低密度化探普查在西天山伊什基里克山东部发现了一个巨大的金地球化学块体,通过对金异常查证、评价发现了博故图小型金矿床。结合勘查区地质特征,开展了地质、物探、化探综合勘查工作,圈定了多处化探异常和激电异常,查明了含矿构造带的特征,通过槽探、钻探验证,发现了40多条金矿体,金资源量达大型,取得了较好的找矿效果。

青海省鸭子沟铜多金属矿区花岗闪长岩及其滩间山群碳酸盐岩发育,是形成矽卡岩型铜多金属矿(化)体的主要控矿因素。结合区域地质、地球物理及地球化学特征,在其所判定的成矿远景区,开展了以激电中梯和地面高精度磁测为组合方式的综合物探找矿实践。利用激电中梯扫面方式圈定出激电异常体,利用地面高精度磁测来了解区内主要地质体的磁性特征,在主要剖面上部署激电测深剖面,指导钻探工作进行。勘探结果表明找矿方式效果显著、经济高效,对同类地质成矿地区的隐伏多金属矿勘探工作具有一定的参考价值。

准噶尔盆地玛湖西斜坡区三叠系百口泉组储层为扇三角洲致密砂砾岩,具有低孔、低渗、储层薄的特征,水下中等孔隙度的灰绿色砂砾岩为优质储层。由于地震资料主频低(25~30 Hz),储层薄(10 m左右),而且优质储层与致密层阻抗叠置,目前常用的叠后波阻抗反演、叠前同时反演等方法都满足不了该地区优质薄储层预测的要求。笔者基于取芯、测井、试油等资料开展岩石物理分析,利用纵波阻抗和纵横波速度比建立岩石物理图版,确定该区的优质储层参数特征。在此基础上,开展叠前地质统计学反演,综合叠前同时反演与地质统计学反演技术的优点,实现砂砾岩优质薄储层的预测。反演结果表明,叠前地质统计学反演结果可以明显提高储层纵向预测的分辨率,较好地解决该地区致密砂砾岩优质薄储层预测的问题,为该区下步勘探开发提供依据。

通过开展塔秀等4图幅1:5万水系沉积物测量工作,在塔秀—曲什安地区获得了较丰富的区域地球化学测量成果。利用数理统计和浓幅分位对17种元素进行了数理分析,通过簇群分析和因子分析讨论了各元素在空间上的分布特征和组合关系。根据异常分布和元素成矿特征优选出了4处成矿远景区,其中玛日当沟—阿尔干龙洼成矿远景区为寻找W、Au矿的有利地区,牧羊沟—托头岗成矿远景区为寻找Au矿的有利部位。

介绍了音频大地电磁测深法在探测修武盆地页岩气目标层黑色泥页岩中的应用效果,利用AMT探测得到的电阻率断面,从深至浅划分了5个电性层,查清了罗洞向斜地层结构和断裂构造的发育特征;根据黑色泥页岩相对围岩的低阻特征,查清了黑色泥页岩目标层的埋深、厚度及展布特征,在罗洞向斜核部,页岩气目标层埋深大约1 000 m,目标层厚160~200 m。AMT探测结果为修武盆地页岩气远景预测及评价、页岩气探井的部署提供了重要依据。

对龙门店银矿K4矿体Au、Ag、Cu、Pb、Zn、W、Mo、Hg、As、Sb、Bi等11种微量元素的原生晕特征进行研究,为矿体深部成矿预测提供理论依据。微量元素统计学分析表明,Pb、Zn可作为矿体主要的近矿指示元素,矿体的成矿过程具有多期次叠加的特点;分析K4矿体原生晕地球化学参数垂向变化规律,发现矿体前缘和中部分别表现出明显的尾晕指示元素强异常和前缘晕指示元素强异常;计算得到矿体自上而下的轴向分带序列为W—Mo—Au—Hg—Cu—As—Bi—Zn—Ag—Sb—Pb,出现了明显的"前尾晕共存"和"反向分带"现象。依据上述K4矿体原生晕特征,建立了矿体原生叠加晕模型,并预测矿体深部存在规模较大的盲矿体,909 m标高以下有较大的找矿潜力。

基于MAPGIS K9平台开发的立体填图图示系统,用综合地球物理解释推断剖面构建了江西九瑞(九江瑞昌)矿集区三维地质模型,并通过矿集区的2个不同目标层位的查证钻孔,验证了该三维模型的精确程度。在该三维地质模型基础上分析了九瑞矿集区深部地层、岩体、构造等地质情况,为探索九瑞地区深部矿产资源远景区提供更为直观的信息。

赞比亚矿产资源非常丰富,但以往只把铜钴矿及宝石矿作为重点找矿目标,对金矿等勘查重视程度不够。在赞比亚西北省兴安矿区开展了1:1万土壤地球化学测量工作,通过元素分布特征、单元素异常特征、元素相关性分析、相关元素累乘组合异常研究,确定了找矿靶区;经过钻孔深部验证,发现铜金矿体,验证了异常为矿致异常。

北祁连构造带1:5万水系沉积物测量元素Ag、As、Au、Ba、Bi、Co、Cr、Cu、Fe、Hg、Mo、Mn、Ni、Pb、Sn、Sb、Ti、W、Zn,其异常特征在不同地质时代随构造环境的演化而变化,与放射性同位素地球化学一样,水系沉积物元素自身在本质上包含了时间和构造背景的双重属性。通过衬值法对不同时代地层中的49 303个大数据样本元素含量原始数据进行处理,结合用以探讨地层元素地球化学特征的R型聚类分析进行分组研究。结果表明:北祁连造山带中Co、Cr、Ni的水系沉积物元素异常响应于古元古代之后造山带的裂解构造环境;Au、Bi 和部分Cu异常与奥陶纪大洋的俯冲—闭合阶段构造环境对应;Pb、Zn异常可能是奥陶—志留纪北祁连弧盆体系中局部洋底火山活动中的热液喷流形成;泥盆系Hg、Sb异常尚无区域上合理的构造环境来解释;Mo含量于石炭系出现峰值,说明北祁连造山带周边处于强烈抬升剥蚀;W、Sn异常反映了奥陶纪、志留纪俯冲碰撞的构造背景。这种水系沉积物测量元素异常特征与构造带构造演化阶段同步响应的规律性表明,水系沉积物测量中幔源元素的相容(不相容)特性可很好地判别单一旋回造山带的构造环境,采用大数据样本将勘查地球化学理论拓展应用于大地构造学研究是可行的。

利用重、磁、电资料对天津市地球物理场和基底构造特征进行了综合分析和研究。研究认为:重、磁、电综合地球物理场可以较好的复原研究区当今构造格架,区域性的地球物理场总体是太古宇结晶基底的反应,局部异常场的变化与中生代以前形成的褶皱基底的起伏关系密切,表现出被断裂分割的断块组合的特点,沿深大断裂多有磁性火山岩分布。在圈定主控断裂体系的基础上,划分了马兰峪复式背斜、冀中坳陷、沧县隆起、黄骅坳陷4大构造单元,并依据重磁异常对区内局部构造和磁性体的分布进行了圈定,这些成果为区域地壳稳定性和矿产资源评价提供了基础地球物理资料依据。

以在新疆某金矿展开的水文地质调查为例,研究和分析高频大地电磁测深法与双频激电法相结合的方法在受人文干扰较大的矿区内找水的可行性与应用效果。研究和分析结果表明:在人文干扰较大的区域使用双频激电法对高频大地电磁测深法进行补充,可避免因人文干扰对高频大地电磁测深法观测影响而错误推断断层位置,能显著提高断层位置推断的精度;两种方法相结合,能有效地解决在受人文干扰较大的矿区内找水的问题。

赞比亚铜带省的主要铜矿床为层控型,铜矿体赋存于加丹加(Katanga)超群下罗恩亚群岩层中。在了解层控型铜矿床地质特征的基础上,在该地区3个已知典型层控型铜矿床上进行了激电中梯和EH-4高频大地电磁系统的试验,通过已知矿体和物探异常的对比研究,总结了该区域含矿岩石和主要围岩的电性异常规律,并建立了主要围岩和矿体的地球物理电性示意模型,为寻找同类型的矿床提供依据和指导。

酸解烃、水溶烃、热释烃等地球化学勘探方法中,样品预处理工作是必不可缺的环节,但是目前我国化探样品预处理装备技术仍然停留在30年前建立的手工化学处理阶段,与当前高精度分析仪器普遍应用的现状极不匹配。笔者基于自主研发的智控型化探样品预处理系统,分别介绍了工作原理、控制结构、实现技术、性能指标及测试检验结果,并将该技术应用于国际大洋钻探ODP(Ocean Drilling Program)204航次岩芯样品酸解烃测试和我国南海北部海水水溶烃指标测试,验证了其在天然气水合物地球化学勘探中的效果。实践证明,该系统具有自动快速、精密安全、便携简洁的特点,促进了化探样品预处理技术装备的进步,在我国化探样品实验室预处理和野外现场工作中具有广泛的应用前景。

中国辽阔的海疆和丰富的内陆水域为历史悠久并辉煌的航海史留下了丰厚的水下文化遗产,古代木质沉船承载着复原中华海洋文明的梦想。因此,水下考古学迫切期望相关学科的技术支持,来对水下被掩埋的古代木质沉船进行探测。笔者通过对木船的实物模型磁场进行测试及分析,证实了木船可以引起周边磁场的变化,同时查明了木船引起磁场变化的场源物质,从而证实了磁法探测木质沉船的可行性、可靠性和有效性,并讨论了磁法探测木质沉船的应用条件。

安徽某铜矿区由于电磁、人文干扰严重,传统的电磁法无法取得有效的数据,抗干扰能力较强的CSAMT法在该区检查点数据均方相对误差达到了53.6%,勘探效果较差。将广域电磁法应用到该矿区,取得了质量较高的数据,平均相对均方误差为5.6%。与相同剖面上的CSAMT法反演结果相比,广域电磁法的反演结果与地质资料吻合,深度误差小于10%,矿体的位置与钻孔信息相符。试验结果表明,广域电磁法具有较强的抗干扰能力,可用于强干扰矿区探测。

针对偶极装置瞬变电磁法的特点,利用三维正演模拟计算了不同产状低阻薄板的三分量响应,并对瞬变响应曲线特征进行了初步分析。在青海夏日哈木矿区开展野外试验,获得了良好的应用效果。正演计算及实测结果表明:水平分量响应能够显示异常体的边界、倾向,垂直分量响应主要反映异常中心。多分量综合解释可以更准确地反映地下异常体的中心位置、边界、倾向等几何参数,为实际资料解释提供依据。

针对海量地震数据逆时偏移所面临的问题和挑战,解决逆时偏移海量计算和海量存储需求在CPU/GPU异构集群平台上实现时的技术瓶颈,重点介绍了基于GPU-RDMA直接通信技术和GPU-Stream流技术的并行算法,形成适合于GPU集群的大规模分布式并行计算,即高密度采集地震数据的三维叠前逆时偏移计算技术;应用高密度实际地震数据测试,计算效率可提升15~40倍。

南海北部陆坡区大部分为深水崎岖海底地貌,各种类型多次波十分发育,多次波的辨识和压制历来是该区地震资料处理的难点和重点。选取适合的多次波压制技术方法是获得高质量成像地震剖面的关键。通过对东西向排列的三条测线原始资料中多次波的发育情况研究,分析了该区多种类型多次波的特点,组合应用τ-p域预测反褶积、自由表面多次波衰减 (SRME)、高精度Radon变换和分频能量衰减法,对各种多次波进行有效压制,使叠加效果和质量明显得到改善,中、深层反射波组特征清楚,易于辨识和解释。

针对海外新区新领域勘探时面临的地质条件复杂、水深变化大、钻井稀缺且分布不均、速度资料缺乏等问题,常规的方法往往难以进行精细的时深转换。为了有效落实构造,笔者提出借用地震资料和仅有的井资料来构建虚拟井进行无井区域的定量化表征,合理构建虚拟井,有效降低速度场建立的不确定性。利用虚拟井约束速度场建立,为无井或少井、水深变化大、地层变化剧烈地区的时深转换提供了一种切实可行的选择,有效地提高了时深转换的精度,为圈闭优选以及有利目标评价奠定坚实的基础,从而降低勘探风险。

西藏甲玛铜多金属矿的钻孔分析数据多呈条带状分布,采用协同克里格法对这种条带状数据进行插值时,易出现端点数据权值偏大的情况。笔者介绍了协同克里格算法的相关理论,以此为基础,对端点数据的权值进行校正,使越远的数据点权值越小,并且给出了校正算法的程序代码。以2012年甲玛矿区勘探工程的Cu含量数据为例,分别进行了协同克里格法插值和权值校正的协同克里格法插值,实验结果表明,权值校正的协同克里格法能取得更为良好的效果,对于西藏甲玛铜多金属矿的地质属性、储量估算等空间数据建模具有重要意义。

地电化学方法作为覆盖区矿产资源勘查的一种有效手段,其原理是在人工外加电场作用下,将近地表介质中呈电活动态的物质选择性地提取,通过研究电提取元素组合、含量分布及异常特征,进而提供找矿信息的一种勘查方法。笔者通过在内蒙古洛恪顿矿区开展地电化学勘查研究,验证了地电化学法在内蒙古东乌旗风成砂覆盖区勘查的有效性,并通过对不同提取时间、不同密度的载体物质等提取条件的对比研究,确定在该区进行地电化学勘查的提取时间为24 h,载体物质选用高密度泡塑。

小波变换多尺度分析是重力资料处理中一种常用的方法,其分析的结果与最优小波基的选取有关。笔者结合重力数据特征,首先从理论层面上分析最优小波基的选取方法,再根据理论模型进行不同小波基的对比实验,最后对华北地区实测重力数据进行小波基对比试验,认为db11小波基为重力数据多尺度分析的最优小波基。

蓬莱9-1油田的潜山为中生界花岗岩,经钻井揭示该油田潜山具有埋深浅、风化作用强、裂缝储层横向变化快的特点。通过精细岩石物理研究,密度在该油田潜山段能够较好地识别裂缝储层,但是由于潜山段井间密度基线差异较大,对利用密度进行井间裂缝储层预测提出了挑战。笔者采用基线差密度校正法对井间密度基线进行了一致性处理,并通过构建正演模型分析了密度变化对AVO响应特征的影响,最终利用叠前同时反演技术得到基线差校正后的密度体,解决了密度基线的差异性对裂缝储层预测的影响;还结合裂缝储层的基线差校正后的密度与总孔隙度之间良好的规律关系,利用基线差校正后的密度体在较好地描述潜山段裂缝储层展布规律的基础上,进一步刻画了井间裂缝储层的孔隙度发育程度,并得到了验证井的验证。该技术在蓬莱9-1油田潜山裂缝储层预测的成功应用,为今后类似潜山裂缝储层研究提供了借鉴意义。

地震子波在地震数据处理中扮演着至关重要的角色,传统的子波提取都是假设子波为最小相位的,但是实际数据中的子波却是混合相位的。为了能够得到一个较为准确、真实的地震子波,笔者采用高阶双谱进行子波重构,然后利用得到的地震子波对叠后数据进行子波整形处理。仿真实验和实际资料试算结果表明,高阶双谱提取的地震子波与实际情况吻合度更高,利用所提取的子波对叠后数据进行处理,可改善剖面的分辨率。

自然界中单质砷少见,大多数以硫化物的形式存在于岩石和砷矿中。地方性砷中毒是一种生物地球化学性疾病,对人类健康损害极大,因此,对砷中毒的研究日益受到人们的重视。笔者根据河套地区多目标区域地球化学调查资料,全面分析As在不同介质中的分布特征,圈定出河套地区砷中毒区的范围,对河套地区砷的地球化学分布特征及分布规律进行总结评价。从As在各种来源物质中的含量特征分析,最终得出结论,河套地区富含As的来源物质主要是黄河冲洪积物。

利用探地雷达进行加油站快速调查的主要程序包括收集资料、走访、现场踏勘、物探初勘以及试采样等,最终达到初步了解加油站的基本情况、渗漏污染风险以及可能污染渗漏点的目的。选择上海、北京、南京地区各一座加油站,详细介绍了快速调查的过程及结果。其中,上海和北京的两座加油站经钻孔采集土壤气体及探地雷达探测后,判断存在污染,而在南京加油站,探地雷达探测结果表明场地经过修复已不存在污染。

粒子群优化算法(PSO)是通过模拟鸟群觅食过程中的社会行为而提出的一种基于群体智能的全局随机搜索算法,已有研究学者证明PSO算法是一种有效的地球物理反演方法,不依赖初始模型。此次在研究常规粒子群算法的基础上,针对常规粒子群优化算法易于陷于局部极值,后期收敛速度慢,反演精度不高等缺点,提出了一种改进的充分混沌振荡粒子群优化算法。针对粒子群算法的特点,改进速度更新公式,使粒子更快获取与当前全局最好位置的差异,增强粒子的学习能力,并用此算法在matlab2012b编程环境中对均匀半空间电阻率层析成像异常体理论模型进行了二维数值试验。结果表明,此种算法反演时不依赖初始模型,搜索空间增大,实现全局搜索,在准确性上优于标准PSO反演,成像质量优于Levenberg-Marquardt法反演。

电磁耦合感应是频谱激电法中一种很强的干扰因素,尤其在低阻区和大极距测量时,影响了探测深度和探测效果。国内目前主要的去除电磁耦合的方法有多频振幅去耦和多频相位去耦,这些方法去耦的原理是基于激电效应和电磁耦合效应在频域内振幅和相位的差异,但去耦效果在电磁耦合感应强烈时并不理想。此次研究从激电效应的模型出发,采取指数函数拟合激电效应的方法,从时域内去除耦合感应,并通过计算去耦后的相位和相对相位与直接进行相对相位校正的结果进行对比,发现进行指数函数拟合后计算得到的相位受电磁感应的影响更小,去耦效果更佳。

采用三角网格剖分的有限元法,研究了2.5维航空瞬变电磁法正演模拟问题。利用时频变换数值方法将时间域电磁场转换到拉氏域,再利用傅里叶变换将三维问题降维变为2.5维问题,然后由有限元法求解得到拉氏域二维电磁场,逆拉氏变换后得到时间域航空瞬变响应。为了回避正演模拟中总感应磁场在场源处的奇异性问题,采用异常场算法,场源响应通过在微分方程中施加背景电磁场实现。由于瞬变电磁信号具有较大的动态范围,而且需要经过两次正、逆拉氏变换和傅里叶变换,每个环节的计算精度和速度要严格控制在较高的水平上,否则积累误差会非常大。模型计算表明均匀大地和层状大地模型解析解与数值解吻合很好。这证明该算法是正确可行的,可作为研究二维复杂地质体的方法手段。

针对双感应测井受到泥浆侵入和围岩等因素影响,采用小生境技术的改进遗传算法对双感应测井进行原状地层电阻率和侵入半径等参数反演。利用多层层状地层模型对算法进行验证,反演结果能较好地反映地层模型参数。实例资料的应用结果表明,改进遗传算法反演出的地层电阻率使测井解释结论更加接近试油结论。

品质因子(Q)是反映地层对地震波吸收衰减强弱的重要参量。在强衰减条件下,常规方法估算(如谱比法等)的品质因子往往比物理定义的品质因子下限(2π)还小。通过考察两者差异的来源,给出了两者的换算公式。模型测试表明,当品质因数小于30时,常规估算品质因子和物理定义品质因子的相对误差将超过10%,两者应加以区分,不可混用。根据两种品质因子的特点,有如下建议:当拟合Q-V经验式时,使用物理定义品质因子;当进行反Q补偿时,使用常规估算品质因子;当对同一工区的品质因子进行对比时,应换算成同一类品质因子。

针对高密度地震勘探下的三维观测系统海量面元属性计算需求,基于OpenCL并行编程模型,研究并实现了适用于异构环境下面元属性的并行计算方法。根据面元分析算法特点将整个网格分成多个子区域,子区域可由不同设备以粗粒度方式并行,而子区域内部以炮检对方式细粒度并行。采用HP Z820工作站,在CPU+GPU异构混合平台下的试算结果表明,异构多核处理速度是CPU(单核)的30倍以上,数据生成速率高于300 MB/s。

燃气管网是城市能源输送的基础和保障, 准确的管道平面位置和埋深是燃气公司运营管理、建立GIS系统的重要信息。近年来,PE管由于防腐能力强等优点被广泛应用于中、低压城镇燃气输送中,由于PE管为惰性材料,非金属、不导电、不导磁,确定其在地下空间的位置一直是管道探测领域的难点。通过分析探地雷达的探测原理及其定位方法,研究了无示踪线敷设的PE管道在探地雷达中的成像特征及其与钢质管道、电缆等的区分方法,并分析了拐点、三通、带有套管的PE管道的确定方法,开挖验证了探测方法的可行性与精度,研究结果对提高PE管道的探测精度,建立燃气管网信息系统,确保管道安全运营等具有理论和现实意义。

TSP探测已成为隧道超前地质预报最为重要的一个手段。笔者结合实际工作,对TSP203型探测仪在雷管、炸药的使用,数据处理滤波窗口的选择,隧道管波的消除等问题进行了讨论,如采用延时触发雷管保证数据采集的同步性,改造调整触发系统;调整炸药量,改进封装;采用带通滤波,压制管波等。这些应用手段可供其他使用者借鉴。

在隧道超前地质预报中,负视速度法以其简便、快速的特点被广泛应用。常规的方法是直达波时距曲线和反射波时距曲线的交点即为反射界面的位置;但是对于倾斜界面,如果只是单纯的延伸时距曲线,并不能准确地找出界面位置,而且当倾斜角度比较大时,误差更大,这样在实际处理数据时,往往因为处理不当,造成预报的不准确,以致于实际操作出现大的事故。针对此问题,笔者主要研究倾斜界面,采用最新坐标法求反射界面的时距曲线,并对所得时距曲线进行插值拟合,主要包括多项式拟合、一元三点等距插值以及连分式插值。通过大量试验,比较各个插值拟合的特点,最终得出由多项式拟合对时距曲线插值,能够准确地确定反射界面的位置;最后通过几何公式求出界面倾角(视倾角),为负视速度法数据处理提供方便。

以中国知网《中国学术文献网络出版总库》为统计源,对《物探与化探》1979~2015年4月之间所有入库的论文进行统计分析,研究高被引论文的分布规律。结果表明:截至2015年4月,该数据库共收录了《物探与化探》论文4 779篇,其中被引用的论文3 046篇,被引率约为64%。重点分析前100篇高被引论文的分布规律,发现前100篇论文刊出时间跨度在1984~2010年,且单篇被引频次均大于33,总被引频次>300的论文集中出现1998~2004年;从栏目和学科分析,综述栏目影响力最大,其次为方法技术栏目,其余栏目影响力一般,电法、化探、地震类文章所占比例较多,相对影响较大,其次为探地雷达类文章;从作者群分析,个体作者有28位,其余均为集体作者,以第一作者统计,发表了两篇及以上论文的作者有10位,论文数占23%。最后,考察前10篇高被引论文的生命力,发现这10篇论文直到现在被引频次仍然较高,说明论文具有旺盛的生命力。