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纯基础研究中科学思维的探讨

科技导报 2024年第10期42卷 18-23页

作者：杨文采浙江大学地球科学学院杭州310057

讨论了自然科学理论革新的4种纯基础研究思维模式,即经典的还原论模式、数据驱动模式、AI生成协同模式和复杂系统思维模式,分析了这4种纯基础研究模式的特点和结构;将系统的思维方式概括为8个环节:组成、结构、属性、环境、行为、相态... 详细信息

讨论了自然科学理论革新的4种纯基础研究思维模式,即经典的还原论模式、数据驱动模式、AI生成协同模式和复杂系统思维模式,分析了这4种纯基础研究模式的特点和结构;将系统的思维方式概括为8个环节:组成、结构、属性、环境、行为、相态、演化和组织机制;并提出深化系统思维是当前理论革新的重要方向。

关键词：自然认知科学思维纯基础研究理论革新

吉林敦化地区万宝岩组碎屑锆石U-Pb-Hf同位素组成:对区域构造演化的制约

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吉林大学学报（地球科学版） 2024年第4期54卷 1264-1279页

作者：关子成裴福萍魏敬洋李鹏屹吉林大学地球科学学院长春130061

为制约古亚洲洋在吉林东部地区的最终闭合时间,本文选取吉林省敦化地区万宝岩组变质粉砂岩为研究对象,开展系统的碎屑锆石微量元素组成和U-Pb-Hf同位素研究,确定了万宝岩组的沉积时限和物源区特征,并通过碎屑锆石微量元素获得晚古生代... 详细信息

为制约古亚洲洋在吉林东部地区的最终闭合时间,本文选取吉林省敦化地区万宝岩组变质粉砂岩为研究对象,开展系统的碎屑锆石微量元素组成和U-Pb-Hf同位素研究,确定了万宝岩组的沉积时限和物源区特征,并通过碎屑锆石微量元素获得晚古生代地壳厚度的变化规律,探讨了华北板块北缘东段晚古生代的构造演化历史。万宝岩组由互层的大理岩、变质粉砂岩和变质细砂岩组成,碎屑锆石定年结果显示,万宝岩组最年轻峰值年龄约为316 Ma,此外还存在355、398、1 842和2 360 Ma的峰值年龄。其中,古生代碎屑锆石(409~312 Ma)以具有负的εHf(t)值(-15.32~-1.60)及新太古代—古元古代的TDM2年龄(2 293~1 480 Ma)为特征,侵入万宝岩组闪长岩体的时期为276 Ma。综合研究认为,敦化地区万宝岩组沉积时限为312~276 Ma,即早二叠世时期,其沉积时限和岩石组合特征可与延边地区的庙岭组相对比。万宝岩组中的古生代碎屑锆石来自华北板块太古宙—古元古代结晶基底物质的部分熔融。结合其中古元古代碎屑锆石(62.9%)的大量出现,暗示敦化地区或/和附近地区存在华北板块前寒武纪的结晶基底。通过地壳厚度计算表明,敦化地区和内蒙古地区晚古生代的地壳厚度变化趋势一致,说明二者晚古生代的演化历史趋于同步。约245 Ma地壳厚度达到最大(80 km),暗示了古亚洲洋的最终闭合。

关键词：华北板块北缘晚古生代碎屑锆石 U-Pb-Hf同位素地壳厚度万宝岩组古亚洲洋

全新世以来腾格里沙漠风沙活动地质记录与模拟数据综合研究

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第四纪研究 2024年第2期44卷 394-415页

作者：柳丽雲张德国杨小平纵浩然付晓郑珺戈浙江大学地球科学学院杭州310058

自晚更新世以来,地处干旱与半干旱过渡区的腾格里沙漠,在亚洲季风的作用下,经历了几度流沙出现、扩大和固定、半固定乃至弱成壤的沙漠正、逆交替变化过程。东亚季风在时空尺度上的强弱变化通常被解释为驱动腾格里沙漠环境变化的主要原... 详细信息

自晚更新世以来,地处干旱与半干旱过渡区的腾格里沙漠,在亚洲季风的作用下,经历了几度流沙出现、扩大和固定、半固定乃至弱成壤的沙漠正、逆交替变化过程。东亚季风在时空尺度上的强弱变化通常被解释为驱动腾格里沙漠环境变化的主要原因。用于重建古环境和风沙活动的变化多依赖于腾格里沙漠边缘区域的黄土、湖泊、孢粉和冲洪积物,然而涉及到沙漠腹地的古环境记录较少,并且不同地点的沉积剖面所记录的地质信息具有区域局限性。本研究在腾格里沙漠西南边缘至腹地采取4个典型风沙沉积序列,共采集97个沉积样品和11个风沙沉积物光释光年代数据,并收集整理了约14 ka以来已发表的69个风沙沉积物光释光年龄数据以及137个古土壤、湖相沉积物和钙质根管的14C年龄数据;另外,为了减少沉积序列在解读和重建沙漠环境演变的或然性,运用TraCE-21 ka古气候模拟数据分别计算了14 ka以来腾格里沙漠地区地表有效湿度和沙丘活化指数的变化趋势,以及春冬和夏秋季节沙丘活化指数对全年平均值的贡献量,综合探讨了全新世以来腾格里沙漠近地表风沙活动历史以及驱动因素。结果表明:1)早全新世时期(11.7~8.0 ka),较粗的平均粒径和偏多的风沙年代数据表明该时期风沙活动较强;模拟数据结果显示该时期风沙活动呈现减弱趋势,这主要是由于减弱的东亚冬季风引起的近地表风速下降所导致的,从而发生大量的风沙堆积;2)中全新世时期(8~3 ka),较高的低频磁化率和较多的14C年代数据指示该时期古土壤发育,地表湿润条件转好,风沙活动较弱。模拟数据结果表明该时期地表有效湿度较高,风沙活动处于较低水平,这主要是由于增强的东亚夏季风带来了大量的降水,促使地表有效湿度较高,沙丘逐渐被植被固定;3)晚全新世以来(3~0 ka),较粗的平均粒径和风沙年代数据增多表明风沙活动再次活跃。模拟数据结果显示该时期风沙活动呈现增加趋势,表明东亚夏季风减弱和腾格里沙漠的气候干旱导致沙漠地表有效湿度逐渐下降,植被退化,固定沙丘再度活化。

关键词：近地表风沙活动 TraCE-21ka 沙丘活化指数环境演变全新世

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整合多源遥感数据的洪涝灾害评估恢复——以河南“7·20”暴雨灾害为例

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自然资源遥感 2024年第1期36卷 250-266页

作者：黎孟琦李功权谢志辉长江大学地球科学学院武汉430100

洪涝灾害发生后通过植被指数和灯光指数定量评估灾后恢复情况,对灾区经济建设和生态恢复的评估具有重要科学意义。该文以河南“7·20”暴雨灾害区为研究区,基于日度和月度NPP-VIIRS数据、Sentinel-NDVI、MODIS-EVI数据和统计年鉴数据,... 详细信息

洪涝灾害发生后通过植被指数和灯光指数定量评估灾后恢复情况,对灾区经济建设和生态恢复的评估具有重要科学意义。该文以河南“7·20”暴雨灾害区为研究区,基于日度和月度NPP-VIIRS数据、Sentinel-NDVI、MODIS-EVI数据和统计年鉴数据,构建归一化差异城市指数(normalized difference urban index,NDUI)来表征城市内部空间细节;基于回归模型模拟人口和国内生产总值的空间分布;从研究区的夜间灯光数据和植被覆盖数据2个不同的维度来评估洪涝灾害。结果表明:高危区和中危区总面积为1429.04 km^(2),占研究区总面积的6.06%,高危地区主要分布在郑州西部、新乡东部、安阳东部、鹤壁北部,其中郑州市受灾严重程度最高;从植被覆盖度恢复率(vegetation cover recovery rate,VCRR)来看,卫辉市、淇县、滑县、林州市等地区整体植被恢复情况较差,其VCRR的值大部分在0以下,植被覆盖有恶化趋势。NDUI与社会经济统计数据拟合精度高于0.8,表明NDUI可以在洪涝灾害发生后应用于精确位置救援和灾后针对性重建工作;NPP-VIIRS和MODIS-EVI评估洪涝灾害的结果具有很好的互补性,2种数据的有机结合进行洪涝灾害研究,对灾后救援和恢复评估均有较高的应用价值。

关键词：河南“7·20”暴雨 NDUI NPP-VIIRS 灯光指数植被覆盖度植被覆盖度恢复率

赣北石门寺钨铜多金属矿床辉钼矿Re-Os同位素年龄及其地质意义

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矿物岩石地球化学通报 2024年第1期43卷 192-210页

作者：刘更更吴颖宸魏文凤严冰邹志超成都理工大学地球科学学院成都610059

为了解赣北石门寺钨铜多金属矿床的钨富集机理及矿床成因,对该矿床中的辉钼矿开展了Re-Os同位素年代学研究。结果显示,6件辉钼矿样品的Re-Os模式年龄为140.2~142.5 Ma,加权平均年龄为(141.37±0.84)Ma(MSWD=0.84),等时线年龄为(141.79±... 详细信息

为了解赣北石门寺钨铜多金属矿床的钨富集机理及矿床成因,对该矿床中的辉钼矿开展了Re-Os同位素年代学研究。结果显示,6件辉钼矿样品的Re-Os模式年龄为140.2~142.5 Ma,加权平均年龄为(141.37±0.84)Ma(MSWD=0.84),等时线年龄为(141.79±0.97)Ma(MSWD=1.10),二者在误差范围内一致,可以代表辉钼矿的矿化年龄,指示该矿床的成矿时间为141 Ma左右。对赣北、赣中和赣南地区的成岩成矿年龄进行对比,发现三地的成岩成矿事件在时间上具有连续性。结合区域构造演化历程,本文认为石门寺钨铜多金属矿形成于早白垩世时期的伸展减薄环境。

关键词：石门寺钨铜多金属矿床 Re-Os同位素成矿年龄赣北、赣中和赣南

川东北元坝地区侏罗系陆相页岩天然裂缝发育特征及其对页岩油气富集和保存的影响

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现代地质 2024年第2期38卷 362-372页

作者：蒋代琴李平平邹华耀中国石油大学(北京)地球科学学院北京102249

川东北元坝地区陆相页岩中天然裂缝发育,是影响页岩油气富集和保存的关键因素。本文依据岩心、镜下薄片和扫描电镜等资料研究该区侏罗系大安寨段和千佛崖组页岩层系天然裂缝的发育分布特征,探讨裂缝对页岩油气富集和保存的影响。结果表... 详细信息

川东北元坝地区陆相页岩中天然裂缝发育,是影响页岩油气富集和保存的关键因素。本文依据岩心、镜下薄片和扫描电镜等资料研究该区侏罗系大安寨段和千佛崖组页岩层系天然裂缝的发育分布特征,探讨裂缝对页岩油气富集和保存的影响。结果表明,侏罗系页岩中主要发育构造裂缝、层理缝、穿层水力破裂缝和收缩缝,其中构造裂缝包括穿层剪切缝、顺层剪切缝和层内张开缝,层理缝是页岩中最为发育的天然裂缝,线密度介于66~357条/m之间,平均为188条/m。层理缝和收缩缝既是页岩油气的储集空间也是运移通道,改善了页岩的储集性能,有利于页岩油气的富集。构造裂缝、穿层水力破裂缝与层理缝相互连通形成的宏观裂缝网络是页岩油气排放的通道,对大安寨段页岩气的逸散影响较大,对千佛崖组页岩油的保存条件影响较小。研究成果可为四川盆地陆相页岩油气勘探开发提供基础性参考依据。

关键词：天然裂缝页岩油气富集和保存侏罗系元坝地区川东北

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近20年太原城市群热岛演变遥感研究

山西大学学报(自然科学版) 2024年第2期47卷 452-463页

作者：郑培鑫邓帆李志远赵恩灵冯倩韩杨长江大学地球科学学院

为揭示太原城市群热岛效应时空变化规律，利用2003—2021年的MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)地表温度产品（MYD11A2/MOD11A2）获取太原城市群长时间序列地表温度，计算热岛强度并进行强度划分，从年、季、月以... 详细信息

为揭示太原城市群热岛效应时空变化规律，利用2003—2021年的MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer)地表温度产品（MYD11A2/MOD11A2）获取太原城市群长时间序列地表温度，计算热岛强度并进行强度划分，从年、季、月以及日时间尺度对城市群的热岛变化分布特征及其演变规律进行分析。结果表明：（1）太原城市群热岛效应随城市发展呈增长趋势，2019年热岛效应最强。空间上由太原盆地外围向内部填充；（2）太原城市群热岛强度季节变化表现为：夏季>春季>秋季>冬季，太原市热岛效应季节性差异尤为明显；（3）太原城市群热岛效应从1月—6月逐步增强，热岛区域分布在太原城市群中部，7月—12月份逐渐减弱，热岛分布区域由中东部向西南部紧缩；（4）太原城市群白天热岛面积是夜晚的两倍，热岛分布夜晚较白天分散，集中在城市中心区域，冷岛分布较为相似。该结论可为太原城市群未来气候变化研究和生态城市建设提供依据。

关键词：城市热岛地表温度时空变化 Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer 太原城市群

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嵌入注意力机制的车道线像素级识别算法研究

激光杂志 2024年

作者：肖庭舒罗小龙相龙伟陈阳光王朋燕长江大学地球科学学院

车辆自动行驶的安全性和稳定性离不开车道线准确识别。然而，日常驾驶中面临着复杂多变的天气和光照条件、道路标记模糊或遮挡等挑战。研究并设计基于深度神经网络的车道线识别算法，以提高识别技术在面对复杂环境的鲁棒性与检测结果精... 详细信息

车辆自动行驶的安全性和稳定性离不开车道线准确识别。然而，日常驾驶中面临着复杂多变的天气和光照条件、道路标记模糊或遮挡等挑战。研究并设计基于深度神经网络的车道线识别算法，以提高识别技术在面对复杂环境的鲁棒性与检测结果精度。通过构建以VGG-16为主链并嵌入通道注意力和空间注意力机制的全卷积神经网络模型，实现端到端像素级别的车道线语义分割。嵌入注意力模块的新模型在CULane通用数据集上验证结果同VGG-解码语义分割方法相比，其平均像素准确率与均交并比（Mean Intersection over Union，MIoU）分别提升2.2%与1.3%。且在车道线不存在场景下，预测结果的像素准确率达到70%。嵌入注意力机制的图像分割算法研究为车道线识别问题提供了有效解决方案，有力支撑车道线检测技术在无人驾驶场景的应用。

关键词：注意力机制深度神经网络语义分割车道线识别图像分割

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

人类活动导致大气浓度上升和全球变暖，威胁人类生存。CO2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CO2浓度285×10-6)，以... 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。CO2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CO2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CO2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CO2，从而减弱CO2移除的效果。负排放后第100（1000）年，大气中减少的CO2占初始CO2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CO2浓度上升，需要进行更高强度的负排放。

关键词：气候变化 CO2移除碳循环地球系统模拟

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