作为“未来资源大会2018”(RFG 2018)合作方,国际应用地球化学家协会(AAG)于2018年6月16日至6月22日在加拿大温哥华会议中心组织了第28届应用地球化学学术会议(IAGS 2018)。未来资源大会2018共设能源、矿产、水和地球四大主题。应用地球化学会议(IAGS 2018)在矿产和水两个主题中设10个报告专题,宣读论文113篇,全面交流了3年来国际应用地球化学进展。

针对常规地球化学方法在水系不发育而风成砂较发育的内蒙古丘陵草原覆盖区找矿效果均不理想的问题,以新巴尔虎右旗头道井铜金矿为试验研究区,开展土壤样品中的铁锰氧化物结合态地球化学找矿试验。采用等离子体质谱法、原子荧光光谱法和无火焰原子吸收光谱法配套测试土壤铁锰氧化物结合态的元素含量,利用面积性试验对比矿体上方和外围土壤铁锰氧化物结合态的元素异常特征,圈定并发现了新的隐伏金矿体。结果表明,本次土壤铁锰氧化物结合态元素分析测试方法的精确度和准确度满足地球化学找矿的需求;土壤铁锰氧化物结合态可有效圈定找矿靶区,寻找隐伏金矿。本试验是一项成功的找矿案例,可为该类丘陵草原覆盖区开展地球化学找矿活动提供借鉴。

西藏斯弄多银多金属矿床是在林子宗群陆相火山岩中发现的首例低硫型浅成低温热液型矿床,其独特的成因及成矿地质背景预示着在冈底斯南缘具有巨大找矿潜力。对矿区开展大比例尺岩石地球化学测量,研究该矿床成矿元素分带特征,结果显示:Pb、Zn、Cd、Ag、Au含量的变异系数和标准偏差均较大,表明该系列元素整体的富集强度和富集能力比较高;聚类分析显示Pb、Zn、Cd、Ag、Au具有极高的相关性,表明该组元素与成矿具有密切关系;单元素异常按累积频率达75%、95%和98.5%进行分级,最终圈定2个具有找矿潜力的异常区。基于上述岩石地球化学特征研究,以期为冈底斯成矿带找矿工作提供地球化学找矿方法指导。

内蒙古昌图锡力锰银铅锌多金属矿最初通过1∶5万土壤测量发现,但区内覆盖较厚,地表露头识别困难。为进一步确定找矿有利部位,以1∶5万土壤测量成果为基础,通过开展1∶1万激电中梯测量及测深工作,圈定激电异常7处,分析测深剖面地下极化体规模和空间位置,有效缩小了找矿靶区范围。部分测深剖面经钻探验证发现多层矿体,证实了激发极化法在区内找矿的有效性。此外,Jd6为本次发现规模最大的激电异常,可作为下一步找矿的重点靶区。通过总结本次勘查工作,为该类覆盖区找矿提供参考。

为进行地热资源调查,以银川盆地西部斜坡区为研究对象,通过2条大地电磁测深剖面51个测点的二维偏离度、构造走向等进行分析和计算,并采用非线性共轭梯度二维反演方法对TM模式的数据进行反演,获得了大地电磁测深剖面二维反演电阻率模型。反演结果表明,研究区4 km以浅电性结构单元可分为三层,分别为低阻层—中高阻层—低阻层,推断研究区自上而下依次为第四系、古近系—新近系和奥陶系。根据区域地热地质资料,研究区内最为有利的热储层为新近系红柳沟组,其次为古近系清水营组和新近系干河沟组。通过本次大地电磁测深调查,圈定了研究区有利地热资源储藏范围,证实了大地电磁测深法在沉积盆地地热资源勘查中具有一定的适用性。

五十家子火山盆地铀成矿地质条件优越,地表已发现大量蚀变裂隙带型铀矿化及异常点,为查明控矿断裂沿走向、倾向延伸变化情况及深部铀矿体有利富集部位,便于开展深部勘查工作。因此在研究区铀矿化密集部位开展了氡气及可控源大地电磁测深联合探测工作方法,大致查明了研究区主控矿断裂构造特征,并预测6处铀成矿有利部位,其中2处铀成矿有利部位经钻探查证,发现较好的工业铀矿体。表明氡气与可控源大地电磁测深联合探测寻找隐伏断裂和盲矿体效果显著,适用于控矿因素以断裂构造为主的铀矿勘查找矿工作,为今后铀矿找矿工作提供思路及方向,以期扩大铀矿找矿成果。

湖南省热水圩地热田是东南沿海地区温度最高、储量最大的地热田之一,热储形态为带状。为分析该热田的资源分布规律,指导类似地区的勘探,在区内布置了高精度重磁测量及可控源音频大地电磁测量(CSAMT)工作,构建了区内断裂系统,分析了优良热储位置的地球物理场特征,取得以下认识:① 区内发育两组4个方向断裂,第一组为早期形成相互垂直的NNE和NWW向断裂,第二组为晚期形成夹角约75°近NS和NEE向断裂;② 优良热储位于NWW向断裂F₄和近NS向断裂F₇交汇带附近,地球物理场显示为剩余重力场低值区与高值区的边界,磁性低异常与高异常的边界,电法剖面上的垂向电性低阻带。

根据武汉城市圈岩溶热储地热田的地下热水水化学数据,总结了岩溶热水的水化学类型,分析了岩溶热水中主要组分随温度的变化特征,重点研究了水—岩作用程度和作用时间的关系,系统分析了热水中主要离子的水化学作用过程。研究结果表明,热水中主要组分含量受温度和水岩作用过程控制,TDS含量随水岩作用时间的增加而增加,随着TDS含量的增加,水岩作用受碳酸盐溶解控制逐渐转变为受硫酸盐溶解控制,高TDS时,盐岩溶解作用加强;浪口、五洪山、蛇屋山地热田属同一个岩溶水流系统,汤池地热田、马口地热井属同一个水流系统,其他地热田属各自独立的水流系统。

针对运积物覆盖区找矿面临的技术难题,引入土壤热磁组分测量方法,以冀北蔡家营热液型铅锌银矿、东天山沙泉子岩浆型铜镍硫化物矿以及野马泉地区矽卡岩型铁铜多金属矿为例,选择运积物覆盖地段开展剖面及面积性方法试验研究。蔡家营与沙泉子研究区实验结果表明,与常规土壤测量方法获得的弱小异常相比,热磁组分测量地表异常显著,能够很好地反映出深部矿体空间位置及展布形态,具有强化弱异常、发现新异常的优势;野马泉地区试验结果表明,在运积物覆盖达百米以上的已知矿区或勘查区,热磁组分测量均有异常显示,异常元素空间套合较好,并为已知区外围覆盖区找矿勘查提供了新的找矿靶区。经实验证实,土壤热磁组分测量技术为解决运积物覆盖区找矿难题提供了一种行之有效的方法。

河南省濮阳县梨园岩盐矿区位于东濮凹陷构造单元前梨园沉积中心。在区域矿产资源勘查的基础上,对区内岩盐矿资源进行普查评价。通过“二维地震先行、钻孔验证、数字测井、室内化验”等多重手段,基本查明了区内沙一盐的分布特征、埋深、厚度变化趋势。区内岩盐矿层具有连续多相位、强振幅、高视电阻率、低自然伽马等特征,垂向上呈盐岩—膏盐岩—泥岩的韵律层变化。岩盐资源量达到超大型规模的勘探成果表明二维地震勘探在岩盐勘探中的可行性,高信噪比的原始数据、资料的精细解释是获得丰富地质成果的基础。

文中从地球物理角度对鄂尔多斯盆地航磁特征与地质构造进行了分析,确定了盆地的边界及范围,并在编制鄂尔多斯盆地磁性基底深度图、构造区划图的基础上,对盆地的基底结构、性质及其深度变化特点和构造格局、盖层厚度等方面进行了研究,表明鄂尔多斯盆地基底由前震旦系变质岩系组成,埋深大部分可达3 000~11 000 m,盖层为震旦纪一古生代和中新生代地层;盆地的发生和发展主要受近EW向、NE向和SN向构造制约,多呈隆坳相间排列的特点,盆地构造面貌北部构造走向呈EW向,中东部构造走向呈NE向,西缘构造走向呈SN向。这些认识为今后在该盆地进行油气勘探提供了参考依据。

区域地层发育特征研究认为大兴安岭中南段上古生界具有较好的油气勘探前景,本次系统采集了扎鲁特盆地、突泉盆地、乌兰浩特地区的地层岩石物性标本,测试了密度及电阻率。结合前人物性研究资料与本次工作结果,系统地整理了扎鲁特盆地、突泉盆地、乌兰浩特地区地层岩石物性参数,重点分析了上古生界林西组地层的物性界面,为在该地区开展非震地球物理测量提供了基础性资料。从古地理环境和电阻率特征两个方面对比了三个地区的林西组烃源岩地层,认为突泉盆地地区形成烃源岩的条件相对有利,并且泥岩的板岩化程度低,是寻找林西组烃源岩最有利的地区。

以苏北盆地平原区1:5万灌云县、同兴街幅地质填图为例,在研究区内开展面积性电阻率测深勘探,辅以钻探、测井、地质钻孔联合剖面,浅层地震等方法,与电测深方法进行对比分析,突出该方法的经济性与有效性。利用电测深法获得了区内浅地表电性特征,为区内盐碱地的脱盐化提供依据;对区内地下水咸化特征进行了刻画,获得了区内咸淡水分布特征并对区域内淡水资源的利用提供指导;对区域基岩面特征及断裂构造特征进行划分,在区域东南角划分NE向淮阴—响水断裂。通过钻孔验证,认为直流电测深法在平原区地质填图中可以有效弥补钻孔密度的不足,是一种简单有效的勘探方法,值得在平原区地质填图中广泛应用。

大量观测资料表明,地下介质的物性普遍存在非各向同性现象,只有建立非各向同性模型才能真实地反应地下介质情况。在分析前人研究成果的基础上,从实际地质情况出发,以层状介质的电学性质为基础引入非各向同性系数到对称非各向同性体的研究当中,推导出对称非各向同性体二维大地电磁场的变分方程,实现了模拟对称非各向同性体的有限单元法。将计算结果与Pek的有限差分法的计算结果进行对比验证了程序的正确性。通过固定非各向同性系数在不同倾角下的模型,说明倾角对非各向同性效应的影响;通过固定倾角在不同非各向同性系数下的模型,说明非各向同性系数对非各向同性效应的影响;通过不同倾角和不同非各向同性系数模型的正演拟断面图,更加形象地展示两者与非各向同性效应之间的关系。

土石堤坝的内部隐患是造成堤坝事故的主要因素,严重威胁到坝体的安全和稳定。由于堤坝隐患会随时间发生形态与尺寸的改变,表现出明显的电性结构变化,因此通过时移电阻率成像方法可以实现对土石堤坝的实时监测,进而达到堤坝隐患快速预警的目的。目前的时移电法堤坝隐患监测技术主要基于一维或二维介质模型,无法准确描述三维堤坝结构的时移电性变化特征,为此,基于高密度直流电阻率法探测理论,利用三维非结构有限元数值模拟正演方法,精细模拟典型堤坝隐患模型直流电场的时移变化特征,分析响应变化规律。数值模拟结果表明,时移监测结果对堤坝隐患变化趋势具有良好的反映,堤坝隐患尺寸、位置和形态的改变能够引起监测异常幅值和位置的规律性变化。本文的研究成果可为堤坝隐患时移监测异常识别和灾害预警提供理论指导。

在以往补偿中子测井的蒙特卡罗模拟研究中,地层水矿化度多设置为0,但实际上地层水矿化度变化会对补偿中子测井造成影响。对此文中利用蒙特卡罗方法模拟研究了地层水矿化度对补偿中子测井的影响并提出其校正方法。先后模拟计算了不同孔隙度条件下,矿化度与计数率、计数比的关系以及矿化度对计数比与孔隙度的关系和孔隙度灵敏度的影响。结果表明,在相同孔隙度条件下,探测器计数率随矿化度增加而降低,远探测器计数率降低速率大于近探测器;近远计数比随矿化度增加呈二次函数线性增加;基于大量模拟数据,建立了适用于不同地层水矿化度条件下孔隙度与矿化度的双变量函数关系式,消除了地层水矿化度对补偿中子测井的影响。此外,孔隙度灵敏度在中、低孔隙度地层受矿化度影响明显。文中建立的孔隙度与矿化度的双变量函数关系式,完成了地层水矿化度效应的自动校正,简化了与地层水矿化度效应相关的后续校正工作,避免了复杂的仪器重新刻度,为准确评价储层孔隙度提供了理论依据。

地球化学水样品中锡的含量普遍较低,目前还没有标准检测方法。笔者采用巯基葡聚糖凝胶(SDG)对水样品进行分离富集,利用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定了样品中的痕量锡。通过对SDG柱分离条件优化,得到在过柱溶液酸度为1%(v/v)的盐酸、离子强度(以NaAc浓度计)为0.1 mol·L ^-1、洗脱液酸度为6 mol·L ^-1盐酸、洗脱液体积为30 mL的条件下,锡的分离效果最佳。将该方法应用于实际水样品分析中,方法检出限为0.37 μg·L ^-1,方法精密度(RSD%)在10%以内,加标回收率为90%~110%,可以满足地球化学水样品中痕量锡的测定。

南海北部陆坡潮汕凹陷中生界构造复杂,二维地震资料处理解释结果不能满足地质目标要求,而该海域环境复杂不适合常规的多缆三维地震资料的采集。因此,本文根据长排列单源单缆地震资料采集特点,采用二维和三维地震资料处理相结合的方法,完成准三维地震资料的处理。在处理中,针对性地应用了气枪震源气泡效应压制、组合方法多次波压制、高质量多维插值、三维叠前时间偏移成像等关键技术,首次在该区域获得了三维叠前时间偏移成果,解决了以前二维地震资料处理不能解决的问题,在地质上能够准确揭示逆冲构造内幕。

探地雷达(GPR)作为一种浅部地球物理探测技术,在工程检测中得到广泛应用。为提高雷达资料的解译精度,本文将逆时偏移算法应用于实测数据处理和解释。首先,从Maxwell方程组出发推导了二维TM模式下电磁波时域有限差分(FDTD)方程、给出了CFL数值稳定性条件和数值频散关系。在此基础上,阐述了GPR逆时偏移成像原理及零时刻成像条件公式,并编制了相应GPR逆时偏移程序。为验证逆时偏移对提高成像精度的有效性,设置了两个典型空洞模型,将逆时偏移程序应用于空洞模型GPR正演数据的处理,并与克希霍夫偏移结果进行对比分析。结果表明:相比于克希霍夫偏移结果,逆时偏移剖面中反射波归位更加准确,绕射波收敛更加完全。最后,将逆时偏移算法应用于实测数据处理中,精确圈定了地下管线的空间位置,为道路的后续施工与处置提供了科学依据。

提出了一种基于域生长算法的初至自动拾取方法。首先是由炮记录中的地震道计算其局部标准方差以及局部互相关等局部相似属性,从而形成局部相似属性道。然后将这些局部属性道作为域生长算法的输入,由区域生长算法根据事先设定的阈值和种子点自动识别出噪声区域和有效信号区域,两个区域的边界即为初至时刻。实例表明,该方法具有一定的抗噪性能,易于使用。

高分辨率地震反演面临着:①地震反演是一个不适定问题,存在多解性;②采集和处理流程产生噪声和畸变降低反演算法的稳定性,针对这两个问题,提出一种基于L₁-L₁范数稀疏表示的地震反射系数反演方法。该方法利用L₁范数正则化项降低反演多解性和L₁范数拟合项增加噪声鲁棒性。通过井震联合提取子波构建过完备楔形子波字典,然后用L₁-L₁范数稀疏表示对地震信号进行稀疏分解,实现高分辨率反射系数反演。楔形模型和实际地震资料试算结果表明,该反演算法稳定,具有良好的噪声鲁棒性,通过测井资料标定检验,其反演结果准确可信。

地下介质受到多期构造运动的作用,裂缝以多组形式存在的现象比较普遍,多组裂隙之间的连通性会影响介质的弹性参数。计算含两组交错裂缝饱和岩石弹性模量时,对于裂隙连通的情况,先计算干燥岩石的弹性参数,再通过各向异性流体替换获得含流体裂隙介质的弹性参数。对于不相交裂隙的情况,先对两组裂隙分别计算其饱和裂纹韧度,再计算饱和裂隙岩石的总体弹性参数。研究结果表明:①油水饱和条件下,当裂隙连通时,剪切波分裂参数随着油饱和度的增加变化较小;当裂隙不连通时,剪切波分裂参数随着油饱和度的增加变化较大;②随着裂隙倾角θ的增大,剪切波分裂参数减小;③在油饱和条件下,当裂隙连通时,剪切波分裂参数随着孔隙度的增加稍稍增加;当裂隙不连通情况时,剪切波分裂参数随着孔隙度的增加而减小,减小程度相对较大。

准噶尔盆地近地表对地震资料有显著的影响。在南缘四棵树凹陷高泉背斜部署的一条三分量采集的二维测线的对比中发现,转换横波剖面相比纵波剖面在测线的东段信噪比和能量明显降低。为了进一步分析验证近地表对多波多分量资料的影响,以实际的近地表模型和井资料建立正演模型,按照实际的观测系统进行了单炮的正演,通过对剖面和单炮的分析结合近地表结构调查,发现在东段由于奎屯河的冲刷沉积,低降速带厚度明显加厚,西域砾岩发育,这是造成多波资料能量、信噪比降低的主要因素,而且转换横波相比纵波更易受近地表吸收衰减的影响。

开展航空重力测量数据处理方法研究,提高数据处理的精度,赶超世界先进水平,具有十分重要的意义。本文基于国产三轴稳定平台式航空重力测量系统,开展了航空重力测量数据处理方法研究及相应的软件研制,实现了适用于稳定平台式航空重力数据的卡尔曼平滑算法,在国内首次解算出平台式航空重力空间异常,内符合精度达到0.590×10 ^-5 m/s ²,外符合(与GT航空重力测量系统测量数据对比)精度达到0.581×10 ^-5 m/s ²,数据处理精度达到国际先进水平。由此表明:数据处理采用的方法可行,解算精度高,提升了我国航空重力测量数据处理技术水平。

2017年我国研制出了航磁三分量测量系统,但对于三分量数据的解释与应用还处于探索阶段。笔者从磁法三分量数据向上延拓的公式推导入手,首次获得了三分量数据的向上延拓理论公式。随后设计了以模型中心埋深、模型体积、深/浅部模型的磁化强度、模型顶面埋深、模型间距为变量的立方体组合模型,获得了滤除异常所需的最低延拓高度与物性参数之间的对应关系,并总结得到了一定的规律。最后将总结的规律应用于实测三分量数据中,结合测量区域的地质状况做出了相应的解释,获得较好的结果。

时间域航空电磁测量数据中常伴有表现出低频特性的运动噪声,其幅值远大于航空电磁探测系统的磁场强度,因此能否正确、高效地对其进行去除成为了时间域航空电磁数据预处理的关键问题。经过研究,本文采用正交多项式拟合方法对时间域航空电磁数据中的运动噪声进行去除。对数据中每个半周期时间序列利用正交多项式进行拟合,从而作差达到去除数据中运动噪声的目的。通过对理论数据和实测数据运动噪声去除的效果可以看出,正交多项式拟合方法可以有效的去除运动噪声,同时提升了航空电磁实测数据质量,提高了数据的信噪比。

通过探地雷达进行探雷是一个重要的应用方向,其对非金属地雷或者金属含量少的地雷的探测效果显著。本文针对探地雷达对地雷进行探测时目标特征提取困难的问题,提出了基于马氏距离模板特征的SVM识别算法,并给出了识别结果。该方法能有效提取地雷目标特征,有助于探地雷达数据解释和地雷目标的识别定位。

为了研究宝清县东部土壤硒的含量特征及其与土壤性质的关系,按照4个点/km ²的采样密度在宝清县东部主要农耕区采集了17 470个0~20 cm深度的土壤样品,分析了土壤全硒含量、有机碳、pH等理化指标。结果表明:表层土壤硒含量在(0.01~1.17)×10 ^-6之间,平均含量0.326 ×10 ^-6;73.53%的土壤为足硒土壤,21.14%的土壤为富硒土壤,4.56%的土壤硒潜在不足,缺硒土壤只占0.77%,无硒中毒地区。不同成土母质硒的平均含量由高到低依次为残坡积物>冲积—洪积物>花岗岩>沉积岩>基性—中性火山岩;不同土壤类型硒的平均含量由高到低依次为白浆土>草甸土>黑土>沼泽土>暗棕壤>水稻土;不同土地利用方式硒的平均含量由高到低依次为水田>旱地>草地>建设用地>未利用地>林地。相关分析表明:土壤有机碳(TOC)和pH是影响研究区表层土壤硒含量的主要因素。

南方红土是记录古环境信息的良好载体。为了揭示南方红土剖面磁化率的古环境意义及其与化学蚀变指数之间的关系,采集了湘赣地区黄金(HJ)、沙河(SH)、田村(TC)、高兴(GX)和松木(SM)5个红土剖面共计263个样品,同时进行低频磁化率和化学元素测量和分析。研究结果显示:① 赣南地区均质红土层、红壤层低频磁化率均值小于网纹红土层,红土剖面的低频磁化率均值分布范围介于(12.1~463.91)×10 ^-8 m ³/kg之间。② 衡阳地区红土低频磁化率与对应化学蚀变指数(CIA)值相关性较好,即为磁化率高值区指示暖湿沉积环境,磁化率低值区指示暖干沉积环境。③ 低频磁化率曲线波动频度和幅度存在区域性差异,但从剖面底部往上一致呈现为递减的变化趋势,揭示了湘赣地区红土沉积环境整体上由暖湿向温干方向演变。

首先阐述冲击回波检测方法的原理,然后通过制作试验模型构件模拟了预应力管道由空到密实的四种工况,采用冲击回波法对管道预应力注浆质量进行检测,得出如下结论:随着灌浆密实的增加,板底反射时刻和板名义厚度逐渐减小;从腹板半空方向测试,反射时刻和板名义厚度最大,管道密实的底部反射时刻和无管道处的反射时刻基本相当。最后提出预应力管道压浆中易于出现不密实的部位。通过工程实例验证了该方法的可靠性,在预应力管道损伤检测中具有一定的实用价值。