粤北地区一六多金属矿区主要矿种为砷、锑、铅、锌、银、钨、锡、铌、钽等,矿床成因类型复杂,控矿因素多样。近期在该矿区开展了1:5万水系沉积物测量、土壤地球化学测量、高精度磁法、可控源音频大地电磁法(CSAMT)等多种物化探方法勘查工作,查明了勘查区的元素表生分布情况,圈定了多处综合异常。经综合评价各种异常,查明了F3断裂为导矿、容矿构造特征,F2、F3断裂夹持地段具有较好的找矿前景,具高阻特征的黑云母花岗岩的凹陷部位及多组构造的交汇地段是成矿最为有利地段。

江西仙姑台铜多金属矿位于九瑞矿集区,是近年整装勘查区中发现的斑岩-矽卡岩-热液充填型铜多金属矿床。本文在系统分析其成矿地质背景、控矿条件、找矿标志、土壤地球化学及地球物理等特征的基础上,归纳并提取了矿床的找矿信息。根据前二者基本可以圈定找矿区段,再结合1:1万土壤异常、1:1万高精度磁测上延50 m磁异常、激电探测视极化率与视电阻率异常,以及EH-4连续电导率剖面测量异常等多元信息,便能较为有效地确定隐伏矿体的大致分布位置。依此建立了仙姑台铜多金属矿床的综合勘查模型,对该区寻找此类矿床有着十分重要的意义。

为总结新疆东天山地区与基性-超基性岩体有关的岩浆型硫化物铜镍矿床地球物理特征(电性),在天宇铜镍矿区开展了TEM方法试验研究,通过TEM试验数据,初步总结了地面瞬变电磁法TEM响应、时间常数、电阻率等参数在矿体、断裂、岩体等地质体的特征规律。试验结果表明,硫化物铜镍矿体的TEM响应曲线晚期衰减缓慢,双对数坐标下,斜率约为1.3~1.5,平均视时间常数约为0.5 ms,背景地层TEM曲线晚期衰减较快,斜率约为2.7,平均视时间常数约为0.23 ms。反演电阻率图中含矿岩体呈明显低阻反应,电阻率低于200Ω·m,背景地层呈高阻,反演电阻率值大于500Ω·m,断裂分布在高低阻过渡带上。瞬变电磁法在硫化物铜镍矿床应用效果良好,能够为该种类型矿床的勘查提供一定的参考。

为加快江城岩脚矿区探矿工作步伐,取得找矿突破,采用综合物探方法进行勘查。首先,通过大功率激电中梯扫面,初步圈定了3个目标靶区;然后,采用音频大地电磁测深法研究靶区的控矿构造及其在深部的延伸情况,从而寻找成矿有利部位;在推测的成矿有利部位进行钻孔验证,共发现隐伏铅锌矿体3个,矿区较原来新增122b+333类工业硫化铅锌矿矿石量576.60万t。该矿区勘查结果表明,激电法与音频大地电磁测深法的联合应用,可以快速圈定深部铅锌多金属矿化异常体,并为后期探矿工程部署提供依据,是寻找同类型矿床的有效方法之一。

浙江下铜山地处钦杭成矿带东段,在岩体接触带发现有钨钼矿化现象。2012年在区内进行1:5000土壤地球化学测量,发现区内板桥山组碳酸盐岩地层中土壤铅锌异常较高,且在大区域中,板桥山组地层是铅锌成矿的重点层位,因而将此处铅锌异常视为成矿重点异常。但考虑到铅锌异常浓集中心并未完全与岩体套合,而是在岩体南边碳酸盐岩地层内,且实地考察时地表未见矿化现象,局部可见不连续氧化帽,推测此处铅锌异常为次生富集成因。为了对异常成因进行进一步研究,选取探槽中岩石样和土壤样进行铅锌含量比较,发现土壤中铅锌含量明显高于岩石;而选取剖面土壤样进行铅锌与铁锰含量对比,也发现铅锌含量变化趋势与铁锰具有较好的一致性。综合分析后将该区的铅锌异常归为碳酸盐岩风化导致的铅锌次生富集产生的假异常,不具成矿意义。

通过对曾家溪矿区外围开展1:10000地质填图和1:10000土壤地球化学测量,系统总结了矿区的地层、岩性、构造及围岩蚀变等特征,在此基础上,进行了土壤地球化学找矿研究,得出以下几点认识:元素的含量特征及分布型式显示,矿区土壤中W、As、Sb浓度克拉克值和变异系数均较大,元素为对数多峰分布型式,表明这些元素卷入了成矿作用;聚类分析表明,矿区主成矿元素组合为W、Sb、Au、As,其综合异常可作为找矿的直接标志;综合分析地质和地球化学资料,在矿区圈定了4个土壤地球化学异常区,其中Ⅰ号、Ⅲ-1号、Ⅳ号异常带具较好的找矿前景,为下一步找矿工作的重点靶区。

对瑶上坑地区土壤元素含量进行数学地质分析及单元素异常评价可知,研究区土壤中Cu和Mo、Pb和Zn具有良好的亲和性,其中Cu和Mo的异常范围一致性较好,异常强度高,规模大,主要分布于岩体与老变质岩接触带两侧,可能与不同岩性界面充填的中高温成矿热液有关。研究区共圈定了4个土壤地球化学综合异常块段,对Ⅱ号综合异常块段进行工程查证,发现元素异常高值与与石英破碎带有关的张性断裂关系密切。建议对其他3个综合异常块段开展相关工程查证,从而确定各元素异常与北东向断裂构造、岩性接触带之间的关系。

庐枞矿集区科学钻探钻遇岩性复杂,岩性亚种类别繁多,利用测井资料识别岩性存在较大的技术难度。笔者采用网格搜索法、粒子群优化和遗传算法三种方法优选支持向量机的核函数参数γ和惩罚因子C,其中基于遗传算法优选的支持向量机参数准确率最高。利用测井,结合岩芯、录井等资料,基于遗传算法建立支持向量机岩性自动识别模型,该模型实际数据预测总体符合率为86.86%,优于BP神经网络,全井岩性识别与岩芯录井相符,取得了好的应用效果。

静态效应是深部探测噪声之一。为深入认识静态效应,以均匀大地为背景,卡尼亚视电阻率为解释参数,分别模拟旁侧和轴侧两种观测方式中含有静态效应的地表响应,得到以下结论:(1)两种观测方式中的静态效应特征表现一致。(2)异常体正上方的测点受干扰程度最大,测点离异常体越远,受干扰程度越小。(3)低阻异常体引起干扰区域的等值线下凹,电阻率越低下凹越明显,高阻异常体引起干扰区域的等值线上凸,但增大异常体的电阻率,等值线上凸的变化并不明显;无论是低阻异常还是高阻异常都会引起干扰区域的中高频段等值线近乎直立。(4)低阻体的静态效应使低频段的标准曲线平行下移,但在中高频段标准曲线平行下移程度与低阻体的电阻率有关,电阻率越低,标准曲线平行下移程度越差,这是由于电阻率较低的异常体在中高频段有较强的电磁感应异常,这种异常被叠加到了静态效应中;而高阻体的静态效应使标准曲线在整个频段上平行上移。研究结果可为静态效应的识别及校正算法的改进提供参考,具有一定的理论和应用价值。

在新疆戈壁地区年降雨量少,水分蒸发量大,地表长期处于干燥状态,易形成干燥薄层干质第四系堆积。物探大功率激电勘探需要较高电流,在干燥的地表处埋设电极接地电阻往往较大,给供电造成较大困难。为有效解决此类问题,实现大功率激电勘探的可行性,同时兼顾提高生产效率,在参考借鉴前人研究成果以及生产经验的基础上,总结并付诸应用了改善干燥薄层松散地表地区接地电阻的方法技术,即采用湿土掩埋多孔片状电极。该方法的应用,不仅解决了该类型地区电极供电问题,同时极大提高了生产效率,野外勘探数据质量也大幅提高,取得了较好的应用效果。

为了解决不同药量激发对地震数据品质的影响,在室内处理中进行了系统的分析和试验,通过对地震数据的自相关统计、频率统计、能量统计等综合分析,找出激发药量与地震波特征的相关性,并在工区内采用点-线-面的分析方式说明激发药量变化对地震数据品质的影响。根据上述分析思路,在数据处理中,提出了量化分析与迭代处理等技术思路,应用时频域球面发散与吸收补偿、地表一致性振幅和地表一致性反褶积技术,解决了不同药量激发对地震数据品质的影响,得到了较好的处理效果,为CY城区老油田的增产上储提供了可靠的地震资料。

为更好地解决井旁矿体的勘探及盲矿的预测问题,探讨了地-井方式激发极化法对于井旁的规则形体(矿体)的激电影响;采用解析投影法,以球体和板状体两种模型为例,遵循"单井-多井"的激电规律来判别矿体的空间位置。最后,归纳总结出地-井方式激电在实际工作中的使用条件,能够快速判别井旁盲矿体的空间位置。结论指出,合理的施工方式以及适量的观测数据对预测矿体的产状具有积极作用。

在地-井瞬变电磁正演模拟中,前人均以总场为研究对象,分析响应特征。此次选择地-井瞬变电磁异常场为研究对象,对单异常体和多异常体以及在"定源异井"和"动源定井"两种观测方式下典型地电模型进行地-井瞬变电磁法三维正演模拟。首先推导了二次磁场的扩散方程,并用有限差分法进行数值计算。通过分析以地-井瞬变电磁异常场为研究对象,认为异常场能反映目标体空间几何位置参数。研究结果表明:在不同钻孔中接收的异常响应随时间推移而衰减减弱,但异常变化特征保持不变;在不同方位布置场源得到的异常响应差异明显,根据其测量结果可判定异常体空间位置信息。最后总结影响地-井瞬变电磁异常的主要因素有:目标体的埋藏深度、目标体与钻孔之间的耦合关系以及场源的位置关系。研究结果为相关资料解释提供理论参考。

一直以来,人们都倾向认为地电化学方法取得的异常是由其吸附的金属离子引起,文中通过多个矿区地电化学试验发现,电提取微量元素异常往往与Fe、Al等常量元素异常高度一致,而Fe、Al等常量元素是组成粘土矿物的主要成分。进一步对地电化学泡塑样品开展扫描电镜观测,发现电提取后泡塑载体样品中存在大量的大小从数微米至数十微米的粘土矿物颗粒。由此初步推断,当前所使用的地电化学方法取得的异常很大程度上是由土壤中存在的具有电活动性的极细粒粘土矿物颗粒引起,地电化学提取过程对这些粘土矿物颗粒具有选择性吸附。

油气地球化学勘探中常用的顶空轻烃和物理吸附烃属于吸附态的烃类,两者在处理土壤样品时没有粉碎,使得吸附烃没有完全解吸。油气化探土壤样品解吸气技术就是利用自行研制的油气化探原位土壤样品保存与解吸装置,通过实验选择加饱和盐水或纯净水,改变样品量、样品解吸时间、负压条件,从而确定解吸气提取的最佳实验条件,建立油气化探土壤样品解吸气提取的方法。运用重复性对该方法进行评价,并选择富安油田试验区的一条已知地质剖面开展土壤中解吸烃指标的应用,研究结果表明,解吸气技术在油气藏上方具有较好的化探异常响应。

针对坨11南地区沙二段8砂组含油砂体较薄,低于地震资料分辨率,且油砂与水砂纵波阻抗差异较小,有效储层识别难的问题,本次研究在分析油层与水层的地球物理响应特征的基础上,应用地质统计反演技术,并结合电阻率曲线来约束反演,预测出了该区沙二段8砂组含油砂体的空间展布特征,并探索性地预测出了该区油藏的油水界面。反演结果证实:坨11南地区沙二段8砂组油藏的油水界面大约在2237 m,扩大了早期研究确定的含油面积,与新钻井结果吻合较好。地质统计反演结果首次在坨11南地区的探索应用中取得了较好的效果,为该区进一步的勘探拓宽了思路。

海底热流探针是一种高分辨、高精度的温度测量设备,定期对其进行温度校验是保证其测量数据准确性的一个必要环节。鉴于海底热流探针的尺寸和其他技术指标等特点,传统的温度校验方式无法适用于广州海洋地质调查局自主研发的温度测量仪。针对该问题,设计了一种基于美国海鸟SBE 917plus型温盐深(CTD)测量仪的适用于深海测温设备的温度校验方法,通过海上试验确定其可以适用于海底热流探针的校验,为用常规方法无法进行校验的深海测温设备提供了新的校验方法。该方法也可用于其他的深海测温设备的温度校验工作。

叠前CMP道集中,走时为双曲线的地震反射同相轴经过部分动校正(NMO)之后变为近似抛物线,当道集中缺失某些地震道时,可利用抛物线Radon变换通过迭代计算进行地震道的重建和恢复。笔者基于抛物线Radon变换的基本原理,利用加权抛物线Radon变换的计算方法,进行叠前地震道的恢复和重建,并且在数据域对其加权系数进行改进和优化,模型数据和实际资料的试算结果表明,改进后的计算方法即使在较强的随机噪声下依然可以稳建同相轴,且避免了常规方法在重建过程中产生虚假同相轴的缺点,与原始的加权抛物线Radon变换的计算方法相比,新方法具有压制随机噪声的优点,即具有较好的抗噪性,计算精度也有所提高,且算法稳健、高效,具有良好的应用前景。

塔河油田缝洞储集体空间非均质性强,基于地震资料的确定性预测方法表征缝洞储集体时存在多解性。采用一种基于马蒙算法的地质统计学反演方法实现了缝洞储集体的定量预测并作出不确定性评价。首先从地质、地球物理角度获取目标区储集体发育的先验信息,再进行地质统计学参数的实验调试,最终利用地质统计学反演获得储集体岩相类型结果及波阻抗结果的多个实现,并对预测结果作出不确定性评价。该方法提供了一种地震数据主导的缝洞储集体定量预测手段,能够较好地解决溶洞储集体纵向深度归位、地震预测成果不确定评价问题,对于该类油藏的地质建模表征具有指导意义。

矩形棱柱体重力梯度张量异常常用的正演计算公式含有解析奇点。结合理论推导过程详细分析了"奇点"存在的原因,并基于前人提出的长方体ΔT场及其梯度场无解析奇点理论表达式,建立了矩形棱柱体重力梯度张量无解析"奇点"公式,通过模型计算结果对比和理论分析证明了其正确性。

因为逆时偏移采用双程波动方程的缘故,加之利用零延迟互相关成像条件,由此带来了不可避免的低频成像噪声。基于Poynting矢量进行去噪的方法可以有效地去除这类低频噪声,该方法利用正常反射成像点与异常成像点处的炮检波场传播方向间夹角的不同来达到去噪目的。对于波场传播方向间的夹角,利用波场的Poynting矢量方向与传播方向一致这一特点来进行求取,而在求取Poynting矢量的过程中,针对无法利用原有公式求取Poynting矢量的部分,采用平滑处理的方式;对于额外增加计算量这一缺陷,使用了CPU/GPU异构并行计算。利用上述方法,对双层速度模型及Marmousi速度模型进行了去噪测试,模型试算结果显示:文中所采用的平滑方法可有效提高Poynting矢量求取的稳定性,引入CPU/GPU并行计算可大幅提高计算速度;双层速度模型在最大去噪角度为70°时去噪效果较好,Marmousi速度模型在最大去噪角度为100°时去噪效果较好。

径向基点插值法(RPIM)作为一种高精度的无网格方法,其形函数采用与径向基函数结合的插值方法构造,边界条件可直接加载。将RPIM用于点源二维变分问题的求解,介绍了RPIM的近似原理;推导了点源二维问题的RPIM总体矩阵表达式,简述了背景网格积分技术,研究了高斯点数目对RPIM计算精度的影响;最后通过数值试验得出了支持域无量纲尺寸α最优选择区间与RPIM形状参数最优值。研究结果表明:RPIM求解点源二维变分问题具有较好的鲁棒性,α最优区间为1.0~1.2。

虽然国内外大部分瞬变电磁仪器都针对原始数据采取了一系列的数据处理方法来压制噪声、提高信噪比。但是当天电干扰、人文干扰严重时,噪声仍有可能残留到周期叠加后的数据中。时间窗口抽道叠加处理是周期叠加后瞬变电磁数据处理中的一项重要内容。本文提出将稳健M估计算法用于时间窗口内采样数据的抽道叠加处理。通过对其在模拟数据与实测瞬变电磁数据中的应用效果进行对比分析,发现其相比于传统的算术平均算法、几何平均算法等,可进一步压制类高斯随机噪声与尖峰脉冲噪声,提高数据质量。

针对目前双曲Radon变换Radon域能量团能量泄漏的问题,提出一种基于稀疏约束反演算法的高分辨率Radon变换进行多次波的压制。该方法在常规双曲Radon变换的基础上加入稀疏约束条件,应用共轭导向梯度(CGG)反演算法进行求解,能有效地提高Radon域速度谱的聚焦效果,有利于分离一次波和多次波。模型和实际资料试算证明了该方法的有效性和实用性。

总结了探地雷达探测的技术工作方法,讨论了强干扰背景下的数据处理过程,列举了探地雷达低频天线在岩性界面划分、软弱地质体圈定、活动断层探测、地裂缝探测、抛石界线划分等方面的应用实例。实践表明,要获得高分辨率的探地雷达探测剖面,资料收集、现场踏勘、干扰因素分析、数据采集过程和数据处理流程的比选实验是非常重要的。希望通过本文的介绍和讨论,对使用探地雷达低频天线开展深层探测起到帮助和借鉴,更大地发挥探地雷达低频天线的探测能力与作用。

基于水和岩土介质的介电常数差异,应用GPRSIM软件研究在不同水深条件下二层介质的雷达响应特征。一般情况下,雷达天线频率为50 MHz时,勘探深度可达到10 m左右。根据南京长江二桥桥址区的地质资料,建立含有水、淤泥质粉质黏土、粉细砂、砂砾卵石以及砾岩的水下砂体模型,并应用GPRSIM软件对该模型进行正演研究。研究结果表明,天线频率为50 MHz、水深不超过4 m时,雷达影像能够较好地反映出水下各岩层的赋存状态,特别是能够圈定出水下砂层的厚度和分布范围,这为实际水下砂体的勘探提供了重要的理论依据。

新世纪以来,矿产勘查投资上升,但矿产发现率并未明显提升。过去十年矿床发现成本不断攀升,已经翻番。矿产勘查正逐渐向盖层下深部转移。严峻的矿产勘查形势推动着勘探地球物理技术进步,在仪器设备、数据解释与反演、方法应用以及矿床发现等方面取得了长足的发展:更高的灵敏度和精度、更多种类型数据的无缝采集、更加精准的解释方法、更大的探测深度、更广的应用领域以及提升的矿床发现成功率。与此同时,物探方法充分借鉴了当今信息技术的最新成就,与地质和其它勘查方法不断渗透与融合,不断增强矿产勘查能力与成效。

新中国成立以来,我国逐步研制出几十部物探化探技术标准,为基础性、公益性和战略性地质工作中物探化探方法技术应用提供了保障,同时也为物探化探技术标准体系的建立提供了前提。本文通过对物探化探技术标准体系的研究,对物探化探技术标准体系的构建原则、构建基础及技术划分思路进行了探讨,为建立分类科学、结构合理、层次清晰的物探化探标准体系奠定了基础。同时,对勘查技术领域标准化工作的推进具有积极的意义。

针对储层流体地震检测技术不容易识别油层(不含气)的现状,深入研究油、水弱弹性参数差异条件下的地震响应同油水饱和度变化之间的关系,对提升油层地震检测成功率有重要意义。因此,利用矢量波场数值模拟技术,对不同含油饱和度条件下的油藏模型进行波场正演,利用正演结果探索性地研究仅含油-水混合流体油藏的含油饱和度变化引起的地震响应特征,为油层地震检测和定量解释提供参考。研究结果显示:仅含油-水混合流体的油藏在不同含油饱和度时的AVO响应特征基本一致,利用常规手段较难有效区分含油与含水,但通过压制储层反射中的非油气响应,突出油气响应的振幅校正处理后,可以明显看到储层含油饱和度变化引起的地震响应,且不同含油饱和度范围的地震响应特征不同,呈明显的非线性特征,因此,地震资料携带了储层流体信息,利用地震资料检测储层含油性及含油量是可行的,但对储层含油性和饱和度的合理解释需要以正确认识储层含油饱和度变化同地震响应之间的非线性规律为前提基础。

基于铜镍硫化物矿床"小岩体成大矿"理论与岩石磁学原理,选择了与冷却速度关系密切的磁参数Q值来研究夏日哈木铜镍硫化物矿床成矿作用的热力学过程。该矿区90个钻孔3682件样品的Q值数据统计表明,侵入岩体与变质岩的Q值差异不大,接触带没有形成明显的高Q值环带,说明其热烘烤不严重,推测岩浆侵入时岩浆温度与变质岩围岩温度差异不大,均处于地下深处。从Q值的空间分布上看,以高Q值异常带所代表的构造薄弱带有二处,其一位于岩体的下部接触带,其二位于岩体内部-上部接触带,并根据Q值的大小推断流体先从下部接触带贯入,然后再涌入岩体内部-上部接触带。贯入构造薄弱带的流体所起的作用可能有两种,一是溶解了构造薄弱带上硫化物矿物,起破矿作用,或是在构造薄弱带附近进行渗透,成矿元素迁移,起成矿作用。然而,磁参数Q值在研究岩浆作用的热力学过程实际案例还不多,笔者仅是尝试性的探讨。

基于大地电磁测深结果,结合区域地质特征分析突泉盆地南部的构造格架和结构、地层的展布特征及深部的控制作用。研究发现突泉盆地是一个叠合盆地,其中生界地层是在晚古生代海相沉积盆地基础上发展起来的,晚古生代的构造对中生代的沉积有控制作用。突泉盆地可能是发育于逆冲推覆带前缘的挤压型盆地,其两套低阻层下侏罗统红旗组和下二叠统地层是潜在的生烃层系。

在电磁探测理论中,电导率和磁导率是两个重要的岩石物性参数。在磁性较强的地区进行大地电磁探测工作时,电磁场信号必然受到介质磁性的影响。将磁化率参数引入到二维大地电磁正演理论中,实现了含磁化率的大地电磁有限单元法数值模拟。建立棱柱体模型计算并分析了磁化率参数对大地电磁的电场、磁场、视电阻率及相位等参数的影响。数值模拟结果表明:高磁性介质导致电场升高,磁场降低,视电阻率增大,相位复杂变化,且随着磁性物质的增多或磁化率的增大,这种影响逐渐变大。引入电导率、磁化率光滑约束与磁化率对数约束,采用改进的特别快速模拟退火法实现了电阻率、磁化率参数一维同时反演。对K型、H型中间层高磁地电模型进行反演试算,反演结果良好。该研究为在高磁性地区开展大地电磁工作提供了基础,对实现"第二找矿空间"内的矿产勘探,具有一定的意义。

西拉木伦河断裂带主体位于天山-兴蒙地槽系的中东部,沿西拉木伦河近东西走向延伸,是中国东北地区的一条规模较大的断裂带。该断裂带的界限位置一直是地质界研究的热点问题。目前对于断裂带性质的研究主要集中在大兴安岭以西地区,对大兴安岭以东的地区研究甚少。笔者从重、磁、电的角度分析了西拉木伦河断裂在大兴安岭以东地区的重、磁、电特征,利用小波多尺度分析方法对各异常场进行了分离,基于获得的含有异常信息的各阶图像,并结合大地电磁剖面,综合推断出西拉木伦河断裂的空间展布情况,认为西拉木伦河断裂是一条超壳断裂。

印度尼西亚桑加卢比铅锌矿位于南苏拉威西省,属于环太平洋火山岛弧,是近年来发现的以铅锌为主兼有铜银金等大型多金属优质矿床。以自然电位和激发极化法面积测量筛选浅表异常,以瞬变电磁法剖面测量对重点矿致异常的矿体产状和分布特征进行评价。矿区的自然电位异常和激发极化法异常主要分布在比罗罗、卢满戈和满德拉三处,异常整体呈条带状延伸,据此推测这些电法异常为隐伏的北西向缓倾板状矿体所致。同时,将该矿与日本黑矿型矿床进行对比,总结二者的相似性和差异性,提出桑加卢比铅锌矿既有黑矿型矿床的特点,又具备典型的线性构造矿化的特征,是黑矿型与构造控矿型相结合的综合型矿床。从电法异常特征、黑矿型矿床特征及构造特征三方面提出找矿建议,为该地区及周边地区同类型矿床找矿工作提供借鉴。