为在甘肃北山西段覆盖区寻找隐伏铁矿,深入研究了古堡泉铁矿区的1:5万航磁资料,依据航磁圈定的异常结果,在重点地区进行1:5 000地面磁法测量,划分出两个异常带,圈定出C1~C8地磁异常,对这8个磁异常进行推断解释,再进行工程验证,最终发现了古堡泉铁矿床。分析航磁异常、地磁异常和矿体三者间的对应关系,认为外围还有一些航磁异常具有进一步工作的价值。

在卫宁北山地区的二人山——黄石坡沟多金属矿勘查中,根据金银铅多金属矿成矿带的地质特征,结合矿区水系沉积物富集、共生组合、异常分带特征及岩(矿)石电性特征,确定了该区多金属矿找矿靶区。通过EH4视电阻率成像剖面,确定了研究区含矿破碎带的垂向延伸及产状,并通过工程验证在预测区取得了较好的找矿效果。

对长江中下游成矿带内的城门山铜多金属矿床进行金属活动态找矿试验。结果表明,处于湿润中低山景观区的城门山矿区,上覆土壤中的Au主要以有机态形式存在,Cu主要以有机态和铁锰氧化物态形式存在,且在矿体上方它们的活动态率均达到30%以上,能较好的反映深部矿化信息。结合试验结果,在土壤测量中发现了城门山南侧的联盟银金矿化点。

根据接触交代矽卡岩型铜矿床的地层、岩体、控矿构造、蚀变带、矿物地质地球化学特征,结合矿床元素组合、原生异常、元素异常分带规律等,总结出矽卡岩型矿床的岩体评价、剥蚀程度、隐伏矿预测3类地球化学勘查指标,为该类矿床的勘查研究提供了科学依据。

八卦庙金矿是目前陕西省已探明资源储量及规模最大的金矿床。化探异常在八卦庙金矿的发现和初期勘查中起到了至关重要的作用,尤其是在金矿的发现中提供了重要线索。通过分析八卦庙金矿勘查工作中的化探异常特点及作用,旨在为应用化探异常指导找矿工作提供参考作用。

通过对青藏铁路沿线航磁反映的大地构造背景的综合分析,对青藏铁路沿线找矿远景进行了预测。依据不同的成矿地质背景和航磁反映的构造—岩浆—热液环境、局部异常特征,结合大地构造位置,将研究区划分为7个成矿带。圈定铁、铜、铅、锌、金、银、铬等多金属找矿远景区125个,其中一级找矿远景区49个,为该地区地质调查和矿产资源评价提供了重要信息。

琼东南盆地二号断裂带是构造分区的标志性断层之一,该断裂带下降盘为中央凹陷带。区域研究表明中央凹陷带具有良好的生烃潜力,所以该区带一直被认为是有利的油气勘探区带。但是由于该区带水深剧烈变化,多期坡折带快速推进沉积形成大套泥岩,使得该区带的速度很难确定,所以速度问题成为制约着琼东南盆地坡折带勘探的难点问题。笔者首先分析现有速度谱的质量,了解速度整体变化趋势;其次考虑已钻井的速度分析结果;结合地震剖面地层的变化信息进行速度解释,采用解释能量团中心的标准进行速度解释;最后在精细速度解释的基础上,对二维剖面正演模型速度进行分析,建立速度体,证实构造目标的存在。

火山岩的密度和地震波传播速度一般高于相同深度的沉积围岩,与围岩具有较明显的密度和速度差,由于火山岩与围岩界面形态及产状复杂,导致地震波成像困难。笔者结合澧水火山岩盆地地震勘探试验工作,讨论了适合于火山岩盖层下寻找深部金属矿的地震勘探技术。采用小道间距、长排列、高覆盖次数、火山岩顶界面(或火山岩内部)激发的采集方式,有助于获取火山岩内部及其下伏地层界面产生的反射波。

笔者给出了一种能够模拟弹性波在任意各向异性介质中传播的二维三分量高阶有限差分算法。相对于常规交错网格有限差分方法,旋转交错网格有限差分方法在介质具有强差异性时能更精确地模拟地震波的传播,避免常规交错网格中因对弹性系数进行插值而带来的误差。采用高阶旋转交错网格有限差分方法模拟并分析了零偏移距横波分裂现象随裂缝介质方位角和倾角变化的响应特征。结果表明:结合完全匹配层(PML)吸收边界条件的高阶旋转交错网格有限差分方法能获得高精度的地震波场模拟数据,并且在边界具有良好的吸收效果;横波分裂现象主要受裂缝走向与波的极化方向之间的夹角影响,受裂缝倾角影响较小,且快慢横波的能量也跟裂缝走向与波极化方向间的夹角有关。具有倾斜对称轴的横向各向同性(TTI)介质倾角的变化可能会导致记录中波到达时的变化,影响快慢横波的时差。利用横波分裂的能量分布和方位各向异性特征,可以帮助检测裂缝的方位角和倾角。横波在多层TTI介质中传播时会发生多次分裂的现象。

单一的岩性或物性参数均无法很好的满足复杂油气藏流体检测的需要。从测井岩石物理参数统计入手,找出与油气特征关联程度高的多个敏感参数进行交会分析,优选出流体敏感参数。基于叠前弹性参数反演成果,探索了井—震联合进行流体检测的方法。通过实际应用,明显的改善了叠后反演的多解性问题,取得了较好的应用效果。

提出了一种氢化物发生—原子荧光光谱法测定地质样品(水系沉积物)中Sb (Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的方法。选取4.8 mol/L HCl为提取剂,采用超声波辅助提取,以6 g/mL柠檬酸钠作为Sb(V)的掩蔽剂,在0.24 mol/L的HCl介质中选择性测定Sb(Ⅲ),用差减法求得Sb(Ⅴ)。Sb (Ⅲ)的方法检出限为0.075×10^-6,Sb(Ⅴ)的方法检出限为0.097×10^-6。对40 ng/mL的Sb (Ⅲ)和Sb(Ⅴ)分别连续测定11次,得到相对标准偏差分别为1.1%和0.64%。应用该方法对地质样品中的Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)进行分析测定,并与王水溶解值相比较,该方法测定的总Sb提取率在80%以上,Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的加标回收率分别为83%~107%和98%~114%。

针对重力勘探中近区地形改正的重要性以及至今没有效果较好的地形改正方法,笔者采用四种方法(目估、激光测距仪、森林罗盘仪、RTK)分别从人工、使用仪器、用时、精度及综合的台效方面进行了详细分析,总结了各种方法的优缺点,为近区地改提供了较好的应用和示范效果。

在电阻率反演的基础上,运用等效电阻率进行激发极化法测深曲线的反演。通过对线性反演法、精确形式法、非线性反演法三种极化率反演方法的计算与分析,编制程序对水平层状模型进行反演,对比其在耗费时间和反演效果等方面的差别,认为非线性反演是理论上最好的方法,而在实际生产中建议采用线性反演方法。

航空重力系统测量中,飞机发动机及机载环境引起的高频扰动将会严重影响航空重力系统的测量结果,而航空重力减振系统是有效解决高频振动的主要途径。因此,航空重力减振系统的减振效果,模态参数(固有频率、阻尼比和模态振型)是减振系统结构设计、评价的重要依据。笔者针对航空重力减振系统进行了多项振动试验,结果表明其固有频率避开了飞机发动机的周期振动频率,并且测点1在100~500 Hz高频中振动传递率在-18~-38 dB,减振效果显著。

为了加强对磁法勘察工作的管理和保证工作质量,为适应科学技术的进步和发展,特别是磁法仪器的不断提升和更新,适时修订相关的技术规程或者工作规范是十分必要的。修订技术规程或者工作规范亦应该契合实际,一是规定明确,二是在保证质量的前提下便于生产单位参照执行。笔者就《地面高精度磁测技术规程》的关于仪器噪声检测时探头的安全间距规定进行探讨,结合相关的磁测技术规定和教科书的要求及专门的试验结果,通过专门实验进行分析讨论,引用实例进行说明,认为并建议对上述规定进行修订。

感应式磁传感器在电磁法勘探和地震短临预测中被广泛使用。文中论述了电磁扰动观测仪中感应式磁传感器的频率补偿方法,着重介绍了感应线圈的等效电路和补偿电路,并给出了传感器的性能测试方法和主要技术指标,表明这种数字传感器适用于观测0.1~10 Hz频段内天然场源的磁场扰动。

阐述了Hilbert-Huang变换原理,着重讨论了EMD分解应满足的条件及具体分解过程。以黑麋峰抽水蓄能电站进厂交通隧洞实测GPR剖面为例,应用EMD分解去除部分噪声,再利用Hilbert变换求取GPR剖面复信号,提取瞬时振幅、瞬时相位、瞬时频率3个参数,绘制出相互独立的瞬时参数剖面图,根据不同地质状况进行多参数综合解释。结果表明,该方法避免了使用单一时距剖面分析所造成的解释偏差,能够更好地对异常信息做出反映,提高了GPR数据的解析精度。

探地雷达接收天线通常采用超宽频带进行记录,接收信号中含有多种干扰。为了消除探地雷达记录中的多次波干扰,提高信噪比,提出了将波形切除反褶积应用于探地雷达信号后处理的方法,提高了记录的纵向分辨率。阐述了该方法的原理和实现过程,分析了适用范围和应用条件。模型试验的结果表明雷达信号的多次干扰和随机干扰明显得到压制,图像效果明显得到改善。

从单一PP波数据中提取出来的弹性参数与岩性以及孔隙内流体之间的联系是不充分的,这就造成了在油藏的解释中包含有大量的不确定性。通过加入PS波数据信息,可以有效降低反演的多解性,提高反演的稳定性。笔者所研究的反演方法是基于精确的Zoeppritz方程,利用广义线性反演方法,通过迭代的思想来反演出纵波速度、横波速度和密度。该方法相对单一PP反演可以有效提高横波速度的估计精度。

在油田的开发阶段,注水或注气开采会引起储层物性的变化,同时储层所含流体也会发生改变,这就为时移地震监测提供了可能。笔者主要基于Gassmann方程,详细地论述了孔隙流体替代储层地震波速度和密度变化规律,并且根据预测的结果建立了含水饱和度变化地震地质模型。最后通过对该模型的振幅类地震属性分析,对地震属性进行了优选,找到了适合本工区时移地震监测的敏感性振幅属性,为预测工区剩余油的分布提供了基础。

在Cerjan吸收边界和PML吸收边界的基础上提出了基于Cerjan衰减函数的PML吸收边界。通过两种吸收边界条件下地震波场模拟计算比较表明,后者具有吸收更干净且能够吸收各种角度的边界反射等优点,并且保留了前者操作简单的特点,计算时间少,适用于二维情形下的地震波数值模拟。

针对低孔、低渗致密储层识别较常规储层难这一问题,首次应用核主成分分析与支持向量机(KPCA-SVM)模型进行储层识别。该模型先通过核主成分分析(KPCA)进行非线性特征参数提取,然后将提取的特征参数作为支持向量机(SVM)的输入变量,最终实现储层识别。由于KPCA-SVM模型集成了核函数、主成分和支持向量分类机的优点,较好地解决非线性小样本的问题,能消除数据之间的噪音,降低维数,而又不缺失有效信息,达到准确快速预测的功能。将该模型应用到新场须二气藏新856井区储层预测中,预测结果验证了本模型的优越性,可作为致密储层预测的可选方法。

煤田瞬变电磁探测常在人文干扰较强的煤矿周边进行工作,采集到的二次感应场信号大多噪声水平较高,难以开展处理解释工作。为消除野外数据中的电磁干扰,根据衰减曲线形态特征,利用曲线斜率的平均值及方差统计作为干扰判别机制,并参考邻近未受干扰的测点特性,可以快速简便地压制干扰,较好地恢复原始信号。使用该方法对理论数据与实测数据进行了处理解释,结果证明了方法的有效性。将该方法应用于煤矿采空区探测中,压制干扰后的曲线反演解释异常显示出与已知资料高度的一致性,得到了与实际相符的结果。

国内外在隧道施工过程中已开始应用反射波法超前探测前方小构造,如断层、陷落柱。由于前方的断层面、陷落柱界面起伏不平,所以接收到的反射波能量较弱,难以精确成像,而基于惠更斯原理的散射成像方法能充分利用地震信号的全波场信息,具有较好的偏移成像效果,散射成像为巷道超前探测提供了一种可行的成像方法。笔者通过建立巷道超前探测模型,分析了散射成像处理技术的效果,验证了散射成像方法应用于巷道超前探测的可行性。

对白银市区土壤中Cu、Pb、Zn、Cd、Hg的分布、存在形式和在水体中的含量进行分析,认为该区土壤、水体已受到Cu、Pb、Zn、Cd、Hg等重金属污染。按国家土壤环境质量标准,白银市土壤中Cd的环境质量均未达到Ⅰ级标准, Ⅲ级、Ⅳ级污染面积占研究区面积的82.39%,污染比较严重;Hg、Pb、Zn、Cu的Ⅲ级及其以上污染区面积分别占研究区的7.35%、5.59%、14.67%、5.71%。通过2000年与2007年白银市土壤重金属元素背景值对比发现,Cu、Pb、Zn、Cd、Hg的污染增速明显,并有逐渐扩大的趋势。对Cu、Pb、Zn、Cd、Hg的成因来源进行了初步探讨,认为有色金属冶炼、加工和重化工是主要污染源,其次为燃煤、生活垃圾及汽车尾气排放。

针对太原市蒙山煤矿采空区地形起伏较大、需弯线测量等因素制约的特殊场地条件,提出了阵列形式观测的高密度电阻率法和单点测量方式的瞬变电磁法相结合的综合物探方法。前者二维异常反演分辨率较高,可弥补瞬变电磁法浅部探测盲区,后者具有探测深度大的优势,采用一维异常反演方式可弥补高密度电阻率法受剖面折线展布和地形起伏影响的缺点。由此查明了该矿区采空区的位置及分布情况,后期钻探验证表明所采用的综合物探方法是行之有效的。该综合物探方法组合模式实现了两种物探方法的优势互补,可为同类场地条件下探测煤层采空区提供有意义的借鉴。

无网格法是近几年来发展的一种新的基于变分原理的数值计算方法,由于在计算形函数中不需要划分网格。在力学、电磁学等领域得到了广泛的研究。基于无网格法在大地电磁勘探正演中的应用进行了研究,首先对无网格法的基本原理进行了阐述,并利用广义变分原理推导出了相应的离散方程,编制了相应的程序,最后通过两个理论模型的计算结果检验了算法的正确性.

在航空重力测量的后期资料处理中,GPS技术主要作用是精确确定飞机的位置、速度和加速度,以提供可靠的飞机飞行参数和必要的重力加速度改正等。笔者以航空重力领域的实际需求,开发了航空重力的GPS后处理软件-EGPS。该软件能够利用伪距差分、多普勒频移的方法解算航空重力测量的载体位置、速度和加速度等。通过处理航空重力测量中GPS资料的速度解算实例,并与国外已经先进的航空重力测量处理软件的速度解算结果对比、分析,EGPS已经基本达到了航空重力测量领域对GPS速度高精度解算的要求。

瞬变电磁法视电阻率的定义和计算主要有早期、晚期和全区视电阻率定义和计算方法,然而根据瞬变电磁法激发场源、工作装置和工作环境的不同,其视电阻率的定义和计算也不相同。笔者总结和评述了各种磁性源不同工作装置的早期、晚期以及全区视电阻率计算方法,同时对隧道、矿井瞬变电磁法中的全空间视电阻率的计算以及考虑关断时间效应的视电阻率的计算等进行总结。在分析各种定义和计算方法的基础上,结合瞬变电磁法的发展应用,对视电阻率的定义和计算提出了几点建议。

通过多剖面动态地气测量方法,在滇西某铅锌矿整装勘查区寻找新的有利找矿靶位。以勘查区已知铅锌矿上的地气异常组合特征及稀土配分模式为对比,结合前人开展的大功率激发极化测量资料,对新捕获的地气异常进行综合分析研究,最后在勘查区西侧确认有规模的新找矿靶位一处。

以我国南岭矿集区的两个具有典型意义的区域:湖南黄沙坪和广西大厂,开展了地气场研究,目的是寻找地气场与矿体的关联规律。通过系统分析,研究了矿致地气异常的特征,结果表明,通过地气异常中成分比例的统计,可以判定隐伏矿体是什么成分的矿体;地气异常的元素组合中,可以提取围岩和岩浆活动的一些信息。

利用地气模型研究了上升气流作用下,铅锌矿及围岩中元素迁出规律。用电感耦合等离子体质谱分析技术检测了模拟矿(岩)层中元素迁出的量,简单估算了多种元素的迁出率。实验结果表明:在上升气流作用下,迁出的元素会在矿(岩)层上方的捕集器中不断积累;不同元素的迁出率相差很大,在0.006~4 000 ng/d范围。矿体中成矿元素赋存量大,其迁出率也大,必然在矿体上方形成异常,这为利用地气异常找隐伏矿的提供了理论依据。

在广东长排铀矿勘查区,通过X荧光仪快速测量土壤样品中的Cu,Pb,Zn,As,Sr等含量。根据测量结果编制成果图,并讨论这些元素对隐伏花岗岩铀矿的指示作用。结果表明,采用携带式X荧光仪对土壤样品进行测量,可以有效地发现隐伏花岗岩铀矿异常。

为了自动控制动态地气采样中的抽气流量,监测采样点的环境参数,以便对采集的地气样品的质量进行有效控制和科学评估,设计开发了一种以32位STM32F103RBT6微控制器为平台的智能动态地气采样装置。这种装置在野外工作现场可以按照所设定的流量和时间来抽取地气,能检测采样现场环境的温湿度参数,绘制动态流量曲线并显示,可以将动态流量曲线及温湿度参数存储到SD卡内。

在广东长排铀矿勘查区,针对矿体品位低、矿体小、埋深大等特点,改进了动态地气测量方法。采样时,通过双捕集器串联,在不延长采样时间的情况下使地气采样量提高了约50%;在进行ICP-MS分析前,对地气样品进行浓缩处理,可以将样品中的元素浓度增加3~11倍,该方法使地气中低浓度元素更易于检出,并有效降低了分析误差。实验结果证明,改进后的动态地气测量方法可以明显提高探测灵敏度,进而提高找矿效果。

以广西大厂矿区内埋深超过800 m的95号锌铜矿体为研究对象,采用快速地气采样装置和ICP-MS分析技术对大深度隐伏多金属矿进行地气测量试验。结果表明,矿体上方Zn、Cu地气异常超过背景值3倍以上,Pb、As、Cd、Bi、Co、Cs、Mo、Rb等也呈现显著异常,证实采用地气测量探测埋深超过800 m的大深度隐伏矿体是完全可行的。

在粤北某花岗岩铀矿勘查区开展了地气测量探测隐伏铀矿的试验研究。通过对勘查区4号和19号勘探线的快速地气取样,获取了U、Cu、Pb、Zn、Mn、Sr和稀土等38种元素信息。利用聚类分析、Pearson相关性分析以及稀土配分、Eu异常判断等方法对矿体的地气异常进行了研究,结果表明,U、Mn、Sr、Zn等地气异常在矿体上方或矿体边缘位置有不同程度的显示;U异常与Mn、Sr、Eu、Cu、Pb、Zn、Ho有较好的相关性;矿体上方地气异常区具有相似的稀土配分模式和负Eu异常。这些特征可以作为判定隐伏铀矿矿致地气异常的依据。