市环境研究所福建厦门361021 中国科学院污染物转化重点实验室福建厦门361021

阿特拉津(ATZ)作为农业领域广泛应用的除草剂,其分子结构稳定,残留周期长,难以通过自然途径有效降解,长期积累对生态环境及人类健康构成显著威胁。当前,Sb掺杂SnO_(2)(ATO)电极被广泛应用于电化学氧化降解污染物领域,但目前基于ATO材料... 详细信息

阿特拉津(ATZ)作为农业领域广泛应用的除草剂,其分子结构稳定,残留周期长,难以通过自然途径有效降解,长期积累对生态环境及人类健康构成显著威胁。当前,Sb掺杂SnO_(2)(ATO)电极被广泛应用于电化学氧化降解污染物领域,但目前基于ATO材料制备电极通常是在平面基底上涂覆催化剂层,由于传质受限且电荷转移阻抗较大,ATO电极的反应速率受限,有机污染物去除速率较慢。鉴于此,开发新型高效稳定的电极材料成为解决上述问题的关键。为提升ATO电极的传质性能与结构稳定性,以果糖为成孔剂,采用压片成型与高温烧结技术,成功制备了一体成型的自支撑3维多孔ATO(Fru-ATO)阳极。利用扫描电子显微镜(SEM)与X射线衍射分析仪(XRD)等设备对电极的形貌特征与结晶性能进行详尽表征,并系统研究了不同烧结温度对阳极结构及其性能的影响。此外,通过调整溶液初始pH值、电解质浓度及施加电流密度等条件,进一步优化了ATZ的电化学降解效果。结果表明,随着烧结温度的升高,Fru-ATO阳极材料的颗粒尺寸逐渐增大,XRD图谱显示其结晶度显著提升,峰形更尖锐且峰强增强,同时析氧电位正向移动,对ATZ的降解效率也显著提高。在优化的实验条件下(pH=6,Na_(2)SO_(4)电解质溶液浓度为0.1mol/L,电流密度为10.0mA/cm^(2)),1000℃下烧结6h所得Fru-ATO(1000-Fru-ATO)阳极在30min内可降解90%的ATZ(20mg/L),60min内降解效率达到99%,且经10次循环实验后仍保持优异的循环稳定性。进一步通过液相色谱-三重四极杆质谱联用技术,鉴定出ATZ降解过程中的17种中间产物,并据此提出了3条可能的降解路径。成功制备了具有高结晶度与3维多孔结构的Fru-ATO阳极,该电极不仅内部氧化锡结构排列有序,促进了电催化氧化过程中的电荷转移,而且其多孔结构有效暴露了更多活性位点,显著提高了传质效率。这种传质与电荷转移的双重增强机制,极大地促进了活性氧物种(尤其是单线态氧^(1)O_(2))的生成,从而实现了ATZ的快速高效降解。

关键词： SnO_(2)-Sb 电催化阳极氧化阿特拉津(ATZ) 废水处理

基于传感器标记的野生动物追踪技术在中国的应用现状与展望

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生物多样性 2024年第5期32卷 169-191页

作者：鲁彬悦李坤王晨溪李晟北京大学生命科学学院北京100871 中国科学院地理科学与资源研究所北京100101

对动物的标记、定位与追踪是研究其空间运动的重要途径。自20世纪80年代起,以动物个体佩戴的传感器为核心的野生动物追踪技术被引入我国,广泛用于野生动物行为与生态研究。为全面地了解中国野生动物追踪技术的应用现状,本研究系统检索了... 详细信息

对动物的标记、定位与追踪是研究其空间运动的重要途径。自20世纪80年代起,以动物个体佩戴的传感器为核心的野生动物追踪技术被引入我国,广泛用于野生动物行为与生态研究。为全面地了解中国野生动物追踪技术的应用现状,本研究系统检索了1970–2022年间在中国开展的野生动物追踪研究论文,统计并汇总了基于传感器的追踪技术类别、应用动物类群、研究领域及研究地点等信息。本研究共收集到论文519篇,涵盖了分属7纲32目的共计185个物种。动物追踪研究地点覆盖我国34个省(直辖市、自治区、特别行政区),其中最为集中的区域主要包括青藏高原东缘及周边山地、长江中下游区域、华东至华南沿海以及东北地区。所使用的技术类别包括5类:无线电遥测(RT)技术(占总研究数量的47.7%)、无线射频识别(RFID)技术(3.2%)、光敏全球定位传感器(GLS)技术(0.6%)、基于Argos系统(ASS)的卫星追踪技术(9.3%)、基于全球定位导航系统(GNSS)的卫星追踪技术(39.3%)。在各类技术中,甚高频(VHF)RT技术是我国使用历史较长、数量较大的技术;ASS和GNSS技术引入较晚,但增长迅速,其中GNSS技术在近5年来已经成为应用最多的技术。RT技术在大中型哺乳动物、小型哺乳动物、陆禽鸟类以及两栖、爬行动物追踪中应用最多,游禽与涉禽鸟类的追踪以GNSS技术为主,鱼类追踪研究中ASS技术应用较多,而无脊椎动物的追踪研究则主要使用RFID技术。不同的研究领域中所使用的技术类别存在差异,其中迁徙研究主要应用GNSS和ASS卫星追踪技术。本研究的结果表明,基于传感器的野生动物标记、定位与追踪技术在我国的应用规模正在快速扩大,标记动物数量、累积数据量快速增加。今后,中国的野生动物追踪研究应进一步扩展研究深度和广度,加强多学科合作与技术创新,倡导并推动数据共享与合作,并进一步推动国产追踪设备及技术的研发与完善,从而为我国野生动物生态研究与资源保护管理提供可靠的科学支持。

关键词：动物追踪无线电遥测卫星追踪野生动物监测运动生态学

采用模糊聚类算法确定2021年玛多地震序列的断层结构

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地球科学 2024年第9期49卷 3363-3376页

作者：李佺洪万永革防灾科技学院地球科学学院中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理重点实验室中国科学院大学地球与行星科学学院河北省地震动力学重点实验室

为更深入理解青海玛多区域的地质构造，准确确定该区域的各个分支断层面形状以及断层面参数是关键.本研究按照成丛小震发生在断层面邻近区域的原则，基于模糊聚类算法聚类数据并确定断层面的方法对2021年青海玛多Ms7.4级地震序列进行断... 详细信息

为更深入理解青海玛多区域的地质构造，准确确定该区域的各个分支断层面形状以及断层面参数是关键.本研究按照成丛小震发生在断层面邻近区域的原则，基于模糊聚类算法聚类数据并确定断层面的方法对2021年青海玛多Ms7.4级地震序列进行断层面形状求解，得到了各个分级下的断层结构.然后将研究区域的应力场投影到获得的断层面上，得到了各个断层面的相对剪应力和正应力.结果表明本次地震主干断层面破裂长度为163.71 km，总体走向为285.81°，倾角为85.62°，断层面主要分布于昆仑山口-江错断裂上.该地震序列的东西两侧表现有明显的分叉现象，针对这一较为复杂的断层结构，通过区域划分和模糊聚类数目的各种尝试，得到了划分为6个断层面的模糊聚类求解断层面结果.将研究区域的构造应力场结果投影到6个断层面上，发现这些断层面上相对剪应力普遍大于相对正应力.由此推断本次地震主要是由构造应力场作用引起，而位于西端分叉处北支的小断裂是主破裂引发的分支破裂，由于本次破裂具有左旋走滑运动性质，使断层东段东北部出现了尾端拉张，导致东段分叉上形成了两个小断层.本研究中通过模糊聚类方法得出的断层参数与其他机构作者数据一致性较高.该方法基于大量地震序列数据可较为准确地得出断层面信息且可操作性高，在未来地震构造、断层面确定以及分析中具有重要意义.

关键词：模糊聚类断裂带形状断层面解玛多Ms7.4级地震发震断层地震学

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近地小行星天地基协同监测和轨道确定试验

深空探测学报（中英文） 2024年第2期11卷 177-183页

作者：刘静程昊文杨志涛李大卫曹莉江海李杨王华超中国科学院国家天文台北京100101 中国科学院大学天文与空间科学学院北京100049

基于中国科学院国家天文台空间碎片试验望远镜,联合“仰望一号”“吉林一号”卫星,设计并开展了近地小行星天地基协同监测试验,利用图像处理和定轨方法,实现了天地基观测图像的目标检测和天文定位,完成了近地小行星轨道的精确确定。经分... 详细信息

基于中国科学院国家天文台空间碎片试验望远镜,联合“仰望一号”“吉林一号”卫星,设计并开展了近地小行星天地基协同监测试验,利用图像处理和定轨方法,实现了天地基观测图像的目标检测和天文定位,完成了近地小行星轨道的精确确定。经分析,基于现有的天地基设备可实现对近地小行星的协同监测和轨道编目,为研判近地小行星撞击风险提供轨道数据支持。

关键词：近地小行星天地基协同监测精密定轨数据融合