对筛选的中国四大类型铀矿元素及组合特征、指示元素成因、指示机理以及与铀矿化的关系进行了系统阐述,通过指示元素及组合异常圈定富铀地质体,识别铀成矿有利要素,进行铀矿预测评价,甚至直接寻找盲矿体,对铀矿预测评价具有重要意义。
对霍布仁布敦地区1:5万土壤地球化学测量资料进行处理分析,应用地球化学块体模型对异常内的潜在Ag资源量进行预测,结合本区成矿地质条件与土壤地球化学特征,利用地质累积指数进行评价,圈出4个找矿靶区。经过野外工程验证,Ⅱ号靶区和Ⅳ号靶区发现了银矿体(矿化体),建议进一步开展普查工作,对AgM13异常进行查证。
在新疆沙泉子铜镍矿上方开展岩屑测量和土壤微细粒全量测量的试验工作,试验结果显示,两种方法圈定的成矿元素地球化学异常具有Cu-Ni-Cr-Co多元素异常组合的特征,且异常分布范围与深部矿体较为一致,表明岩屑测量和土壤微细粒全量测量可以有效地指示铜镍矿体,可作为该区寻找铜镍矿的有效手段。相比较而言,土壤微细粒全量测量效果更好,表现在元素含量更高,异常强度更强,由此便能强化微弱异常,有利于发现和识别弱的矿化信息。
二连盆地是我国北方重要的砂岩型铀矿产地之一。为提取地表弱矿化信息,建立直接找矿标志,在盆地内实施面积型土壤氡及其子体测量,通过剖面、平面叠合铀矿化信息分析,建立了砂岩型铀矿土壤氡异常模型:即土壤氡气异常往往位于铀矿体上游一侧,异常值高达15 000 Bq/m3以上,矿体上方大多为氡气背景值,而矿体下游一侧多为氡的偏高晕。此模型揭示二连盆地具有较好的铀成矿潜力,指明了进一步铀矿找矿方向。
总结了综合物化方法在寻找石英脉型银矿中的应用过程和找矿经验。采用综合物化探方法在翠峦地区开展1:5万水系沉积物异常查证,结果首次在伊春—铁力成矿区发现高品位石英脉型银矿。该矿土壤异常元素组合主要为Ag、As、Sb、Pb、Zn,异常规模大,但主成矿元素Ag强度较低;激电中梯特征表现为高阻、高极化。根据查证结果认为,石英脉型银矿有明显的物化组合特征,在森林浅覆盖区,利用综合物化探法寻找该类型矿床效果良好。
西藏扎西康铅锌多金属矿床在大地构造上位于特提斯—喜马拉雅构造域中段的北喜马拉雅大陆边缘褶冲带内,是中国西藏为数不多的以富含硫盐矿物为重要特征的大型铅锌锑银共生矿床之一。矿床主要赋存于下侏罗统日当组,容矿岩石为含炭钙质板岩、钙质板岩、绢云母板岩、页岩和石英砂岩。矿体严格受近南北向和北东—南西向两组断裂控制,呈脉状、透镜状产出。对于构造控矿这一特点,在典型矿床及其外围开展了激发极化法、高密度电法、瞬变电磁法、音频大地电磁法勘探,并针对某些方法进行了效果和反演对比。结合以往地质、物探资料和工程验证情况,认为大地电磁法、激发极化法是较为可信且经济的物探方法,此外,还需结合不同反演方法针对典型矿床进行剖析和判断,达到矿体初步预测的目的。
全球地热资源丰富,具有巨大的开发潜力,它将在全球的经济发展中起到强大的推动作用。地震方法是高精度地热勘探开发中不可或缺的手段。地热资源地震勘探方法包括主动地震和被动地震两大类,这两类地震方法在地热勘探的不同阶段各自发挥着重要作用。首先分析了地热储层的地震响应特征,然后总结了国内外被动地震和主动地震勘探新技术,为进一步提高我国的地热资源地震勘探水平提供一些借鉴。研究表明,被动地震在地热田最初的普查中起到关键作用,但是在地热储层特征的精细刻画和裂缝探测的预测精度方面,该方法存在一定的缺陷;主动方法虽然成本相对较高,但是由于其高信噪比和高分辨率,所以它能更好地描述储层特征,为未开发地热区选区评价和井位优选提供可靠的技术保障;此外,多波技术也将是地热勘探未来发展的重要方向。
十五里桥金矿床位于上黑龙江盆地南缘,是近年来通过物化探综合方法查证小比例尺化探异常新发现的又一金矿床。通过土壤测量成矿元素统计分析,Au含量高,变异系数大,局部富集特征明显,为主要成矿元素,其所形成的异常是金矿找矿的直接标志,As、Sb、Cu、Bi异常可作为间接找矿标志;通过电磁场及其异常特征分析,区内存在北北东向隐伏断裂带多组,以高磁、低阻、中低极化为标志,推断为脉岩沿断裂充填引起的;而北东—北东东向控矿构造显示为高阻高极化,且与北北东向断裂构造交汇部位金矿化显示较好。十五里桥金矿床的发现进一步证明了物化探综合方法是大兴安岭北部森林沼泽景观区金及多金属找矿的有效方法。
以CSAMT法在东岗铜、铁矿勘查为例,结合地质及物性资料,圈定了岩体的分布情况,为下一步地质工作及钻孔布置提供了可靠的物探依据。经过钻孔及重力资料的验证,确定了研究区的铜、铁矿主要产于角砾岩中,铁矿一般位于低电阻率中心地带,电阻率在20 Ω·m以下,而铜矿位于相对低电阻率地带,电阻率在20~80 Ω·m之间。
通过对特吉达地区已知矿床的铀矿找矿模型研究,为该区在矿区外围进一步开展铀矿预测工作提供依据。根据本次物探测量,结合地质、测井等资料,认为:矿体位于下白垩统阿萨乌阿组砂岩中,受区域性断裂控制,常产在古生界隆起的边缘;不同埋深矿体的地球物理场特征各异,但总体表现为车载(地面)伽马能谱测量有铀异常显示,活性炭吸附氡测量有氡浓度异常显示,土壤天然热释光测量有热释光强度异常显示,音频大地电磁(AMT)测量显示矿体位于低阻向中阻变化部位、且靠近中阻一侧。以此为基础,预测了5片铀矿找矿靶区,其中的2片经后期勘查,发现铀矿化(线索)。
贵州铝土矿资源储量丰厚,分布面广,但多为隐伏型沉积型矿,仅有的易辨别、易发现的地表或浅层铝土矿已经开发殆尽,在此开展隐伏铝土矿的物探方法试验研究对今后勘查工作具有重要的指导意义。本文简要介绍了AMT基本工作方法以及贵州金沙长沟工区的地质和地球物理特征,重点讨论了AMT在长沟工区铝土矿勘查中的应用效果,通过对电阻率断面图的综合推断解释,划分出了二叠系、石炭系、寒武系之间地层界面,圈出了含矿有利部位。经钻孔验证,取得了较好的找矿效果。
通过核磁共振测深(MRS)方法在多年冻土区找水实例的分析、解释,并结合钻孔资料的综合研究,对在多年冻土区利用MRS方法探测地下含水层埋深、厚度及地下水涌水量的计算进行了详细的解析,并取得了良好的应用效果。阐明了该方法在多年冻土区找水具有含水信号反映明显、信噪比高和具唯一性解析结果等的独特技术优势,也指出了该方法在判断含水层岩性、涌水量计算等方面存在的不足,揭示了MRS方法在多年冻土区寻找地下水的良好应用前景,为在多年冻土区寻找地下水提供了一定的借鉴经验。
地壳元素丰度的计算尚处在探索性研究阶段。笔者根据岩石测量成果,采用岩层厚度和岩石出露面积加权平均,计算安徽省域及3个地层区40种元素或氧化物的表壳丰度值。通过与陆壳丰度值和所在构造区域丰度值对比,本次计算的丰度值波动范围小,富集元素与省内已发现矿种元素大部分一致,较好地反映了安徽省及3个地层区表壳丰度特征,为安徽省地质找矿、环境监测、土地利用等建立了一份地球化学基础性资料。
以浙西北地区1:20万Cu水系沉积物测量为例,通过含量排列法对由分形求和法所圈定的地球化学异常区进行了内部结构分析,认为无标度区掩盖了异常场的内部结构。借鉴前人提出的含量排列法,将异常区数据从小到大按顺序等间距自然排列,并用三段直线(L1、L2、L3)进行拟合,L1为一级异常,L2、L3被归入二级异常。结果发现,一级弱异常基本不含矿,但仍有个别矿点落入该区;二级异常近似代表了矿致异常,与区域断裂、岩浆活动中心在空间上具有更显著的相关性,从中强调了岩浆源区、构造背景转换和断裂交汇的控矿意义,由此圈定出了一些重点异常作为下一步成矿预测工作的首选靶区。
为了从整体上认识工作区的地质地球化学成矿特征,笔者采用R型因子分析方法,对裕龙沟地区水系沉积物地球化学测量所取得的数据进行统计分析,提取了具有代表性的5种因子组合类型,并利用各因子得分值进行元素组合分区,由此将工作区内全部水系沉积物样品所反映的地球化学统计信息以区块的形式反映在一幅图中。通过判读分析,该图不仅反映了各类分区特定的地质地球化学意义,也揭示出相应元素的背景含量特征。
通过对鄂拉山断裂带上不同地段的两次地热物探勘查成果差异的对比,在区域重力场和地质构造分析的基础上,从研究现代构造应力场和构造变形入手,探讨了鄂拉山右行走滑活动断裂带控热、控震的分段差异性。在断裂南段呈NNW向,与青藏高原NE向应力呈锐角相交,剪切分力作用下以走滑为主,断裂带中不连续右行走滑羽列的右阶拉张区控制着温泉群呈串珠状分布,而无中强震发生。在断裂北段走向转为NW向,与应力方向趋近正交,在挤压应力作用下逆冲断裂易形成发震构造,却无温泉分布和地热形成条件, 探讨其形成机制,着重论述温泉镇温泉具备良好地热地质条件,同时,也阐明了乌兰地段不具地热形成的地质背景。
阐述了一种基于脉宽和幅度双参数的新型核脉冲信号数字高斯成形模型的研究方法。以Sallen-Key滤波器(以下简称S-K滤波器)为基础,运用基尔霍夫电流定律建立输入信号Vi和输出信号Vo之间的数学关系方程。方程解算过程中,引入脉宽和幅度双因子进行参数替代,并运用数值微分算法迭代得到一个核脉冲信号数字高斯成形的数值递推模型。通过标准指数衰减信号和实际核信号仿真验证了该模型的正确性,也进行了成形参数的确定。最后,实测55Fe核素标准谱线的结果显示在能量色散X荧光分析系统中应用数字高斯成形技术,提升了系统能量分辨率和计数通过率等性能指标,收到了良好效果。
基于双程波动方程的逆时偏移(RTM)具有原理简单、无倾角限制、具有可以适用于速度任意变化的模型,对各类波正确成像等优点,但采用互相关成像条件会产生严重的低频噪声问题。笔者分析低频噪声的产生机制后提供了一个有效的波场分离去噪方法,将震源和检波点波场分离成不同方向的单成波分量,只对有效路径上的分量进行互相关成像,从而达到去除噪声的目的。并通过模型测试对比了坡印廷矢量滤波、拉普拉斯滤波、波场分离滤波这三种方法的去噪效果,结果表明基于波场分离的去噪方法效果更好。
三分量地震勘探是一种综合利用纵波和转换波进行精细构造探测的有效方法技术,转换波成像剖面具有较高的分辨率,可以识别小断层、小构造等地质现象。笔者结合在西藏羌塘盆地开展的三分量地震探测方法技术试验,初步对三分量地震勘探的数据采集方法、资料处理及对比解释技术进行了探讨和研究,验证了该方法在永久冻土区的有效性,取得了较好的试验效果。对今后在青藏高原开展多波多分量地震勘探方法技术的应用与研究有一定的借鉴作用。
在地震资料采集过程中,不可避免地会遇到一些障碍区域,如某段区域由于地形特殊性无法放炮而只能放置接收器,在这种特殊观测系统下,若依然只利用一次波作为有效波,可能会出现地下结构成像信息不足。而如果此区域有比较发育的多次波,尝试将多次波和一次波同时作为有效信息用于波场逆向延拓,在震源记录中同时加入一次波和多次波成像所需的震源信息用于正向延拓,并引用2D反褶积成像条件,从而实现多次波和一次波联合成像,获取比常规一次波成像更加丰富的成像信息。模型数据和实际资料测试结果表明,此方法技术可以实现对障碍观测区域成像信息的补充,说明多次波信息在一些障碍观测区域应用的有效性。
作为水力压裂监测的最有效手段,微地震监测越来越受到人们的重视,特别是地面微地震监测因为便于施工、观测充分等优点成为研究的热点,然而由于微地震的特殊性,是否能够在地面强噪声环境下接收到有效的微地震事件,成为地面微地震监测整个技术环节的关键点。文中从水力压裂的产生能量、地面压裂车组噪声的干扰情况以及不同深度微地震传播的差异三个方面进行了深入分析,从"信(有效事件)噪(地面噪声)"两个角度,得出了地面微地震可以接收到可靠的压裂信号的结论。在Yan227水平井水力压裂地面微地震采集的实际数据验证了该方法的实用性,为地面微地震技术开展提供了依据。
与叠后反演相比,叠前弹性阻抗对储层或烃类更为敏感,而扩展弹性阻抗反演是一种利用振幅随偏移距变化来分析、识别岩性和含气性的有效方法技术。笔者论述了扩展弹性阻抗反演方法理论和反演关键技术、步骤,并针对鄂尔多斯盆地北部DND气田盒1、山2段典型致密砂岩气藏的含气预测,提出了一套融合技术思路进行横波估测,该方法将公式法、模型法和神经网络法结合,以便在砂岩段使用模型法估算,在泥岩段以公式法为低频约束,同时结合神经网络法来预测泥岩段横波信息,避免了Xu-White模型由于总孔隙度测量不准确造成的泥岩段预测误差。实际应用表明,该方法能够满足致密砂岩薄储层含气预测,准确地预测了含气砂体的展布情况,预测结果与实钻吻合率高达90%。
介绍了一种快速有效的瞬变电磁地空系统全域视电阻率定义方法。利用磁场垂直分量与水平分量的时间域响应定义地空系统全域视电阻率,实现全空间、全时域视电阻率定义。通过深入分析均匀半空间中地空系统的电磁场表达式,发现地空系统的时间域磁场响应可以用与地面类似的多项式表示,利用视电阻率平移算法,实现全域视电阻率定义。理论模型计算表明,该算法无需迭代,速度快且精度高。最后,对比分析了磁场强度法与感应电动势法定义视电阻率对于异常体的分辨能力。
接地导线源产生的频率域垂直磁场具有对地层敏感、垂向分辨率高、高阻穿透能力强、随收发距增大信号衰减迅速的特点。在接地条件较差、地形起伏很大的区域,测量水平电场和水平磁场的传统CSAMT工作方式不易实现,而测量垂直磁场是一种有效的测深方式。笔者从广域电磁法的原理出发,首先对频域垂直磁场的特性进行了分析,然后利用迭代法求取适用于全场区的视电阻率;将这种测量垂直磁场的广域电磁法工作方式应用于某冻土层地区的金属矿探测,取得了很好的效果。
磁扰是磁暴发生期内间断性出现的地磁场扰动变化,可以出现在磁暴的不同阶段,其幅度和形态与磁暴的规模和类型相关,规模较大的磁暴期间出现的磁扰比规模较小的磁暴期间出现的磁扰幅度大、频次高、持续时间长。研究发现,实际生产中最常见的磁扰幅度一般在几纳特至十几纳特,形态主要呈线性梯度变化和非线性扰动变化,这两种典型磁扰对磁测结果均有影响,经过磁日变校正能够消除。结合生产实例,探讨了磁日变校正对消除磁扰的作用。
铅硫同位素用于地球化学勘查是一项探索性的工作。为进一步证实其在多金属矿床勘查中的作用,选择热液铅锌矿床开展铅同位素追踪深部矿体试验,选择斑岩型铜矿床开展硫同位素识别矿化蚀变分带试验及δ34S垂向变化规律探讨。试验结果表明,铅同位素组成和三维拓扑V值可预测深部矿体,由上而下,数值增高预示着深部还有矿体;水平方向上,δ34S均值由高温蚀变区到低温蚀变区呈现出增高的趋势,此特点可用于鉴别矿化蚀变分带;垂直方向上,矿体δ34S均值总体随深度增加逐渐增大,若不同层位(标高)的岩石性质及其硫同位素背景存在差异,当其与成矿溶液叠加后,可导致δ34S均值呈跳跃式变化。
音频大地电磁法(AMT)在野外采集的是包含了多种频率的时间序列数据,这些数据中常含有干扰信号。大量查看音频大地电磁法野外实测时间序列数据,发现测量数据受到严重的近源干扰,但干扰信号不是连续出现的。于是通过分析V5-2000大地电磁仪的原始数据格式,根据干扰信号的特征,提出一种自动筛选时间序列数据的方法。宁芜地区的实测资料处理结果表明,该方法能在一定程度上压制近源干扰。
针对可控源音频大地电磁法(CSAMT)野外数据采集中接收电缆线之间、接收电缆线和大地之间存在的电磁耦合效应,通过电磁耦合理论研究和等效电路计算,推导正演模拟计算公式,结合各种模型的正演模拟计算和野外实际数据对比,研究了可控源音频大地法中影响电磁耦合效应的三种因素,包括:电缆线长度、不极化电极接地电阻、信号频率,总结出三种因素对应的电磁耦合特征,即:接收系统中电缆线长度越长,电缆线之间的耦合电容越大,视电阻率曲线在高频段出现下降的趋势越明显,曲线畸变越明显;野外不极化电极上接地电阻越大,视电阻率曲线在高频段表现出下降的趋势越明显,曲线畸变越明显;电路中信号频率越高,感抗和容抗越大,曲线畸变越明显,当信号频率增大到一定的值时,电路中的感应容抗就不再继续增大,曲线趋于稳定。
漂移及其线性度是重力仪最重要的性能指标,在很大程度上决定了其精度和寿命。对14台CG-5重力仪漂移数据的分析表明,多数仪器使用2年后的平均漂移率约在(0.7~1.7)×10-5 m/s2/d之间。以此为基础,结合厂家提供的相关数据,对CG-5重力仪的使用寿命进行了推测。得到北纬40°地区,仪器平均寿命约10年的结论。
依据影响土地质量的营养有益元素、有毒有害元素、化合物及有机污染物、土壤理化性质等地球化学指标,运用层次分析法赋予各项指标权重,建立相应的隶属度函数,通过函数值划分江西省吉泰盆地的土地等级。评价区土地质量总体良好,良好以上土壤面积为9 640.94 km2,占评价区总面积的85.98%;中等土壤占评价区总面积的13.75%,差等级土壤占0.27%。该研究成果为调整吉泰盆地农业种植结构,发展特色优质农产品,促进科学合理施肥提供了地球化学依据,同时,对污染土地的治理提出了施用石灰(CaCO3)降低土壤酸性,增施有机肥、补施磷酸盐等相应的对策。
基于多目标地球化学数据,研究了河北平原土壤内Hg的空间分布特征,制作了表层土壤和深层土壤Hg的分布图。结果显示:河北平原Hg含量均值在表层土壤为43.77×10-9,深层土壤为17.58×10-9;根系土Hg的形态以惰性态为主,有效态比例仅为3.24%,土壤环境安全性较高。Hg含量在河北平原表层土壤中呈现出西高东低的趋势,明显表现为因自然原因形成的沿太行山麓平原的显著高值区;低值区有沿河道相分布的特点;城市周边因人为原因形成点状高值区。
针对华北平原地裂缝的调查工作已有多年,而隆尧地裂缝发育规模大、灾害程度严重。为剖析其所在地层的结构,揭示其成生发展的主控因素,研究对其有最优响应特征的物探关键技术,在有地裂缝出露的东店马村开展了可控震源地震法、α杯累积测氡法、电磁波探地雷达法、多道瞬态瑞利面波法。优选出前三种调查隆尧地裂缝的物探关键技术。此类以关键技术组合为主的综合物探手段,为研究隆尧地裂缝成因机制提供了确凿的地球物理论证资料和科学依据。
地震反射勘探法是当前城市地震活断层探测的主要方法,它在厚覆盖区探测断层及其上断点的效果取决于所采用的工作方法和技术参数。桥北镇—宿迁断裂是郯庐断裂带在江苏境内一条重要的隐伏断裂。以宿迁市活动断层探测项目中针对该断裂敷设于厚覆盖层地区的QL14测线为例,为了查明测线控制地段内断裂的空间展布形态、性质以及活动性,针对不同目标、目的层深度和精度要求,作者按照组合、分步探测的工作思路,采用了不同的地震勘探方法技术和采集参数对其进行了高分辨率地震反射成像,解决了地质任务要求与野外资料采集方法之间的矛盾,从而获得了埋深约16~450 m范围内高分辨率的地层结构和非常清晰的断裂构造图像,为钻孔联合剖面位置的布设、钻孔深度的设计以及断裂活动性的评价提供了地震学依据。最后经高精度钻孔联合地质剖面证实,地震勘探方法反演得到的主要地层界面和构造特征都与钻孔联合地质剖面吻合较好。试验结果表明:采用组合探测的方法能够获得断层在不同深度的产状、展布以及由深至浅完整的分布图像;地震勘探法在厚覆盖区确定隐伏断层具体位置和判定断层活动性具有可行性以及地震勘探与钻孔联合地质剖面相结合的工作方法具有有效性。
在AMT数据处理中,反演模型的构建决定了最终的反演结果,不合理的反演模型直接导致反演结果的偏差。利用前人提出的印模法思想,对该方法进行了一些改进:以一维TM模式平均电阻率为均匀半空间模型电阻率进行二维反演,并以此反演结果作为元模型,全区一维平均电阻率为辅模型,理论探测深度为印模深度,构建新的反演模型。通过实例对比,认为采用该方法建立的模型能够较好地反映相应的地电结构,达到全区的平衡和统一,具有较好的应用效果。
利用小波系数可以表示小波函数与分析信号的逼近程度这一原理,采用了对不同尺度下小波系数进行叠加的方法,对比9种小波函数,发现应用Mexh小波可以去除探地雷达信号中的高频噪声并放大有效信号,从而为探地雷达信号经传统数据处理方法处理后判定疑似异常位置进一步确定提供依据 。
通过分析双极源在均匀半空间表面电磁场平面分布特征和探讨收发距对最大探测深度的制约关系,认为小收发距、长供电极距、短测量极距的CSAMT装置可以应用于强干扰环境下浅层地球物理勘查,并具有信噪比高、沿测线方向电磁场分布均匀的优点。简要介绍野外工作方式和数据处理方法,列举人文干扰环境下典型实测曲线、偶极-偶极电阻率测深对比试验以及浅层勘查应用实例。对比试验反演结果对应关系较好,但CSAMT有施工便利、分辨率高、抗干扰能力强的优势;应用实例推断结果与钻孔验证情况吻合,表明中小收发距CSAMT在浅层地球物理勘查中有实用价值和应用前景。
地面核磁共振找水技术是一种非介入探测技术,通过识别水分子中氢原子信号的分布来推测水分子在地层中的分布,进而确定是否有地下水存在,并给出地下水位、富水程度和孔隙率等地层结构信息。以安徽某水库土质大坝为例,采用地面核磁共振方法对大坝渗漏进行勘查,取得初始振幅(E0)、纵向弛豫时间(T1)、横向弛豫时间(T2*)等物理参数,分析物理参数与地质结构的对应关系,判断出坝体存在两处渗漏点,通过地面调查和工程地质钻探,验证了物探勘察结果,为病险水库坝体的治理提供地质依据。
