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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。
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    三论青藏高原近地表大气氧含量影响因素及其贡献率

    史培军张颖陈彦强朱文泉...
    517-528页
    查看更多>>摘要：全球变暖背景下,预计21世纪大气中的氧气浓度将继续下降.青藏高原地处高海拔地区,缺氧形势严峻,对影响其大气氧含量因素及其量化研究仍相对匮乏.本文对北京房山站的气象要素、青藏高原生态系统产氧、碳汇和近地表大气氧含量进行了联合观测.利用季节差异和统计方法,计算了植被对近地表大气氧含量变化的相对贡献率.研究结果表明,太阳辐射、大气湿度、生态系统耗氧和产氧对近地表大气氧含量有显著影响,且其影响呈现出时空差异.基于季相差异计算结果,植被对近地表大气氧含量影响显著,贡献率达到16.7％～24.5％,已有研究低估了植被的贡献率.研究结果为认识影响近地表大气氧含量的因素提供了重要依据,突出了植被的贡献率.为更好地了解青藏高原的氧气动态,未来需在青藏高原进行更多土壤呼吸和植被光合作用的实地观测,以厘清碳储、碳汇等对近地表大气氧含量的贡献.

    青藏高原近地表大气氧含量贡献率气温植被

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    中国新疆南部地区表土孢粉与现代植被

    张芸陈立欣西瑶瑶孔昭宸...
    529-549页
    查看更多>>摘要：应用现代孢粉与其植被相关性的研究可以提高利用化石孢粉资料进行古环境重建的精度.本研究在对新疆天山以南和昆仑山以北(34°00′～43°00′N,74°00′～94°00′E,海拔888～4530m)广大地区进行植被样方调查的基础上,共采集188个表土样品进行孢粉分析,从而对新疆南部地区表土孢粉与植被间关系进行研究,结果表明:沿海拔(3530～1124m)天山南坡地区的表土孢粉组合带从高至低依次分为山地草原带、山地荒漠草原带和山地荒漠带,其组合均以蒿属、藜科和麻黄属花粉为主;沿海拔(4530～1287m)东帕米尔高原地区的表土孢粉组合可划分为高寒草原带、山地荒漠草原带和山地荒漠带,是以蒿属、藜科和菊科花粉为主;然而,塔里木盆地南部地区(海拔3548～888m)仅有山地荒漠草原带和山地荒漠带,其孢粉组合则是以藜科和蒿属花粉为主.应用ArcGIS展示孢粉样点的地理分布,结合R值计算以及相关分析,结果表明云杉属和松属花粉因受到风、河流或冰川搬运沉积的影响,多为外来花粉,具超代表性.麻黄属和白刺属花粉主要分布在山地荒漠和山地荒漠草原植被带;藜科和蒿属花粉广泛分布于新疆南部地区,它们均属于超代表性花粉;胡桃属花粉集中分布在胡桃种植区附近,可对其母体植物生长地点有一定的指示性.根据拉格朗日混合单粒子轨道模型对帕米尔高原地区气流传输路径进行后向轨迹模拟的结果,推测可能是因为春夏季外来气流携带一定量的松属花粉搬运到研究区,从而造成该处松属花粉占比较高.因此,对新疆南部地区现代孢粉组合与植被之间关系分析的研究结果,可为利用新疆表土孢粉数据库进行大尺度古环境重建提供参考.

    表土孢粉植被分布云杉新疆南部

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    尼阿底遗址新的测年结果表明过去～45ka古人类间歇地占据青藏高原腹地

    葛俊逸张晓凌王社江李林辉...
    550-572页
    查看更多>>摘要：早期人类占据高海拔青藏高原环境的时间和机制,是人类演化与环境的关系研究领域备受关注的重要科学问题.本文对位于青藏高原腹地海拔4600m的尼阿底(Nwya Devu)旧石器遗址进行了重新调查,在遗址区的低湖岸阶地上新发现了 一套细石叶技术制品,迥异于之前所报道的以石叶技术为主的石器技术工业.利用石英光释光和淡水螺壳加速器质谱14C测年手段,结合贝叶斯模拟,获得上述两种不同类型的石制品加工技术在该区的出现年代分别为(45.6±2.6)ka和(10.3±0.5)ka,代表了青藏高原腹地目前已知的最早的旧石器时代遗存和细石器遗存,意味着狩猎.采集者在过去45ka曾多次间歇性地活动于高原腹地的高海拔地区.研究也表明,相对稳定的沉积环境和较温暖的气候环境有利于早期人类多次占据该遗址区.在50～40ka期间,青藏高原和欧亚大陆大部分地区同时出现旧石器时代晚期初段流行的石叶技术,指示着早期现代人迅速、大规模地向全球扩散,从而对早期人类的地理分布产生了深远影响.结合新的考古证据和前人的藏族人群古遗传学研究,认为在过去45ka青藏高原为旧石器时代晚期的狩猎-采集人群提供了相对稳定的栖息地,从而形成现今藏族人群复杂的多源基因库.

    西藏旧石器时代尼阿底高海拔适应细石器工业旧石器时代晚期初段光释测年光AMS14C测年

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    祝融号火星表面磁场探测仪的沿轨标定

    罗浩杜爱民葛亚松张莹...
    573-586页
    查看更多>>摘要：作为中国首次火星探测计划"天问一号"任务的一部分,祝融号火星车于2021年5月15日成功着陆火星表面,并开始在乌托邦平原南部进行科学探测.祝融号火星表面磁场探测仪(RoMAG)是火星车上六个有效载荷之一,它由两个相同的高灵敏度三轴磁通门磁强计组成,随火星车在火星表面进行移动磁测量.尽管在发射前已经进行了火星车磁补偿以消除磁干扰,但由于有效载荷和太阳能电池板等在发射前后的状态不同,需要对磁强计进行沿轨校准,以获得更精确的火星磁场.本文分别利用桅杆偏航旋转和火星车偏航旋转两种方法确定火星水平磁分量.结果表明,两种方法测得的火星水平磁场分量具有较好的一致性,均方根偏差小于2.0nT.火星背景磁场垂直分量则可根据干扰场呈现偶极场分布的假设来约束.磁场测量值与太阳能帆板电流之间的线性相关关系可用于常规探测中的磁场校准,可以得到更精确的火星表面背景磁场.

    祝融号火星表面磁场探测仪沿轨标定岩石剩磁

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    东南亚多岛海构造体系圈层相互作用与油气富集机理

    朱日祥王红军王华建王晓梅...
    587-603页
    查看更多>>摘要：50Ma以来全球持续降温,但东南亚多岛海构造体系域依然保持了较高的气候温度,形成并保存极其丰富的新生界油气资源.本研究从地球系统视角出发,通过分析东南亚新生代构造活动、气候环境演变和油气富集特点,获得以下新认识:(1)大洋板块俯冲和上覆大陆岩石圈伸展导致东南亚发生广泛火山喷发、形成裂谷盆地和浅海陆架,造成深部构造活动与浅部山、盆、海之间复杂的相互作用;(2)微陆块在赤道低纬度区的聚合与长期滞留促使信风偏转为季风,改变了洋流通道和流量,深刻影响了东南亚乃至全球的降雨和温度变化;(3)东南亚多岛海构造体系和高温多雨气候环境促进了热带雨林、红树林、浮游藻类等繁盛,为油气资源形成提供了丰富的有机质;(4)裂谷盆地演化与海侵.海退事件的耦合导致多类型油气系统源.储.盖有效叠置,有机质快速深埋和高大地热流促进油气大量生成和规模聚集;(5)多板块俯冲汇聚所造成的圈层相互作用是导致东南亚新生界油气资源异常富集的主导因素,这一认识对发展地球系统控制下的油气富集理论具有重要意义.未来研究重点应关注澳大利亚与巽他陆块碰撞和高温多雨气候环境的油气资源效应,大力发展海上富含CO2油气田的经济开发与CO2封存技术,以期在东南亚的盆地深层、海域深水和非常规油气三大领域继续取得重大油气勘探发现.

    东南亚多岛海构造体系圈层相互作用油气资源新生代

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    广西钦防结合带深部电性结构和1936年灵山M63/4地震孕育环境

    周斌阎春恒詹艳孙翔宇...
    604-621页
    查看更多>>摘要：广西钦防结合带是厘定钦杭构造结合带西南段构造位置的关键所在,该带发生了华南内陆有历史记载以来最大的地震——1936年广西灵山M6¾地震,因此该区域也是研究华南板内地震成因的理想场所.本文展示了一条自北西向南东、跨过广西钦防结合带和灵山地震区的宽频带大地电磁探测剖面,利用三维反演技术获取沿剖面的电阻率结构模型,结合地质、重力、波速比、GPS和大地热流等成果,对钦防结合带主要断裂的深部延展形态和构造属性进行了综合解译,结果揭示:(1)峒中-小董断裂、防城.灵山断裂东支、合浦.北流断裂东支均为超壳深大断裂,深部发育壳幔韧性剪切带,其中峒中.小董断裂和合浦.北流断裂东支分别为倾向北西和南东的电性分界带,防城.灵山断裂在上地壳呈现"花状"构造样式,深部为向东南缓倾斜的电性分界带.(2)峒中.小董断裂西北侧的湘桂被动陆缘具有成层性的电阻率结构和相对稳定的布格重力异常值,符合扬子地块东南缘局部破坏的准克拉通构造属性,其东南侧的钦防结合带和云开岩浆弧呈现电性结构高低阻混杂、高起伏布格重力异常的特征,揭示该区属于历经多期次构造演化改造的物质组合属性;钦防残留洋盆下方的巨型高阻体可能是华南洋消亡、扬子和华夏两大地块碰撞造山遗留的痕迹;六万大山岩浆弧至云开岩浆弧中下地壳发育次低阻层,推测该区域受到了雷琼幔源岩浆活动的远程影响.(3)1936年灵山地震震源区处于具有低应变率的脆性高阻体内;在北西西.南东东向区域构造应力和深部热动力耦合作用下,上地壳脆性高阻体成为积累构造应力的主体,当应力积累到岩石强度极限时,次高阻条带中强度稍弱的防城.灵山断裂东支发生右旋走滑破裂失稳,从而导致灵山地震的发生.本文揭示的灵山地震孕震模式对认识华南板内地震成因具有重要的科学意义.

    华南地块钦防结合带大地电磁1936年灵山M63/4地震深部孕震环境

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    川滇地区三维地壳速度模型评估:可靠性、局限性和未来突破方向

    王新陈凌陈棋福
    622-637页
    查看更多>>摘要：受印度板块和欧亚板块陆.陆碰撞的影响,我国川滇地区地质构造复杂、活跃,地震频发.深入研究该地区的地下速度结构对于理解陆.陆碰撞构造演化、相关地球动力学过程及防震减灾至关重要.近年来,越来越多的川滇地区三维速度结构模型得以构建,但鲜有研究分析现有速度模型的一致性和可靠性.本研究通过三维波形模拟,系统评估了不同三维地壳速度模型拟合实际观测记录的能力,以定量评价模型的可靠性.评估研究聚焦于2021年云南漾濞Ms6.4地震震源区和2022年四川泸定Ms6.8地震震源区;测试的速度模型包括我国川滇地区公共速度模型V1.0、我国大陆岩石圈统一速度模型V2.0、青藏高原东部地壳和上地幔全波形层析成像模型,以及我国大陆浅层速度模型.研究结果显示,上述三维速度模型均可以较好拟合长周期(＜0.2Hz)地震记录,表明这些模型都较好地约束了研究区域的大尺度结构.然而随着频率的升高(0.05～0.3Hz),三维速度模型拟合实际观测数据的能力下降,且存在明显的地域差异,表明现有模型尚不足以解析小尺度结构异常体.在波形模拟中,考虑浅层(＜10km)速度结构可在一定程度上改善波形拟合能力,体现了浅层速度模型对拟合实际观测的重要性.尽管构建全波形层析模型使用了较长周期的地震波形数据,但该模型在拟合实际观测方面表现较好,突出了全波形层析成像方法具有实现亚波长分辨率的优势.基于上述三维速度模型对实际观测拟合能力的异同,本研究探讨了不同地震层析成像模型和方法的优势和局限性,并提出应结合不同成像方法和数据集以更好地约束地下速度结构.尽管本研究聚焦于我国川滇地区,但提出的速度模型可靠性定量评估方法和思路可以拓展到其他构造区和不同尺度的研究中.

    川滇地区地震层析成像模型浅层速度结构波形拟合模型评价

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    深时镁同位素风化指标的验证与新解释

    黄天正沈冰黄康俊甯濛...
    638-653页
    查看更多>>摘要：沉积岩碎屑组分镁同位素被广泛应用于恢复深时大陆风化强度.现有深时镁同位素风化指标基于风化残余物镁同位素随化学风化强度提高的一阶段风化模式.但是,近期实验与现代风化剖面研究发现了优先利用轻镁同位素的次生黏土矿物,挑战了深时镁同位素指标的理论基础.本研究测试了华南地区晚古生代沉积岩与中国南海沉积物样品的矿物、元素与镁同位素组成.通过对比深时镁同位素风化指标与化学蚀变指数(CIA)、镁损失量和矿物组成等风化指标来验证深时镁同位素风化指标.结果表明,在较高风化强度下镁同位素随风化强度提高而降低,而在较低风化强度下镁同位素随风化强度的提高而增加.该结果表明在不同风化强度下存在不同的镁同位素行为,以往的一阶段镁同位素风化模式无法准确追踪大陆风化强度的变化.结合深时样品数据、现今风化剖面与实验研究,我们建立了三阶段的镁含量.镁同位素风化模型.在风化初期,原生矿物的溶解与次生黏土矿物的形成造成镁含量的快速降低与镁同位素轻微提高.转换阶段土壤底层绿泥石、蛭石等富镁黏土矿物大量生成造成镁含量和镁同位素的跃升.在进阶风化阶段中,具有较重镁同位素的富镁黏土矿物优先风化,造成镁含量与镁同位素的同步降低.

    黏土矿物化学风化CIA土壤风化模型

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    俯冲带流体反向交代作用

    陈伊翔
    654-658页
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    全球弱热带气旋在过去30年显著增强

    陈大可
    659-660页
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