本文论述了土壤定义、土壤中同生组分和后生组分,重点论述了后生异常, 特别是上置后生异常。 提出深穿透化探技术设计原理是提取土壤中来自深部与矿化有关的后生组分,而尽可能不破坏或少破坏土壤基体(同生组分)。 用实例说明同生异常和后生异常特征, 为什么常规化探(全量) 难以在运积物覆盖区隐伏矿勘查中发挥作用的原因。从提取土壤后生异常角度,分析了各种深穿透技术历史、 现状和存在问题 。
电性源瞬变电磁法(TEM)具有探测深度大、受地形限制小、工作效率高等优点,近些年发展较快,涌现出一系列面向地面、半航空、地—井的电性源瞬变电磁新方法。本文通过回顾近些年国内外出现的新方法,即长偏移距瞬变电磁法(LOTEM)、短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)、多通道瞬变电磁法(MTEM)、电性源半航空瞬变电磁法和电性源地—井瞬变电磁法的研究历史,总结各类方法在正演模拟、系统设计、反演成像和施工方法等方面的研究现状。研究结果表明:LOTEM研究基础丰厚,发展全面,是一种比较成熟的电性源TEM方法;而其他电性源TEM方法虽然取得了一些研究进展,但整体仍处在初步研究阶段,相关技术仍有待进一步提升;LOTEM中有价值的研究内容,如提高数据信噪比、高维反演和联合解释等,可为这些电磁勘探新技术提供借鉴,以期为高效率、高分辨率深部探测提供更多解决方案。
针对双江701和凤庆901铀矿点,对临沧地区富铀花岗岩体进行岩相学、地球化学和U-Pb定年研究,旨在探讨岩石成因类型、成岩构造背景与铀成矿的关系。结果表明:临沧富铀花岗岩体具有高硅(最高达90.11%,平均含量71.6%)、富碱、高钾、高钙特征,属于强过铝质、高钾钙碱性系列岩石。U-Pb锆石定年结论为214±12 Ma,表明临沧富铀花岗岩体形成于印支晚期。稀土元素呈微右倾“V”字形,轻、重稀土分馏明显(w(LREE)/w(HREE)平均为7.26),Eu负异常明显(δEu=0.28~0.49),相对富集Rb、U、Th,相对亏损Ba、Nb、Sr、Ti和Eu。综合分析认为,临沧富铀花岗岩属于分异明显的S型花岗岩,源于上地壳物质熔融,形成于碰撞后期造山环境之中,属于S澜沧江碰撞带有关的同碰撞花岗岩,其高含量的铀为铀成矿过程提供了部分铀源,铀元素经过淋滤作用被搬运到断层破碎带附近富集形成花岗岩型铀矿。
为研究刘营萤石矿的成矿物质来源和成矿时代,对区内11件围岩和矿石样品的稀土元素进行了测试分析,并采用Sm-Nd法测定了萤石的成矿年龄。结果表明,围岩(大理岩+二云石英片岩)、萤石矿石及牛心山黑云母二长花岗岩的稀土元素球粒陨石标准化配分模式均具有右倾趋势,但萤石矿石和黑云母二长花岗岩在配分曲线右倾程度和不同参数统计值方面更加接近,说明二者有明显的成因联系。测得萤石的成矿年龄为141 Ma,εNd(t)值均为负值,其主成矿时代为早白垩世,壳源特征显著,与牛心山黑云母二长花岗岩的SHRIMP 锆石U-Pb年龄(132.4~138.4 Ma)基本一致,暗示二者之间关系密切,物质来源应一致或相近。
矿产资源是国民经济发展的命脉,电磁法是寻找矿产资源的最有效方法之一,随着浅部资源的日渐枯竭,大深度高精度的电磁勘探是世界各国共同面临的技术难题,也是勘探地球物理学的研究热点。针对原有的人工源频率域电磁法深度浅、精度低等问题,从理论、方法、技术到应用,开展了系统研究,发明了广域电磁法。为频率域电磁法由粗放到精细的发展,跨越了一大步。由此形成了“大深度高精度广域电磁勘探技术与装备”成果,2018年荣获国家技术发明一等奖。广域电磁法为油气勘探、深部找矿、煤矿水害探测、地质灾害防治、压裂监测、城市物探等提供了全新的技术手段, 有力地支撑了面向国家重大需求的“深地探测”战略。本专栏收集的论文,主要分布在固体矿产、页岩气和地热探测,压裂监测与航空物探应用等技术研究领域。本文重点围绕这些论文,对广域电磁法理论及应用研究进展加以讨论。
为了解山东安丘地区土壤重金属污染现状,在该区系统采集了10 194件表层土壤样品,对Cd、Hg、Pb、As等8种重金属元素含量开展测试分析,并采用地学统计、多元统计等分析方法,探讨重金属元素的地球化学分布特征及其可能的来源。结果表明,研究区土壤中Cd、Hg、As含量平均值与潍坊市土壤背景值相当,其他元素含量平均值稍高于潍坊市土壤背景值,8种重金属元素均值均小于规范风险筛选值。根据聚类分析,8种重金属元素主要分为4类,第一类为Cr、Ni、Cu和Zn,其分布主要受成土母质等自然因素的影响,且Zn同时还受人类活动影响;第二类为Cd、Pb,第三类为Hg,其分布特征受金属冶炼加工、交通、采矿等人类活动影响较大;第四类为As,除继承成土母质外,其分布特征还受人为活动的影响。采用《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018)评价研究区土壤环境质量,结果表明研究区土壤环境以安全区为主,无风险,仅在个别地方存在点源污染。
在地球物理领域,时频分析方法在资料处理过程中占据着愈发重要的位置;运用分频属性检测断层、裂缝等应用广泛;因此,寻求更高精度的时频分析方法一直是地震信号处理领域所追求的目标。改进短时傅立叶变换方法由于窗函数的限制导致时频分析结果准确度不理想,为了更大限度地提升时频分辨率,对改进短时傅立叶变换后的时频谱进行挤压,发展了同步挤压改进短时傅立叶变换;根据合成信号结果可知,同步挤压改进短时傅立叶变换其时频汇聚程度更加明显,在刻画信号的时频特征上更有优势。理论表明,地震数据高频成分可以对微小的次生裂缝进行精确的雕刻,而蚂蚁追踪技术是检测裂缝、断层信息的有效手段。因此,本文基于高分辨的时频分析方法,并结合蚂蚁追踪技术对三维数据体进行裂缝预测,结果表明:该方法可以更好地勾勒出微小裂缝以及伴生褶皱,识别精度与传统蚂蚁追踪算法相比有了明显的提高,同时也证实了该方法在实际应用中可行且有效。
老挝川圹省约俄锡多金属矿区位于老挝川圹—越南长山构造岩浆岩带西部,属长山晚古生代—中生代Cu-Fe-Au等多金属成矿带。通过1:2.5万沟系土壤地球化学测量工作,结合元素变化系数、浓集系数及相关性等特征进行分析,通过异常查证优选出多个靶区及远景区,在重点靶区根据化探异常特征推断矿化体位置,通过槽探及钻探等工程验证,取得了较好的找矿效果,认为该区具备铜、锡、铅、锌、钨、金等多金属找矿潜力,表明该方法在东南亚热带季风气候发育的厚覆盖区及大面积空白研究区,可快速圈定找矿靶区及远景区,为下一步勘查工作提供有效依据。
页岩气藏具有低孔隙度、低渗透率的特点,大规模开采页岩气需通过水平井压裂技术实现页岩储层的改造。 有数据表明:页岩气水平井方位与最大水平主应力近垂直,且水平地应力差异比较小时,有利于压裂形成网状裂缝,提高储层改造效果。 针对南川工区建立地应力预测模型,在精细的三维地震解释、三维地震叠前反演的基础上,利用井点数据模拟选取应力计算的区域适应性参数,开展地应力场的三维模拟,预测最大水平主应力方向、最小水平主应力方向以及水平应力差异系数;通过区域应力机制分析以及钻井实测诱导缝解释结果和应用情况对比分析,验证了地应力地震预测结果的可靠性,证实了地应力研究在页岩气开发中的重要作用。
非震地球物理勘探方法是目前地热勘查的有效手段。本文以山东齐河荣盛温泉小镇为例,针对该区断裂较为发育,地层横向变化大,地质条件复杂的难点问题,综合考虑地层电性和地层速度差异特征,采取“两步走”方式进行地热勘查。第一步利用电磁方法查明研究区断裂构造位置和热储埋深,初步圈定有利的富水区域;第二步通过地微动方法验证断裂和地层的展布特征,缩小目标靶区,为地热井布设提供充实的依据。经钻井表明,多种非震方法相结合具有较好的应用效果,为今后复杂地质条件的地热勘探提供了有利的参考价值和重要的借鉴意义。
韦贵妃墓是唐昭陵众多陪葬墓中距离主陵最近、形制级别最高的陪葬墓,也是唯一一座已经发掘清理的唐代“因山为陵”的墓葬,是研究昭陵形制的直接资料。本次在韦贵妃墓开展无人机激光雷达测绘、地面高精度重磁测量、高密度电法测量、地质雷达探测和土壤氡气测量等工作,旨在验证方法有效性,总结技术要点,为昭陵地宫探测积累技术资料和经验。韦贵妃墓对原始地层的扰动和破坏,形成了明显的物性差异和特殊工程地质结构;本次利用地面高精度重磁测量结合土壤测氡,较为有效地圈定了地下墓室平面位置,高密度电法准确圈定了韦贵妃墓地下空间位置,探地雷达清晰地探测到了韦贵妃墓的精细结构,分辨率达到亚米级,这些成果为下一步地球物理探测昭陵地宫提供了依据。
成都市主城区存在多条隐伏断裂,而断裂的准确位置和分布情况尚不明确,这对成都市地下空间资源综合科学开发利用和城市建设规划布局优化造成极大安全隐患。为此,针对工区内的包江桥隐伏断裂采用了微动、高密度电阻率法、瞬变电磁法和土壤氡气测量这4种方法进行综合探测,不仅查明了测线位置的地层结构,而且还获得了包江桥隐伏断裂的位置、性质、产状和规模等参数。本次探测工作表明,采用综合物探方法进行城市隐伏断裂探测可以获得更好的效果。
郯庐断裂带安丘—莒县断裂在莒县盆地段处于隐伏状态,盆地内地球物理资料缺乏,断裂展布及空间几何特征尚不清楚。鉴于此,本文通过浅层地震反射探测对盆地内隐伏断裂进行探测,结合前人的研究成果对安丘—莒县断裂在盆地内的展布特征进行初步探讨与分析。研究结果表明,安丘—莒县断裂在莒县盆地错断第四系,埋深相对较浅,断层特征主要表现为挤压逆冲,局部地段表现为正断性质。浅层地震反射剖面呈现了安丘—莒县断裂在莒县盆地内地球物理新证据,同时也为该断裂的整体性评价提供了地球物理参考依据。
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。
冀东地区矿产资源非常丰富,但以往只把铁矿和金矿作为重点找矿目标,对钨矿等勘查重视程度不够。在亮甲峪地区进行1∶2.5万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、元素相关性分析以及综合异常圈定,确定了找矿靶区;通过对Z1靶区进行土壤剖面测量,圈定了3条异常带,对异常带实施钻孔深部验证,发现金钨矿体,证明异常为矿致异常
为查明福建省三明市宁化县黄泥桥地区地热资源赋存情况,利用音频大地电磁法(AMT)在该区开展地热勘查工作,通过分析工区内地层结构、岩性特征,推断了区内断裂构造分布,根据断裂展布特征圈定了1处优选地热异常靶区,经钻探验证,井孔含水地层与AMT二维反演低阻异常吻合较好。在验证基础上,构建了区内断裂空间分布模型,并根据AMT反演结果和断裂展布特征推断了4处潜在断裂型热储区。
四川盆地东部地区位于华蓥山与七曜山之间,经历多期次复杂的构造叠加和改造,形成了高陡构造带及断层,高陡构造带内探测分辨隐伏断层是地球物理勘探的难点。本文通过重、磁、电探测方法的正反演模拟成果得出高陡断褶带隐伏断层能够被探测识别,并结合利用重、磁、电综合物探方法在川东高陡断褶带探测隐伏断层的实际应用效果,总结了隐伏断层的异常形态和异常特征。同时总结了野外数据采集干扰压制的试验成果,断层破碎带异常的正演反演处理手段。本文为川东地区地质勘查工作提供参考依据和经验积累。
瞬变电磁法(TEM)是煤田采空区探测的主要手段之一。然而,当采空区埋藏较深或测区内建筑物密集时,传统回线源装置往往难以满足探测需求。电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)由于采取近源观测,具有信号幅值高、信噪比强、探测深度大、施工方便高效等优点,具有更好的适用性。潍坊市坊子煤矿的采空区埋藏深度约500 m,且大部分区域落于房屋密集分布的村庄内,为有效探测蒋家村下采空区的分布及影响范围,采用SOTEM法开展探测工作。在村庄外围布设发射源,利用轻便接收装置在村内接收信号,克服了建筑物障碍问题。利用小波去噪及五点圆滑技术对强干扰数据进行滤波处理,然后利用OCCAM法对数据进行一维反演。结果表明,本次SOTEM探测深度达到800 m,成功圈定出低阻采空区的分布范围,并得到钻孔验证。
老厂矿田是个旧锡铜多金属矿集区的重要组成部分,半个世纪以来,随着资源的消耗,老厂矿田已跨入资源危机行列。为缓解个旧锡矿矿产资源紧缺局面,延长矿山寿命,本文在对研究区开展1∶10 000构造地球化学测量的基础上,分析总结12种元素的地球化学特征,运用相关分析确定出元素相关关系,利用含量—面积(C-A)分形法确定异常下限,圈定异常范围,进而划分找矿远景区。结果表明:12种元素的离散、分异程度均较大,具有不同程度富集,其中Pb、Sn、Cu、Bi、As、Cd等为老厂东部主要成矿元素;Sn、Cu与Ag、Sb、Zn、Pb、As、Bi的相关性较好,与成矿关系密切;圈定的5处找矿远景区,经工程验证发现锡铜矿体,说明该地区应用构造地球化学方法可以有效地为找矿工作提供科学依据。
瞬变电磁正演是研究瞬变电磁响应规律的有效途径,瞬变电磁的高精度、快速三维正演技术,是当前瞬变电磁正演研究的热点。ANSYS软件中的Multiphysics模块也适用于瞬变电磁法的正演模拟问题。本文通过一些模型算例介绍了ANSYS软件在瞬变电磁场三维正演中的应用方法,包括建模、加载、求解设置、后处理的一般过程。数值计算结果表明,利用ANSYS软件进行瞬变电磁正演模拟具有很高的计算精度。合理使用ANSYS软件进行瞬变电磁响应模拟可以提高正演模拟计算的效率,为分析、理解瞬变电磁响应规律提供有力的支撑。
为了研究在干旱荒漠区矿产检查工作中的有效物化探方法组合,实现地区找矿突破,以内蒙古黑鹰山地区某矿产检查调查区为例,探寻物化探方法寻找铜多金属矿的工作方法技术。调查区开展了1∶1万地质测量、大功率激电、高精度磁测及1∶5万热磁组分土壤测量面积工作。通过数据处理,圈定了2处激电异常和5处磁异常,区内也出现具有多元素组合异常特征的化探异常。在激电异常与元素异常浓集部位布置了可控源音频大地电磁测深剖面,确定了两个良导异常向下展布情况。探槽结果显示:在公婆泉组钠长阳起岩夹变质石英砂岩和大理岩接触处发生强烈硅化、矽卡岩化和孔雀石化;探槽样品中,多个样品中的Cu、Ag含量达到边界品位。区内找矿前景良好,可以开展进一步工作。
胶东地区作为我国主要的黄金产区,“攻深找盲”成为该区深部找矿重点研究方向。在“深部金矿资源评价理论、方法与预测”的工作基础之上,通过对莱州市金城镇—海阳市二十里店镇一带金矿集区开展高精度重力、高精度磁法、大地电磁测深综合物探剖面测量,综合前期已有成果对获取的重、磁、电资料进行综合研究分析,对区内太古宙至中生代侵入岩、前寒武纪变质基底、胶莱盆地地层的深部空间分布特征、相互关系及主要控矿构造的深部形态及特征进行了归纳总结,为后期深部金矿的找矿预测以及相关研究工作提供目标和依据。
近年来在黑龙江三江平原局部地区发现有珍贵的富硒土地,但对三江平原土壤硒的分布以及土壤硒含量的控制因素研究较少。三江平原西部地区土地质量地球化学调查发现,该区表层土壤主要以足硒为主,未见硒中毒土壤,富硒土壤主要分布于完达山山前至沿挠力河之间的冲湖积低平原地区,少量分布于萝北县城北部的湖成剥蚀台地,硒不足或硒潜在不足地区主要沿松花江河流以及萝北地区黑龙江古河道展布。根据相关性分析、因子分析、聚类分析结果,并结合硒元素地球化学空间分布,认为三江平原表层土壤硒含量主要受表层土壤中有机质以及土壤质地中黏土的吸附作用影响,铁、锰等氧化物以及土壤pH对硒富集具有一定影响,但作用较小。土壤环境质量综合评价显示三江平原地区多为无风险区,是一块珍贵的清洁土地资源,当地可依托富硒土地发展绿色富硒农业。
基于福建省武平县农业地质调查取得的土壤元素含量数据资料,研究了土壤硒含量分布特征及其控制影响因素。结果表明,研究区土壤硒含量平均值为0.25×10-6,硒高值区主要分布在调查区的南东部,且较为集中连片,高值区硒含量平均值为0.42×10-6,达到富硒标准;土壤硒含量主要受控于地质背景,石炭系、二叠系碳酸盐地层及含煤地层硒含量较高,其风化形成的土壤硒含量也较高,是富硒土壤的主要分布区;不同成土母质区土壤硒含量不同,其中海相沉积岩区土壤硒平均值最高,达到0.34×10-6,火山碎屑岩区、花岗岩区、变质岩区土壤硒平均值较相近,分别为0.25×10-6、0.24×10-6、0.23×10-6;不同土地利用方式对土壤硒含量有一定的影响,茶园(0.57×10-6)、果园(0.40×10-6)土壤硒含量高于水田(0.25×10-6)土壤;土壤理化性质对硒含量有重要影响,表现为土壤硒含量与土壤pH 值、有机质和铁氧化物之间具显著相关关系。
随着能源改革进一步推进,地热能这种中深层清洁能源的勘探开发利用迫在眉睫,目前勘探开发利用重点在中深层位,且主要在城区,限制了常规地震、大地电磁等物探方法的使用,需引进新方法。本文通过微动勘查技术在某城区开展相关实验,对比以往高精度重力、大地电磁测深、地热孔等资料,验证了本次微动实验成果,解释推断的地层划分和构造位置与已知资料基本吻合,值得进一步研究和推广,对实现微动勘查技术在中深层地热能源快速勘探开发具有重要意义。
四川盆地南部志留系龙马溪组页岩层具有埋藏深度大(>3 000 m)、优质页岩段厚度薄、地层倾角变化快、微幅构造和微断裂发育等地质特点,传统地质导向技术难以准确识别纵向上甜点的靶体位置,水平段钻井过程中面临较高的靶体脱靶和出层风险。三维地震资料能够给水平井的侧钻和入靶提供导向,并通过地震资料指导水平段钻进。本文以四川盆地南部复杂地区页岩气水平井地震跟踪为例,介绍基于各向异性叠前深度偏移三维数据体的水平井地震导向技术新思路:以高精度成像资料为基础,考虑区域速度场背景,地质约束速度建模确保精准入靶;同时开展目标区块实时各向异性深度偏移处理,提高储层钻遇率;钻井过程中地震实时跟踪,有效帮助钻井地质导向,为钻井工程提供预警和调整方案。实钻表明:面向开发和工程需求的页岩气复杂构造区水平井地震导向技术,可有效提高水平井的有效储层钻遇率。
三山岛海域金矿床是近年来发现的超大型金矿床,已探明金储量470 t、平均品位4.30×10-6,属于典型的焦家式金矿床。本文选择海域金矿床为研究对象,开展钻孔岩石测量,结果发现,在赋矿构造蚀变带内,Au、Cu、Pb、Zn、Ag、As、Sb、Cd、Bi、S、Fe2O3等发生富集,Na2O、Ba、Sr则发生贫化。在此基础上,按照矿源岩和构造蚀变带总结了地球化学勘查标志,其中,矿源岩的典型地球化学勘查标志是富S和Au,即矿源岩内出现S、Au的正异常;构造蚀变带的典型地球化学勘查标志是富S、Au、Ag、Bi,贫Na2O、CaO,即构造蚀变带内S、Au、Ag、Bi呈现正异常,Na2O、CaO呈现负异常。利用上述元素及其异常,构建了海域金矿床矿致异常模式,为该矿床外围和深部金矿勘查提供了有益借鉴,提出了海域金矿成矿带主体深部可能沿ZK2403、ZK3008、ZK3814钻孔连线呈NEE向展布。
为查明包头市固阳县矿集区的地层结构以及地下水污染情况,需在矿集区内典型矿山周边开展水文地质钻探工作。本文针对不同找水目标类型,应用高密度电阻率法测量技术,兼顾不同测量装置类型在分辨率、信噪比的优势,选用不同装置类型对矿集区内文圪气铁矿南选矿厂、鸿昌选厂、上十二份子金矿3个典型矿区周边含水地层的电性结构特征及成井模式规律进行了研究分析。研究表明,通过综合分析研究区的水文地质情况,选用不同高密度电法测量装置开展水资源调查是一种有效的技术方法,能够做到有的放矢,减少反演解释过程的多解性,提高了应用单一地球物理方法寻找地下水资源的效率,可为包头市固阳县矿集区找水定井提供技术依据。
岔河锡矿是四川省最大的锡矿床。为寻求岔河地区锡矿找矿突破,对其开展了1:5万水系沉积物测量。通过测试数据特征分析及因子分析等,研究元素组合特征,结果表明:Ag-Pb-Zn、Bi-F-W-Sn、Cu-Ni 3组主成矿元素分别具有相似的富集规律,其中Sn、W等中高温元素富集规律极为明显,元素异常空间分布叠合性较好。通过累积频率法、迭代法综合分析确定异常下限值,在此基础上编制元素异常图,并圈定9个综合异常。通过开展异常综合评价,优选出岔河和方家综合异常区为成矿远景区。通过成矿地质条件分析及矿产综合检查,在岔河成矿远景区新发现矽卡岩型钨锡矿脉一条,在方家成矿远景区新发现石英脉型钨矿脉十数条,其地质特征与钨矿床“五层楼+地下室”找矿模型具一定的相似性,具有较好的钨、铜、铅、钼等多金属矿找矿前景。
受勘探难度大和地震品质差等诸多影响,塔里木盆地西南地区(简称塔西南)的油气资源勘探历经数十年,至今尚未获得实质性重大突破。本文根据近年来在塔西南实测的高精度无人机航空磁测数据资料,针对盆地的基底结构、凹陷分布及特征,主要断裂构造及其对油气运移、聚集的控制规律,局部异常与含油气有利圈闭构造及其分布特征等与油气成藏相关的地质问题进行了探讨,取得了一些认识,成果可为塔西南进一步开展油气勘探战略选区及深部资源评价提供了重要参考。
黄土覆盖区由于较难采到基岩风化的水系沉积物,区域化探反映效果往往不理想,因此在我国很多黄土覆盖区域未开展区域化探工作。本文在河南崤山中河堤银铅锌多金属矿区利用深穿透地球化学方法开展了针对黄土覆盖区的隐伏矿地球化学勘查技术试验研究,采用的土壤微细粒分离测量和金属活动态提取测量结果表明,两种方法都能较好地指示黄土覆盖区下伏多金属矿(化)体异常,同时金属活动态提取方法进一步增强了成矿元素对矿体的异常指示,因而两种方法均可作为黄土覆盖区寻找隐伏多金属矿的有效手段。
盐源盆地是一个新生代沉积盆地,该区三叠系白山组、盐塘组地层蕴藏丰富的岩盐矿产。已知盐井沟岩盐体共施工普查井4个、生产井1个,其中普3孔钻遇岩盐体,有效控制深度1 001 m(未揭穿盐体)。利用该区最新的1:5万重力数据,结合岩盐矿的物性和异常特征,建立了岩盐矿产的地质—地球物理模型。对局部重力异常进行了推断解释,并采用2.5D模型拟合剖面计算,得到引起局部异常的地质体空间几何形态和物性参数。根据本次重力工作成果,结合地质认识,在研究区内共划分2个成盐远景区,对下一步在该区找盐意义重大。
面波频散曲线反演是获得地下横波速度结构的重要地球物理方法。常规基于迭代最小二乘等线性反演方法依赖于初始模型,且存在多极值、容易陷入局部最小、反演精度低等问题。基于贝叶斯理论的随机反演方法是一种可以融合先验信息的非线性反演方法,该方法无需人为给定初始模型,仅利用先验信息对模型进行随机采样,根据概率分布筛选接受合适的后验概率密度估计结果,可达到对细节信息的准确估计。本文针对瑞利面波频散曲线,提出了基于GPR数据先验资料约束的贝叶斯马尔科夫蒙特卡洛(MCMC)随机反演方法,通过随机改变模型参数并计算其频散曲线与实际频散曲线的似然函数来选择是否接受新的模型参数,不断重复此过程,最终得到与实际频散曲线拟合效果最佳的最优解以及横波速度解的后验概率密度分布。通过理论模型以及实际数据反演测试,验证了该方法与常规无约束的随机反演相比,可以有效地提高反演速度和反演精度。
航空地球物理勘探是认识极地区域构造的重要技术手段。在回顾和分析南极航空地球物理勘探发展历史与现状的基础上,总结归纳了航空地球物理勘探在南极地区取得的主要成果。归纳出南极地壳结构研究、南极古大陆重建与恢复、南极火山与岩浆作用调查和南极冰架与地质相互作用研究等4方面典型实例,航空地球物理勘探为南极地区域地质构造研究提供了有效的技术支撑。目前,南极部分区域仍为航空地球物理勘探的空白区,可将成功的经验应用于下一步的实际工作中,特别是将航空重、磁方法与航空冰雷达探测方法相结合,已成为解决南极冰层与基岩相互作用问题的未来趋势,也为我国南极航空地球物理勘探提供了方向。
硒是对人体健康有重要影响的微量元素,近年来越来越受到人们的关注。影响土壤中硒含量高低的因素有很多,不同的地区差异性明显。本文以四川省雷波县谷米乡等地为研究区域,讨论了该区表层土壤中硒的含量、分布特征及主要的影响因素。结果表明,研究区整体土壤硒含量水平并不高,主要集中在0.226×10-6附近,但部分地区也存在富硒土壤。土壤中硒含量与有机质及亲硫重元素镉、汞、铅、砷、锌呈明显的正相关关系,而与pH并非简单的线性相关,在不同酸碱性、土地利用方式和成土母质的土壤中,两者差异性明显。调查区的土壤中硒含量主要受成土母质控制,老地层的志留系、奥陶系黑色页岩和碳酸盐岩区域更容易富硒,而较新的地层三叠系砂岩地区硒含量较低。
以重庆市典型农业区——南川区为研究区,系统采集了表层土壤样品,测定了Se元素含量,分析讨论了土壤Se地球化学特征及其影响因素。研究结果表明,南川区土壤Se含量变化范围为(0.056~10.80)×10-6,平均值为0.46 ×10 -6,高于全国土壤硒的平均值,其中富硒土壤面积占42.31%。南川区土壤Se含量在空间上呈现出“南高北低”的特点,土壤高Se区主要集中分布在南部的水江镇、南平镇、南川城区及金佛山地区,南川区城镇地区和工矿区土壤Se含量最高,农田用地土壤Se含量最低。南川区高 Se 土壤主要分布在二叠系、三叠系(飞仙关组合嘉陵江组)、志留系、奥陶系和寒武系地层,土壤Se含量主要受成土母质控制,与土壤有机质呈显著的正相关关系,总体上呈现出随海拔的增加而增加的趋势,但与土壤pH关系不显著。
21世纪以来,地表微渗漏表现特征的形成机理研究已取得显著进展,对油气勘探具有重要意义。含油气盆地微渗漏气体是以甲烷为主,在地下从烃源岩或储层出发,近于垂向微运移,而在地表造成的化学、物理及生物变化特征是地下油气藏的近似映射,它是客观存在的,是“石油渗漏系统”中一个重要组成部分,目前已替代宏观渗漏成为地表追踪地下油气藏最有效的“窗口”。甲烷微渗漏监测可以在地表、水体及大气中直接进行,测试获得的含甲烷烃类气体组分浓度及同位素组成是地下油气评价的第一手重要资料。甲烷微渗漏间接监测数据主要来源于地表微生物、植被、矿物、放射性及磁性等,与直接获得的化探数据相似,这些不同的地表异常监测数据都可区别于远离油气藏地表的背景值,其异常分布区将成为有利勘探区的靶向。进入综合勘探时代,甲烷微渗漏机理的深入认识,单一监测方法及其片面认识的避免,地表综合监测方法的思路转变,以及数理分析新体系的建立,必将在未来油气勘探中发挥越来越重要的作用。
在井巷工程中探明前方或周边涌水是十分必要的。以云南彝良毛坪矿区为例,利用等值反磁通瞬变电磁法(OCTEM)和音频大地电磁法(AMT),探测了帷幕注浆工程轴线以下700 m范围内的含水断裂带的发育情况,意图为帷幕注浆治水工程提供指导意见。通过物探综合分析,探明具有富水性的异常7个。本项研究结果表明,OCTEM法能够识别出较小的含水节理或裂隙,AMT法对大深度含水破碎带较为敏感,两者结合对不良含水地质体探测效果明显。由此可见,综合物探在帷幕注浆治水中应用效果较好,有效查明了含水通道的深部延伸,为帷幕注浆治水提供了目标靶区。
勉略宁地区是扬子板块周缘地质构造最为复杂的地区之一。通过对勉略宁西部白雀寺基性杂岩体以西的高磁异常带与区域重力异常梯度带及Fe、V、Ti等元素化探异常的对比研究,结合沿异常带分布的溢流相玄武岩的岩石地球化学特征,推测地表遥感解译出的NNE向浅层断裂深部可能存在规模更大的隐伏断裂。这一隐伏深大断裂可能为新元古代勉略宁地区弧后裂解背景下的幔源岩浆活动提供了重要通道:一方面由深成岩浆侵入形成白雀寺基性杂岩体与火成碳酸岩;另一方面,由裂隙式火山喷发形成带状展布的富含磁铁矿的溢流相玄武岩。这一隐伏深大断裂的推断对于勉略宁地区新元古代的地质构造背景与幔源岩浆成矿作用研究具有重要意义。
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。
随着银川都市圈建设步伐的逐渐加快,特别是宁东国家级能源化工基地进一步扩容扩建,致使银川平原城市群面临严峻的环境质量问题,尤其以大气质量问题更为突出。因此,加大力度开发利用清洁能源,优化本地区能源利用结构,减少有害气体排放,是改善大气质量有效途径之一。本文以银川盆地东缘区域地质构造及地热地质条件为基础,利用区域重力、磁法、电法、地震及钻孔资料,重点分析了深部热源、导热通道及储盖层3个重要的地热富集条件,总结了银川盆地东缘地热成藏模式,为后续地热资源的开发利用奠定了坚实的研究基础。
大庆长垣南端砂岩型铀矿勘查项目前期利用油田钻孔资料发现了众多零散的工业孔,并钻探证实。为了进一步扩大找矿成果,开展了地震勘探。针对工作区地层埋深特点选择了合理的采集参数,利用地震成果并结合测井数据,统一了工作区的层位划分,圈定了砂体,进而推断出古河道,解决了砂岩型铀矿勘查中的储层问题,取得了很好的成果。地震勘探可作为砂岩型铀矿勘查寻找有利储层的主要方法手段。
使用探地雷达对黄土地区城市多个拟建地铁出站口区域进行地质和地下管线探测,着重研究了黄土区的土层分布情况。结合现场实际情况分析了黄土层中存在的空洞、渗水、土体塌落等情况以及PVC管线和金属管线的探地雷达图像,归纳了在黄土地区地下管线各自的探地雷达扫描图像的特点,总结出在黄土地区应用探地雷达探测城市地质分层和管线的一般性方法和规律,应用“黑—白—黑”与“白—黑—白”的图像规律进行探地雷达图像解析,很好地指导了后续的工程施工。
密度界面反演方法在油气勘探、推断区域构造、获取地壳结晶基底面、莫霍面起伏形态等方面具有重要意义。现有的密度界面反演方法大多基于笛卡尔坐标系统,当涉及到大区域乃至全球尺度的密度界面反演时,地球曲率的影响将不可忽视,需考虑基于球坐标系Tesseroid模型的密度界面反演方法。然而,受计算精度和效率制约,已有的基于Tesseroid模型的密度界面反演方法并不能很好地适用于地表重力观测数据的反演计算。笔者基于前人研究,给出了一种适用于地表观测数据的球坐标系密度界面反演方法。该方法首先将常规的球坐标系高斯—勒让德重力积分公式进行简化,提高了重力正演计算效率。随后,引入并改进了前人的自适应剖分方案,提高了重力正演计算精度。在此基础上,采用Cordell迭代优化算法,得到了适用于地表观测数据的球坐标系密度界面反演方法。通过模型数据试验,对本文球坐标系密度界面反演方法进行了验证。结果表明,笔者对高斯—勒让德积分公式加以改进和引入改进的自适应剖分方案后,很好地克服了计算精度和效率对地表观测重力计算的掣肘,并且,基于球坐标系的密度界面反演结果优于基于笛卡尔坐标系的密度界面反演结果。在华南大陆实际数据试验中,利用文中方法得到的华南大陆的莫霍面深度与前人得到的莫霍面深度具有较高的吻合度,莫霍面自西向东逐渐抬升,西部抬升剧烈,东部抬升平缓,沿武陵山—贵桂交界一带呈现明显的NNE向莫霍面梯级带,验证了文中方法的科学有效性。
深度学习是人工神经网络算法的扩展,对复杂函数有很好的逼近能力,本文将其引入用于瞬变电磁视电阻率计算。首先,建立归一化感应电动势与瞬变场参数单一映射关系的5层深度神经网络,通过对单一隐含层不同神经元个数所训练的误差情况进行分析,确定5层深度神经网络各隐含层神经元个数为13,8,5,8,13。训练算法选择了改进的具有自适应学习率的Nadam算法,该算法可加速训练过程。对训练好的深度神经网络模型进行仿真实验,采用典型地电模型加以验证,发现其对不同的地电模型均具有较好的反映,证明本文采用的基于深度学习计算视电阻率的可行性。应用结果表明训练好的深度神经网络模型可快速准确计算视电阻率。
在系统收集华北地区稀土矿床资料基础上,分析了华北地区稀土资源现状及稀土矿床的时间、空间分布规律。分析认为,华北地区稀土矿床成矿类型主要包括沉积变质型、火成碳酸岩浆型、岩浆热液型、伟晶岩型和离子吸附型。根据华北地区稀土矿床构造位置及控矿特征,认为华北地区古老变质基底、太古宙—古元古代陆块边缘裂谷带、中元古代陆缘裂谷带、燕山期滨西太平洋活动陆缘均是稀土矿床成矿的有利地球动力学背景。区域深大断裂、地槽发育初期的火山—沉积事件及碱性正长岩和碱性花岗岩类岩浆活动,是寻找各类稀土矿床的有利构造—沉积—岩浆条件,降雨量高、冲积平原、棕壤—褐土分布区则提供良好的稀土元素地球化学背景。
武陵山区具备巨大的页岩气资源潜力,但该区地质构造复杂,地形起伏剧烈,大面积碳酸盐岩出露,油气勘探不适于使用以地震勘探为主的传统物探方法。 本次采用广域电磁法在黔北桐梓地区开展页岩气勘探,克服了地形、碳酸盐岩和构造复杂的影响,查明了桐梓地区从EN—WS呈“凹隆相间”的构造格局,落实了目的层五峰—龙马溪组的空间展布特征,圈定出4处页岩气勘探有利区,有望助力实现武陵山区页岩气勘探开发由点到面的突破。
为检验我国自主研发的SAG-2M型海洋重力仪的技术性能,验证其获取重力数据的可靠性,选用德国KSS31M型海洋重力仪开展同船比测工作。按照海洋地质调查规范分别处理了2台重力仪的原始重力数据,对2台重力仪得到的自由空间重力异常数据的交点差、测线及网格数据进行了对比分析及相关性分析。数据对比分析结果表明,两种型号重力仪测量精度相当,数据异常形态及变化趋势一致,幅值基本吻合,两者数据高度线性相关。通过此次同船比测工作,认为我国自主研发的SAG-2M型海洋重力仪平台稳定,测量精度与德国KSS31M型海洋重力仪相当,该比测结果对今后SAG-2M型海洋重力仪的研发及测量工作具有重要参考价值。
通过在香花岭矿田三合圩矿区开展地面高精度磁法快速掌握了磁异常分布特征,并推测磁异常与NE向断裂带有关,再利用可控源音频大地电磁测深对磁异常进行解析,发现中深部存在连续高阻隆起异常,推断为隐伏岩体,在此基础之上对磁异常进行了半定量反演,发现磁性体呈似层状赋存于岩体外接触带且位于低阻异常带中。利用物探推断成果选择有利部位进行钻探揭露,钻孔ZK502、ZK1601和ZK3001成功验证推断的隐伏岩体并在跳马涧组砂岩中揭露了高品位锡、铅锌多金属矿。结合钻孔、物探成果和地质背景等,对本矿区成矿规律进行了综合分析研究,建立了成矿模型,并圈定了下一步找矿靶区。利用综合物探方法对深部成矿预测具有良好效果。
作为宁夏北部重要的区域性断裂之一,黄河断裂控制了银川新生代断陷盆地形成与演化,是研究银川平原地震活动及地热资源富集规律不可避免的关键点之一。目前,专项针对黄河断裂的研究较少,以地表调查为主,局部地区开展了浅层地球物理勘探。本文以地质露头资料为线索,基于区域1:20万重力资料,利用小波分界、斜导数等地球物理数据处理技术,清晰刻画出黄河断裂具有“雁行式”平面展布特征,据此将断裂划分为灵武段、临河段、月牙湖段与礼和段4个亚段;临河段与灵武段的CSAMT资料揭示黄河主断裂及其次级断裂由东向西呈逐级下掉的“阶梯状”,具有明显的“分级”特征。黄河主断裂下切深度直抵上地壳,剖面上与次级规模断裂组合形态呈现典型的“扫帚”状,各条断裂“上陡、中缓、下陡”的“座椅式”空间赋存形态明显。与已有研究成果对比发现,二者之间存在展布特征、展布位置、展布关系3方面的差异。
