台湾海峡盆地一直被认为具有良好油气远景,然而以往的研究都是基于沉积学、地球物理学等方面的成果,尚缺少直接的钻探资料来证明其油气资源,或油气地球化学资料证明该区油气渗漏体系的存在与否。笔者拟通过该区的油气地球化学勘探普查,探索该区油气渗漏体系的存在性及其地表响应特征,为进一步的海域油气详查提供有力证据。结果表明,各项油气化探指标在该区均有一定的地表响应,为低背景场反映,表明研究区下伏地层中存在烃类渗漏现象;通过化探指标有效性遴选及综合异常评价,在九龙江凹陷和晋江凹陷共遴选了7个异常区,且均具有较好的油气远景,是下一步油气详查的优选靶区。
铜山岭—祥霖铺地区位于湖南省西南部,南岭成矿带的中部,已发现多处钨锡、铜多金属矿床,具有较大的成矿潜力。笔者应用多重分形理论——奇异性指数模型对研究区1:5万地球化学测量数据进行地球化学场分解,选取具有代表性的Sn、Ag进行详细分析,取得了较好的应用效果:奇异性指数有效降低了岩体高背景、系统背景差异的影响,并且强化了低背景区的弱异常;分形密度有效压制了数据噪声的影响,使异常更为清晰可靠。应用奇异性指数对元素组合特征进行了初步讨论,指出在元素组合特征分析中可结合元素原始值与奇异性指数各自的优势进行综合分析。
阐述了连续电磁剖面法(CEMP) 在若羌凹陷南部阿尔金山前的应用。阿尔金山前由于地形起伏大,电磁静态效应严重,地下电阻率变化大,应用Robust处理、静校正、带地形二维连续介质反演成像的CEMP处理方式,反演精度高,符合实际情况。通过地震、非地震优势互补,联合攻关,建立构造解释模型,深化了地质结构认识,明确了阿尔金断裂系左行扭动走滑运动造成山前发育3组平行于阿尔金山的北东东走向断裂,山前凹陷整体呈现凹隆相间的构造格局,推测阿尔金山向若羌凹陷方向长距离逆掩推覆,元古界地层逆掩到中生界地层之上,阿尔金山前可能掩覆着厚度大、埋藏深、成熟度相对较高的侏罗系地层。
西藏羌塘盆地地震地质条件复杂,要取得高质量的浅层地震勘探资料是非常困难的。文中结合多次在羌塘地区开展的浅层反射地震勘探方法技术试验,探讨了高原冻土层对地震资料的影响因素,地震数据采集采用了小道间距、多道数长排列的接收方式,同时提高覆盖次数,采用大吨位可控震源进行高频激发,获得了高质量的原始数据资料;在地震数据处理阶段,重点在叠前采取相应的去噪处理技术,能够有效地衰减震源干扰波、随机和相干噪声等干扰,获得信噪比较高的地震成像剖面。总结研究区浅层地震勘探的数据采集方法和资料处理解释技术,取得了较好的试验研究成果,对今后在高原冻土区开展浅层地震勘探方法技术的应用与研究有一定的借鉴作用。
近几年,地球化学勘查无论从技术层面还是思想层面都得到迅速发展,主要包括:解决了几种特殊景观区普遍存在的有机质和风成砂等因素对异常的干扰问题;电地球化学、地气溶胶地球化学、金属元素活动态地球化学等深穿透地球化学勘查技术在寻找隐伏矿的理论和应用上逐渐趋于成熟;构造地球化学勘查技术成为隐伏矿定位预测评价中的关键技术之一,并形成一套完整的勘查技术流程;人工神经网络分析等地球化学数据处理新方法不断发展;建立了多目标区域地球化学调查体系,实现了资源调查与环境调查并举。未来,地球化学勘查将在农业、土地利用规划、坏境预警和保护等领域得到越来越多的应用。
热释卤素找矿方法是一种深穿透地球化学找矿方法,但一直未推广应用。笔者选择了湿润中低山丘陵冲洪积物覆盖地球化学景观区的狮子山矿田胡村深部铜钼矿,开展了热释卤素找矿方法可行性研究。将土壤热释卤素及常规土壤测量结果对比发现:土壤热释卤素(F、Cl)异常能够有效指示深部矿体,且能有效排除岩体等因素的干扰;常规土壤卤素异常对深部矿体指示意义有限,但不具普遍性;常规土壤测量元素异常受岩体、接触带及浅表矿化影响较大,对深部矿体指示意义具有局限性,其中Ba负异常对热液蚀变带具有一定指示意义。土壤热释卤素异常位置与深部矿体赋存空间有良好的对应,含量变化趋势基本一致,异常表现为多峰形式,而且异常一般形成于矿体垂直投影正上方,这与前人研究结论相似。初步认为,在长江中下游冲洪积物覆盖区深部矿体定位阶段,可以试用土壤热释卤素找矿方法。
以1:1万物化探异常工作成果为基础,初步分析了贝岭矿区的物化探异常特征。采用因子分析方法确定了矿区以Pb、Zn为主要成矿元素,成矿元素组合为Ag、Pb、Zn、Bi,并有W、Mo、Cu等多元素异常叠加;对1:1万激电中梯资料分析得出,含矿岩体具有低阻、高极化率特征。通过分析物化探异常特征并结合异常区成矿地质条件,确定Ⅱ、Ⅲ异常为成矿最有利区段;布置6条激电测深剖面开展异常查证工作,在Ⅲ号异常区优选有利成矿部位实施了2个钻孔,均见到铅锌矿(化)体。根据矿区物化探异常特征和成矿地质条件,结合钻探工程验证结果,总结出该区的物化探找矿标志,指出Ⅱ号异常带应为下一步工程验证区。
罐顶气分析可以快速对钻井油气层深度进行识别,其气态烃参数也经常用于判别储层油气属性。由于钻井罐顶气取样过程造成的不可避免的气体损失,罐顶气气态烃性质能否代表储层天然气的气体属性存在一定的争论。因此,利用罐顶气气态烃参数识别储层油气属性也就存在一定的不确定性。通过对某钻井储层天然气和同等深度罐顶气的对比研究,建立了罐顶气分析判别储层油气属性模型。结果表明,储层天然气中气态烃(C1-C5)含量与同等深度的罐顶气气态烃含量存在一定的差异,导致利用罐顶气气态烃含量指标参数判识的储层油气藏属性与利用储层天然气判识的油气藏实际属性亦存在一定差别;而罐顶气气态烃的碳、氢同位素比值与储层天然气的碳、氢同位素比值一致。因此,钻井录井中,罐顶气气态烃含量仅能用来识别钻井油气层的深度,其碳、氢同位素比值可用来判别储层油气属性。
总结了胡家店地区的地质特征,并对该区1:1万土壤地球化学测量元素含量特征及元素组合特征进行了细致研究,认为该区Au、Ag、Cu、Pb、As、Mo、Hg等地球化学异常显示明显,其中Au、Ag、Cu、Mo是找寻金矿的土壤地球化学指示元素。Au、Ag、Cu、Mo异常强度大、分带好、浓集中心和峰值明显,异常范围受测区内张性构造破碎带及闪长玢岩小岩株或小岩脉等控制。在该区圈定出H-1~H-8八处组合异常,其中H-1~H-4四处组合异常的地质成矿条件优越,各单元素异常内带规模大、强度高,浓集中心和峰值明显,异常叠合程度好,Au、Cu异常浓集中心较吻合,具较好的金矿找矿前景。对H-1组合异常开展了槽探查证工作,新发现2条金矿脉,平均品位(2.03~2.37)×10-6。结合测区地质成矿条件和土壤地球化学异常特征,初步总结了胡家店地区金矿找矿标志,并圈定出测区西北部西寨山—龙宫山一带为金矿找矿靶区,为该区进一步找矿提供指导。
构造蚀变岩型金矿床是坦桑尼亚绿岩带重要的金矿床类型。从该绿岩带典型金矿床的地质特征、地球化学特征和地球物理特征出发,总结使用过的具有明显效果的物化探工作方法,初步提出了构造蚀变岩型金矿床的物化探找矿思路:在地质调查基础上,开展地球化学测量工作,在化探异常区开展物探综合测量工作,查明物化探异常吻合情况,圈定找矿靶区;后经异常检查、地质普查评价及钻探验证,发现工业矿体。这一找矿思路对坦桑尼亚环维多利湖绿岩带构造蚀变岩型金矿床的地质找矿工作具有科学的指导意义。
云南屏边沉积型钒多金属矿床位于云南省屏边县弯塘—白河桥乡一带,是近年来云南发现的钒矿新类型。经野外地质调查、岩矿鉴定及1:5万土壤地球化学测量,初步认为该矿床主要受地层岩性控制,具有较稳定的赋矿层位,矿体主要赋存于古生界浪木桥组二段下部的炭质粉砂质泥质板岩及灰黑色含炭细粉砂质钙质泥质板岩中。矿体呈层状、似层状产出,品位低—中等,规模大,伴生Ag等有益组分。赋矿地层中V、Ag、Mo、U等成矿元素相对富集,其中V异常强度高、规模大,形成多个浓集中心,找矿潜力大。 R型聚类分析表明,V、U、Mo聚为一类,为沉积元素组合;Cu、Ag为一类,为中低温热液元素组合,说明该矿床成矿后可能受到热液活动影响,叠加了Ag矿化。V、U、Mo组合异常呈北西—南东向串珠状展布,与浪木桥组地层展布及出露范围大体一致,可视为该矿床的地球化学找矿标志。
为了使新的物探方法技术更好地服务于祁漫塔格地区的找矿工作,在综合考虑矿床类型、方法技术优缺点等因素的基础上,在夏日哈木铜镍矿区选择有利成矿地段开展物性测量以及地—井、地面瞬变电磁方法有效性实验。实验结果表明该地区岩(矿)体具有"低阻、高极化、高密度、强磁"的特征,具备开展物探重、磁、电勘探的物性前提,地—井、地面瞬变电磁法测量结果异常明显,与实际钻孔资料和地质剖面吻合较好。瞬变电磁法有效性试验成果显著,达到了预期效果,为后期在祁漫塔格地区开展铜镍矿调查提供了实用、有效的方法技术支撑。
为在甘肃省河西地区寻找煤炭资源,采取了电法和地震相结合的综合物探方法,将收集到的有关地质、测井等资料作为物探定量解释的约束条件进行综合地质推断,认为该区构造走向为北西西向,北部基底抬起并大部缺失中侏罗统,南部为一凹陷构造,中下侏罗统较完整,含煤性较好。依据物探推断结果,在该区施工了验证孔,验证情况与物探解释吻合较好,为后期在该区找煤提供了较好的依据。
解析延拓是一种广泛应用的位场处理方法,向下延拓可以压制深部地质体的影响,突出浅部异常。但是,向下延拓滤波因子是一个高通滤波器,会造成下延结果震荡,从而限制了该方法在实际资料中的应用。文中详细介绍并实现了迭代Tikhonov正则化向下延拓方法,在理论模型上将该方法与传统频率域延拓方法进行对比,表明迭代Tikhonov正则化向下延拓方法的有效性;并将该方法应用于青海尕林格铁矿区磁测资料的处理解释中,下延结果与钻探情况相符,说明在厚覆盖层的勘查区中,运用迭代Tikhonov正则化向下延拓方法能够有效地提高资料处理解释的效果。
浙西北某矿区位于浙江省开化桐村—淳安梓桐重点勘查区内,是多金属成矿的有利区块,但以往物化探工作程度低,找矿一直未取得突破。文中以大铜坑矿段为例,利用地面高精度磁法、土壤地球化学测量和CSAMT等多种物化探方法,结合区内的成矿地质条件,对综合物化探异常作出了解释推断和综合评价。经钻探验证,物化探异常指明了找矿方向,取得了理想的地质效果,并对相邻矿段下一步地质找矿工作起到了指导作用。
小兴安岭北部逊克—嘉荫—萝北一带金成矿地质条件优越,由于地表覆盖较厚,近年来一直未有突破性进展。为加速该区金矿找矿进程,在对小兴安岭北段地质、物探、化探、遥感等金成矿信息深入分析的基础上,依托GIS平台空间分析功能,对区内成控矿要素进行定量化,提取了断裂buffer、燕山早期岩体buffer、燕山晚期岩体buffer、航磁异常、遥感蚀变异常、化探异常等在内的14个证据图层;利用证据权重法对研究区金矿进行预测,圈定了三级成矿远景区,其中Ⅰ级成矿远景区9个,Ⅱ级成矿远景区9个,Ⅲ级成矿远景区14个,所预测成矿远景区覆盖了大多数金矿床(点),预测结果为该区进一步找矿指明了方向。
非震物化探油气勘探方法已成为特殊景观下油气勘探的重要组成部分。非震物化探油气勘探的方法较多,单一物化探指标往往不能满足高精度的勘探要求,多种方法综合分析确定油气有利区,可降低油气勘探成本与勘探风险,提高工作效率。本文研究了层次分析法与特征值分析法相结合的物化探综合油气评价方法。该方法在参考处理人员经验的基础上,结合不同指标异常之间的相关性,计算得到物化探指标信息与油气藏的综合关联度,进而圈定油气异常区。对鄂尔多斯盆地内某油气区的应用研究表明,该方法圈定的综合油气异常区与已知钻孔控制的油气有利区对应关系良好。该研究对非震物化探油气勘探方法的资料综合分析与解释具有借鉴意义。
分析了水平电偶极子源均匀半空间电磁场表达式特征,进而推广到双极源电磁场。基于双极源一维模拟结果,研究了可控源音频大地电磁法探测深度与频率、电距、收发距、覆盖层电阻率的关系。结果表明:在保证一定信噪比的前提下,决定可控源音频大地电磁法最大探测深度的是收发距和电阻率综合作用下进入过渡区及近区场时对应的频率,并不是简单的频率越小,探测深度越大。进入近区场,可控源音频大地电磁法不再具有测深能力。最后统计得到电磁场由远区进入过渡区时的|kr|值约为4.789,由过渡区进入近区时的|kr|值约为0.106,进而得到卡尼亚视电阻率的最大探测深度约为0.3倍的收发距,全区视电阻率的最大探测深度为3.7倍的收发距。在某多金属矿上的勘探实例印证了上述认识。
电性源短偏移距瞬变电磁法是目前的研究热点。针对地球物理勘查中经常遇到的薄层探测问题,以接地长导线源一维正演为基础,通过定义垂直磁场的相对异常,分析对比了电性源瞬变电磁法对不同电阻率、不同厚度、不同埋深的薄层的探测能力,并讨论了不同偏移距对探测灵敏度的影响。最后将电性源瞬变电磁法与回线源瞬变电磁法以及可控源音频大地电磁法进行对比,探讨不同电磁法装置对薄层的探测能力。结果显示,薄层电阻率越低、厚度越大、埋深越浅、观测偏移距越小越有利于电性源对薄层的探测;时间域电磁法对低阻薄层探测能力优于频率域电磁法,当偏移距较小时,电性源瞬变电磁对薄层的探测能力和回线源相当。
大地电磁法(MT)是地球深部探测的有效物探手段之一,也是当今地球物理工作者的研究热点。要实现MT探测,用于野外观测的仪器系统是基础,要求观测系统具有高可靠、高精度、多台同步、轻便等特点。通过集成嵌入式计算机、DTCXO、24位ADC、锂电池组等部件研制了采集主机,动态范围达119 dB(fs=2 400 Hz),功耗约 1 600 mW,并配备了轻便的低噪声感应式磁传感器、低漂移电场传感器以及用于野外仪器自检的自检盒,在提高了仪器可靠性的同时也提高了野外数据采集质量和野外施工效率。多次室内及野外试验验证了本观测系统的可靠性、低功耗、轻便性及易用性,可满足陆地MT勘探施工的要求。
十红滩地区位于新疆吐鲁番地区托克逊县西南缘,为了能够达到清晰识别区内地层和构造的目的,在该区利用三分量框内加框外大定源地面瞬变电磁测量方法。相对于动源装置,大定源装置提高测量效率是明显的。本次测量利用500 m边长线框测量3 km测线,通过三个分量测量数据的正反演建模,得到三分量建模结果。与传统的视电阻率剖面的成图结果进行比较,三分量建模结果所展现的地层结构和断裂构造更清晰,对进一步的解释以及地质建模工作具有重要意义。
基于GSLS模型黏声介质二阶拟微分方程,采用伪谱法进行数值模拟。针对黏声介质逆时传播过程中产生的高频不稳定问题,提出加入规则化算子对其进行消除的方法,构建了稳定的逆时传播算子。在最小二乘反演的基础上,将黏声介质逆时偏移与最小二乘思路相结合,发展了带有振幅补偿的黏声介质最小二乘逆时偏移(LSRTM)。Marmousi模型结果表明:相对于常规最小二乘逆时偏移,黏声介质最小二乘逆时偏移校正了地层的黏滞性,得到了更加精确可靠的保幅成像剖面。
基于三维波动方程偏移的宽方位三维角度道集不仅包含了局部反射角度的信息,还包含反射平面在地下的方位角信息,它充分反映了宽方位采集观测系统下勘探目标不同方位的照明情况。这一特点在复杂构造的三维偏移速度分析中是非常重要的。笔者从角度分解的思想出发,讨论了射线参数、反射角以及局部方位角的关系,实现了宽方位情况下局部偏移距域共成像点道集向角度域共成像点道集的映射方法,并给出具体流程。模型测试和实际资料应用结果表明,用该方法提取的角度道集可以真正反映局部反射处的不同方位角的反射信息,可以为全三维勘探地震成像中的深度偏移速度分析研究提供道集依据,也可以用于三维的振幅随角度关系分析。
测井数据是一种准确可靠的先验信息。在层析反演方程组中加入井数据信息一定程度上提高了反演精度和效率,但仍无法精确描述微幅构造地质体。针对这一特点,笔者提出了基于井数据约束的高精度层析速度反演方法。首先进行常规的井约束层析速度反演,假定测井处的网格速度不更新,建立井约束反演方程组,更新速度场,得到初步的偏移成像结果;然后在此基础上利用测井速度信息约束偏移深度,对更新后的速度场进行速度分析及精细化建模,提高速度建模精度,同时减少了反演迭代更新次数,提高了反演效率。模型试算及实际资料处理结果表明,该方法具有更高的反演精度和计算效率。
苯系物是油气藏示踪的有效指标,但油气化探样品中苯系物含量低、基质复杂,增加了检测难度。本研究使用顶空液相微萃取技术结合GC/MS检测,建立起土壤样品中多种苯系物的定性定量检测方法。该方法具有较高的准确度和精密度,并具有所需样品量少、操作简便、成本低、绿色环保等优点,为苯系物指标在油气化探中的应用奠定了基础。在已知区的应用效果表明,苯系物中甲苯含量与油藏存在一定的对应关系,证明该方法适合于油气化探土壤样品中简单苯系物的检测。
金属矿产地球物理资料的反演中,数据的自动反演往往会出现反演模型与客观地质情况不符的现象,而带已知条件约束的反演,能限定反演模型的埋深、形状、尺寸、物性变化的范围等,使反演的地电模型更切合实际。以可控源音频大地电磁法(CSAMT)在广西某斑岩型铜矿床的应用为例,考虑了CSAMT方法的有效性、分辨率和岩矿石物性及矿床特征等因素,使用浅部已知矿体、围岩等条件反演剖面地电模型,对深部矿体进行了定位和预测,经钻孔工程验证,取得了显著的找矿效果。
通过研究平移、线性插值拟合及基于经验模态分解(EMD)等去噪方法的原理,编写相应的人机联作与EMD分解去噪程序来处理实测大地电磁测深数据。发现:传统远参考方法在去除强能量干扰时能力有限,单纯的应用人机联作去噪也存在一定的不足,而在人机联作去噪的基础上再进行EMD分解去噪可以有效地压制噪声,从而提高矿集区大地电磁数据的信噪比。对比去噪处理前后的实测剖面反演结果,经过去噪处理的反演结果局部虚假异常得到有效的去除,为地质解释提供了更为准确的地球物理依据。
由于鄂尔多斯黄土塬探区的地貌特点和表层复杂的地震地质条件,所采集的地震资料存在很强的多组线性干扰波,要消除这些线性干扰,提高地震信号的信噪比是地震资料处理中的一个重要环节。笔者主要针对该区原始地震资料中存在的各类线性干扰波、多组面波等波场进行分析研究,基于线性干扰波的线性特性、倾角特性和相干性,采用加减法去噪技术进行压制。与f-k倾角滤波处理结果对比分析表明,加减法是压制线性干扰能力很强的一种高保真方法,提高了处理质量,效果显著。
为了研究激发极化介质所产生的激电效应对瞬变电磁的响应规律,先求解相同装置的频率域电磁法响应,将表征介质激电效应的Dias模型在频率域中引入,然后采用正弦变换得到带有激电信息的瞬变电磁响应;重点讨论均匀半空间和层状可极化大地下的瞬变电磁响应特征。通过正演模拟分析得到:在均匀半空间情况下,极化率越大极化效应越强;激电时间常数越大,出现激电异常的时间越晚;极化电阻系数越大,出现激电异常时间越早。对于中间层极化率相同的不同电阻率的三层模型呈现如下规律:H型地电断面反映极化层能力最强,K型反映极化层能力最差,A型和Q型介于两者之间。
在低信噪比地震资料处理中,压制线性干扰是其中的关键处理环节。传统的频率域线性干扰压制方法容易产生假频及蚯蚓化现象,为此,提出了一种基于Cadzow滤波法压制线性干扰的方法。该方法首先在时间空间域对地震数据进行线性变换,再依据Cadzow滤波法建立二维Hankel矩阵,然后对其运行奇异值分解,最后通过减秩的方法来压制线性干扰。理论模型和实际地震数据的应用表明,该方法可有效地去除线性噪声,保护有效波,明显地改善了叠前地震资料的信噪比。
文中将研究一种高精度、强稳定性与灵活性的近区地改值计算方法。首先将克里金网格化技术与曲网格方法相结合,研究曲网格克里金网格化方法(简写为CGKG-M)及其扩边技术,进而实现数据的圆域网格化;再将该方法应用于圆域近区地改值的计算中,实现任意方位、任意环数的圆域近区地改值计算;最后进行了模型与实际地形的测试和误差分析。研究结果表明,CGKG-M近区地改算法具有方法简单、计算精度高、灵活性与稳定性强、计算速度快等特点,是与GTCS-1型近区地改仪数据采集格式相匹配的一种高效、快捷的近区地改值计算方法。
利用基于时间域有限差分法(FDTD)的GPRMax,针对常用的400、900、1 500 MHz三种不同中心频率的天线,数值模拟了隧道衬砌不同钢筋网密度、不同钢筋直径及其下方的钢拱架、空气界面等目标体的探地雷达反射及干扰信号图像特征;在混凝土试件上开展实验研究,并运用克希霍夫积分偏移处理了数值模拟和实验数据,压制了钢筋的绕射波和多次波,提高了钢筋网下方弱反射信号的成像效果;通过对比分析数值模拟、实验测量和工程实测结果,为探地雷达在隧道衬砌检测中取得更好的探测效果提供了借鉴。
花岗岩风化壳中分布的孤石对工程建设有较大的危害,较准确地探明孤石的大小及分布具有重要的实际意义。笔者采用现场实测和数值模拟相结合的方法对球状孤石在探地雷达探测成果中的表现特征进行了研究。结果表明:雷达波在孤石处出现了明显的孤形反射,反射弧的张开宽度随孤石直径、埋深的的增加而增大;雷达波中孤石顶点处反射弧的曲率半径与孤石直径近似呈线性关系,与孤石埋深近似呈二次多项式关系。所得结论对孤石分布地区探地雷达探测成果的正确解释有一定的指导作用。
在煤巷道穿越断裂施工时,往往选用经济高效的综合物探技术判别其富水性,但随着综合物探技术应用的推广,逐渐发现其勘探精度始终不高。结合山西古城煤矿煤巷道施工过程,开展综合物探技术实地研究,通过试验选择物探方法,并结合水化学同位素验证,清楚地揭示了煤矿巷道施工段富水性情况,弥补了综合物探勘探精度不高的缺陷。研究结果表明:选用综合物探技术并结合水化学同位素验证,在一定程度上能降低煤巷道施工建设中的隐患发生,对相同或类似情况煤巷道工程建设起到示范作用。
地球物理探测方法在滑坡地质灾害探查中具有简单快捷的特点,可查明滑坡的地质信息,如滑坡体的厚度、规模及发育特征等重要信息,进而进行钻孔布置,获取滑坡体稳定性计算所必须的物理力学参数。在九华山滑坡体采用地震反射共偏移技术及高密度电阻率法对滑坡体进行联合探查,两种方法相互验证,减少多解性,效果明显,获取的相关地质参数为滑坡的评估及治理提供了依据。
