针对选用不同网络结构的深度学习算法进行地球化学异常识别,重构符合成矿分布的地球化学背景时选择依据较少的问题,本文基于闽西南铜锌银成矿区1∶20万水系沉积物数据,采用3种无监督深度学习模型AE、MCAE、FCAE,分别提取了样本中多元素的组合结构特征、空间分布特征以及混合特征,并基于其重构地球化学背景,模拟成矿分布。结果显示,FCAE模型圈定的异常区域与已知铜矿点最贴合,其次是MCAE模型和AE模型,其AUC值分别为0.80、0.78、0.61,且FCAE模型和AE模型对卷积窗口尺寸变化不敏感;说明面向地球化学异常识别构建深度学习算法时,基于提取空间分布特征或混合特征的算法综合表现较好,且基于提取组合结构特征或混合特征的算法对由观测空间尺度变化或不一致引起的噪声有较强抗干扰能力。本文为因地制宜地构建基于深度学习算法的地球化学异常识别模型提供了有效依据。

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。

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。

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。

近年来我国能源及矿产资源需求旺盛,覆盖区找矿已成为热点,急需有针对性的新方法技术解决覆盖区勘查找矿问题。本文提出一种针对覆盖区找岩浆型铜镍矿的空—地—井协同快速找矿方法技术体系,并建立了针对隐伏岩浆型铜镍矿的深部矿产资源空—地—井协同快速有效勘查技术体系的架构及说明。该技术体系以覆盖区的地形、地质和深部矿产资源分布特点为前提条件,以综合航空地球物理为主、协同地面—井中地球物理探测方法为手段,以大数据融合、弱信息提取、地球物理-地质建模方法为重点,以地质构造和成矿理论为指导。该技术体系在新疆若羌县启鑫地区隐伏岩浆型铜镍矿床勘查中得到验证,并取得较好的应用效果。

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。

为了对应长期低油价形势,地震勘探采集成本不断降低,同时为了满足越来越严格的环保要求,节点采集设备凭借其低成本、低采集脚印等优势不断推广。节点仪器的设计制造入门门槛偏低。市场上部分产品出于设计或成本等方面的考虑,在一些细节方面的缺失或忽视会造成地震勘探采集作业现场应用的困难。本文结合多年地震勘探设备使用经验,以及当前市场常见节点特性分析,在信号采集、测试功能、电路设计、存储、电池、外形、配套系统、质量控制及配套设备几个方面节点设计需要注意的细节进行阐述。避免由于设计原因出现信号采集的失真、耦合、EMC等问题。节点设备的采集质量完全依靠每一个节点设备在本地的独立工作性能和工作稳定性。而这两方面完全依靠厂家对于地震勘探采集信号和采集作业的理解,进而产生的设计。设计必须考虑为满足新形势下油气勘探开发需要,油气勘探开发重心不断向深层—超深层、强复杂地表更复杂领域转移,当前地震勘探采集更多地关注深层,要求对于信号拾取高精度、高分辨率,因此也就更需要提高对于弱信号、宽频信号的采集能力。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本文基于 Python 语言构建了瑞利面波频散反演工作流程:①通过pysurf96软件包实现水平层状模型的频散曲线正演;②建立描述频散曲线拟合度的目标函数;③利用scikit-opt软件包中的启发式算法实现频散曲线反演。提出并解决了调用函数过程中所遇到的问题,实验测试表明反演结果可靠,同时具备一定的计算效率。由此实现了搭建基于Python语言的面波频散反演地下层状结构研究平台,为其他研究者依靠开源软件进行反演运算提供了方法支持。最后,通过利用彭一波研究海拉尔盆地背景噪声时提取的频散曲线对地壳以及上地幔结构进行了反演,得到不错的效果。

随着资源勘探加“深”加“难”,如何在复杂构造背景下提高成像精度和储层预测的精度已经成为了地球物理研究的重中之重,近年来发展起来的全波形反演方法是一种可以适用于复杂地质构造的反演方法。该方法利用叠前地震波场中的动力学与运动学信息,能够揭示复杂地质背景下构造细节。作为一个涉及模型参数化、误差反函数建立、数据预处理、波长数值模拟、子波估计等诸多研究内容的方法,该技术的发展必定是一个逐步完善且需要长期攻克的过程。目前随着理论与计算机技术的发展,全波形反演方法已经逐渐被应用在实际观测数据中。本文介绍了全波形反演方法的方法原理和处理流程,总结了全波形反演的发展历程以及全波形反演方法在海洋地震资料、陆上地震资料、深地震反射资料中的应用现状,提出当前全波形反演的应用瓶颈、数据处理难题、深部地壳反演成像的挑战,为全波形反演方法的研究与应用提供参考。

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。

海洋可控源电磁法广泛用于天然气水合物、海底油气资源勘探和地质构造勘查。在海上作业时,船载甲板供电单元通过深拖缆向海底的海洋可控源电磁发射机提供电能。利用深拖缆传输高压大功率电能的过程中,需要对高压供电回路的绝缘电阻进行自动实时测量和监测,确保电能的安全传输和供电异常时的及时处理。本文基于高压宽频耦合器件、绝缘检测模块、远程数据传输部件和上位机监控软件,通过收集高压端至外壳地之间的漏电电流,将其模拟放大,通过测量电压值,反算绝缘电阻,实现了对高压回路对大地之间绝缘电阻的自动测量和监测。所形成的自动绝缘在线监测技术,经过海上试验验证,能够满足海洋可控源电磁发射系统的要求,很好地在线评价了系统的绝缘性能,为海洋仪器同类功能的研发提供了有益的参考。

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。

石英脉型金矿床是岩浆期后热液及变质热液作用的产物,受主断裂及次级断裂构造控制,成矿物质主要来自围岩。该类型金矿在西北多有分布,宽度一般较窄,在走向和延伸方向断续分布。单一物探方法有局限性,难以做出全面、合理的解释。本文以西北某石英脉型金矿为例,对此类矿床进行了重、磁、电综合物探工作并进行了正反演计算和定量预测。结合地质成矿条件、物探相关理论及正反演计算,推断了控矿断裂构造,定量预测了的赋矿体。过程中,各方法互相衔接,互相验证,定量解释预测,是综合物探在石英脉型金隐伏矿体找矿方面进行的有效尝试。

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。

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。

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。

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。

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。

贵州镇远马坪“东方一号”岩体是我国首次发现的含金刚石原生矿母岩,马坪地区发现的岩体属于金伯利岩浆体系的浅部相,其深部可能存在规模较大的隐伏岩管或岩筒。为揭示马坪地区深部含金刚石隐伏岩管或岩筒的空间展布特征,在区内开展了80 m×40 m高密集网度的音频大地电磁勘探工作;利用三维正演技术模拟研究区纯地形响应并在实测数据中去除,得到的定性解释结果在一定程度上恢复了被静态效应扭曲的AMT阻抗相位不变量分布形态;使用AR-QN拟牛顿反演方法对数据进行三维反演,根据研究区岩性统计结果设定地下单元的电阻率变化区间,获得了可靠的三维电性结构;最后依据地表发现的岩筒、钻孔揭露的多条岩脉等地质资料对该地电模型进行精细解释,勾画出了隐伏岩管(岩筒)的形态,为区内下一步金刚石原生矿找矿方向及预测提供了地球物理依据。

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。

海上工区地磁数据与远端台站地磁日变资料之间的相位差(即时差)和幅值差仍然是影响海洋磁力测网精度的难点。作者依据东海两侧的台站和3个更高纬度的欧洲台站,分析和统计了日变曲线日间、夜间以及强磁扰等期间的形态特征、相位差、幅值差等要素的数值差异。结果显示:在日间,台站间的相位差(时差)是不断变化的,导致午时左右有较大的幅值差;在夜间,台站间资料具有吻合的相位,幅值差多小于4 nT;在磁暴等强磁扰活动期间,台站间的相位一致,幅值差甚至小于平静日期间的幅值差,根据大洋实测资料,磁暴期间与平静日的测线交点差的绝对值小于3.2 nT。台站间地磁日变资料的相位差和幅值差的变化特征有助于海洋地磁资料的日变改正。

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。

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。

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。

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。

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。

洛宁地区位于崤山隆起与洛宁盆地的结合处,属第四系浅覆盖区,已发现有老里湾、中河等大型银、铅、锌矿床,矿床形成与受断裂构造控制的酸性岩体关系密切。本文利用1∶5万重、磁资料,采用最小曲率位场分离技术、归一化总水平导数垂向导数技术、相关分析法、三维物性反演等方法进行处理,研究断裂构造及酸性岩体分布特征。通过研究表明:洛宁地区受NW向、NE向及EW向三期构造影响,以老里湾为中心,多组断裂呈现半径6.5 km的 “环状”分布特征;发现多处隐伏岩体,重新厘定了老里湾岩体、中河岩体等边界,花岗岩体分布受环状构造控制,岩体埋深约3 km;“环状”构造与磁异常梯级带相关性较好的多处钻孔见矿,在该区开展找矿研究具有重要意义。

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。

在甘肃北山干旱戈壁荒漠景观特征研究的基础上,对三白墩地区进行1:5万水系沉积物测量,圈定水系综合异常10处。优选AS-3异常,采用100 m×20 m的网度,在1/3线距范围内多点采取2~20 mm粒级岩石碎屑的方法进行详细检查。圈定岩屑综合异常3处,对异常特征进行研究,确定主成矿元素为As、Au,并优选综合异常2个。利用地球化学剖面、槽探等方法进行详细检查,发现Au矿体4条,As矿体2条,Au、As矿化体各1条,显示出该方法在甘肃北山干旱戈壁荒漠景观区找矿中具有较好的找矿效果,同时也说明可以运用1:1万岩屑测量对1:5万水系沉积物测量的异常进行查证。

为消除激电测深中的电磁耦合干扰,根据频率域和时间域可相互转换的理论,采用静态IP和cole-cole参数的全波形IP、延时反演去耦方法,实现了快速去耦,最大限度地保留了激电信息。以山东沂南金矿金场矿区等为例,对时间域激电测深数据进行了去耦前反演与去耦后反演,结果表明:对称四极装置和非常规电极排列的电磁耦合效应随电极距的增大而增强,电磁耦合的影响深度大部分在时间域激电测深反演断面150 m以浅;非常规电极排列采用三极+四极+偶极混合共线装置,其产生的电磁耦合干扰明显大于对称四极装置和单极—偶极装置;非共线单极—偶极装置的时间域激电测深电磁耦合影响较小。

岩浆岩地区富水性整体较弱,地下水匮乏,找水难度较大,资源型缺水是区内普遍存在的问题。本文针对不同找水目标类型,结合勘探靶区地质、物性特征、水文地质条件及现场踏勘,应用视电阻率联合剖面和视电阻率垂向测深综合物探手段解释分析,对莱阳市小水岔村和瓦屋村周边的地层电性结构特征、成井模式及富水机理进行了综合研究。通过确定找水目标、物探解释分析、综合分析定井,最终在两个村庄成功实施两眼钻孔,最大涌水量分别高达247.56 m³/d和620.64 m³/d,并结合侵入—接触带型和岩脉导水型蓄水构造模式详细分析了其富水机理,不仅解决了当地群众用水难题,也对今后在类似地区找水定井有一定的借鉴意义。

西部大开发工程基建中经常遇到滑坡体探测问题,由于滑坡体滑床滑动面与第四系覆盖的电性差异小,常规电磁法分辨困难。为此,提出利用等值反磁通瞬变电磁法(OCTEM)探测滑坡堆积体、反向追踪山体错动面的方案,构建滑坡堆积体地电结构模型,通过正演计算研究滑坡堆积体的瞬变电磁响应规律,从理论上分析了不同厚度的滑坡堆积体瞬变电磁响应规律以及在不同覆盖厚度下的瞬变电磁响应规律;对已知滑坡体的探测试验表明滑坡问题上首先分析堆积体观点的正确性,同时表明OCTEM用于山区滑坡堆积体的探测有效性。

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。

“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。