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期刊信息/Journal information
中国科学(地球科学)
中国科学(地球科学)

孙枢

月刊

1674-7240

geo@scichina.org

010-64015883

100717

北京东黄城根北街16号

中国科学(地球科学)/Journal Scientia Sinica(Terrae)CSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>《中国科学》是中国科学院主办、中国科学杂志社出版的自然科学专业性学术刊物。《中国科学》任务是反映中国自然科学各学科中的最新科研成果,以促进国内外的学术交流。《中国科学》以论文形式报道中国基础研究和应用研究方面具有创造性的、高水平的和有重要意义的科研成果。在国际学术界,《中国科学》作为代表中国最高水平的学术刊物也受到高度重视。国际上最具有权威的检索刊物SCI,多年来一直收录《中国科学》的论文。1999年《中国科学》夺得国家期刊奖的第一名。
正式出版
收录年代

    ESDC:一种用于支持地学文献信息抽取的开放地球科学数据语料库

    李皓乐鹏Deodato TAPETEFrancesca CIGNA...
    3888-3902页
    查看更多>>摘要:近十年来,与地球科学相关的数据迎来爆发式增长.这些数据帮助研究人员从不同的领域了解人地系统,其中有相当一部分数据的详细信息由地球科学家发表公布在权威期刊上.如果能够有效提取这些期刊文献文本中存储的信息和知识,将为构建领域相关的高质量知识库提供有力的技术方案.然而,这一技术方案在地球科学领域尚未得到广泛的推广与应用,最大的障碍之一是缺乏公开可用的相关语料库和基线模型.为了填补这一空白,本文从国际期刊EarthSystem Science Data(ESSD)中获取了600篇文献摘要,并以此构建了地球科学数据语料库(Earth Science Data Corpus,ESDC).据我们所知,ESDC是第一个提供详细细节并开放开源的地学文献语料库,其可以为从大量文献中提取知识和构建领域知识图谱提供专业的训练数据集.ESDC的生成过程既考虑了时空实体的上下文语境特征,也考虑了学术文献的语言特征.此外,本文还为ESDC量身定制了标注指南和标注流程,以确保其可靠性.在实验部分,本文对比了零样本学习与少样本学习的ChatGPT模型、生成式的BARTNER模型和判别式的W2NER模型,以评估ESDC在命名实体识别任务中的性能.实验结果表明,BARTNER取得了最高的性能指标.本文还评估了每个模型在各个实体类型上的性能指标.接着,利用训练完成的BARTNER模型在一个更大范围的无标注的文献语料数据中进行模型推理,以自动化地抽取更为广泛和丰富的实体信息.随后,所抽取的实体信息被映射关联到地球科学数据知识图谱.围绕该知识图谱,本文验证了热点研究分析、科学计量分析和知识增强大型语言模型的问答系统等多个下游应用.这些应用证明了ESDC能够为不同学科的科学家提供地球科学数据信息,帮助他们更好地理解和获取数据,促进他们在各自专业领域的进一步探索.

    地球科学数据语料库信息抽取知识图谱科学计量研究

    华北平原不同年代冬小麦品种响应气候变暖的试验研究

    姜朝阳房世波吴东刘馨...
    3903-3915页
    查看更多>>摘要:到21世纪初,华北平原麦作区已实现六次大规模的品种更替.气候变化背景下,揭示不同年代培育的冬小麦品种对气候变暖的响应十分必要.为此,本文选择20世纪60年代至21世纪00年代培育的10个冬小麦品种,自2017-2022年在固城和饶阳农业气象试验站开展田间试验.利用两个试验站的自然温差(两地平均气温相差1℃),配合施肥与不施肥两种处理,构造双因子二水平田间试验,揭示不同年代培育的冬小麦品种对气候变暖响应的异同.结果表明:(1)各品种冬小麦在升温环境中均能实现增产.分离升温与施肥的作用可见,仅升温处理下,冬小麦各品种的增产幅度随品种育成年代递减;升温叠加施肥处理下,冬小麦各品种的增产幅度随品种育成年代递增.(2)中晚期品种冬小麦耐高肥力与耐高温之间有较强的相关性,升温与施肥交互作用的增产效果显著.升温有明显的产量增益作用,显著放大了施肥条件下中晚期品种冬小麦的增产效果,晚期品种的平均增产幅度达到67%.(3)升温环境中,冬小麦生长季的日最低气温均值大幅度提高,0℃以下日数减少,显著缩短了冬小麦的越冬期,进而缩短生育期,但剔除越冬期后的有效发育日数(>0℃日数)基本保持不变.(4)升温有助于大蘖形成,增加冬小麦各品种的叶面积和干物质积累,降低不孕小穗的比率.升温环境中,晚期育成的冬小麦品种不孕小穗比率显著低于早中期品种,收获指数(HI)明显提高,有效增加了产量.本文试验研究的结果反映了不同年代育种策略和目标下培育的冬小麦品种适应气候变化的潜力,对于应对气候变化的冬小麦育种有一定的参考意义.

    气候变暖冬小麦品种育种施肥响应

    从河流到海沟:主动和被动陆缘沉积搬运的主控因素

    曾乐田王策David A.FOSTER苏明...
    3916-3928页
    查看更多>>摘要:主动和被动陆缘沉积物的输送存在显著差异,然而定量研究这些特定沉积过程的机会相对较少.南海东北部既包含主动陆缘,也包含准被动陆缘,为区分这两类陆缘沉积物物源和搬运过程提供了独特的研究区域.本研究通过分析表层沉积物中的碎屑锆石U-Pb年龄来示踪南海东北部不同区域沉积物的物源,揭示影响陆缘沉积物搬运的主要控制因素.研究结果显示,南海东北部从大陆架到马尼拉海沟的沉积物物源在空间上存在显著差异.陆架区沉积物主要来源于华南东部的九龙江和台湾岛西南部的高屏溪,沉积物搬运受被动陆缘地形和洋流的控制.相比之下,澎湖-高屏峡谷系统中的沉积物主要来自于台湾岛西部的高屏溪和浊水溪.定量分析结果表明,由于高屏峡谷与高屏溪直接相连,该峡谷为马尼拉海沟提供了~86.2%的陆源碎屑物质.基于物源分析结果,本研究提出了不同类型陆缘的沉积物搬运模式.在被动陆缘,入海水系带来的沉积物进入大陆架后受洋流的影响显著,而较高的地形会阻碍其搬运,导致沉积物难以进入海沟系统.相反,在主动陆缘,由于陆架较窄,海底峡谷可与河口直接相连,重力流能够将大量沉积物直接输送至海沟进行沉积.该研究有助于揭示南海东北部沉积物从河流到海沟的搬运过程,并探讨影响陆缘沉积物输送的主要控制因素.

    沉积物搬运过程物源示踪碎屑锆石海底峡谷陆缘中国南海

    上地幔风对地幔柱形态及热点轨迹影响的数值模拟

    辛杰张怀石耀霖FelipeORELLANA-ROVIROSA...
    3929-3946页
    查看更多>>摘要:地幔热柱在上升过程中可能受地幔侧向流(地幔风)的作用倾斜、偏移乃至断离,进而改变上覆板块岩浆活动等各种地质响应与地表热点轨迹的空间分布,影响板块绝对运动历史约束的可靠性.前人对地幔柱倾斜偏移的研究主要集中在下地幔,全地幔或分层地幔对流形成的地幔柱在上地幔内是否会产生侧向倾斜偏移,并如何影响地表热点轨迹内岩浆活动的生成以及地幔柱相关构造的排布,是地幔热柱动力学以及板块构造理论重要的科学问题.为此,本研究利用ASPECT软件构建了热-Stokes流体耦合动力学演化模型,并引入符合矿物热演化物理规律的地幔岩物性参数,量化分析了在上覆板块运动(Couette)与上地幔内地幔回流风(Poiseuille)共同作用下,地幔柱在上地幔内的倾斜偏移形态与热点位置演化特征.结果发现,上地幔内地幔风作用可导致:(1)地幔柱相对于过渡带内地幔柱根沿上覆板块运动方向反向移动,以使岩浆活动的分布间距增大;(2)侧向移动的地幔柱通道产生近周期性断离上升,其周期主要取决于地幔柱本身的热化学浮力;(3)在主"父"地幔柱热化学浮力与上地幔风相互作用的特定条件下,两处相距数百公里的次级"子"地幔柱可以在很短的时间内(2~4Myr)于上地幔内依次/近同时上升.这种热点位置沿上覆板块运动方向摆动/跳跃的行为,可以用来解释地球上一些火成岩区和热点轨迹(例如Kerguelen热点)热点相关构造:(i)较老构造位于较年轻构造之间(热点移动或地幔柱偏移距离大于上覆板块移动距离);(ii)相距较远但年龄接近(来自同一地幔柱根的两处较远的"子"地幔柱近同时上升)的观测事实.研究表明在通过移动热点框架来约束板块绝对运动时,尤其是当这些热点位于洋中脊和俯冲带附近时,还需要充分考虑上地幔内复杂的动力学环境的影响.

    热点轨迹地幔热柱地幔风作用绝对板块运动地幔柱岩浆作用数值模拟

    鄂尔多斯东西缘壳幔结构差异及相互作用关系

    陈勇陈一方陈九辉郭飚...
    3947-3961页
    查看更多>>摘要:鄂尔多斯块体位于华北克拉通西部,在华北克拉通的破坏和改造过程中保留了大部分的克拉通岩石圈根,且块体两侧连接了构造格局截然不同的青藏高原和华北平原,所以研究鄂尔多斯块体及其周缘详细的壳幔结构对于理解华北克拉通演化的动力学过程具有重要意义.为研究鄂尔多斯与两侧块体间的相互作用关系,本文利用喜马拉雅计划Ⅱ期和Ⅲ期中104个分布在祁连造山带和华北克拉通沿36.5°N附近的宽频带台站数据,采用接收函数和面波联合反演获得了台站下方0~100km深度范围内的S波速度结构,利用接收函数共转换点叠加(CCP)方法得到了研究区域内的地壳间断面结构.研究结果显示:(1)研究区的Moho面深度自西向东呈逐渐变浅,祁连造山带Moho面深度最大,鄂尔多斯块体次之,华北中部造山带最浅;海原断裂带附近和山西裂谷下方的Moho面分别存在局部下凹和上拱.(2)块体之间的壳幔结构具有明显的横向非均匀性,祁连造山带下方20~40km深度范围内存在显著的低速异常分布,低速层速度值自西向东增大且厚度逐渐变薄,揭示了华北克拉通在阻挡青藏高原东北缘的生长和侧向挤出过程中,祁连造山带中下地壳增厚;华北中部造山带的岩石圈软流圈边界深约90km,明显浅于鄂尔多斯块体,反映了中生代西太平洋板块弧后扩张造成的地幔上升流对华北中部造山带的岩石圈进行热侵蚀和改造,导致其岩石圈减薄.(3)在山西裂谷及两侧邻区下方不同程度上拱的Moho面和减薄的岩石圈的位置相对应,可能暗示了山西裂谷的发育与华北中部造山带岩石圈的减薄存在紧密的联系.

    鄂尔多斯块体祁连造山带山西裂谷中下地壳增厚地幔上涌

    强VTI介质中弱反差界面上的反射与透射系数

    印兴耀杨亚明梁锴李坤...
    3962-3986页
    查看更多>>摘要:反射与透射响应能够描述界面两侧入射波及反射透射波的传播特征和能量分布,是研究地震振幅成像、振幅随偏移距变化(AVO)分析及反演的重要基础.各向异性作为一种地下介质普遍存在的性质,即使在入射角较小时也可能对反射透射响应存在较大影响.目前,各向异性介质的反射透射及反演问题,通常在弱各向异性假设条件下进行讨论.然而,当介质的各向异性特征增强时,常规反射透射系数近似方法在大角度处的误差进一步扩大,弱各向异性近似条件不再成立.基于层界面两侧介质弱反差假设,本文提出了一种针对强VTI介质的反射透射系数近似方法.与常规各向同性背景下简化相速度和偏振方向的方法不同,本文在弹性与各向异性参数弱反差界面上,将相速度和偏振方向近似表征为各向异性背景项与扰动项之和的形式.利用Cramer法则对各向异性背景矩阵求逆,推导出由弹性参数与各向异性参数直接表征的VTI介质反射透射系数一阶近似,避免了弱各向异性假设.同时,利用Zoeppritz方程的精确解校正各向同性部分近似误差,进一步提高了反射透射系数近似在速度差异较大界面处的精度.四类典型界面的模型测试表明,推导的近似式在各向同性情况下与Aki近似等价,而在强VTI介质中仍具有较高精度.不确定性分析表明,将系数项中的横纵波速度比和各向异性参数作为先验,可得到利于反演问题研究的线性近似式.

    反射透射系数强各向异性VTI介质弱反差相速度偏振方向

    基于尾波能量的地震散射与吸收衰减同时反演方法研究

    魏佳刘前程陈凌赵亮...
    3987-3998页
    查看更多>>摘要:同时反演地震散射和吸收衰减对于揭示地下小尺度不均匀性和非弹性特性具有重要意义.然而,现有方法通常计算成本高昂,并且散射与吸收系数之间的耦合效应可能导致参数串扰,从而增加反演过程的非线性复杂度.为应对这些挑战,本文提出了一种稳健且高效的新方法.该方法通过基于频率域扩散方程的有限元技术模拟尾波能量,并结合截断高斯-牛顿法,实现了散射和吸收系数的同时反演.在实际应用中,模拟与观测尾波能量之间可能存在相位不匹配的问题.当选择不当的频率时,反演过程可能会陷入局部极小值.为了解决这一问题,本文引入了一种频率选择准则.实验结果表明,该方法不仅显著降低了计算复杂度,还有效抑制了散射与吸收衰减之间的串扰.此外,即使在缺乏精确初始模型的情况下,该方法仍能实现有效反演.

    散射衰减吸收衰减同时反演尾波能量

    大陆岩石圈形变驱动力

    曹泽斌刘丽军
    3999-4004页

    东亚旱涝事件驱动因素的新视角

    丁一汇
    4005-4007页

    利用最适生长温度推演远古生命进化历史的潜力和挑战

    滕文凯张传伦
    4008-4010页