临沂凸起东北缘位于鲁西地块东端,东侧紧邻沂沭大断裂,NE向鄌郚—葛沟断裂与NW向蒙山断裂控制了研究区内主要构造格架。受新生界覆盖影响,区内主要构造单元边界几乎处于隐伏状态,蒙山断裂东端走向变化及临沂凸起北界角度不整合界线的展布均有待深入研究。本文利用最新1:5万高精度重力资料,基于重力场定性分析及多元化重力位场转换解释,同时结合山东省大地构造单元划分方案,对区内构造单元边界位置及其交切关系进行了重点研究和讨论。分析认为:蒙山凸起、平邑凹陷交界的蒙山断裂在半程镇以东由NW走向转为近EW走向,并明显切割NE向鄌郚—葛沟断裂,且向东再次呈现NW向转折趋势;临沂凸起、平邑凹陷交界的角度不整合界线既非向北终止于蒙山断裂,也非向南转折,而是向东延伸至鄌郚—葛沟断裂,该不整合界线也控制了平邑凹陷南界,使其NW向条带状重力异常向东转折,在区内呈现出“靴形”重力低值异常特征。本研究基于高精度重力边界识别,精细厘定了临沂凸起东北缘地段的断裂体系及构造区划,为该区基础地质研究工作提供了高精度重力数据支撑,同时为下步矿产地质调查工作奠定了良好的基础。

本文总结了近年来我国陆上油气重磁勘探技术的进步及主要应用效果,结合作者的研究成果,从采集、处理、解释、应用这4个方面阐述了油气重磁力勘探技术的新进展,梳理了深层目标、复杂区、火山岩等重点领域的重磁应用效果;并进一步分析了未来油气勘探开发对重磁勘探技术的需求,结合国内外重磁勘探技术新趋势,指出了复杂区深层及火成岩的油气重磁技术发展方向和应用前景。研究结果表明,重磁勘探技术进步明显,对现阶段的油气勘探具有重要的支撑作用,发展高精度、高密度的重磁新技术及重、磁、电、震协同创新技术具有重要意义。

土壤重金属元素含量影响土壤环境质量,依据调查数据采用不同模型对土壤重金属元素含量进行预测是研究土壤元素含量及土壤环境质量变化趋势的重要手段。在研究区1∶25万多目标区域地球化学调查和1∶5万土地质量地球化学评价数据基础上,分别采用单时段增量模型和输入输出通量模型预测2027年土壤中5种重金属元素的含量情况,结果显示:两种模型的预测结果有所差异,但变化趋势一致,5种重金属元素含量均有不同程度增加,单时段增量模型的增幅大于输入输出通量模型的增幅;通量模型的各种输入途径中,Cd、Pb主要通过大气干湿沉降进入土壤,As和Cr主要通过施肥进入土壤,Hg主要通过灌溉水进入土壤;对土壤点位的调查数据、预测数据进行土壤环境质量等级划分,优先保护等级的点位数量比例呈现下降趋势,说明土壤环境质量逐年下降。

为了快速、有效探查堤坝隐患,本文提出了基于线性台阵的微动B超技术。大多数堤坝(土坝)兼顾公路功能,车辆运行产生的震动信号沿堤坝方向传播,基于此,沿着堤坝布设线性台阵,震动传播方向与接收方向一致,为堤坝隐患检测提供了丰富的震源。研究表明,在线性台阵的基础上利用多道采集技术,采集一次可获得多个勘探点数据,提高了野外数据采集效率,避免了震源差异性的影响,提高了横向分辨率以及勘探成果的准确性。将该技术应用于江西九江某堤坝汛前的安全检测,查明该区段存在3处低速隐患,推测为坝基软弱层隐患和堤身介质疏松隐患。实践证明:该技术有效弥补了以往微动勘探效率低、横向分辨率低的不足;并可进行每1 m间距或0.5 m间距的速度扫描,提高了横向分辨率,为堤坝安全治理提供高效、精确指导。

我国岩溶分布范围广泛,岩溶区地质环境脆弱,地质灾害频发,严重威胁到人民群众的生命财产安全,造成了巨大的经济损失。本文采用可控源音频大地电磁法(CSAMT)和微重力法,通过二维拟断面反演、小波多尺度提取剩余重力异常,较好地划分了岩溶区的岩土界面及强岩溶发育带,圈定了溶洞的位置、埋深、规模及空间分布情况。通过钻孔验证,CSAMT解释的岩土界面及强岩溶发育带与钻孔基本吻合,微重力圈定的塌陷溶洞规模及埋深与工勘钻孔基本吻合,表明CSAMT配合微重力法在探测隐伏岩溶塌陷时效果较为显著,可为潜在的岩溶塌陷区及类似地质灾害防治预警提供科学探查方法。

深部金属矿常常是多种不同尺度的非均匀地质体共生,加之矿区多处于地质构造复杂、断层较发育、岩性变化剧烈地区,地表条件和表层结构复杂,造成金属矿地震数据往往是复杂多变、多种波相互干涉的地震波场,信噪比极低,严重制约了金属矿地震解释和隐伏矿体预测。本文以内蒙古查干花钼矿区二维地震数据为例,开展深部金属矿地震数据处理关键技术研究,通过分析研究区内金属矿地震数据的特点,归纳总结金属矿地震数据处理的难点,制定一套针对查干花钼矿区的地震数据处理流程。实际处理效果与地质钻孔剖面上已知的矿体分布吻合较好,矿体较厚区域产生的反射波能量较强,薄层矿体产生的反射波振幅较弱,并支撑了区内地质构造的推断及隐伏矿体的圈定。

采用可控源音频大地电磁法和广域电磁法在江苏省滨海县月亮湾进行地热资源勘查,对可控源音频大地电磁法数据进行近场和过渡场曲线辅助校正和反演约束,获得滨海港地下地热资源电性结构信息,同时采用微动探测方法获得地下几何结构信息。综合分析3种地球物理资料进行解释结果,获得研究区地热模型,确定异常位置,随后钻井深度2 919 m,出水量2 171 m³/d,水温51 ℃,综合物探成果与地质及地热井资料高度吻合,说明运用综合物探方法进行地热勘查,提高了勘探结果的可靠性。

地质体边缘深度对重磁位场勘探半定量解释起着至关重要的作用。目前主要的地质体边缘深度反演方法有沃纳(Werner)反褶积法、解析信号振幅法(ASA)、局部波数法(local wave-number)、Tilt-depth法、欧拉(Euler)反褶积法和曲率属性(curvature attributes)反演法。这几类方法都存在解的筛选问题、稳定性问题和适应性问题。本文主要对不同类型数据和模型的适应性问题进行研究,基本原理分析和模型试算结果表明:沃纳反褶积方法和欧拉反褶积方法适用的数据源类型最多,曲率属性适用的数据源类型次之,Tilt-depth最少;沃纳反褶积方法、欧拉反褶积方法和曲率属性方法能够适应较多的模型,Tilt-depth能够适应的模型最少。对于重力数据,垂向一阶导数的解析信号振幅作为数据源适用于所有方法。对于磁力数据,解析信号振幅作为数据源适用于所有方法。同时,建议其他学者在使用这些方法反演二度体边缘深度时,遵循以下原则:反演方法推荐优先使用沃纳反褶积,其次是曲率属性和欧拉反褶积。沃纳反褶积方法和欧拉反褶积方法的重力数据源推荐使用垂向一阶导数的水平导数,磁力数据源推荐使用水平导数。曲率属性方法的重力数据源推荐使用垂向一阶导数的解析信号振幅,磁力数据源推荐使用解析信号振幅。另外,基于以上的研究结论,对边缘深度反演中解的筛选问题、稳定性问题和适应性问题在未来的研究方向中给出了一些建议。

天然源面波技术作为一种快速、无损的地球物理探测技术,利用天然地球震动提取面波等信息,可在复杂城市环境中取得良好的探测效果。本文在城市规划区中引入天然源面波探测工作,通过剖面解释、提取等效剪切波速度及卓越周期两类场地评价参数、三维可视化绘图等技术工作,查明了规划区内地层分布特征,认为规划区内未发育隐伏断裂,场地条件良好。本次成果对类似地区的场地评价工作具有重要的借鉴意义。

保定凹陷位于渤海湾盆地冀中坳陷西缘,其西侧以太行山山前断裂为界与太行山隆起相邻,查明凹陷内深部构造和精细地质结构,对油气勘探和深部热储调查评价有着重要的意义,同时对太行山山前断裂的发育特征的研究也有一定的帮助。反射地震勘探在深部地质结构探测中具有高精度、高分辨率的优势,因此,在保定凹陷构造单元及其外围开展了深反射地震测量,采用炸药震源激发、长排列多道接收、高覆盖次数的工作方法,获得了高品质的原始地震记录。通过静校正、叠前噪声压制、反褶积和偏移叠加等高精度成像数据处理方法技术,得到能清晰反映测区深部地质结构和构造特征的反射地震剖面。地震剖面清楚地查明了凹陷内断裂构造特征,以此划分了内部次级构造单元。根据地震剖面上识别的角度不整合面,划分了基底构造层、断陷期构造层和凹陷期构造层,并据此探讨了3个构造层的构造演化过程。

1∶25万多目标地球化学调查发现皖北存在大面积富锌潮土,土壤锌含量分布规律、生物有效性及其影响因素研究对发展富锌农业具有重要意义。通过研究皖北潮土与砂姜黑土0~20 cm深度表层土壤和0~200 cm深度剖面土壤中Zn含量分布特征、赋存形态、生物有效性及其影响因素,结果表明:潮土中全Zn含量丰富,有效Zn以中等为主,砂姜黑土中全Zn总体较缺乏,有效Zn较丰富;潮土中全Zn与Mn、有机质、P呈显著正相关,潮土及砂姜黑土中有效Zn均与有效P呈正相关,与pH值呈负相关;潮土与砂姜黑土区内0~200 cm深度各层位土壤中Zn均以残渣态为主,潮土区耕层土壤中易被植物吸收的水溶态和离子交换态Zn含量之和占全锌的0.29%,铁锰氧化物结合态Zn占23.62%;全Zn在 0~85 cm深度土壤中明显富集,主要受土壤P和Mn制约;砂姜黑土区内耕层土壤中水溶态和离子交换态Zn含量之和占0.41%,0~200 cm深度土壤中全Zn含量变化较小。通过本次研究可知,研究区内潮土全Zn含量丰富,有效Zn以中等为主,有效Zn含量主要受土壤pH值制约,因此施用调理剂降低土壤pH值是提升全锌含量丰富的潮土中Zn生物有效性的有效途径。

长江铀矿田位于粤北诸广山岩体中南部,因产有棉花坑(302)、书楼丘(305)和长排等众多铀矿床而著名。空间上,这些铀矿床主要沿着长江岩体和油洞岩体接触部位分布,铀成矿与长江岩体和油洞岩体及其侵入其中的岩脉关系密切。前人对长江铀矿田岩体、岩脉与矿床等的形成年龄开展了大量测试工作,获得了丰富的年龄数据。本文总结了长江铀矿田花岗岩、铀成矿及岩脉年代学研究进展,结果表明:长江黑云母花岗岩岩体形成时间为166~157 Ma(加权平均年龄为160.9 Ma),为中—晚侏罗世;油洞二云母花岗岩岩体形成于245.6~219.6 Ma(加权平均年龄为232.1 Ma),为三叠纪。区内发育辉长闪长岩、角闪辉绿岩、细粒花岗质岩和煌斑岩等多种岩脉,岩脉活动至少可以划分为3期,即晚侏罗世基性脉岩(150~145.1 Ma)、早白垩世酸性脉岩(138.6~123.9 Ma)和早白垩世基性脉岩(110 Ma)。长江铀矿田的铀成矿作用从早白垩世已经开始,一直持续到古新世,年龄数据127~60 Ma,时间跨度较大,可划分为早白垩世成矿期(127~119 Ma)、晚白垩世成矿期(75~67 Ma)和古新世成矿期(61~54 Ma),其中以70~60 Ma(晚白垩世—古新世)年龄数据比较集中,可能是该区铀成矿高峰期。从时间来看,长江铀矿田成岩与铀成矿演化顺序为:油洞岩体→长江岩体→早期基性岩脉→细粒花岗质岩脉→早期铀成矿阶段→细粒黑云母花岗岩脉→晚期基性岩脉→第二期铀成矿阶段→晚期铀成矿阶段。长江铀矿田成岩与铀成矿作用可以划分为6期:三叠纪花岗岩浆作用(油洞岩体)、中—晚侏罗世花岗岩浆作用(长江岩体)、晚侏罗世基性脉岩作用(辉长闪长岩脉,150 Ma;角闪辉绿岩脉,145 Ma)、早白垩世脉岩与铀成矿作用(138.6~110 Ma)、晚白垩世铀成矿作用(75~67 Ma)、古新世铀成矿作用(61~54 Ma)。后续建议进一步加强除棉花坑铀矿床(302)、书楼丘铀矿床(305)和长排铀矿床以外的铀矿床成矿年代学、煌斑岩等其他岩脉年代学以及铀成矿机理研究,为该区下一步找矿提供科学依据。

泸州页岩气区块位于四川盆地内南部,经历多期构造演化,不仅发育非常复杂的断裂,垂向上还发育多套滑脱层,因此构造具有多期次、多走向、多层系等特征。针对研究区的构造解释难点,集成了一套地震多属性技术组合,即地震多属性优选和属性融合技术辅助断层解释、构造异常值属性识别微构造、地震属性沿层切片技术分析构造时空演化特征、多次叠加蚂蚁追踪属性技术预测裂缝发育。应用该技术组合,完成了区内复杂断层的精细解释,有效刻画了微构造发育特征,捋清了区内的构造期次和展布,提高了裂缝预测精度,描述了裂缝发育特征,为下一步的平台部署提供坚实的数据和基础。

本次研究介绍了构造地球化学测量理论的发展历程、研究现状及其应用效果,同时基于项目组在基岩区进行的找矿勘查实践,总结提炼最新研究成果和认识,提出了构造地球化学弱信息提取方法,并与传统的地球化学测量方法相对比,指出传统测量方法的局限性和构造地球化学弱信息提取方法的优越性。其次,系统归纳总结了构造地球化学弱信息提取方法的理论基础、工作条件、布点方法、采样原则、采样介质、异常解读和成图及其应用,重点突出构造地球化学弱信息提取方法中布点方法的合理性、采样点布置的代表性、采样介质的多样性、样品和元素异常信息的有效性(“有”和“无”),在此基础上构建构造地球化学弱信息提取方法指标体系。最后结合黔西南卡林型金矿分布区之灰家堡背斜东段找矿预测实践,认为构造地球化学弱信息提取方法较之传统的构造地球化学测量能够更加有效地提取深部成矿弱信息,在热液矿床隐伏矿找矿工作中具有较好的应用前景,可以推广到所有的基岩区热液矿床隐伏矿找矿预测工作中去。

云南普朗铜矿的铜矿化体和矿体主要分布于普朗复式斑岩体内,存在复杂的多期发育。为了精细了解铜矿储层的地球物理响应特征、裂隙发育特征,为普朗铜矿的勘探和开采提供精细的矿体特征、裂隙发育及层位埋深等方面的信息,通过对普朗铜矿的钻孔测井数据采集和综合评价,结合钻孔编录、部分岩心样品资料,利用数学统计、三维交会图、卷积神经网络及裂隙参数计算等开展了普朗铜矿测井响应特征分析、岩性识别和裂隙特征分析的研究。研究区石英二长斑岩、石英闪长玢岩、角岩等三类主要岩石地层的测井响应特征表明,角岩地层的电阻率相对较高,石英闪长玢岩地层、石英二长斑岩地层的电阻率依次相对偏低,在裂隙发育层段或较为破碎的层段,电阻率降低明显。石英二长斑岩地层的充电率(极化率)相对较高,最高达10%。角岩地层的放射性强度相对较高,石英闪长玢岩地层、石英二长斑岩地层的放射性强度相对偏低。采用卷积神经网络对三类主要岩石地层进行测井岩性识别分析,准确率为97.94%。利用双侧向电阻率测井资料对地层裂隙进行判别,裂隙发育层段的电阻率会明显降低,且深侧向、浅侧向电阻率差异明显;在铜品位较高的石英二长斑岩地层,其电阻率相对偏低,高角度裂隙比较发育。相关研究结果对于普朗铜矿的矿体特征识别、矿体开采具有意义。

塔里木盆地轮古地区奥陶系碳酸盐岩古潜山内发现了大量岩溶缝洞型油藏,油气主要富集在缝洞储层中,这些缝洞储层主要跟碳酸盐岩古潜山内的古暗河系统有关。特别是在轮古西地区,古暗河系统最为发育,古暗河系统缝洞储层在纵、横向上具有较强的非均质性,搞清该区古暗河系统地震地质特征,是该区缝洞型油藏高效开发的关键。根据现代岩溶暗河特征,结合该区测井和钻井资料,建立暗河地质模型,开展模型正演模拟研究。研究结果表明,在致密灰岩背景下发育的地下暗河系统在地震剖面上表现为连续线性的强反射特征,暗河高度、宽度变窄,地震振幅变弱。地震上振幅越强,表明对应的暗河洞穴越大、充填物速度越低;振幅属性可以较准确地刻画地震上暗河的横向范围,频率、相位属性可以刻画地震上暗河的轮廓,但刻画的范围比实际暗河要大;暗河系统主河道易被泥质充填,分支暗河道被充填的概率低,是暗河储层发育的主要场所,也是油气富集的主要地区。

为了满足192道自然电位监测仪便携性、智能化、长时间自动监测的要求,解决现阶段电法勘探仪器的采集控制设备在人机交互性、续航能力、便携性等方面存在的不足。本文通过将蓝牙、Wifi等物联网技术与地球物理仪器相结合,设计了基于Android平台的采集控制软件。经过测试,该软件功能高效,数据传输质量好、运行稳定。在地质微生物自然电场信号检测实际应用中表现稳定,可以不间断监测超过36 h,数据采集准确度高、可视化效果好,有较强的实际应用价值。

快速高效地查明城市中引起地面塌陷的隐患,对于城市建设、灾害防护及保护人民财产具有重要意义。将城市浅层地面塌陷归纳为3类:溶蚀作用造成的空洞塌陷、无序抽排地下水造成的土洞塌陷以及人防工程老旧空洞塌陷,通过正演计算,研究分析了3类空洞地质模型的等值反磁通瞬变电磁响应规律,以及各模型分别在高阻和低阻覆盖层下的衰减曲线的变化特征;利用岩石的瞬变电磁响应变化率分析了各类空洞地质模型的电性特征。正演结果表明:溶蚀空洞模型和土洞模型与围岩相比呈低阻特性,人防空洞模型呈高阻特性;3种模型的瞬变电磁响应变化率表明等值反磁通技术对各类空洞隐患均具有较好的识别能力。将等值反磁通瞬变电磁法应用于昆明、郑州等地的3类空洞探测,结果证明该方法对城市浅部空洞探测是行之有效的。

为实现雄安新区浅表古河道的精细化探测,在遥感工作的基础上,在研究区开展了两条高密度电阻率法剖面探测,经钻孔验证,利用高密度电阻率法确定的古河道分布范围具有较高的准确度,探明区内古河道具有“弯曲”、“迂回”和“辫状”的平面分布特征,实现了精细化探测的目的,取得了良好的应用效果,为探测和研究浅表古河道提供了新思路,为类似地质条件区域调查古河道方法选择提供了借鉴和参考。

以新疆若羌县农用地表层土壤为研究对象,分析测定了2016年采集的142件表层土壤样品硒(Se)、氟(F)、碘(I)、Al₂O₃、SiO₂组分含量及有机碳(OrgC)、全氮(N)、pH等理化指标,据此重点探讨了研究区土壤中生命元素Se、F、I含量及其分布和影响因素,分析了不同成土母质、土壤类型中Se、F、I的含量特征。结果表明,研究区土壤呈碱性—强碱性,Se、F、I含量平均值分别为0.23×10^-6、645×10^-6和1.06×10^-6,其中Se、I含量低于全国表层土壤背景值,F含量远高于全国表层土壤背景值。Se、F、I三者相互呈正相关,且均与全氮(N)呈显著正相关,Se与SiO₂呈负相关,I与Al₂O₃呈正相关;母质类型和土壤类型是影响Se、F、I含量及其分布和地球化学特征的重要因素。对比不同成土母质区土壤元素含量,洪积物区土壤中Se、F、I含量较高,而在冲积洪积物区土壤中含量最低。对比不同土壤类型中元素含量,灌淤土中Se、F、I含量均较高,林灌草地土中Se含量最高而F、I含量最低。

塔里木盆地塔河南岸富满油田超深层奥陶系灰岩地层缝洞型油藏现如今是油田产能建设的核心靶区。研究区储层是受走滑断裂作用控制地层破裂形成的大量溶蚀孔洞,非均质性强。而常规波阻抗反演的低频模型是由层位、断裂和测井数据建立起来的,不能表征储层的断控非均质性。为此,提出以“断裂破碎带相”为约束的迭代反演方法来预测储层,其技术流程是先对原始地震数据进行解释性处理,得到能反映储层断裂破碎带特征的属性体,将其与常规波阻抗反演得到的优质储层空间轮廓数据和初始低频模型进行比例融合,生成新的非均质性低频模型,进而开展多轮次迭代反演。反演结果可真实地刻画非均质储层断裂破碎带特征,10口井的预测吻合率可达92.86%。应用表明,该方法改善了储层预测效果,提高了断控储层的预测精度,有效地支撑了研究区的工作。

地理底图是航空物探专题图的重要基础环节及组成部分,但以往人工手动抽稀处理方法较为繁琐。本文对航空物探专题底图的作用和现状问题进行分析, 引入空间分析方法,借助1:25万公众版地形数据库进行规划底图编制实践,完成地理要素矢量化。以四川省达州—华蓥测区为例进行测试,证实该方法制作的地理底图简便实用,相比以往处理方法,更加智能化,且制作成果快速准确,符合相关精度要求;此方法为航空物探专题图的精准制作提供了有力支撑,方便用户使用,同时也为航空物探的发展奠定了一定基础。

“双碳”目标背景下,地热能作为广泛分布的绿色清洁能源具有广阔的利用前景。构造裂隙型地热水因出水量大、易回灌等优势,成为当前水热型地热能开发利用的重要类型。运用区域综合物探方法,系统分析关中西部眉县城区区域构造、地层岩性、储水空间及富水性,指导热水井靶区预测和井位布局。结果表明,目标区发育3条隐伏断层,其中富水性好、规模较大的2条断层可以作为靶区断层,在此基础上将地热井布局于断层上盘靠近断层预测线的位置,垂向上沿着断层倾向方向钻穿基岩面风化带,结合断层和基岩面埋深等实际地质条件,该区地热井平均钻进基岩面以下500 m。钻井结果显示眉县地区二元结构热储发育,即新近系碎屑岩孔隙水热储和基岩裂隙水热储,完钻的8口地热井中7口井出水量超过100 m³/h,出水主要为基岩构造裂隙水,另1口井出水量较小,推测未取得基岩构造裂隙水,出水主要为新近系碎屑岩孔隙水。

工频噪声源于社会生产活动中产生的电磁噪声,常会造成视电阻率曲线病态或发散。为了提高数据处理与解释的精度,本文针对EH-4数据中常见的工频噪声,采用希尔伯特—黄变换进行去噪处理,通过对实际数据的时间序列处理分析可知,该方法利用数据自身的时间尺度特征自适应地分解信号,能够很好地去除工频噪声,为大地电磁信号的去噪提供了一条有效的路径。另外,本文还针对经验模态分解过程中产生严重的模态混叠及“端点效应”进行分析,运用聚合经验模态(EEMD)对仿真信号及实测数据的时间序列进行分解,有效地解决了模态混叠等问题。

相山矿田是我国最大的火山岩型铀矿田,区内铀矿资源丰富,地热地质条件较好,但区内热结构及成矿特征研究程度较低。为有效解决这一问题,以矿田西部邹家山超大型铀矿床为典型区,综合地热地质、地温测井、地球物理勘探、探采对比、取样测试等成果,系统研究了矿田热结构特征,建立了热结构模型,分析了成热与成矿的关系。结果表明:研究区热结构属“热幔冷壳”型,符合中国东部地区热结构特征,较高的地壳热流与铀源体及铀矿体密切相关,放射性核素衰变产热是地壳热流主要来源;热异常受断裂构造控制明显,热源与铀源具有较强一致性,地温梯度异常是区内找矿标志之一,4 ℃/100 m为矿床定位标志,地温梯度变化幅度可作富大矿体的定位标志。本次研究为该区地热地质及成矿地质研究提供了有效技术支撑。

从地球化学勘查的角度,以摩洛哥的自然地理、地形地貌、水文气候等特征为依据,结合多年在摩洛哥从事地球化学调查工作的认识,划分了摩洛哥地球化学景观,绘制了摩洛哥地球化学景观分区图。将摩洛哥全境划分为6个一级地球化学景观区:森林覆盖区、半干旱高山区、湿润—半湿润中低山丘陵区、干旱—半干旱中低山丘陵区、干旱荒漠戈壁区、沙漠覆盖区;并根据海拔和切割强度,进一步将湿润—半湿润中低山丘陵区和干旱—半干旱中低山丘陵区两个一级景观区划分为4个二级景观区:丘陵区、低山区、浅切割中山区、中—深切割中山区,在此基础上提出了在摩洛哥进行地球化学调查工作的建议。

南金山金矿是北山成矿带典型的浅成低温热液型矿床,该矿床沿NE向延伸至外围浅覆盖区,外围成矿潜力较大。为进一步实现外围浅覆盖区的找矿突破,选择开展机动浅钻地球化学测量试点工作。依据覆盖层性质及厚度,利用车载空气正循环+三翼合金刮刀钻进/气动潜孔锤钻进工艺对浅覆盖区开展机动浅钻化探取样126件,采样密度16.8个点/km²,进一步探讨了浅覆盖区浅钻化探方法技术,包括钻进工艺选择、采样网度、采样物质、样品采集等内容;对零星基岩区开展土壤测量,采集样品278件,采样密度48.77个点/km²;分析测试了Au、Ag、As、Sb、Hg、Cu、Pb、Zn、W、Sn、Mo、Bi、Cr、Co、Ni等15种元素。通过上述工作,圈定化探综合异常7处,后经异常查证在基岩区新圈定金矿体6条、银矿体1条,浅覆盖区新发现隐伏金矿体2条、银矿体1条,取得了较好的找矿效果。本次研究表明浅钻地球化学测量在北山干旱荒漠戈壁景观浅覆盖区找矿是有效可行的。

通过开展甜水海地区红山湖的泉水与湖水水文地球化学相关测试分析,探索区内水化学成分形成过程以及水体地球化学特征与来源,从而获得与油气有关的水文地球化学信息。结果显示:红山湖泉水总体呈弱碱性,以微咸水为主,水体主要离子质量浓度随着矿化度增加而增加,水化学类型为Na-HCO₃型;其主要补给为大气降水,且补给的大气降水在顺断裂或裂隙深循环过程中与围岩发生了水岩作用;矿化度、水化学类型以及泉水特征系数指示其代表的地下水体水动力较弱,且变质程度较深,与油田中油气伴生的地层水特征相似,推断该区地质环境整体利于油气形成与保存。

为研究华北地区火山热液型铀矿地表地球化学异常特征与深部铀矿体的关系,选取冀北覆盖区典型的隐伏火山热液型铀矿——大官厂铀矿床为研究对象,在大官厂矿区布置了土壤调查采样,并在有矿钻孔和矿化钻孔上方采集了土壤样,进行土壤瞬时氡、活动态铀及²¹⁰Po测试分析,探讨这3种地球化学特征与深部铀矿体的关系。结果显示:高品位钻孔附近的土壤瞬时氡明显高于矿化孔,同时,土壤面积样中瞬时氡的高值与深部铀矿体对应较好;高品位铀矿钻孔中²¹⁰Po略高,但面积性分布的土壤样中²¹⁰Po的离散度小,分布较均匀,在矿区和无矿区的数值无差别;高品位孔中的活动态铀无明显异常,在土壤面积样中,活动态铀的最大值位于已知的无矿区。由此获得初步认识,在大比例尺上探测深埋藏铀矿体时,土壤瞬时氡浓度异常可以指示深部隐伏铀矿体的异常,而活动态铀与²¹⁰Po异常不及瞬时氡灵敏。

甘肃省玛曲县大水金矿是西秦岭地区的典型矿山之一,由于矿山的连年持续开采,导致在5号、9号高陡边坡下方形成一系列不同埋深的采空区,引起局部地面塌陷,存在较大安全隐患,根据环保及安全方面的要求,急需查明隐伏塌陷的空间展布特征,有效预防地质灾害的发生。本次研究采用等值反磁通瞬变电磁勘探技术,通过对勘察区典型断面图异常特征的精细解释,结合勘察区水文地质、基础地质等资料的综合分析,进而实现矿山隐伏塌陷的透明化、立体化。研究结果表明:利用等值反磁通瞬变电磁法(OCTEM)进行地下采空区探测,能够较好地反映采空区隐伏地层的岩性电性特征,并且采空区与围岩的物性差异明显,可有效查明地下采空区的空间位置及基本形态特征。同时基于多勘探线物探剖面采空区边界特征点数据,结合计算机三维建模技术,可实现采空区空间形态三维可视化,透视采空区的立体特征。等值反磁通瞬变电磁法的实施效果及三维建模技术为矿山恢复治理及安全评价提供了技术依据,可以有效服务于数字矿山的建设。

GOCAD(geological-object computer-aided design)在地质工程、地球物理勘探、矿业开发、水利工程等领域中应用广泛。在三维地质建模中,钻探数据、地球物理勘探数据是重要的建模依据,GOCAD本身提供了通用的数据导入功能,但对于实际的生产数据,并不能完全适用,需要经过一定的处理转换才能导入。本文基于GOCAD开发套件,针对生产中的钻探数据、地球物理勘探数据开发了数据接口,实现了快速高效导入多源地质勘探数据到GOCAD中的功能,大大节约了三维地质建模工作的时间。

云南澜沧老厂是三江特提斯成矿带南段最重要的多金属矿区之一,经多年开采后浅部资源已近枯竭。近年来矿区深部新发现了花岗斑岩和斑岩型多金属矿化,凸显深部多金属的找矿潜力。为查明研究区深部控矿地层和构造的赋存情况,助力深部找矿突破,本文采用大功率激电法和音频大地电磁法对矿区深部结构进行探测。对采集的激电和电磁数据进行处理和反演后,获得了研究区的激电异常分布和深部电性结构特征,结合区域地质资料,得出以下主要结论:测区西北部的低阻、高极化异常为地表铁锰矿、银锰矿和深部多金属矿化的共同反映,测区中东部的高阻高极化异常与深部多金属矿化有关。中上石炭统灰岩及白云岩地层西厚东薄,其中西侧地层向SW方向倾伏,东侧地层上覆于下石炭统依柳组;隐伏花岗斑岩向NE方向倾伏,其深部2 300~2 800 m水平范围段与深断裂的耦合部位为深部多金属矿化有利区。将大功率激电法和音频大地电磁法相结合可提升深部多金属矿探测的可靠性,指导后续钻孔布设。

董家埝银矿位于小秦岭南缘,受小河断裂的次级构造控制,是小秦岭南带首次发现的大型贵金属矿床。矿床的热液成矿期分为3个阶段:石英—黄铁矿阶段(Ⅰ)、石英—多金属硫化物阶段(Ⅱ)和石英—碳酸岩化阶段(Ⅲ),其中石英—多金属硫化物阶段为主要成矿阶段。矿体主要发育气液两相包裹体(W型)、含CO₂包裹体(C型)及纯CO₂包裹体(PC型)3种类型,石英—黄铁矿阶段主要发育C型、W型和少量PC型包裹体,石英—多金属硫化物阶段主要发育W型和少量C型包裹体。第Ⅰ及第Ⅱ成矿阶段的石英流体包裹体的均一温度范围分别为151~270 ℃和126~240 ℃,且呈降低趋势;盐度范围分别为3.8%~22.42% NaCleqv和4.16%~20.48% NaCleqv,整体变化不大,属于低盐度环境;CO₂由富转贫。估算成矿压力为22.08~76.6 MPa,成矿深度3.77~7.13 km,矿床类型为低盐度中低温中深成热液型银矿床。

近年来,贵港市北环新村地表岩溶塌陷频发,严重威胁到当地居民的生命财产安全。本文使用高密度电法获取研究区域岩溶分布特征,并对地下水强径流带进行圈定,为岩溶塌陷治理工作提供指导。本文首先进行数值模拟,根据模拟结果指导现场探测方案,并对现场实测结果分析提供参考。然后对北环新村浅层地下水径流带进行探查,根据探测结果圈定出11处潜在岩溶塌陷区,并推断1条主要径流带和3条次要径流带。最后将探测剖面与钻孔记录进行对比验证,结果表明高密度电法探测精度较高、成果可靠性强,在城市地表岩溶塌陷勘查中能起到重要作用。

电磁探测反演是典型的不适定问题,易造成反演结果的多解性,不适定性是反演自身固有的特征,没有求解的附加信息这一本质困难是很难克服的,解决该问题的有效方法是研究约束反演。本文采用目前较为主流的高斯牛顿—共轭梯度法(GN-CG),在反演目标函数中直接施加约束条件,将介质电阻率的取值范围作为先验信息和约束条件以外点罚函数法的方式引入到反演目标函数中,与常规三维电阻率反演目标函数相比,增加了不等式约束项的目标函数,理论上可以压制反演的多解性。通过多种理论模型的测试结果表明,本文基于不等式约束的三维井地电阻率反演算法有效地改善了反演结果的精度,以惩罚函数法施加不等式约束条件的方式是现实可行及有效的。

由于照明不足,小尺度断层和孔洞的成像是一个难题,地下衰减导致地震波振幅损失和相位畸变,在成像过程中忽略这种衰减会造成偏移振幅模糊。基于黏声最小二乘逆时偏移(QLSRTM)能够优化小尺度构造的成像,但这需要大量的迭代和计算成本。为了提高小尺度构造的成像效果,提出了一种充分使用绕射波的面向地质目标的的黏声LSRTM(J-QLSRTM)。在该方法中,构建了新的目标函数和梯度公式,并基于反演理论和伴随理论,推导了一次波和绕射波的Q补偿波场传播算子、Q补偿伴随算子和Q衰减反偏移算子。数值实例证明了J-QLSRTM比传统QLSRTM和声波J-LSRTM更有优势。

四川马头金矿位于冕宁—盐源走滑造山带,属深切割第四系覆盖区,地表找矿线索有限。本次找矿阶段通过1:10 000土壤地球化学测量工作,圈定了综合异常区,并实施槽探工程验证,发现了金矿体,取得了较好的找矿效果。同时,结合工作区地质、地球化学异常特征,建立了以HT³异常区为主体的地质—地球化学找矿模型,并提出了下一步找矿方向。

通过设计1组二维不同宽度、不同坡度的峰谷综合地形模型,分别从极化模式、不同频率、测点位置、山顶宽度、地形落差、地形坡度、相位曲线7个方面来研究总结山区不同起伏地形对AMT资料的影响程度和畸变特征,发现TM模式较TE模式更容易受到地形影响;起伏地形对AMT响应的高频部分影响较小,而在低频部分地形影响较大,某一测点不同频点的视电阻率和相位是对应趋肤深度水平范围内所有地形的综合影响,并非仅仅是该测点附近单一山峰或山谷的影响;山顶测点较山谷测点更容易受到影响,且山顶越窄、地形落差越大、地形越陡,影响越大。此外,文章还通过对比理论模型的不带地形和带地形2D_TE模式反演结果,发现带地形的二维反演可以有效地消除地形影响,并对实测AMT资料开展带地形的二维反演,结果显示带地形的二维反演可以有效消除虚假高低阻异常,改善了“挂面条”现象,与3口钻孔的见锰层位对应较好。

藏东南怒江流域冻错曲塘布段周边区域普遍发育有冰斗、刀脊、角峰、高山湖泊等冰川地貌,表明该区历史上曾发生强烈的冰川活动,但实地调查发现该段第四系地表主要分布崩坡积物、冲洪积物。对该区域音频大地电磁测深和高密度测量成果开展综合分析时发现,该段第四系电性特征与冰碛堆积结构具有高度一致性,结合周边普遍发育的冰川地貌,推断该段第四系主要是以冰碛堆积为主、在冰碛堆积上覆盖有一层崩坡积物和冲洪积物。从物探成果电性结构特征看,音频大地电磁测深电阻率成果可有效反映冰碛堆积厚度、基岩面冰蚀凹谷、冰碛透镜体等结构特征;高密度测量电阻率成果可较好反映冰碛混杂堆积、冰碛透镜体、大体积块石长轴方向等特征。

地热的运移和聚集主要沿断裂带进行,查明勘查区的断裂构造是地热勘探的重要目标。张掖—民乐盆地内断裂众多,且埋藏深,地表难以发现,特殊的地质条件使得传统物探方法的优势无法得到有效发挥。活性炭测氡法抗干扰性强、探测深度大、成本低,在探测隐伏构造方面具有独特优势。本次勘查在张掖—民乐盆地应用活性炭测氡法进行隐伏构造研究,通过对氡浓度测量值的趋势分析,提取局部异常,确定了研究区地下热水勘查有利部位,并为进一步进行钻探和浅层人工地震勘探创造了条件。

地震波阻抗反演是一种基于地震数据得到波阻抗参数的非线性优化问题。不依赖于目标函数梯度信息的全局优化算法是求解地震波阻抗反演问题的有效方法。然而这类方法采用逐道反演的策略,忽略了相邻地震道的空间相关性,导致反演结果的横向连续性差。针对该问题,提出了一种融入旁道最优解的模型空间初始化方法约束波阻抗反演的搜索空间范围,以改善反演结果的横向连续性,进而提出了一种带有横向约束的多组变异差分进化地震波阻抗反演方法。合成地震记录算例表明,该方法相比于传统方法不仅具有更快的收敛速度,而且反演结果具有更好的横向连续性。此外,该方法被应用于胜利油田某区块的储层波阻抗参数反演,反演结果与测井资料有很好的一致性,且有效地刻画了储层砂岩厚度。

地震斜率层析成像是一种联合使用反射波局部相干同相轴的走时和斜率来建立宏观速度模型的有效方法。对于低信噪比资料,往往能够拾取的深层有效反射波数据远远少于浅层反射波数据,使深部地层速度的层析反演效果差。因此,提出了一种基于深度加权的三维地震斜率层析成像方法。在每次迭代的线性层析反演方程中,对观测数据关于离散模型节点速度的核函数进行深度加权,权系数根据离散模型节点深度和当前迭代的各个炮—检对的反射点深度来确定,实现了加大深部反射波数据对深层速度的约束作用、浅层速度主要由浅部反射波数据约束的目的,在保持浅层速度反演精度的同时,改善对深层速度的反演效果。对理论模型数据和实际资料应用测试的良好效果,表明了该方法的有效性。

四川南部地区岩溶广泛发育,煤矿采空区密布,以往单一勘查手段无法准确探测与识别,造成页岩气规模化、工厂化钻井极易出现故障、复杂事件等问题。针对川南地区复杂地形地质条件,采用了高密度电法、浅层地震法、瞬变电磁法、音频大地电磁法、微动等多种工程物探方法进行试验及对比分析,总结出了川南页岩气井平台工程物探集成技术,并应用在页岩气井平台建设中。后期钻井结果显示,该集成技术能够有效识别地下1 000 m以浅岩溶、煤矿采空区、覆盖层等不良地质体,为页岩气井平台选址、井身结构优化、钻进风险预测、缩短钻进周期、生态环境保护等方面提供技术支撑,取得了显著的经济效益、社会效益和生态效益,为长宁—威远国家级页岩气示范区和川南页岩气勘查开发试验区的建设提供了技术保障,加快了川南页岩气的开发进程。

向上延拓方法是重力异常分离中的重要方法之一,但在应用时如何定量地选取合适的延拓高度是一直以来存在的问题。本文针对该问题展开研究,提出一种基于二乘误差的曲率分析方法来定量地给出相对合理的延拓高度。该方法对观测数据进行相邻不同高度的向上延拓,并用二乘法估算相邻高度延拓值的二乘误差,在各相邻高度延拓值二乘曲线中存在一个曲率最大值,在这个点最大程度地使局部异常衰减并尽可能地保留区域异常,可近似视为最佳延拓高度。利用理论模型数据对所提出的方法进行了测试,表明该方法能够定性给出较合适的延拓高度,从而为实际应用中延拓高度的选取提供参考。

为实现北洺河铁矿不明涌水异常区域导水通道的精确定位,保证该矿安全生产,采用矿井瞬变电磁法对该铁矿-110 m水平11#穿脉顶板岩层进行了探测。在对金属干扰下的矿井瞬变电磁响应特征进行理论分析的基础上,结合该铁矿实际地质情况分析其地球物理特征,采用系数校正法对实测数据进行金属干扰校正,再将其作为初始模型进行全空间瞬变电磁蜂群算法反演处理,最终得到了工作面顶板高分辨率电阻率成像结果,结合已有地质资料,实现了富水异常区以及导水通道的精细探测;探测结果得到了钻孔验证。研究表明,采用有效的数据处理手段,矿井瞬变电磁法可以提高铁矿工作面顶板岩层的富水异常位置的探测精度,为铁矿防治水工作提供有效的技术保障。

兰州新区西部恐龙园位于兰州—民和盆地,具有较好的地热勘查及开发利用前景。为进一步查清研究区热储层位和地热地质条件,在研究以往区域地质构造及地热特征的基础上,进行了可控源音频大地电磁测深和大地电磁测深勘查,据此布孔,打出了温度适宜、可供利用的地下热水。结合物探及钻探成果,推断解释了研究区的构造和岩体分布特征,对研究区地热地质条件进行了分析,并指出下一步的勘查方向。研究结果为邻区和类似地区地热勘探提供了借鉴和参考。

采集系统对于岩矿石标本频谱激电测试仪来说至关重要,其性能好坏直接决定了仪器的精度、功耗、采样率、信噪比等,因此,设计出高输入阻抗、高采样率、高精度、低噪音、低功耗的采集系统是整个仪器研制的重点和难点。本文依据四极法测量原理,针对宽频带岩矿石标本频谱激电测试,设计出一款集成了4个采集通道的采集系统。采集系统采用24位ADC芯片AD7760实现A/D转换,采用AD9837芯片产生正弦波形,实现仪器自检,使用型号为XC6SLX25的FPGA芯片实现对采集系统的控制。系统测试结果表明,本采集系统的输入阻抗大于1 TΩ,实现了0.4%的测量精度,最高2.5 MHz的采样速率,1 Hz ~ 200 kHz的仪器带宽,各采样通道短路噪声均低于1 mV,支持1/5/25/125倍可调增益,信号源支持恒压恒流模式切换,恒压有1 mV、10 mV、100 mV、1 V、10 V共5档可选,恒流有1 μA、10 μA、100 μA、1 mA、10 mA共5档可选。本研究开发的硬件系统可以满足岩矿石标本宽频带频谱激电测试需要。

《地球化学勘查技术符号》(GB/T 14839—1993)是20世纪90年代初制定的国家标准,共收录符号101个。2019年开始对其开展修订工作,确定的修订原则如下:①继承原有符号原则——尽量保持原标准内容的稳定性和延续性;②新增符号选择应符合专业习惯原则——尽可能选择目前地球化学勘查中已经广泛使用、获得大部分同行认可的符号;③与地球化学勘查技术专业领域发展相匹配原则——修订后的“地球化学勘查符号”应全面覆盖当前地球化学勘查的所有领域;④以常用地球化学符号为主原则——以常用地球化学符号为收录范围。根据以上原则,新增了生态地球化学调查评价类专用技术符号,扩充了地球化学勘查通用技术符号和矿产地球化学勘查亚类、地球化学样品测试亚类等专用技术符号。修订后的《地球化学勘查技术符号》增至173个,按照使用广度划分为通用和专用地球化学符号两大类,其中专用地球化学符号依据应用领域进一步细分为矿产勘查、生态环境调查评价和样品测试地球化学技术符号3个亚类,涵盖范围与当前地球化学勘查技术应用领域相匹配。

为了对农业生态系统中不同输入途径及其所导致的土壤污染有进一步认识,促进江汉平原农业生产可持续发展,选取2014~2019年洪湖市土地质量地球化学评价项目所取得的数据进行了整体研究,对研究区大气干湿沉降、灌溉水和化肥Cr、Hg等重金属元素进行土壤生态地球化学分析,计算每种输入途径的输入量,在此基础上,探讨3种途径对土地质量的影响,研究结果如下:①洪湖市土地质量的安全性受人类活动的影响较小;②从3种途径的输入通量总和来看,不同元素表现差异较大,反映了当地农业活动输入的差异;③灌溉水的年输入通量较大,除Zn、Cr、Pb外,其他元素的通量中灌溉水对土壤的贡献都是最大的。

通过对宁夏石嘴山地区8 835件土壤样品及240套农作物—根系土样品Se分布及其相关调查数据的统计分析,总结了当地富硒土壤的元素地球化学特征,探讨了其开发利用前景及相关问题。结果表明:①圈定的富硒土地总面积约705 km²(根据宁夏地方标准,土壤Se含量≥0.222×10^-6为富硒土壤),土壤Se平均含量与全国平均值相当,而土壤有效Se含量相对较高,在土壤全Se中占比5%左右;②富硒土壤pH大于7.5,有机质含量小于10.26%,无重金属污染,Se与有机质、B、Mn、Mo、Cu、Zn呈显著正相关性,与pH呈负相关性;③土壤有效Se与全Se的相关系数为0.39,与有机质、阳离子交换量、N的相关系数为0.33~0.5;④富硒土壤中抽检到富硒小麦等10类富硒农产品,其中小麦吸收土壤Se的能力最强,平均生物富集系数为0.174;⑤本区特有的富硒土壤资源具有极高开发利用价值,应加强特色富硒作物(小麦、稻米、枸杞、葡萄等)的研发力度及相关富硒标准的研制,通过综合研究、科学规划以促进当地富硒土地资源的合理开发利用。