电性源瞬变电磁法(TEM)具有探测深度大、受地形限制小、工作效率高等优点,近些年发展较快,涌现出一系列面向地面、半航空、地—井的电性源瞬变电磁新方法。本文通过回顾近些年国内外出现的新方法,即长偏移距瞬变电磁法(LOTEM)、短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)、多通道瞬变电磁法(MTEM)、电性源半航空瞬变电磁法和电性源地—井瞬变电磁法的研究历史,总结各类方法在正演模拟、系统设计、反演成像和施工方法等方面的研究现状。研究结果表明:LOTEM研究基础丰厚,发展全面,是一种比较成熟的电性源TEM方法;而其他电性源TEM方法虽然取得了一些研究进展,但整体仍处在初步研究阶段,相关技术仍有待进一步提升;LOTEM中有价值的研究内容,如提高数据信噪比、高维反演和联合解释等,可为这些电磁勘探新技术提供借鉴,以期为高效率、高分辨率深部探测提供更多解决方案。
为研究刘营萤石矿的成矿物质来源和成矿时代,对区内11件围岩和矿石样品的稀土元素进行了测试分析,并采用Sm-Nd法测定了萤石的成矿年龄。结果表明,围岩(大理岩+二云石英片岩)、萤石矿石及牛心山黑云母二长花岗岩的稀土元素球粒陨石标准化配分模式均具有右倾趋势,但萤石矿石和黑云母二长花岗岩在配分曲线右倾程度和不同参数统计值方面更加接近,说明二者有明显的成因联系。测得萤石的成矿年龄为141 Ma,εNd(t)值均为负值,其主成矿时代为早白垩世,壳源特征显著,与牛心山黑云母二长花岗岩的SHRIMP 锆石U-Pb年龄(132.4~138.4 Ma)基本一致,暗示二者之间关系密切,物质来源应一致或相近。
韦贵妃墓是唐昭陵众多陪葬墓中距离主陵最近、形制级别最高的陪葬墓,也是唯一一座已经发掘清理的唐代“因山为陵”的墓葬,是研究昭陵形制的直接资料。本次在韦贵妃墓开展无人机激光雷达测绘、地面高精度重磁测量、高密度电法测量、地质雷达探测和土壤氡气测量等工作,旨在验证方法有效性,总结技术要点,为昭陵地宫探测积累技术资料和经验。韦贵妃墓对原始地层的扰动和破坏,形成了明显的物性差异和特殊工程地质结构;本次利用地面高精度重磁测量结合土壤测氡,较为有效地圈定了地下墓室平面位置,高密度电法准确圈定了韦贵妃墓地下空间位置,探地雷达清晰地探测到了韦贵妃墓的精细结构,分辨率达到亚米级,这些成果为下一步地球物理探测昭陵地宫提供了依据。
临沂凸起东北缘位于鲁西地块东端,东侧紧邻沂沭大断裂,NE向鄌郚—葛沟断裂与NW向蒙山断裂控制了研究区内主要构造格架。受新生界覆盖影响,区内主要构造单元边界几乎处于隐伏状态,蒙山断裂东端走向变化及临沂凸起北界角度不整合界线的展布均有待深入研究。本文利用最新1:5万高精度重力资料,基于重力场定性分析及多元化重力位场转换解释,同时结合山东省大地构造单元划分方案,对区内构造单元边界位置及其交切关系进行了重点研究和讨论。分析认为:蒙山凸起、平邑凹陷交界的蒙山断裂在半程镇以东由NW走向转为近EW走向,并明显切割NE向鄌郚—葛沟断裂,且向东再次呈现NW向转折趋势;临沂凸起、平邑凹陷交界的角度不整合界线既非向北终止于蒙山断裂,也非向南转折,而是向东延伸至鄌郚—葛沟断裂,该不整合界线也控制了平邑凹陷南界,使其NW向条带状重力异常向东转折,在区内呈现出“靴形”重力低值异常特征。本研究基于高精度重力边界识别,精细厘定了临沂凸起东北缘地段的断裂体系及构造区划,为该区基础地质研究工作提供了高精度重力数据支撑,同时为下步矿产地质调查工作奠定了良好的基础。
老挝川圹省约俄锡多金属矿区位于老挝川圹—越南长山构造岩浆岩带西部,属长山晚古生代—中生代Cu-Fe-Au等多金属成矿带。通过1:2.5万沟系土壤地球化学测量工作,结合元素变化系数、浓集系数及相关性等特征进行分析,通过异常查证优选出多个靶区及远景区,在重点靶区根据化探异常特征推断矿化体位置,通过槽探及钻探等工程验证,取得了较好的找矿效果,认为该区具备铜、锡、铅、锌、钨、金等多金属找矿潜力,表明该方法在东南亚热带季风气候发育的厚覆盖区及大面积空白研究区,可快速圈定找矿靶区及远景区,为下一步勘查工作提供有效依据。
成都市主城区存在多条隐伏断裂,而断裂的准确位置和分布情况尚不明确,这对成都市地下空间资源综合科学开发利用和城市建设规划布局优化造成极大安全隐患。为此,针对工区内的包江桥隐伏断裂采用了微动、高密度电阻率法、瞬变电磁法和土壤氡气测量这4种方法进行综合探测,不仅查明了测线位置的地层结构,而且还获得了包江桥隐伏断裂的位置、性质、产状和规模等参数。本次探测工作表明,采用综合物探方法进行城市隐伏断裂探测可以获得更好的效果。
页岩气藏具有低孔隙度、低渗透率的特点,大规模开采页岩气需通过水平井压裂技术实现页岩储层的改造。 有数据表明:页岩气水平井方位与最大水平主应力近垂直,且水平地应力差异比较小时,有利于压裂形成网状裂缝,提高储层改造效果。 针对南川工区建立地应力预测模型,在精细的三维地震解释、三维地震叠前反演的基础上,利用井点数据模拟选取应力计算的区域适应性参数,开展地应力场的三维模拟,预测最大水平主应力方向、最小水平主应力方向以及水平应力差异系数;通过区域应力机制分析以及钻井实测诱导缝解释结果和应用情况对比分析,验证了地应力地震预测结果的可靠性,证实了地应力研究在页岩气开发中的重要作用。
郯庐断裂带安丘—莒县断裂在莒县盆地段处于隐伏状态,盆地内地球物理资料缺乏,断裂展布及空间几何特征尚不清楚。鉴于此,本文通过浅层地震反射探测对盆地内隐伏断裂进行探测,结合前人的研究成果对安丘—莒县断裂在盆地内的展布特征进行初步探讨与分析。研究结果表明,安丘—莒县断裂在莒县盆地错断第四系,埋深相对较浅,断层特征主要表现为挤压逆冲,局部地段表现为正断性质。浅层地震反射剖面呈现了安丘—莒县断裂在莒县盆地内地球物理新证据,同时也为该断裂的整体性评价提供了地球物理参考依据。
通过对豫西合峪—车村地区30余个萤石矿床的地质矿产、勘查地球化学资料进行归纳分析,总结区内萤石矿床类型、空间分布及地球化学特征,探究矿床成因和物质来源。合峪—车村地区萤石矿类型主要为单一型,矿床分布于燕山期花岗岩及其外接触带的断裂带上;合峪岩体形成年龄为124.7~148.2 Ma,太山庙岩体形成年龄为115~123.1 Ma,萤石成矿年龄为120~126.8 Ma,说明成矿作用发生在合峪岩体侵入末期、太山庙岩体侵入早期。成矿流体属中低温、低盐度、低密度的NaCl-H2O体系,指示区内矿床为中低温浅成热液型萤石矿床。区内萤石稀土元素配分模式可分为略微左倾型、平坦型及右倾型3类,以右倾型为主,且右倾型萤石稀土元素配分模式与燕山期花岗岩相似,二者均表现为强Eu负异常和弱Ce负异常,说明燕山期花岗岩对萤石的形成提供了一定的物质来源。成矿元素F可能主要来源于合峪岩体和太山庙岩体,成矿元素Ca部分来源于花岗岩围岩。
胶东地区作为我国主要的黄金产区,“攻深找盲”成为该区深部找矿重点研究方向。在“深部金矿资源评价理论、方法与预测”的工作基础之上,通过对莱州市金城镇—海阳市二十里店镇一带金矿集区开展高精度重力、高精度磁法、大地电磁测深综合物探剖面测量,综合前期已有成果对获取的重、磁、电资料进行综合研究分析,对区内太古宙至中生代侵入岩、前寒武纪变质基底、胶莱盆地地层的深部空间分布特征、相互关系及主要控矿构造的深部形态及特征进行了归纳总结,为后期深部金矿的找矿预测以及相关研究工作提供目标和依据。
为查明福建省三明市宁化县黄泥桥地区地热资源赋存情况,利用音频大地电磁法(AMT)在该区开展地热勘查工作,通过分析工区内地层结构、岩性特征,推断了区内断裂构造分布,根据断裂展布特征圈定了1处优选地热异常靶区,经钻探验证,井孔含水地层与AMT二维反演低阻异常吻合较好。在验证基础上,构建了区内断裂空间分布模型,并根据AMT反演结果和断裂展布特征推断了4处潜在断裂型热储区。
四川盆地南部志留系龙马溪组页岩层具有埋藏深度大(>3 000 m)、优质页岩段厚度薄、地层倾角变化快、微幅构造和微断裂发育等地质特点,传统地质导向技术难以准确识别纵向上甜点的靶体位置,水平段钻井过程中面临较高的靶体脱靶和出层风险。三维地震资料能够给水平井的侧钻和入靶提供导向,并通过地震资料指导水平段钻进。本文以四川盆地南部复杂地区页岩气水平井地震跟踪为例,介绍基于各向异性叠前深度偏移三维数据体的水平井地震导向技术新思路:以高精度成像资料为基础,考虑区域速度场背景,地质约束速度建模确保精准入靶;同时开展目标区块实时各向异性深度偏移处理,提高储层钻遇率;钻井过程中地震实时跟踪,有效帮助钻井地质导向,为钻井工程提供预警和调整方案。实钻表明:面向开发和工程需求的页岩气复杂构造区水平井地震导向技术,可有效提高水平井的有效储层钻遇率。
航空地球物理勘探是认识极地区域构造的重要技术手段。在回顾和分析南极航空地球物理勘探发展历史与现状的基础上,总结归纳了航空地球物理勘探在南极地区取得的主要成果。归纳出南极地壳结构研究、南极古大陆重建与恢复、南极火山与岩浆作用调查和南极冰架与地质相互作用研究等4方面典型实例,航空地球物理勘探为南极地区域地质构造研究提供了有效的技术支撑。目前,南极部分区域仍为航空地球物理勘探的空白区,可将成功的经验应用于下一步的实际工作中,特别是将航空重、磁方法与航空冰雷达探测方法相结合,已成为解决南极冰层与基岩相互作用问题的未来趋势,也为我国南极航空地球物理勘探提供了方向。
四川盆地东部地区位于华蓥山与七曜山之间,经历多期次复杂的构造叠加和改造,形成了高陡构造带及断层,高陡构造带内探测分辨隐伏断层是地球物理勘探的难点。本文通过重、磁、电探测方法的正反演模拟成果得出高陡断褶带隐伏断层能够被探测识别,并结合利用重、磁、电综合物探方法在川东高陡断褶带探测隐伏断层的实际应用效果,总结了隐伏断层的异常形态和异常特征。同时总结了野外数据采集干扰压制的试验成果,断层破碎带异常的正演反演处理手段。本文为川东地区地质勘查工作提供参考依据和经验积累。
在海洋油气勘探中,为了准确获取勘探目的层高精度、高分辨率的反射信息,实现更加细腻的成像,海洋地震宽频采集及处理技术近年来得到了极大的创新和发展。本文研究了海洋地震勘探中鬼波的产生机理、鬼波的分类和特性及其在实际地震资料中的表现形式。采用频率域高精度斜缆Radon变换作为主要处理方法,对某直斜缆宽频数据进行了鬼波的衰减,经过鬼波压制处理后,地震资料的震源鬼波和电缆鬼波都得到了极大程度的衰减,陷波点能量显著增强。鬼波压制处理既拓宽了地震资料的低频成分,也拓宽了地震资料的高频成分,尤其低频成分能量得到了显著的增强,该方法在实际海洋地震资料的应用中取得了良好的应用效果。
面波频散曲线反演是获得地下横波速度结构的重要地球物理方法。常规基于迭代最小二乘等线性反演方法依赖于初始模型,且存在多极值、容易陷入局部最小、反演精度低等问题。基于贝叶斯理论的随机反演方法是一种可以融合先验信息的非线性反演方法,该方法无需人为给定初始模型,仅利用先验信息对模型进行随机采样,根据概率分布筛选接受合适的后验概率密度估计结果,可达到对细节信息的准确估计。本文针对瑞利面波频散曲线,提出了基于GPR数据先验资料约束的贝叶斯马尔科夫蒙特卡洛(MCMC)随机反演方法,通过随机改变模型参数并计算其频散曲线与实际频散曲线的似然函数来选择是否接受新的模型参数,不断重复此过程,最终得到与实际频散曲线拟合效果最佳的最优解以及横波速度解的后验概率密度分布。通过理论模型以及实际数据反演测试,验证了该方法与常规无约束的随机反演相比,可以有效地提高反演速度和反演精度。
本文基于 Python 语言构建了瑞利面波频散反演工作流程:①通过pysurf96软件包实现水平层状模型的频散曲线正演;②建立描述频散曲线拟合度的目标函数;③利用scikit-opt软件包中的启发式算法实现频散曲线反演。提出并解决了调用函数过程中所遇到的问题,实验测试表明反演结果可靠,同时具备一定的计算效率。由此实现了搭建基于Python语言的面波频散反演地下层状结构研究平台,为其他研究者依靠开源软件进行反演运算提供了方法支持。最后,通过利用彭一波研究海拉尔盆地背景噪声时提取的频散曲线对地壳以及上地幔结构进行了反演,得到不错的效果。
三山岛海域金矿床是近年来发现的超大型金矿床,已探明金储量470 t、平均品位4.30×10-6,属于典型的焦家式金矿床。本文选择海域金矿床为研究对象,开展钻孔岩石测量,结果发现,在赋矿构造蚀变带内,Au、Cu、Pb、Zn、Ag、As、Sb、Cd、Bi、S、Fe2O3等发生富集,Na2O、Ba、Sr则发生贫化。在此基础上,按照矿源岩和构造蚀变带总结了地球化学勘查标志,其中,矿源岩的典型地球化学勘查标志是富S和Au,即矿源岩内出现S、Au的正异常;构造蚀变带的典型地球化学勘查标志是富S、Au、Ag、Bi,贫Na2O、CaO,即构造蚀变带内S、Au、Ag、Bi呈现正异常,Na2O、CaO呈现负异常。利用上述元素及其异常,构建了海域金矿床矿致异常模式,为该矿床外围和深部金矿勘查提供了有益借鉴,提出了海域金矿成矿带主体深部可能沿ZK2403、ZK3008、ZK3814钻孔连线呈NEE向展布。
黄土盖层对地震波、电磁波等有很强的衰减作用,限制了地震反射波法、电磁波法等多种物探方法在黄土覆盖区的应用。针对黄土盖层厚度大、分层细的特点,采用主动源与被动源面波法联合勘探,使两种面波方法优势互补,达到准确探测黄土覆盖区地质分层的目的。研究区位于渭河盆地凤翔县郊,为典型的黄土覆盖区,黄土覆盖层厚度为80~120 m。通过对研究区主动源与被动源面波实测资料的处理,得到的二维横波速度剖面上的主要地层分层位置与实际钻孔测试结果基本一致,同时得到了研究区的三维地层结构。联合成像结果表明采用被动源与主动源面波联合勘探进行黄土覆盖区地层结构分层是可行且有效的,为黄土覆盖区地质填图提供了技术支持和有益思路。
岔河锡矿是四川省最大的锡矿床。为寻求岔河地区锡矿找矿突破,对其开展了1:5万水系沉积物测量。通过测试数据特征分析及因子分析等,研究元素组合特征,结果表明:Ag-Pb-Zn、Bi-F-W-Sn、Cu-Ni 3组主成矿元素分别具有相似的富集规律,其中Sn、W等中高温元素富集规律极为明显,元素异常空间分布叠合性较好。通过累积频率法、迭代法综合分析确定异常下限值,在此基础上编制元素异常图,并圈定9个综合异常。通过开展异常综合评价,优选出岔河和方家综合异常区为成矿远景区。通过成矿地质条件分析及矿产综合检查,在岔河成矿远景区新发现矽卡岩型钨锡矿脉一条,在方家成矿远景区新发现石英脉型钨矿脉十数条,其地质特征与钨矿床“五层楼+地下室”找矿模型具一定的相似性,具有较好的钨、铜、铅、钼等多金属矿找矿前景。
瞬变电磁正演是研究瞬变电磁响应规律的有效途径,瞬变电磁的高精度、快速三维正演技术,是当前瞬变电磁正演研究的热点。ANSYS软件中的Multiphysics模块也适用于瞬变电磁法的正演模拟问题。本文通过一些模型算例介绍了ANSYS软件在瞬变电磁场三维正演中的应用方法,包括建模、加载、求解设置、后处理的一般过程。数值计算结果表明,利用ANSYS软件进行瞬变电磁正演模拟具有很高的计算精度。合理使用ANSYS软件进行瞬变电磁响应模拟可以提高正演模拟计算的效率,为分析、理解瞬变电磁响应规律提供有力的支撑。
勉略宁地区是扬子板块周缘地质构造最为复杂的地区之一。通过对勉略宁西部白雀寺基性杂岩体以西的高磁异常带与区域重力异常梯度带及Fe、V、Ti等元素化探异常的对比研究,结合沿异常带分布的溢流相玄武岩的岩石地球化学特征,推测地表遥感解译出的NNE向浅层断裂深部可能存在规模更大的隐伏断裂。这一隐伏深大断裂可能为新元古代勉略宁地区弧后裂解背景下的幔源岩浆活动提供了重要通道:一方面由深成岩浆侵入形成白雀寺基性杂岩体与火成碳酸岩;另一方面,由裂隙式火山喷发形成带状展布的富含磁铁矿的溢流相玄武岩。这一隐伏深大断裂的推断对于勉略宁地区新元古代的地质构造背景与幔源岩浆成矿作用研究具有重要意义。
为查明包头市固阳县矿集区的地层结构以及地下水污染情况,需在矿集区内典型矿山周边开展水文地质钻探工作。本文针对不同找水目标类型,应用高密度电阻率法测量技术,兼顾不同测量装置类型在分辨率、信噪比的优势,选用不同装置类型对矿集区内文圪气铁矿南选矿厂、鸿昌选厂、上十二份子金矿3个典型矿区周边含水地层的电性结构特征及成井模式规律进行了研究分析。研究表明,通过综合分析研究区的水文地质情况,选用不同高密度电法测量装置开展水资源调查是一种有效的技术方法,能够做到有的放矢,减少反演解释过程的多解性,提高了应用单一地球物理方法寻找地下水资源的效率,可为包头市固阳县矿集区找水定井提供技术依据。
黄土覆盖区由于较难采到基岩风化的水系沉积物,区域化探反映效果往往不理想,因此在我国很多黄土覆盖区域未开展区域化探工作。本文在河南崤山中河堤银铅锌多金属矿区利用深穿透地球化学方法开展了针对黄土覆盖区的隐伏矿地球化学勘查技术试验研究,采用的土壤微细粒分离测量和金属活动态提取测量结果表明,两种方法都能较好地指示黄土覆盖区下伏多金属矿(化)体异常,同时金属活动态提取方法进一步增强了成矿元素对矿体的异常指示,因而两种方法均可作为黄土覆盖区寻找隐伏多金属矿的有效手段。
天然富硒土壤的形成常受控于成土母质,空间上与黑色岩系、含煤岩系、炭质泥(页)岩、泥质灰岩、火山岩等富硒岩石分布区密切相关。不同成因类型的富硒土壤开发适宜性差异较大,但目前尚无天然富硒土壤系统的成因分类方案。本文通过整理我国主要天然富硒土壤成因,按土壤硒来源的主要控制因素——成土母质,在现有分类方案基础上,将天然富硒土壤成因归纳为3个大类、10个亚类。对黑色岩系型、含煤岩系型、火山岩型、浅变质岩型等4种重要亚类的富硒土壤主要特征及开发适宜性进行概略评述,并据此提出天然富硒土壤开发适宜性评价指标。
随着银川都市圈建设步伐的逐渐加快,特别是宁东国家级能源化工基地进一步扩容扩建,致使银川平原城市群面临严峻的环境质量问题,尤其以大气质量问题更为突出。因此,加大力度开发利用清洁能源,优化本地区能源利用结构,减少有害气体排放,是改善大气质量有效途径之一。本文以银川盆地东缘区域地质构造及地热地质条件为基础,利用区域重力、磁法、电法、地震及钻孔资料,重点分析了深部热源、导热通道及储盖层3个重要的地热富集条件,总结了银川盆地东缘地热成藏模式,为后续地热资源的开发利用奠定了坚实的研究基础。
基于福建省武平县农业地质调查取得的土壤元素含量数据资料,研究了土壤硒含量分布特征及其控制影响因素。结果表明,研究区土壤硒含量平均值为0.25×10-6,硒高值区主要分布在调查区的南东部,且较为集中连片,高值区硒含量平均值为0.42×10-6,达到富硒标准;土壤硒含量主要受控于地质背景,石炭系、二叠系碳酸盐地层及含煤地层硒含量较高,其风化形成的土壤硒含量也较高,是富硒土壤的主要分布区;不同成土母质区土壤硒含量不同,其中海相沉积岩区土壤硒平均值最高,达到0.34×10-6,火山碎屑岩区、花岗岩区、变质岩区土壤硒平均值较相近,分别为0.25×10-6、0.24×10-6、0.23×10-6;不同土地利用方式对土壤硒含量有一定的影响,茶园(0.57×10-6)、果园(0.40×10-6)土壤硒含量高于水田(0.25×10-6)土壤;土壤理化性质对硒含量有重要影响,表现为土壤硒含量与土壤pH 值、有机质和铁氧化物之间具显著相关关系。
在系统收集华北地区稀土矿床资料基础上,分析了华北地区稀土资源现状及稀土矿床的时间、空间分布规律。分析认为,华北地区稀土矿床成矿类型主要包括沉积变质型、火成碳酸岩浆型、岩浆热液型、伟晶岩型和离子吸附型。根据华北地区稀土矿床构造位置及控矿特征,认为华北地区古老变质基底、太古宙—古元古代陆块边缘裂谷带、中元古代陆缘裂谷带、燕山期滨西太平洋活动陆缘均是稀土矿床成矿的有利地球动力学背景。区域深大断裂、地槽发育初期的火山—沉积事件及碱性正长岩和碱性花岗岩类岩浆活动,是寻找各类稀土矿床的有利构造—沉积—岩浆条件,降雨量高、冲积平原、棕壤—褐土分布区则提供良好的稀土元素地球化学背景。
21世纪以来,地表微渗漏表现特征的形成机理研究已取得显著进展,对油气勘探具有重要意义。含油气盆地微渗漏气体是以甲烷为主,在地下从烃源岩或储层出发,近于垂向微运移,而在地表造成的化学、物理及生物变化特征是地下油气藏的近似映射,它是客观存在的,是“石油渗漏系统”中一个重要组成部分,目前已替代宏观渗漏成为地表追踪地下油气藏最有效的“窗口”。甲烷微渗漏监测可以在地表、水体及大气中直接进行,测试获得的含甲烷烃类气体组分浓度及同位素组成是地下油气评价的第一手重要资料。甲烷微渗漏间接监测数据主要来源于地表微生物、植被、矿物、放射性及磁性等,与直接获得的化探数据相似,这些不同的地表异常监测数据都可区别于远离油气藏地表的背景值,其异常分布区将成为有利勘探区的靶向。进入综合勘探时代,甲烷微渗漏机理的深入认识,单一监测方法及其片面认识的避免,地表综合监测方法的思路转变,以及数理分析新体系的建立,必将在未来油气勘探中发挥越来越重要的作用。
受勘探难度大和地震品质差等诸多影响,塔里木盆地西南地区(简称塔西南)的油气资源勘探历经数十年,至今尚未获得实质性重大突破。本文根据近年来在塔西南实测的高精度无人机航空磁测数据资料,针对盆地的基底结构、凹陷分布及特征,主要断裂构造及其对油气运移、聚集的控制规律,局部异常与含油气有利圈闭构造及其分布特征等与油气成藏相关的地质问题进行了探讨,取得了一些认识,成果可为塔西南进一步开展油气勘探战略选区及深部资源评价提供了重要参考。
深度学习是人工神经网络算法的扩展,对复杂函数有很好的逼近能力,本文将其引入用于瞬变电磁视电阻率计算。首先,建立归一化感应电动势与瞬变场参数单一映射关系的5层深度神经网络,通过对单一隐含层不同神经元个数所训练的误差情况进行分析,确定5层深度神经网络各隐含层神经元个数为13,8,5,8,13。训练算法选择了改进的具有自适应学习率的Nadam算法,该算法可加速训练过程。对训练好的深度神经网络模型进行仿真实验,采用典型地电模型加以验证,发现其对不同的地电模型均具有较好的反映,证明本文采用的基于深度学习计算视电阻率的可行性。应用结果表明训练好的深度神经网络模型可快速准确计算视电阻率。
本文总结了近年来我国陆上油气重磁勘探技术的进步及主要应用效果,结合作者的研究成果,从采集、处理、解释、应用这4个方面阐述了油气重磁力勘探技术的新进展,梳理了深层目标、复杂区、火山岩等重点领域的重磁应用效果;并进一步分析了未来油气勘探开发对重磁勘探技术的需求,结合国内外重磁勘探技术新趋势,指出了复杂区深层及火成岩的油气重磁技术发展方向和应用前景。研究结果表明,重磁勘探技术进步明显,对现阶段的油气勘探具有重要的支撑作用,发展高精度、高密度的重磁新技术及重、磁、电、震协同创新技术具有重要意义。
党河南山是甘肃省重要的金成矿区之一,已发现贾公台、黑刺沟、狼岔沟等一批重要金矿产地,成矿条件极为有利,但由于该区特殊的地球化学景观,外围找矿效果不佳。笔者在开展黑达坂—党河南山地区1:50 000矿产远景调查项目时,针对该区低缓异常,首次将1:10 000构造地球化学岩屑测量方法引入找金工作中,并对区内地球化学特征、元素组合特征等进行相关分析,结合成矿地质背景圈定化探综合异常13处,主成矿元素Au、Pb、Ag及探途元素As、Sb在有利构造部位强烈富集。通过槽探揭露,新发现金矿化带6条,圈定金矿体15个,并进一步将该方法推广到相邻区域的找金工作中,取得了良好的找矿效果。该方法的成功应用,对浅覆盖高寒荒漠地球化学景观区找矿具有重要的借鉴意义。
西藏甲玛矿区作为冈底斯东段斑岩型铜矿带内最重要的大型矿床之一,岩石种类众多,不同地层及侵入岩的物性特征复杂多样。以往岩石物性工作由于缺乏足够的重视,岩石测定的种类不够全面,对甲玛矿区的岩石物性特征缺乏系统性和完整性的认识。本次在以往岩石物性资料分析的基础上,通过对甲玛矿区较为典型的6口钻孔岩心标本进行物性测定和统计分析,总结出矿区的岩石密度、磁性、电阻率和极化率特征,建立了矿区岩石—地质地球物理模型,为矿区后续开展地球物理工作提供可靠的依据。同时,利用本次岩石电性参数对矿区开展的大地电磁测深剖面上引起静态效应的测点进行了校正,为大地电磁测深剖面解释提供依据,并与钻孔资料进行了对比,取得了较好的勘探效果。
会宁县罐子峡M勘查区地处黄土高原丘陵沟壑区,具有较好的石墨矿勘查前景。对勘查区内石墨矿成矿地质条件进行分析,选择石墨矿化有利地段开展物探工作。采取双频激电中梯剖面测量视幅频率、视电阻率及自然电场电位法测量自然电位这两种方法圈定石墨矿化异常,矿化异常表现为视幅频率高、视电阻率低和自然电位负异常较高的异常特征,在此基础上采用激电测深方法查明矿化异常体的空间展布特征;多种方法相互佐证为钻探提供依据。经钻探验证,钻遇石墨矿2层,取得了较好的勘查成果。
本文以宁芜火山盆地向山南—大甸塘地区为例,利用地质、无人直升机航磁等方法进行老矿山深部及外围找矿工作的探索。通过对航磁异常进行综合分析和精细反演来确定钻孔位置。布设的所有钻孔均在老矿山深部见矿,该结果证明了本方法的有效性,为今后类似工作条件的地区快速有效开展老矿山深部及外围找矿工作提供参考。
城市地面沉降极易导致地面裂缝甚至塌陷,引发安全事故。城市环境中,人文干扰强烈,安全、环保要求高,导致传统物探方法无法在城市中有效开展。微动勘探技术是一种无源、高效、环境友好的物探方法,且能够在城市强干扰环境下对地下地质情况进行探测。选取合肥市谢岗小学作为研究场地,重点探究微动方法在地面沉降原因探测方面的适用性和有效性。根据采集到的微动数据,采用F-K法进行频散曲线提取,再进行反演得到地下横波速度结构,进而了解地下地质情况,最后采取钻探进行验证。研究结果表明:微动勘探技术可以有效地探测出地下不密实土体的位置、规模等信息,从而排除沉降区二次事故的发生。
三维网格模型的正演计算是重力资料反演的基础。高精度、高效率的正演有利于提高反演解释质量。针对大尺度、地表观测面研究区的高精度、高效率重力正演问题,本文给出球坐标系三维Tesseroid网格模型重力异常正演方法及并行算法。其中,正演算法采用改进的高斯—勒让德积分法实现大尺度、地表观测面的重力异常高精度计算,并行算法采用基于OpenMP的MATLAB任务并行算法实现高效率计算。理论模型和华东岩石圈三维模型数据试验验证了本文方法的有效性。本文方法为高效的大尺度重力场模拟和三维反演提供技术支撑。
吉尔吉斯斯坦是中亚天山金属成矿带的重要组成部分, 矿产资源丰富,金属矿产种类齐全。吉尔吉斯斯坦国家尺度(1∶100万)地球化学填图覆盖了吉尔吉斯斯坦全境约19万km2,分析测试了69种元素,填补了吉尔吉斯斯坦国家尺度地球化学填图空白,为吉尔吉斯斯坦基础地质、矿产开发、环境保护、农业生产等多个方面研究提供了基础地球化学数据支撑。根据区域地质构造演化、地球化学背景,将研究区划分为5个构造地球化学分区。结合地质背景,通过对主要成矿元素地球化学参数统计分析认为:吉尔吉斯斯坦是Au、Cu、Pb、Sb、Sn、W、Ag等元素的有利成矿区。地球化学异常分布特征明显,北天山Au、Cu、Pb、Zn、Ag、Be、As等元素异常强度高; 中天山以费尔干纳断裂为界,西部富集Au、Cu、Cr、Mo、Co,东部富集Au、W、Sn、Co、Cr、Ni;南天山西段集中分布Cu、Co、Cr、Ni、Au、As、Sb、Hg等元素,东段则以W、Sn、Bi元素组合分布为特点。分析成矿显著度,认为吉尔吉斯斯坦最具有找矿潜力的地区为中天山恰特卡尔地区,该区寻找铜、铅、金、钨的潜力巨大。其次,南天山东段撒雷贾兹地区也具有很好的找矿潜力,该区是寻找金、铜、钨、锡十分有利的地区。南天山西段和塔拉斯—纳伦地区找矿潜力也较好,是金、铜、铅、锌等多金属矿的有利找矿区。
利用传统有限单元法在有限空间范围内开展三维地球物理场正演模拟时,由于截断边界的影响,会引起局部异常的畸变,影响数值模拟的精度,对该问题通常采用扩边的办法加以解决,但需要的范围较大,从而大大增加运算成本,影响正演模拟效率。本文基于COMSOL Multiphysics软件,在求解域外部边界设置无限元以替代传统边界条件,达到减小计算区域目的。通过孤立球体和组合模型磁场正演模拟,考虑退磁、剩磁及地表起伏条件,与传统有限元方法相比,有限元—无限元耦合算法能够有效克服边界效应,提高计算精度,降低运算量,从而提高了有限单元法正演数值模拟效率。
含气量是评价页岩气能否富集高产的主要参数之一,含气量越高越有利于页岩气井获得高产。传统含气量地震预测方法基于单属性、多属性的线性拟合或简单的神经网络,精度较低。基于深度神经网络的含气量预测方法,通过优选地震属性及最优化求解方法,选择合适的隐藏层个数、神经元个数、迭代次数来建立预测模型,从而预测页岩含气量,该方法能有效提高页岩含气量预测精度,为页岩气研究区地质评价、页岩气水平井井位布署提供支撑。
针对目前广域电磁法数据处理软件集成度低、操作繁琐、数据无法统一管理的缺点,开发了广域电磁法数据处理与解释软件。软件采用客户机—服务器架构和模块化设计。基于MySQL数据库开发的项目管理模块,可以实现项目数据自动化的存储和管理,基于Python的科学计算库开发的广域电磁法的数据处理模块,可满足广域电磁法勘探的数据处理需求,以数据可视化和交互操作为基础,可极大简化处理人员的操作过程,提高数据处理效率。本软件已经应用到实际项目中,对大量数据进行了处理,取得了较好的效果。
作为宁夏北部重要的区域性断裂之一,黄河断裂控制了银川新生代断陷盆地形成与演化,是研究银川平原地震活动及地热资源富集规律不可避免的关键点之一。目前,专项针对黄河断裂的研究较少,以地表调查为主,局部地区开展了浅层地球物理勘探。本文以地质露头资料为线索,基于区域1:20万重力资料,利用小波分界、斜导数等地球物理数据处理技术,清晰刻画出黄河断裂具有“雁行式”平面展布特征,据此将断裂划分为灵武段、临河段、月牙湖段与礼和段4个亚段;临河段与灵武段的CSAMT资料揭示黄河主断裂及其次级断裂由东向西呈逐级下掉的“阶梯状”,具有明显的“分级”特征。黄河主断裂下切深度直抵上地壳,剖面上与次级规模断裂组合形态呈现典型的“扫帚”状,各条断裂“上陡、中缓、下陡”的“座椅式”空间赋存形态明显。与已有研究成果对比发现,二者之间存在展布特征、展布位置、展布关系3方面的差异。
长江中下游成矿带断凹区深部是否发育类似断隆区的铜金矿化引起了广泛关注。本文基于穿过铜陵断隆区和繁昌断凹区的地球物理剖面,利用重磁电震综合地球物理探测方法,厘定了铜陵和繁昌地区深部地质结构、控岩控矿构造和岩浆系统的空间分布形态,对比分析表明两地区深部岩体的岩性、侵入高度和范围明显不同,繁昌地区深部岩体较铜陵岩体偏酸性,且侵位深度浅。断裂的作用也明显不同,铜陵地区的断裂仅起到控制岩体浅部定位的作用,而繁昌盆地边界断裂则是盆地内岩浆上升的通道。同时铜陵地区岩体具有“一母多胎”的特征,衍生出来自同一岩浆房的多个岩枝或岩株,这直接表明了铜陵地区不同类型的岩浆岩为同一岩浆源区演化的产物,不同的演化程度可能是导致它们矿化差异的原因之一。本次研究运用综合地球物理探测方法探讨了铜陵和繁昌地区成岩成矿作用差异,从地球物理的角度解释了为何繁昌断凹区成矿特点不同于铜陵断隆区和繁昌盆地深部不存在“第二个铜陵”的原因,进一步深化了对长江中下游成矿带铜铁成矿作用规律的认识,为今后的找矿勘探提供了理论支持。
地震波正演模拟技术广泛应用于浅层勘探,此方法可以将地质模型和地震模型有机结合起来,验证和指导地震资料的采集、处理和解释。基于石油反射地震技术发展起来的深反射地震剖面探测技术,经过几十年的发展及应用,已经非常成熟,但到目前为止,地震波正演技术在深反射地震剖面探测中的应用却很少。本文利用跨越四川盆地深反射地震剖面来开展正演研究,通过对比拟合正演模拟数据和实际地震数据的层位到时,不断修正速度、层位等参数,建立最终深度域地质模型,为构造剖面提供较为准确的地壳厚度、莫霍面深度等地层信息。通过深度域地质模型,揭示出扬子板块西北缘新元古代古俯冲的角度约30°,俯冲的深度达到60 km。
浅层地震作为城市地下空间探测中必不可少的一种手段,其勘探效果受到很多方面的影响,如激发、接收因素、采集参数以及处理方法等,因此需要根据地质任务进行系统科学的论证、选取。笔者以济南地下空间探测项目为例,探讨提高浅层地震勘探分辨率的方法,通过综合分析研究区的资料建立合理的地震地质模型,基于该模型进行地震采集参数波动方程正演分析与照明分析,获得高密度二维地震观测方案;通过对叠前去噪、反褶积和速度场优化等针对性数据处理技术的研究,获取高分辨率的反射成像。项目取得了很好的勘探效果,为济南智慧城市建设提供了可靠的物探资料参考,对今后该地区浅层地震勘探工作的开展有一定的借鉴作用。
国家对油气资源需求日益剧增的背景下,油气田勘探开发的主战场由常规转向非常规领域,致密油气成为当今及未来非常规油气勘探开发的热点和重点。我国致密储层多为陆相沉积,横向连续性差、纵向非均质性强、岩性复杂、物性变化大,致使致密储层的孔隙结构难以有效表征。储层孔隙结构不仅影响油气赋存,还严重制约着油气渗流和高效开采。为有针对性地分析致密储层的孔隙结构特征,系统调研了致密储层孔隙结构评价手段的相关文献资料,梳理了半渗透隔板等间接测定法、铸体薄片等直接观测法、数字岩心法之后,剖析了致密储层孔隙结构测井评价方法,并探讨了各方法的适用性和优缺点,进而基于该领域的研究现状展望了其发展趋势。
作为重要的非常规油气资源,油页岩的勘探开发日益受到重视。利用地震环境噪声(微动)对地下介质的横波速度成像是一种无源、高效、低成本的地震勘探方法,是更符合“环保”要求的潜在油页岩勘探新方法。本文首次利用共中心面元空间自相关微动勘探方法,在松辽盆地开展了含油页岩地层识别研究。研究结果表明,共中心面元空间自相关微动勘探方法的观测系统可根据实际情况灵活多变,横波速度剖面与测线位置钻孔编录结果对应较好,能很好地划分主要地层,主要含油页岩的嫩江组二段呈现低横波速度特征。
可控震源已经广泛应用在石油、煤田等地震勘探工作中,相应的技术手段也较为成熟,但涉及高频检波器采集的较少,尤其是使用可控震源进行中浅部地震勘探时参数的选择缺乏参考依据。为了研究如何在中浅部地震勘探中获取高品质数据,在雄安地区开展了一系列“可控震源激发、高频检波器接收”试验。本文在大量试验数据的基础上,采用原始单炮定性分析与频谱定量分析相结合的方式,从原始数据信噪比与分辨率的角度出发,系统论述了可控震源震动次数、扫描长度、初始频率、终止频率、驱动幅度、斜坡长度以及检波器自然频率等参数的选择对数据质量的影响;明确了所涉及参数的选择要点及依据,提出了高截止频率的概念;最后,总结了中浅部地震勘探参数选择的策略,对以后中浅部可控震源地震勘探具有一定的借鉴意义。
内蒙古呼伦贝尔市某露天煤矿的主采煤层埋深在39~90 m,地下有许多地质资料不详的采空区,给露天开采剥离带来了巨大的安全隐患。为了查明地下采空区的具体位置和连通情况,利用跨孔电磁波CT法对采空区内部进行了详细探测,获得了真实可靠的地球物理数据。经分析,较完整岩层电磁波吸收系数在0.43~0.51 Nper/m之间,未充水的采空区电磁波吸收系数在0.29~0.41 Nper/m之间。根据采空区与围岩电磁波吸收系数的差异,绘制了采空区的形态解释成果图,经与钻孔资料对比,一致性较好。
