2021年度自然科学基金申请书关键词透视地理科学研究前沿热点与发展方向

地理科学是提升人类对地球表层认知、探索人地关系、解决资源、环境、发展所面临的复杂问题的重要支撑。引领科学发展,支撑领域人才队伍的建设与培育,是国家自然科学基金委员会的使命与职责。追踪地理科学领域前沿,优化学科布局并开展战略引导是基金委地理科学学科工作的重要任务。以2021年国家自然科学基金地理科学领域4 479项申请书为样本,运用词云分析方法,对申请书的关键词进行统计分析,剖析了地理科学及各分支学科的研究热点。结果表明：“深度学习”“气候变化”“生态系统服务”“高光谱遥感”“青藏高原”“可持续发展”等是2021年地理科学研究内容与方法的热点关键词。在分支学科间交叉融合方面,信息地理学与人文地理学的共现关键词主要有“空间分析模型”“地理信息系统”“遥感”“机器学习”等;自然地理学与人文地理学的共现关键词主要有“生态系统服务”“土地利用”“土地利用变化”“可持续发展”“情景分析”等;自然地理学与信息地理学的共现关键词主要有“遥感监测”“尺度效应”“机器学习”“数字土壤制图”等。未来,国家自然科学基金委员会将从关键词设置、学科间交叉融合等途径入手,进一步从战略层面优化地理科学研究布局,引导科学家聚焦地理学基础理论与热点前沿问题,服务碳中和、乡村振兴等国家重大战略需求。     

藏北羌塘冈玛错地区望果山组火山岩地球化学特征及LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄

羌塘中部冈玛错地区厘定出一套早石炭世火山岩,该火山岩为一套酸性—基性岩(流纹岩、英安岩、安山岩、玄武安山岩、玄武岩等)夹火山碎屑岩的岩石组合。2件定年样品(英安岩和安山岩)的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄分别为358.2Ma±1.2Ma和350.5Ma±1.4Ma,时代为早石炭世,代表了该火山岩的形成年龄。岩石地球化学特征显示,该火山岩的铝饱和指数A/CNK值为0.62~1.08,平均值为0.81;里特曼指数δ为1.04~2.67,平均值为1.84;大离子亲石元素(LILE)Th、U、Pb明显富集,高场强元素(HFSE)Nb、Ta、Ti亏损,反应了偏铝质钙碱性岛弧火山岩的特征。由此说明,在早石炭世龙木错—双湖—澜沧江洋已经进入俯冲消减阶段。     

矿井充水水源识别的EW-UCA模型及应用

迅速准确地识别矿井充水水源是防治矿井水害事故的重要保证。对未确知聚类方法进行优化,综合考虑水化学指标对水源识别的重要性,选取Na++K+、Mg2+、Ca2+、HCO-3、Cl-、SO2-4、TH等7项水化学指标作为水源识别的判别指标,以新庄孜煤矿22组水样数据作为训练样本,建立了矿井充水水源识别的EW-UCA模型。随后利用该模型对5组测试样本水样进行识别检验并与实际情况作了对比分析。为进一步检验识别模型的可靠度,利用该模型对谢一矿充水水源进行了识别研究。结果表明,EW-UCA水源识别模型具有较高的精确度和较强的适用性,可以在工程实际中推广应用。     

大兴安岭中南段塔尔气地区满克头鄂博组流纹岩年代学和地球化学研究

对出露在大兴安岭中南段塔尔气地区的满克头鄂博组的流纹岩进行了详细的年代学和地球化学研究。LA-ICP-MS锆石U-Pb测年结果表明,流纹岩形成于143～141 Ma,时代为早白垩世早期,而不是以前认为的晚侏罗世。地球化学特征表明该时期流纹岩属高钾钙碱性过铝质岩石,球粒陨石标准化稀土配分曲线呈轻稀土富集的右倾形式,(La/Yb)N=2.55～12.82,具有明显负Eu异常。原始地幔标准化图解显示大离子亲石元素(LILE)Rb、Th、U、K、Pb的富集及高场强元素(HFSE)Nb、Ta、Ti、P的强烈亏损,这是壳源岩浆的特征。流纹岩锆石εHf(t)=+4.6～+10.9,二阶段Hf模式年龄为501～905 Ma,反应其源区物质主要为早古生代—新元古代时期增生的年轻地壳物质。满克头鄂博组流纹岩形成于造山后伸展环境,可能与蒙古—鄂霍茨克洋闭合后的岩石圈伸展作用相关。     

基于压汞和核磁共振对致密油储层渗透率的评价:以鄂尔多斯盆地陇东地区延长组长7油层组为例

为探讨鄂尔多斯盆地致密油储层渗透率与孔喉半径、T_2弛豫时间的相关性,在分析目前对常规储层渗透率评价方法的基础上,基于压汞和核磁共振实验数据,利用线性回归分析建立了适应于长7致密油储层渗透率评价的方法。研究结果表明:不同于常规储层和其他类型的致密砂岩储层,长7致密油砂岩累积进汞饱和度5%所对应的孔喉半径(r_5)与渗透率产生了良好的相关性,是渗透率预测的最佳孔喉半径,且在这个孔喉范围内孔喉大小主要介于0.1~1μm,由微孔和中孔构成;核磁共振渗透率评价参数T_2截止值(T_(2cutoff))和T_2谱峰(T_(2peak))对长7致密砂岩储层不再适用,而T_2几何平均值(T_(2gm))是长7致密砂岩渗透率评价的重要参数,其与渗透率、孔隙度产生良好的关联性,建立的评价方法结果显示预测渗透率与实测渗透率非常接近,吻合度较高(R~2=0.9599)。利用孔喉半径和T_2弛豫时间建立的渗透率评价方法匹配使用,对今后鄂尔多斯盆地致密油储层质量预测具有指导意义。     

中国东部大陆边缘晚新生代构造演化及板块相互作用过程重建

晚新生代中国东部大陆边缘的构造活动主要集中于东海东缘。中新世以来菲律宾海板块俯冲、冲绳海槽弧后张裂、台湾弧-陆碰撞等一系列重大构造过程，塑造了现今琉球沟-弧-盆体系、台湾碰撞造山带和南海东北部的构造-地貌格局。本文基于对重磁和多道地震资料的解译，并结合前人研究成果，恢复了冲绳海槽构造演化史，阐明了冲绳海槽弧后张裂和台湾弧-陆碰撞之间的关系。在此基础上，重建了中新世以来欧亚板块、菲律宾海板块、南海板块之间的相互作用过程模型。本研究有助于进一步理解板块汇聚背景下东亚大陆边缘深部动力-热力过程对浅部构造格局变迁的制约和影响。     

利用多尺度张量投票的建筑立面分割方法

地面三维激光扫描是城市建筑立面数据采集的新方法,由于三维点云具有数据量大、无规则等特点,导致从点云中精确分割城市建筑物信息面临着严峻的挑战。在传统张量投票方法基础上,充分考虑各个尺度下点云立面特征判别的概率,提出了一种多尺度张量投票方法来实现平面分割,更加精确地实现了立面特征的识别。通过实例,将该方法同主成分分析和传统张量投票进行对比与分析,结果表明,多尺度张量投票方法在分割精度方面较优。     

鄂尔多斯盆地陇东地区长7段致密油储层可动流体赋存特征及影响因素

鄂尔多斯盆地陇东地区致密油储层主要分布在延长组长7段。通过长7段致密砂岩样品的核磁共振测试和场发射扫描电镜分析,对致密油储层可动流体赋存特征及影响因素进行了研究。结果表明:致密油砂岩岩心的最佳离心力为1.448 MPa;核磁共振T2谱截止值分布范围较宽,平均为20.64ms;可动流体饱和度低,平均为40.27%,主要被0.05~1.00μm的喉道所控制,且喉道在0.10~0.50μm区间时,致密油岩样可动流体饱和度最高、下降速度最快。整体上,可动流体饱和度与物性呈现出一定的正相关性,且在长71段,储层物性相对较好,可动流体饱和度较高。微裂缝发育程度、溶蚀孔隙、黏土矿物和石英颗粒充填孔隙等储层微观孔隙结构特征是可动流体的主要影响因素。其中,微裂缝、溶蚀孔隙的发育在一定程度上提高了储层可动流体饱和度;而黏土矿物及石英颗粒充填孔隙则导致储层可动流体饱和度的降低。关于长7段储层可动流体赋存特征的认识对鄂尔多斯盆地致密油资源开发具有一定的指导意义。     

中国煤炭地质总局钻探设备现状之思考

中国煤炭地质总局地勘主业的发展对地勘装备提出了更高的需求,为了开拓地勘装备的市场空间,研发生产满足总局地勘主业发展需求的新型地勘装备,为此采用互联网搜索、图书馆查阅、实地走访、电话咨询等多种方式,对其钻探设备现状进行了调研。调研结果显示出总局的钻探设备相对落后、先进钻探设备出现闲置、地勘主业特征不十分突出等问题。据此提出了更新落后钻探设备、改革总局现有的管理体制机制、组建总局层面的地勘装备技术研究院和发展先进钻探设备制造业等几点建议。     

一种混合曲面散乱点云曲率计算方法

针对局部点云曲面拟合过程中系数矩阵容易出现病态等问题,本文利用局部点云与切平面的夹角特性,对曲面拟合方程的权阵进行修正,并在此基础上,提出了基于三次曲面和四次曲面拟合的混合曲面散乱点云曲率计算方法,同时通过统计分析圆环面和球面的曲率计算值和真值差别,证实了该算法不仅精度高,且错误率低。