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寻找地球系统科学的突破口

地球科学进展 2024年第8期39卷 767-771页

作者：汪品先郭正堂焦念志金之钧王成善同济大学海洋与地球科学学院上海200092 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029 厦门大学碳中和创新研究中心福建厦门361002 北京大学能源研究院北京100871 中国地质大学(北京)地球科学与资源学院北京100084

地球系统科学是地球科学的转型,为了研究如何将地球科学的转型与中国科学的转型相结合,国家自然科学基金委员会和中国科学院联合开展了相关研究,并出版了《中国地球系统科学2035发展战略》报告,旨在寻找中国地球系统科学突破的重点。提... 详细信息

地球系统科学是地球科学的转型,为了研究如何将地球科学的转型与中国科学的转型相结合,国家自然科学基金委员会和中国科学院联合开展了相关研究,并出版了《中国地球系统科学2035发展战略》报告,旨在寻找中国地球系统科学突破的重点。提出了3个可能成为突破口的研究方向:①海洋碳泵的重新认识,②水循环及其轨道驱动,③东亚-西太平洋地区的海陆衔接。这些研究方向体现了我国自然环境的特色和已有的科学积累,有望促进中国学派的形成。

关键词：地球系统海洋碳泵水文循环俯冲带

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深海沉积物中稀土元素的富集成矿作用

矿物岩石地球化学通报 2024年第1期43卷 79-89页

作者：付宇孙晓明李登峰李政坤彭锦洲黄菲梁泳嘉汤雅月王睿中山大学海洋科学学院广东省海洋资源与近岸工程重点实验室中山大学地球科学与工程学院广东珠海519082

我国虽是稀土大国,但重稀土仍是十分紧缺的关键金属资源。2011年日本学者Kato等在太平洋深海盆地中发现了大规模富含稀土元素的沉积物,引起世界各国高度重视。深海富稀土沉积物广泛分布于海底,其富集稀土元素尤其是相对富集重稀土元素... 详细信息

我国虽是稀土大国,但重稀土仍是十分紧缺的关键金属资源。2011年日本学者Kato等在太平洋深海盆地中发现了大规模富含稀土元素的沉积物,引起世界各国高度重视。深海富稀土沉积物广泛分布于海底,其富集稀土元素尤其是相对富集重稀土元素等关键金属,是继大洋结核结壳、洋中脊热液硫化物、天然气水合物之后一种重要的海洋矿产资源。目前太平洋和印度洋中都证实有大面积富稀土沉积物的存在,我国科学家将深海稀土资源分为4个主要成矿远景区,其中太平洋3个,印度洋1个。富稀土沉积物的矿物组分主要包括生物成因磷灰石(鱼牙和鱼骨)、微结核(铁锰氧化物或氢氧化物)、沸石、黏土矿物等,其中生物磷灰石是最重要的稀土载体。稀土元素直接来源于上覆海水和孔隙水,热液和火山活动可能也有贡献。水深、沉积速率和氧化还原环境等是控制深海稀土元素富集的重要因素,强底流、海底火山和热液活动以及气候事件所导致的陆源输入的变化也会对深海稀土富集产生重要影响。深海稀土成矿作用仍然存在一些尚未解决的科学问题,需进一步加强深海富稀土沉积物成因及超常富集机制等的研究,以丰富和完善深海稀土的成矿模型,为我国在深海稀土富集区的勘探研究与实践提供重要借鉴。

关键词：深海沉积物稀土元素生物磷灰石微结核富集规律成矿作用

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中国地球系统科学的十年展望

科学通报 2024年

作者：汪品先郭正堂焦念志金之钧王成善同济大学海洋与地球科学学院中国科学院地质与地球物理研究所厦门大学碳中和创新研究中心北京大学能源研究院中国地质大学(北京)地球科学与资源学院

最近,国家自然科学基金委员会和中国科学院联合出版了“中国地球系统科学2035发展战略”报告[1],展望了今后十年中国地球系统科学的发展重点.报告指出当今地球系统研究存在两大方向,在分析中国自然条件特色和地球科学现状和基础上,提出...

最近,国家自然科学基金委员会和中国科学院联合出版了“中国地球系统科学2035发展战略”报告[1],展望了今后十年中国地球系统科学的发展重点.报告指出当今地球系统研究存在两大方向,在分析中国自然条件特色和地球科学现状和基础上,提出了可能成为中国地球系统科学研究的三个突破口.1两大研究方向地球系统科学自从提出以来就有两种发展方向:一种以人类时间尺度为主,探索地球表层系统的过程;一种将时间扩大到地球演化的长尺度,从地球内外的驱动因素探索其演化过程.两者的服务重点各不相同:前者试图直接回答当前全球变暖、温室效应的科学问题,寻求社会可持续发展的途径,具有明确的应用价值,因而设有政府支持的大型计划,也是当前世界上的主流[2].

关键词：

基于聚合型代数多重网格法的三维直流电法自适应有限元正演

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同济大学学报（自然科学版） 2024年第11期52卷 1794-1802,1812页

作者：潘克家王鹏德胡双贵王晋轩邱乐稳汤井田中南大学数学与统计学院长沙410083 中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221000 中南大学地球科学与信息物理学院长沙410083

在各向异性、起伏地形、真实地质模型电法模拟中,经自适应有限元离散后形成的大型稀疏线性系统存在内存消耗高、求解效率低等缺陷。为此,提出了聚合型代数多重网格(AGMG)法与自适应有限元法的联合算法,在提高正演精度的同时提升计算效率... 详细信息

在各向异性、起伏地形、真实地质模型电法模拟中,经自适应有限元离散后形成的大型稀疏线性系统存在内存消耗高、求解效率低等缺陷。为此,提出了聚合型代数多重网格(AGMG)法与自适应有限元法的联合算法,在提高正演精度的同时提升计算效率,实现复杂模型三维直流电法大规模正演模拟。对于三维直流电法满足的二阶椭圆边值问题,采用非结构化四面体网格的有限元法离散,并通过自适应策略进行局部加密,再利用AGMG法求解离散形成的大规模稀疏线性方程组。最后,通过复杂地电模型和实际地质模型验证了联合算法的有效性。在千万级自由度的求解中,联合算法比传统迭代法快了20多倍,比代数多重网格法快了近10倍,随着模型复杂度的提高,联合算法的效率优势更加明显。

关键词：代数多重网格法自适应有限元各向异性直流电阻率起伏地形

海洋和陆地碳循环对二氧化碳正负排放响应的模拟研究

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气候变化研究进展 2024年第4期20卷 416-427页

作者：张靖宇曹龙浙江大学地球科学学院大气科学系杭州310058

人类活动导致大气浓度上升和全球变暖,威胁人类生存。CO_(2)移除作为一种可能的减缓全球变暖的手段,近年来受到了广泛关注。文中使用维多利亚大学地球系统模式(UVic ESCM),模拟分析在工业革命前平衡状态下(大气CO_(2)浓度285×10^(-6))... 详细信息

人类活动导致大气浓度上升和全球变暖,威胁人类生存。CO_(2)移除作为一种可能的减缓全球变暖的手段,近年来受到了广泛关注。文中使用维多利亚大学地球系统模式(UVic ESCM),模拟分析在工业革命前平衡状态下(大气CO_(2)浓度285×10^(-6)),以不同强度脉冲形式施加的正负碳排放对碳循环的影响。模拟结果表明,在100 Pg C正脉冲排放情景下,脉冲排放后第100(1000)年,排放到大气中的CO_(2)有28%(18%)滞留在大气中,38%(61%)和34%(21%)分别被海洋和陆地吸收。在100 Pg C负脉冲排放情景下,海洋和陆地向大气释放CO_(2),从而减弱CO_(2)移除的效果。负排放后第100(1000)年,大气中减少的CO_(2)占初始CO_(2)移除量的23%(12%),其余36%(65%)和41%(23%)分别被海洋和陆地碳释放抵消。不同强度正负脉冲碳排放情景对比结果显示,正脉冲情景下累积空气分数始终高于同等强度负脉冲情景下累积去除分数,这说明正负脉冲碳排放情景下海陆碳循环的响应具有不对称性,要抵消正排放造成的大气CO_(2)浓度上升,需要进行更高强度的负排放。

关键词：气候变化 CO_(2)移除碳循环地球系统模拟

地方政府土地型融资风险测度及影响因素的空间异质性——以2005—2018年中国省级政府为例

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地理研究 2024年第2期43卷 287-302页

作者：邹秀清胡丽杰邹智尹葛天越甘晓辉上海电力大学经济与管理学院上海201306 潍坊经济区文华未来学校潍坊261033 同济大学海洋与地球科学学院上海200092 江西省国土空间调查规划研究院南昌330013

识别并测度地方政府土地型融资风险,探究风险影响因素的空间异质性及作用机理,有益于地方政府针对性地采取措施防控土地型融资风险。本文构建地方政府土地型融资风险测度指标体系,运用熵权法测度中国30个省市2005—2018年的土地型融资... 详细信息

识别并测度地方政府土地型融资风险,探究风险影响因素的空间异质性及作用机理,有益于地方政府针对性地采取措施防控土地型融资风险。本文构建地方政府土地型融资风险测度指标体系,运用熵权法测度中国30个省市2005—2018年的土地型融资风险状况;采用聚类分析法对风险进行分级,揭示地方政府土地型融资风险的时空特征;采用固定效应模型分区域、多维度地探究地方政府土地型融资风险影响因素的空间异质性。研究发现:①土地型融资风险贡献权重最大和最小的指标分别为债务负担率和公共财政收支比。土地型融资二级风险中,债务风险的贡献权重最大,市场风险的贡献权重最小。②考察期间,全国地方政府土地型融资风险呈上升态势,且有从中西部向东部蔓延的趋势;东部经济发达地区土地型融资风险程度整体较低;中西部经济欠发达地区风险程度较高,且逐年上升。③对于不同风险等级的区域,地方政府土地型融资风险影响因素的作用方向及显著性存在明显的空间异质性。地方政府治理土地型融资风险须充分考虑地区异质性,因地制宜采取系统纾解措施。

关键词：土地型融资风险测度影响因素地方政府

九州-帕劳海脊南段及邻近海域典型海山形态特征及地质意义

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海洋地质与第四纪地质 2024年第4期44卷 65-77页

作者：刘佳李攀峰邢磊胡邦琦杨慧良赵京涛中国海洋大学海洋地球科学学院青岛266100 中国地质调查局青岛海洋地质研究所青岛266237

对海山形态特征的定量分析与讨论,有助于理解海山的形成与演化,从而进一步了解与海山地貌形态有关的动力作用。基于九州-帕劳海脊南段及邻近海域的高分辨率海底地形和浅地层剖面资料,利用统计学、频谱分析及层序地层学等方法,查明了研究... 详细信息

对海山形态特征的定量分析与讨论,有助于理解海山的形成与演化,从而进一步了解与海山地貌形态有关的动力作用。基于九州-帕劳海脊南段及邻近海域的高分辨率海底地形和浅地层剖面资料,利用统计学、频谱分析及层序地层学等方法,查明了研究区40座海山的形态特征,并对海山的演化过程进行了分析推测,同时指出了海山对底流沉积动力的影响。结果表明,研究区海山平均高度为1374 m,平均体积为100 km3,宽高比为0.21±0.09,平坦度为0.16±0.18;在中央海盆裂谷北侧和九州-帕劳海脊南段海山高度与底面半径具有较好的线性关系,而在中央海盆裂谷南侧相关性较差;中央海盆裂谷南侧海山的宽高比明显大于北侧,可能是由复杂的应力背景和构造机制等因素所导致。总结火山演化的4种生长模型,分析认为研究区海山的形态演化与山顶高度和基底直径成比例增加的火山生长模型基本类似,可能是由于火山间断喷发导致海山顶部与侧翼同时成比例发育。

关键词：成因演化沉积动力海山九州-帕劳海脊

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基于尖脉冲子波的高分辨率气枪震源设计

石油物探 2024年第4期63卷 746-754页

作者：贺电波张建峰王伟姚永强张平平刘怀山赵明鑫中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300459 中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100

高分辨率气枪震源的设计是海上油气资源勘探的关键环节之一。分析震源子波形态与分辨率的关系,确定以尖脉冲子波作为震源优化的依据。基于非理想气体条件气枪子波模型对不同容量气枪的子波进行模拟,定量分析了不同容量气枪的主脉冲峰值... 详细信息

高分辨率气枪震源的设计是海上油气资源勘探的关键环节之一。分析震源子波形态与分辨率的关系,确定以尖脉冲子波作为震源优化的依据。基于非理想气体条件气枪子波模型对不同容量气枪的子波进行模拟,定量分析了不同容量气枪的主脉冲峰值及达到峰值的时间。提出通过调整阵列中不同容量气枪延迟激发时间和沉放深度,使阵列中各气枪主脉冲峰值同相叠加以构建尖脉冲子波的方法。在常规阵列的基础上设计了两种尖脉冲气枪阵列,并与常规阵列进行子波和频谱对比,结果表明:水深为20 m的条件下,基于尖脉冲子波设计的阵列较常规阵列虚反射效应和陷波点效应的压制效果更好;主峰值、峰-峰值和初泡比分别增大11.6%,12.4%,16.4%;兼顾了高频和低频,有效频宽增大14.5%;能谱展布范围更广,能量下传能力更强,提高了信噪比和分辨率。

关键词：尖脉冲气枪子波延迟激发沉放深度宽频高分辨率

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海洋拖缆与海底节点资料联合全波形反演

石油地球物理勘探 2024年第5期59卷 1058-1068页

作者：时新宇杨华臣张建中中国海洋大学海洋地球科学学院山东青岛266100 青岛海洋科学与技术国家实验室海洋矿产资源评价与探测技术功能实验室山东青岛266061

全波形反演(FWI)能够建立地下介质的高精度速度模型。受检波器制约,海洋拖缆资料通常缺少可靠的低频成分,因此基于拖缆资料的FWI容易发生周期跳跃,导致目标函数收敛于局部极值。海底节点(OBN)资料含有比拖缆资料更丰富的低频成分,联合使... 详细信息

全波形反演(FWI)能够建立地下介质的高精度速度模型。受检波器制约,海洋拖缆资料通常缺少可靠的低频成分,因此基于拖缆资料的FWI容易发生周期跳跃,导致目标函数收敛于局部极值。海底节点(OBN)资料含有比拖缆资料更丰富的低频成分,联合使用OBN资料与拖缆资料进行波形反演,能够弥补低频缺失问题。然而,拖缆资料与OBN资料的震源子波不同,而波形反演结果受震源子波的严重约束。为此,提出一种不依赖震源子波的拖缆与OBN资料联合波形反演方法。在构建目标函数时将模拟数据和观测数据分别与对方的平均道进行褶积,以消除联合波形反演中的震源子波误差,达到不依赖震源子波的反演效果。使用Marmousi模型合成的拖缆资料与OBN资料进行了模型测试,验证了所提方法的可行性和有效性。

关键词：全波形反演低频拖缆海底节点不依赖震源子波

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