2023年度地质学学科基金项目评审与成果分析

为了更好地了解地质科学领域基金项目的申请情况,提高基金项目申请书和结题报告的质量,了解地质学学科当前研究热点,分析了2023年度地质学（申请代码D02）的项目申请、评审及资助情况,梳理了受理与通讯评审过程中存在的问题,总结了2022年度结题项目完成情况及主要学科方向取得的研究进展。此外,以2023年度地球深部过程与动力学领域相关分支学科面上项目和青年科学基金项目申请书为样本,运用词云分析方法,对申请书的关键词进行统计分析,剖析了地质科学领域及各分支学科的研究热点,为科研人员项目申请提供参考。     

均质及双层地基土条件下环形沟隔振效果分析

为了探究均质地基和双层土地基条件下环形沟几何参数变化对其隔振区域的影响规律,及环形沟在不同地基土层中隔振效果的差异,本文建立缩尺比为1: 15的模型试验,以地基土类型、环形沟深度、宽度及圆心角为研究变量,通过开展具体试验进行探究。结果表明:在均质地基和双层土地基环形沟隔振中,环形沟宽度变化对其隔振效果影响较小,环形沟深度及圆心角是影响其隔振效果的重要参数,且深度和圆心角越大,隔振效果越好,但当地基土为成层土地基,环形沟深在临近土层分界面深度增大时,环形沟隔振效果相对减弱;在均质地基和双层土地基中,相同参数条件下,均质地基土较双层地基土具有更好的隔振特性;振源与环形沟之间及环形沟末端位置区域由于振动波的传播特性存在振动增强区域。     

无胶结粗粒土初始结构强度研究

无论是原状土还是重塑土均存在初始结构性,土体初始结构所抵抗的剪应力为土体结构强度。为了研究无胶结粗粒土初始结构强度,定义了粗粒土剪切过程中初始结构变化点特征,并根据大于20 mm粗颗粒含量将粗粒土划分为4种结构类型,采用可视化直剪仪对不同结构特征的粗粒土进行直剪试验,通过剪切过程中粗粒土平面孔隙比、配位数、概率熵等3种初始结构指标的数值大小及变化趋势,来确定不同初始结构的粗粒土结构临界强度。结果表明:不同初始结构类型粗粒土在相同正应力、相同颗粒种类的情况下,其抗剪强度大小与结构强度占比大小的排序一致,表明了颗粒结构强度在抵抗剪应力的整个过程中起到了重要作用。4种初始结构类型粗粒土平均结构强度占比为36.27%,即结构强度占峰值抗剪强度的36.27%,其中排列接触结构的结构强度占比最高,为36.62%,其次为镶嵌结构36.61%,悬浮密实结构35.99%,叠置结构的结构强度占比最低,为35.87%。     

塔中地区志留系柯坪塔格组内不整合的微观证据

在前人研究的基础上,通过钻井资料、地震资料和岩心资料分析相结合的方法,识别出了塔中地区志留系柯坪塔格组上二亚段与上一亚段之间可能存在一不整合面;又通过薄片和地球化学等微观手段证实了这一不整合面存在的合理性。研究结果表明:1)塔中地区志留系柯坪塔格组上三亚段和上二亚段中的黄铁矿发生了褐铁矿化作用,并且这种氧化作用在横向上具有可追踪性;2)上三亚段中具有收缩缝的沥青是早期生成的成熟度较低的油气在运移至构造高部位过程中遭受氧化作用而形成的;3)上三亚段和上二亚段中的碳酸盐胶结物主要是在淡水或混合水环境中形成的;上一亚段和石炭系中的碳酸盐胶结物主要是在海水环境中形成的。这些微观证据相互印证了该区在上二亚段与上一亚段之间存在一不整合面。这对该区层序的划分及后期油气勘探具有重要意义。     

新疆卡拉塔格红山铜金矿床地质特征及成因初探

红山铜金矿床位于东天山大南湖—头苏泉岛弧带北部的卡拉塔格地区,以硫酸盐类铜金矿为主,硅化脉状铜金矿为次,赋存于大柳沟组火山岩-次火山岩中,受区域NWW向构造控制。红山铜金矿床是一种浅成火山热液型铜矿床,蚀变以火山岩的酸性淋滤带和绢云母-硅化为显著特征,远矿蚀变为青磐岩化,具明显的分带性。通过对矿床地质特征总结分析,结合他人研究成果,认为红山铜金矿床于中生代中低温热液体系下形成,后期由于地壳隆起遭到剥蚀,硫化物在地表氧化迁移汇集,沿围岩构造裂隙渗透、淋滤,最终形成现在的红山铜金矿。     

江汉盐湖盆地盐间泥质白云岩油藏地质特征与实践

江汉盆地潜江组沉积时期受北部单向物源、古气候频繁交替、高盐度、强蒸发环境影响,沉积了一套最厚达6 000 m的盐系地层,纵向上发育了193个盐韵律层,盐韵律主要由盐岩地层与盐间泥质白云岩层组成,平面上分布面积1 800 km2,占潜江凹陷面积的71%,盐间泥质白云岩既是生油岩又是储油岩,其生成的油气由于上下盐岩封隔形成众多层状盐间泥质白云岩非常规油藏。截止目前,在该地层中见到了丰富的油气显示,且有多口井获工业油流,展现出良好的勘探开发前景。充分利用大量的钻井、测井、分析化验等资料,按照非常规油藏思路,从沉积、烃源、含油性、储集条件、成藏模式等方面详细阐述了油藏的地质特征,明确了“甜点区”受白云岩岩相、烃源、储集、含油性“四元”控制,其中烃源是基础,含油性和储集条件是关键因素。      

基于元胞自动机的城市三维空间增长仿真模拟

目前,二维的方法不能正确描述现代城市立体空间的发展变化,因此,城市三维空间增长的研究对现代城市的发展具有重要意义。本文基于自组织理论及城市发展的自组织性,改进了Bengguigui等的城市空间模拟三维元胞自动机(3DCA)模型,在模型中添加了中心距离及交通距离评价因子,建立了城市三维空间增长的中心距离模型和交通距离模型。重点介绍了模型中评价因子的计算方法及其隐含的经济学含义、评价函数的构成和元胞空间状态的转换规则。最后使用NetLogo 3D建模工具,进行城市三维空间增长仿真模拟实验,结果表明:添加中心距离与交通距离因子后,城市三维空间增长模型更符合现实中城市三维空间扩展过程;进一步证明了城市发展的自组织性,以及他组织力量对城市向高级别发展的促进作用。     

基于平均导数优化方法的VTI介质频率空间域正演

本文提出了一种新的基于平均导数优化方法(average-derivative optimal method,简称ADM)的二维VTI介质qP波波动方程频率空间域二阶9点格式,这种新算法将二维VTI介质qP波波动方程中中心空间导数项的差分近似表示为正交方向上3个网格点的加权平均形式.通过最小二乘优化方法求取空间导数项和加速度项的加权优化系数从而使数值频散达到极小化,每个波长所需要的网格点数在1%的误差范围内仅为3.57个网格点数,而VTI介质常规9点差分格式在相同的误差范围内则需要约12个网格点数,新方法的计算精度明显提高.复杂BP2007 2D VTI海洋标准模型数值模拟结果也验证了本文VTI介质9点ADM算法的有效性和准确性.     

一种全局优化的隐式交错网格有限差分算法及其在弹性波数值模拟中的应用

在数值模拟中,隐式有限差分具有较高的精度和稳定性.然而,传统隐式有限差分算法大多由于需要求解大型矩阵方程而存在计算效率偏低的局限性.本文针对一阶速度-应力弹性波方程,构建了一种优化隐式交错网格有限差分格式,然后将改进格式由时间-空间域转换为时间-波数域,利用二范数原理建立目标函数,再利用模拟退火法求取优化系数.通过对均匀模型以及复杂介质模型进行一阶速度-应力弹性波方程数值模拟所得单炮记录、波场快照分析表明:这种优化隐式交错网格差分算法与传统的几种显式和隐式交错网格有限差分算法相比不但降低了计算量,而且能有效的压制网格频散,使弹性波数值模拟的精度得到有效的提高.     

东北典型黑土区有机碳遥感定量反演研究

利用多元逐步回归分析法,结合Landsat8 OLI遥感数据对该地区土壤有机碳进行定量反演.试验采集了164个土壤样品,通过3倍标准差准则对样品进行奇异点去除及数据集划分,其中120个样品作为训练集,44个样品作为验证集,建立土壤有机碳的多元逐步回归预测模型.结果表明：有机碳与Landsat8各波段反射率均显著相关;黑土有机碳光谱预测最优模型以倒数为自变量模型最优,决定系数R²=0.180,均方根误差RMSE=0.558,海伦地区适于C_org含量遥感反演,预测模型稳定性好,可以用于揭示黑土典型区C_org含量的空间分布特征.同时认为在不对土壤进行地面光谱测试的情况下,直接采用化学分析数据与遥感卫星相关联的方法预测模型拟合度有限,光谱对有机碳可解释性较低.