通过对豫西合峪—车村地区30余个萤石矿床的地质矿产、勘查地球化学资料进行归纳分析,总结区内萤石矿床类型、空间分布及地球化学特征,探究矿床成因和物质来源。合峪—车村地区萤石矿类型主要为单一型,矿床分布于燕山期花岗岩及其外接触带的断裂带上;合峪岩体形成年龄为124.7~148.2 Ma,太山庙岩体形成年龄为115~123.1 Ma,萤石成矿年龄为120~126.8 Ma,说明成矿作用发生在合峪岩体侵入末期、太山庙岩体侵入早期。成矿流体属中低温、低盐度、低密度的NaCl-H2O体系,指示区内矿床为中低温浅成热液型萤石矿床。区内萤石稀土元素配分模式可分为略微左倾型、平坦型及右倾型3类,以右倾型为主,且右倾型萤石稀土元素配分模式与燕山期花岗岩相似,二者均表现为强Eu负异常和弱Ce负异常,说明燕山期花岗岩对萤石的形成提供了一定的物质来源。成矿元素F可能主要来源于合峪岩体和太山庙岩体,成矿元素Ca部分来源于花岗岩围岩。
黄土盖层对地震波、电磁波等有很强的衰减作用,限制了地震反射波法、电磁波法等多种物探方法在黄土覆盖区的应用。针对黄土盖层厚度大、分层细的特点,采用主动源与被动源面波法联合勘探,使两种面波方法优势互补,达到准确探测黄土覆盖区地质分层的目的。研究区位于渭河盆地凤翔县郊,为典型的黄土覆盖区,黄土覆盖层厚度为80~120 m。通过对研究区主动源与被动源面波实测资料的处理,得到的二维横波速度剖面上的主要地层分层位置与实际钻孔测试结果基本一致,同时得到了研究区的三维地层结构。联合成像结果表明采用被动源与主动源面波联合勘探进行黄土覆盖区地层结构分层是可行且有效的,为黄土覆盖区地质填图提供了技术支持和有益思路。
雄安新区位于冀中平原中部,地下结构具有新生界地层厚度大、成层性好、构造活动相对稳定的显著特点。为精细刻画浅层地质结构,查明断裂构造特征,提高浅部探测精度,本次研究采用二维地震和高密度电阻率测深结合的方法,取得了重要进展,主要包括:①精细刻画了工作区200 m以浅深度范围内地层结构和断裂构造空间展布特征;②构建了三维可视化地质结构模型,直观展示了调查区新生界地层起伏形态和主要断裂构造空间分布;③分析总结了城镇化高干扰背景环境下地球物理方法的探测深度、横纵向分辨率、目标体响应特征和适用性等。本次研究有效支撑和服务了雄安新区的规划、建设以及地下空间开发利用,对大厚度沉积盆地城市地下空间的地球物理探测具有借鉴意义。
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。
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。
银川盆地东缘天山海世界地热田的发现,揭示了该区域赋存优质地热资源,其成藏地质条件显著有别于盆地内“传导型”地热,为宁夏黄河流域清洁能源的研究提供了新的方向。本文以区域地质、地球物理特征为基础,针对1∶5万重力、可控源大地电磁测深与微动测量资料进行处理与分析。研究结果显示:奥陶系基底隆升地带位于灵武凹陷东侧,沿黄河断裂呈“S”形展布,至天山海世界达隆升最高部位,并与NW向局部隆起区叠合;深部储热层奥陶系为中高阻层特征,中部第一盖层石炭系—二叠系表现为中低阻、弱低速层,浅部第二盖层古近系—新近系与低阻、低速层对应。以上述研究成果为基础,预测了3处地热资源开发利用远景区。
原生晕普遍存在于各种矿床尤其是热液矿床中,是深部找矿必不可少的地球化学标志。目前对于原生晕中元素的富集贫化及组分分带研究较多,而对于元素及组合元素的空间变化性关注较少。本文基于青海省扎家同哪金矿2 279个钻孔原生晕样品地球化学数据,拟使用元素富集系数计算和多元统计分析的方法,研究矿床不同空间位置的元素和元素组合的变化特征。结果显示,从围岩样品、矿化围岩样品、矿石样品和全体样品中都提取出了代表围岩组分和矿化组分的元素组合,反映了矿床形成过程的本质是矿化组分叠加于围岩组分。在矿石样品中,还提取出了中高温元素组合和中低温元素组合,而在矿化围岩样品中,提取出了高温成矿元素组合和中低温成矿元素组合,反映了矿质沉淀机制以及沉淀时间和空间的差异。研究揭示,在扎家同哪金矿原生晕中,从外围向矿化中心,从定量的角度,成矿相关元素总体上表现为富集程度递增及富集元素数量增多的趋势,而从定性的角度,表现为围岩—矿化元素组合叠加中高温—中低温和高温—中低温成矿元素组合。
地温测量是研究地温场分布最直接的方法。地热热源的强度与分布,直接影响地壳表层土壤温度场的分布,特别是存在热储层、热运移通道等都会使地温场的分布产生异常。在研究区16个民井和32个钻孔中进行地温测量,分析地温场分布状况以及地下热水活动规律,效果明显。结果表明研究区浅孔与深孔地温场平面特征一致,越接近东北角地温越有增加的趋势,而且地温异常区呈NNE向条带状分布,宽度约700 m,与NNE向断裂展布方向一致,地温最高点位于NW向断裂与NNE向断裂交汇处。研究区在纵向上地温分布特征差异性明显,地下热水分布范围较小,具有一定局限性,主要受构造断裂、岩溶发育程度等控制,温度低的地下水大量涌入导致地下水温降低,地温梯度出现异常;这种地温梯度异常现象也说明了研究区地下热水主要储存于灰质白云岩或角砾岩的裂隙溶洞中,裂隙、岩溶成为地下热水良好的运移通道。地温测量方法圈定了研究区地热异常区范围,为进一步勘查地热提供了重要的依据。
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。
单道地震探测技术以其配置灵活、简便高效、分辨率高的优势,在海洋区域地质调查、近海工程物探等领域得到了广泛的应用,但在内陆江河湖区域的实际应用案列较少。本文以河北雄安新区白洋淀为例,开展内陆浅水区高分辨率单道地震探测技术试验研究;对关键的采集参数,包括激发能量、激发间隔、航行速度以及接收单元个数等进行实际效果对比,以确定最优的参数组合;制定一套内陆浅水区单道地震数据处理流程及方法技术组合,逐步衰减各类干扰噪声,最大程度地提高内陆浅水区单道地震剖面的信噪比及分辨率。试验结果表明,内陆浅水域单道地震探测技术能够精细划分水域浅层地质结构,并与钻探资料吻合较好,有效地支撑服务江河湖环境、地质、地质灾害的调查研究。
本文研究了黑龙江省小兴安岭地区稀有稀土元素赋存状态及放射性特征,提出了能谱测量在稀有稀土矿勘查中的一些新认识。通过航空放射性物探测量与地面伽马能谱测量相结合的方法,深度挖掘能谱测量数据的参数特征,确定找矿标志。研究认为,稀有金属矿床的矿化多与花岗岩伟晶岩有关,富集过程中常伴有钠长石、独居石、晶质铀等放射性矿物形成,且具有与铀矿的共伴生的特点,利用放射性测量可成为寻找REE、Nb、Ta等稀有金属矿床的便捷且有效的方法。文章在伊春南岔地区航放异常内新发现铌钽、铷多金属矿化点一处,证实了放射性勘查方法的有效性。
针对浅层或矿井瞬变电磁法探测中发射系统电源电压有限使发射磁矩受限,而发射回线的寄生电感导致电流关断时间过长的问题,设计了瞬变电磁法超小线圈并联式发射回线,通过线圈的并联来增大发射磁矩,再通过外加电阻等方式减小关断时间。从理论上对常规发射线圈与并联式发射线圈建立了等效电路模型进行分析,并对并联式发射线圈与常规发射线圈进行了实验对比测试。结果表明:并联式发射线圈能有效增大发射磁矩,进而减小关断时间。本设计对减少浅层或矿井瞬变电磁法勘探盲区、加大勘探深度具有指导意义。
小波多尺度分解是重力位场分离的常用方法之一,其最大的优点是突破了传统的二分重力异常的理念,实现了重力异常的多重分解,但对其性质及其存在的局限性还未进行系统研究。为了更好地指导实践,本文从基于剖面和格网的重力位场小波多尺度分解的定义出发,阐述了低阶小波细节不变准则等3个重要性质,通过设计简单和复杂两类典型理论模型,分析了小波多尺度定义及性质,并在应用实例中与插值切割法进行了对比。结果表明,小波多尺度分解可以实现重力位场多层分离并推估源体埋深,同时针对本文指出的异常尺度混叠和比例系数难以确定等局限,给出了改进思路。以上基础研究工作,可为重力位场资料的处理和解释提供一定参考。
南方碳酸盐岩地区页岩气钻探工程面临的碳酸盐岩岩溶问题突出,因此,钻前开展近地表地球物理勘查,合理选择井位是十分必要的。以广西柳州市融安县桂融页1井井位选址为例,综合选择高密度电阻率法、音频大地电磁法及氡气测量3种方法,开展钻前井位选址研究工作,取得良好效果。桂融页1井在近地表没有钻遇断层破碎带,与综合物探解释成果基本吻合,表明综合物探方法在南方碳酸盐岩地区页岩气勘探井位选址勘查方面是有效的。本次成果为今后类似地区钻前井位选址提供了借鉴和参考。
基于二连盆地砂岩型铀矿大基地建设需要,在满都拉图地区开展了BMT试验应用,旨在研究该方法在2 000 m以浅的探测能力及效果,为区内铀矿资源评价提供有效的技术支撑。通过试验区方法数据采集时间及最低频率测试,为兼顾工作效率与效益,最终确定最低探测频率为0.10 Hz、观测时间为60 min,可确保二连盆地探测深度达到1 500~2 000 m的要求,满足地质任务的需要。方法试验结果与钻孔及浅层地震勘探资料对比分析结果表明:BMT在解决盆地盖层结构、基底构造与目的层砂体发育特征以及断裂构造等地质问题上具有可行性,论证了方法的有效性。
新疆维权银铜多金属矿因其独特的矿床成因,受到了广泛关注。本文分析研究了维权银铜多金属矿区重—磁—电综合地球物理平面与剖面异常特征,对典型剖面进行正反演计算并取得了物探异常解释模型。结合已发现矿体的分布规律及前人总结的地质成矿模式,建立了本区的地质—地球物理找矿模式。同时,提出了本区地质—地球物理找矿模型,以期为找矿预测提供依据。
为探索湖北省红安县土壤重金属空间分布特征,选定金沙湖和觅儿寺工业园两个重点调查区,系统采集表层及垂向剖面土壤样品,测定Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd、As和Hg含量。采用单因子污染指数法和潜在生态危害指数法评价重金属元素空间分布特征及生态风险。研究表明:调查区上述8种重金属元素平均含量分别为21.48×10-6、21.75×10-6、63.60×10-6、53.24×10-6、20.25×10-6、0.13×10-6、5.44×10-6和0.04×10-6,其中Cu、Cr、Ni和Cd污染积累相对富集,以轻微污染为主;重金属元素分布规律特征明显,轻微污染集中于高桥—永佳河基性—超基性混杂岩带和觅儿寺工业园周边,重度污染仅存在于八里湾东北侧零散锰钴矿化点, Pb和Hg含量在表层土壤富集,深层减少, Cr和Ni则在深层土壤富集,而表层减少,其他4种元素规律不明显; Cd和Hg单元素潜在生态风险较高,基于这两种元素的综合生态风险评价认为金沙湖城关镇周边、基性—超基性混杂岩带、觅儿寺工业园周边和八里湾镇锰钴矿化带为中等潜在生态风险地区,需加强生态监督保护。该研究成果可为红安县后期生态治理提供科学依据,并为其他生态地质调查的土壤工作提供借鉴意义。
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。
新疆东天山某环状熔融岩体与金铅锌矿成矿关系密切,已知矿化产于岩体与地层外接触带附近的断裂破碎带中,需要查明岩体空间展布特征以及断裂构造发育情况。通过对实测的1∶2.5万高精度航空瞬变电磁和航磁数据的处理和分析,可知环状熔融岩体在航磁上表现为正、负相间排列的环状磁场面貌;沿环状熔融岩体出现了4片NWW向展布的条带状电磁响应强烈区,时间常数一般为0.07~0.18 ms。以dB/dt X分量第23道的电磁响应高值带和5~10 nT航磁磁异常带为标志,推断解释了NWW向断裂7条。综合航空电、磁特征及磁矢量三维反演结果,对研究区岩性、构造重新进行了推断解释,大致查明闪长岩体的三维空间展布特征。结合已知矿成矿地质条件和航空电、磁特征,在环状熔融岩体的西部和西南部的电磁响应强烈区圈定了2片找矿有利地区。本次研究为该岩体的深部找矿提供了重要资料。
为探讨南水北调东线重要汇水区菏泽市水系沉积物重金属特征、污染来源及环境风险,采集了菏泽市3个主要流域25个点位的水系沉积物进行6种重金属(Cu、Zn、Ni、Cr、Cd、Pb)含量分析,并利用污染负荷指数法、潜在生态风险指数法和对数回归模型法进行风险评估,利用相关性和主成分分析判别重金属污染来源。结果表明,研究区各流域水系沉积物重金属含量普遍高于背景值,所有点位Ni、Cd含量均超背景值,其中Cd有40%点位超3倍背景值。各流域水系沉积物重金属含量分布不均,6种重金属极大值均出现在洙赵新河流域,其污染负荷指数(PLI)、潜在生态风险指数(RI)、毒性比值(Y)分别为1.62、123和0.367,均高于其余两流域,属于中度污染,具有较强生态风险,可能对水生生物造成危害。主成分分析表明造成研究区内6种重金属富集的主要来源是工业园区内石油炼制及相关化工企业。
为揭示茅尾海入海河口表层沉积物中重金属分布特征及生态风险,在茅岭江、大榄江、钦江入海河口采集13件表层沉积物样品进行重金属分析。研究结果表明,茅尾海沉积物中重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Pb、Zn含量平均值分别为7.78×10-6、0.14×10-6、37.6×10-6、18.9×10-6、0.004 8×10-6、22.5×10-6、54.7×10-6,均低于GB 18668—2002的一类标准。沉积物中重金属空间分布差异较大,茅尾海东部工业区和西部茅岭江附近具有较高的重金属含量。重金属污染分析表明,大部分重金属元素显示为无污染—轻度污染水平,Cr具有中等污染水平;生态风险分析显示,重金属总体处于较低潜在风险,东部工业区Hg、Cd显示出中等生态风险。通过相关性分析、聚类分析、主成分分析探讨重金属污染物来源,结果显示重金属污染主要受河流控制,Hg、As、Cd还受到临港工业区废水排放的影响。综合研究表明,茅尾海生态环境总体较好,但建议重点关注东部工业区重金属排污状况。
灵武凹陷位于银川断陷盆地东南部,受喜马拉雅期两次构造应力作用,即鄂尔多斯地块EW向的拉张应力及青藏高原NE向的挤压应力,造就了该区现今复杂的地质构造格局,为构造转折、交汇部位。自1970年以来监测到银川盆地及其周缘大于2.0级以上地震约3 000余次,且大多数小震及中强地震集中于灵武凹陷范围内,存在较严重的地震灾害隐患。以往研究表明,断裂构造为地震发生的根本原因,地层是决定地震活动次生灾害的主要因素。为解译灵武凹陷基底地质构造,笔者以1∶5万区域重力资料为基础,以钻孔、地震剖面、大地电磁测深、可控源音频大地电磁测深剖面资料为约束,利用2.5D人机交互反演技术对灵武凹陷基底特征进行了精细刻画,为地震灾害防治工作提供依据。
去噪是大地电磁数据处理的重要一环。为了丰富和发展大地电磁时间序列去噪方法,将循环神经网络中的LSTM网络引入大地电磁时间序列方波噪声处理中,将实测无人文干扰的大地电磁时间序列叠加模拟方波噪声作为网络输入,将无噪原始时间序列作为网络的目标输出,训练了1 500次epoch后,网络从仿真含噪信号提取的时间序列与原始时间序列的归一化互相关系数高达0.971 8,说明网络很好地学习了无噪大地电磁时间序列的特征。通过实测含方波噪声信号的去噪试验,表明了本文方法可以有效压制方波噪声干扰,改善阻抗估计质量,为深度学习在大地电磁时间序列处理的应用提供了新思路。
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。
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。
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。
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。
山东齐河—禹城地区属于典型的厚覆盖区,深部隐伏铁矿在地表引起的地球物理异常相对较弱,因此提取铁矿引起的局部弱异常是该地区找矿预测的关键。自相关滤波方法采用一定波长的高通滤波压制区域场的影响,达到提取局部弱异常的目的。首先,通过建立不同规模和深度的铁矿模型和产生背景场的倾斜岩体模型,在此基础上正演获得叠加磁场,对该磁场进行自相关滤波方法处理,有效地提取了铁矿体产生的弱异常。而后,对齐河—禹城地区的实测数据进行处理,处理结果与钻孔资料进行对比,验证了方法的有效性。自相关滤波方法提取弱异常缩小了找矿范围,对圈定找矿有利部位和钻探验证具有重要指导意义。
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。
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。
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。
层位特征是探地雷达路面检测的重要信息,而目前基于人工或相关算法的层位拾取方法存在主观性强、工作量大和每次仅能追踪一个层位等问题。为此,提出了一种基于探地雷达瞬时相位余弦的多层位自动追踪方法。首先,通过复信号分析获取了雷达数据的瞬时相位余弦;其次,利用子波余弦矩阵数据进行相似度分析后再计算其瞬时相位余弦,增强相位数据同相轴的横向连续性;然后,获取相位数据的空间位置、振幅和极性信息,并在信号幅值和同相轴特征等一系列约束条件下自动追踪横向连续的层位线;最后,通过比较深度方向相邻层位线上振幅的均方根平方值来确定层位数据及其极性,并通过设置层位线阈值和振幅阈值来提取强振幅连续的层位线数据。数值模拟和现场案例分析验证了本文方法的有效性和适应性。
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。
浊积岩油藏一直是济阳坳陷重要的勘探类型,经过多年勘探开发,目前面临的是“异质同像”型浊积岩,这类浊积岩的砂岩储层与非储层具有相近的速度、密度以及相似的地震波形特征,常规地震属性和叠后波阻抗识别难度大。由此建立了基于叠前多参数敏感因子融合的储层描述方法。该方法主要包含3个部分:①分析了影响横波估算精度的主要因素,建立了基于修正Xu-White模型的多矿物组分横波预测技术,提高了横波预测精度,为弹性参数的精准预测奠定基础;②提出了基于反射系数比的敏感因子定量评价方法,得到Murho、Lambrho和POIS这3个敏感弹性参数,应用3个弹性参数构建了敏感因子融合指数F,降低单参数的多解性,准确识别岩性;③开展叠前反演技术,反演敏感弹性参数,应用基于RGB三元色信息融合模型对3个敏感参数进行砂岩信息融合,实现岩性的精细预测。该技术在济阳坳陷坨71井区深水浊积岩油藏勘探中进行了应用,精细预测了研究区深水浊积扇体储层展布,预测结果与实钻井吻合度达到85%,提高了储层识别及描述精度。应用研究成果在该区描述砂体有利面积 9.5 km2,部署探井和开发井10余口,其中5口井完钻投产后均获工业油流,预计新建产能2×104 t。
宽方位地震资料波场正演响应特征表明:地震纵波在地下地质体中传播时,反射系数在不同的方向具有明显的方位各向异性特征。利用方位各向异性进行裂缝预测已经成为国内外的研究热点之一。本文通过地震纵波随方位变化的正演响应特征分析,结合Bakulin等提出的含流体裂缝各向异性参数之间的相互关系,对Rüger公式进行了近似简化,推导了裂缝型储层含流体情况下,可以用于表征裂缝发育的各向异性参数γ与反射系数之间的表达式,提出了一种基于各向异性参数反演的裂缝预测方法。通过理论模型和实际资料应用证明了方法的有效性和适用性,为应用宽方位叠前地震资料进行裂缝预测提供了一种可行的方法技术。
针对中远海域航空重力测量过程中由于不易架设GPS基站而导致基线较长的实际,根据航空重力测量原理,基于实际测量数据分析了长基线对航空重力测量精度的影响。综合分析长基线对差分定位精度的影响并结合航空重力异常内符合精度评价,相较于航空重力测量所要求的精度,认为长基线(600~800 km)对航空重力测量精度影响有限且几乎可以忽略不计,为进一步开展中远海域航空重力测量提供了技术支撑。
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。
以高密度采样数据为数据集,经重采样分析,模拟不同尺度的采样空间分布场景,采用莫兰指数、半方差函数值和分形维数 F D等空间分析方法,探讨土壤有机质和全氮空间变异的尺度效应特征,并分析其影响因素的尺度间转换关系。结果表明:随着尺度增大,空间集聚性降低,有机质和全氮含量空间总变异先增大后趋于稳定,但随机性变异逐渐减少,结构性变异先增大后减少。小尺度产生的空间变异中的随机变异占比较多,结构变异占比较少,而大尺度则相反。不同的影响因素对有机质和全氮空间变异具有不同的区分度,高程的区分度最小;土壤类型、植被指数、年均气温、湿度等影响因素的区分度次之;降水量的区分度最大。有机质和全氮空间变异影响因素具有尺度特征,随着尺度增大,小尺度因素引起的随机变异逐渐减少,而大尺度因素引起的结构性变异先增大后减弱,直至转换为相对的小尺度因素;各影响因素对土壤有机质和全氮含量的影响协同机制在尺度间差异较大,引起随机变异和结构变异出现尺度间消长,导致空间变异呈现出先减少后趋于平稳的变化规律。
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。
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。
为降低地震全波形反演的不适定性,常用方法是引入未知模型的先验信息,从而将反演问题正则化。但是,传统正则化方法在包含多个先验信息的情况下,仍然面临挑战。本文提出一种扩展的全波形反演公式,其中包含对模型的凸集约束。本文以慢度平方作为反演的模型参数,展示了如何在施加全变差约束的同时,施加边界约束令其保持在一个物理意义上的可行范围内。为验证本文所提算法的适用性,分别开展简单模型及国际标准地质模型数值实验研究,结果表明,全变差正则化的引入可以提高光滑背景模型下高速扰动体的重构效果。
基于宁夏固原地区土地质量地球化学调查数据资料,采用数理统计方法研究了表层土壤30项元素(指标)的背景值,对比分析了不同成土母质(岩)和土地利用类型元素空间分布特征和富集贫化规律,进一步采用主成分分析法从元素组合特征的角度分析了制约元素分布特征的因素。结果表明:研究区土壤中亲铁元素(Ni)、亲钨元素(Mo)、碱(土)金属元素(Na2O、MgO、CaO)及卤族元素(I、F)、亲铜元素(As)含量高于全国背景值,Hg、Se、有机质、N、Pb等亲生物元素与全国背景值相比相对贫化。成土母质(母岩)是土壤元素含量特征的主要控制因素,在成土过程中,自然及人为影响造成了部分元素的贫化富集。N、Mo、I、有机质、S等受红土母质和其母岩控制明显,Ca2+、Na+则在水动力影响下造成风化淋失。河谷平原土壤元素含量介于红土和黄土母质之间,在表生环境下易溶于水的Na2O、K2O、Cl在水动力的作用下于河口、河谷地带富集,P、Hg、Se、Mo则受人为干扰出现局部富集。因子分析表明,成土母质(岩)、成土过程中的风化、淋滤、生物富集等作用及人类生产活动共同影响着研究区表层土壤的背景值特征。该研究成果可为区域资源环境评价提供基础地球化学信息。
“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。
当前油气勘探目标已由简单构造油气藏转向深层复杂构造油气藏,其具有的储层薄、分布广、赋存状态隐蔽等特点对地震偏移成像技术提出了巨大挑战。与地面地震相比,井中地震震源位于井中,靠近目的层,且波场少一次经过低降速带,因此理论上具有资料信噪比高、储层识别力强等优点,能够实现井周储层精细成像的目的。然而,井中地震特殊的观测方式使得成熟的地面地震成像技术难以直接应用。此外,井中地震震源能量弱,地层的吸收衰减效应的影响强于地面地震。因此,需要发展针对性的井中地震偏移成像方法。鉴于上述因素,本文将粘声逆时偏移成像方法应用至井中地震,通过模型试算探讨多种因素对井中地震偏移成像效果的影响,为井中地震技术在实际中的应用提供理论支持和技术指导。
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。
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。
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。
