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。

中高山地区作业的航空地球物理勘探飞行器需要有高原适航性。通过对比空中国王350ER在起降条件、最大升限、最大续航能力及高原机动能力等特点,提出了在中高山地区的低高度、大比例尺的航空地球物理勘探飞行器的选型原则及飞行方法。通过甘肃某测区的实际测量飞行验证了该原则和方法的可行性。分析结果显示,AS350B3型直升机在中高山地区作业时表现出的实际飞行性能满足在该类型区域低高度、大比例尺的航空地球物理勘探的要求。

井中重力与地面重力勘探一样,是基于岩矿的密度差异,由于目前已制成的井中重力仪的外径比较大,因此在金属矿钻孔中井中重力尚未实际应用。

从雷达波脉冲宽度出发,阐述垂直分辨率与横向分辨率的区别和相互关系,并同时指出噪音对分辨率的影响,用实例说明讯号的数字处理能大大改善分辨率.

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。

云南省会泽县属西南岩溶地区,岩溶地下水是该地区主要的供水水源。为解决当地群众饮水困难的问题,在充分认识会泽地区水文地质条件的基础上,总结出该区地下水赋存概念模型,并结合岩石物性测量结果,对物探方法的适用性和组合优选进行评价。根据地方实际需求,选择在会泽县拖姑村布设了一条高密度电法和音频大地电磁测深法结合的综合剖面,通过电阻率异常圈定了地下水富集部位,有效指导钻孔的布设,单孔最大涌水量为20.76 m³/d,有效解决了当地居民饮水困难的问题。通过该项研究认为,高密度电法和音频大地电磁法相结合的探测方式是在碳酸盐岩地区寻找地下水的优选方法。高密度电法能够精细刻画风化层厚度、基岩界面、裂隙发育程度及地层含水情况,对地下水的补给通道进行约束,弥补了音频大地电磁测深法对近地表地层结构识别能力不足的缺陷。而音频大地电磁测深法能够准确反映断裂破碎带的空间结构和地层的宏观结构,对储水构造的边界条件(隔水层)进行限定,弥补了在高阻地层区,高密度电法探测深度不足的缺陷。二者分别从精度和深度上相互补充,对地下水运移、存储和富集的空间赋存条件进行识别和约束。

分布式声波传感(DAS)技术作为最先进的声场检测技术之一,能够对与光纤相互作用的环境振动和声场信息进行分布式、长距离、高精度的实时检测。DAS技术中的光纤勘探系统解决了常规检波器在复杂地质环境中成本高、布设难度大等问题。近年来,DAS技术得到了快速的发展,尤其在需要长期、大规模布设的监测应用场景中得到了迅速的发展,但其相关研究成果较为发散,系统性认识较少。为深入了解DAS技术在地球物理勘探领域内的研究进展,更好地开展后期研究,本文通过文献调研,对DAS技术自身的发展进程与其近期在地球物理勘探领域内取得的研究成果,按照油气、海洋和环境工程3个不同的应用场景进行系统的分类总结,着重关注DAS技术近年来在不同方向上的发展进程、数据处理方面的研究进展以及已经取得成果的相关文献;最后,对现阶段基于DAS采集系统的发展趋势和亟待解决的问题进行了概括,对未来DAS的发展前景进行了分析。

为探讨利用微动技术进行千米深度勘探时影响结果的关键因素,本文基于空间自相关法(SPAC)和扩展空间自相关法(ESPAC)以三角形台阵为例进行试验,重点分析了台阵规模、采集单元频率、采集时长等因素。并对不同台阵大小对应的频带范围、千米深度勘探如何布置台阵既能得到深部资料又能得到浅部资料以及如何提高深部分辨率等问题进行了讨论。基于分析和讨论结果,建立了提高千米深度勘探精度的参数设置体系。

随着季节的变化,季节性冻土区活动层在冻融过程中物性参数变化显著。以东北地区季节性冻土为研究对象,采用高斯随机粗糙面来模拟粗糙不平的冻结层和融化层界面,建立了能精细描述活动层非均匀性的随机介质模型,并进行了探地雷达正演模拟。研究结果表明:活动层的冻结深度和融化深度随季节而变化,其介电常数和电导率也随季节而变化;非均匀性的活性层、起伏不平的冻结层和融化层使雷达剖面中的散射波非常发育,随时间变化,融化层起伏越大,雷达剖面中的散射波能量越强,融化层和冻结层界面的反射波识别越难。同时,证明应用探地雷达监测季节性冻土的季节变化、冻结深度和融化深度的时间和空间变化是切实可行的。

人工源电磁法是深部资源探查的重要手段,其核心在于通过创新技术提升探测深度和精度。电磁法的探测模式由远场转向近场是电磁法的重要变革,研究近源电磁探测方法是近年来的国际前沿。基于最新发展的广域电磁法和多通道瞬变电磁法,作者团队提出短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)。该方法的特点在于收发距离小,短偏移情况下信号更强、带宽更宽,更有利于实现大深度和高精度的探测。本专栏收集了8篇关于短偏移距瞬变电磁探测方法、技术、软件和应用的文章,这些研究成果将有力支持更深层次的精细探测需求。

天然气水合物饱和度的评价以阿尔奇(Archie)公式为核心、岩电参数为应用基础。针对不同的地质环境匹配相应的岩电参数值,尤其是孔隙度指数(m)和饱和度指数(n),是准确计算饱和度的关键。在电阻率测井中,如何使m、n值更适合于天然气水合物的评价仍是一个难题。为了厘清天然气水合物电阻率的相关规律和Archie公式中岩电参数值的确定方法,本文系统调研了相关文献资料,对天然气水合物的电阻率影响因素进行了总结梳理,并对如何利用Archie公式精准评价天然气水合物的饱和度进行了影响因素的分析。在此基础上,总结了天然气水合物沉积物的电阻率特性,提出了Archie公式的应用研究方向。

被动源面波源于自然界和人类活动所产生的各种振动，通过分析被动源面波的频散特性可推断地下横波速度结构。介绍了被动源面波的特征及被动源面波勘探的基本流程；阐述了从被动源面波数据提取频散曲线的SPAC与F—K等两种方法，通过数字模拟对两种方法进行了对比；列举了采集被动源面波数据的技术要求；给出几个应用实例,说明其效果。

济南地热资源极为丰富,热储类型包括奥陶—寒武系岩溶裂隙热储、新近系—古近系碎屑岩类孔隙裂隙热储两种。本次地热勘查工作在济南北部大桥镇开展,热储类型为奥陶—寒武系岩溶裂隙热储,旨在通过物探剖面测量工作,查明地层、断裂构造分布情况和热储层的埋深,推断与控热、导热有关的断裂构造的产状及空间形态,圈定地热井施工靶区,优选地下水富水有利部位开展钻探验证。在资料搜集基础上,通过开展直流电测深、可控源音频大地电磁测量及大地电磁测量工作,对工作区断裂构造进行解释推断并对含水情况进行对比分析,优选地热靶区有利部位施工一口地热探采结合井,完井深度1 532.06 m,静水位埋深13.03 m,孔口水温50.1 ℃,涌水量132.998 m³/h,降深18.27 m。

作者对近年来探地雷达的技术发展及新的应用研究进行了概括和总结。在详细分析探地雷达方法原理、系统结构的基础上,提出了改进探地雷达系统结构的思路;同时,针对探地雷达工作中的高噪声和地震数据处理技术移植的不适应性,提出了探地雷达地下界面高分辨率成像的新方法。

介绍了核子旋进磁力仪、欧弗豪泽磁力仪、光泵磁力仪、超导磁力仪和原子磁力仪研究和开发近况, 提出了开展研究工作的建议。

电法勘探在地质普查找矿中,得到广泛应用,而且是有效方法之一。对工作区内岩矿石电阻率的测定与研究,对于正确解释异常,提高找矿效果,有着重要意义。

由于单一物探方法具有多解性,在当前深部找矿中,综合物探方法得到了广泛的应用。在新兴都斛斑岩型铜矿区的地质勘查中,综合使用了高精度磁法和可控源音频大地电磁测深等地球物理方法,推测可控源音频大地电磁测深的中低阻异常和高精度磁法的低缓异常的组合是找矿的重要标志,异常查证取得较好的效果。在1 000 m钻孔中,累积发现178.2 m铜、钼、银、金矿化体,铜的最高品位1.45%。综合物探方法的使用,在粤西斑岩型铜矿床的矿产勘查中具有重要的指导意义。

山东省鲁西北潘店地区超深覆盖区航磁和重力异常明显,通过系统的重磁异常查证工作,在研究区重磁异常带开展的多个钻孔均取得了深部矽卡岩型铁矿床找矿突破,但由于重磁异常带范围较大且其特征不能直接指示找矿方向,造成部分钻孔不见矿或见矿情况差。因此,为了更好地在重磁异常带精细圈定成矿位置,实现新的更大的找矿大突破,本文旨在已查证的潘店重磁异常带开展广域电磁测深(WFEM)工作,结合钻探验证情况,圈定深覆盖区矽卡岩型铁矿深部成矿区间及成矿有利结构面,提出深部精细找矿方向。

地下空洞埋藏浅、规模小不易探测,随着重力感应技术的发展,给准确快速获取微重力变化为探测地下空洞带来新机会,对小规模地下空洞的探测能力具有广泛的研究和实用价值。本文从重力基础理论、重力探测技术、重力数据处理及反演3方面对地下空洞进行系统的分析研究。在给定形体大小、重力数据精度的情况下,通过二分法计算出了重力探测的最大埋藏深度;将高密度采集、高精度重力探测方法用于某区客运站地下人行通道实际探测,获得一套高精度重力格网数据,理论研究和实测结果表明,现有重力仪器具有探测地下空洞的能力;采用最小曲率位场分离方法、2.5D人机交互反演和靶区识别三维物性快速反演方法,得到地下人行通道近SN向的分布,埋藏深度大致2.5~5 m,这与实际情况相符。本次研究为地下空洞探测摸索出一套完整的重力勘探流程,具有一定的参考价值。

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。

中国南方常压页岩气资源潜力大,主要分布于四川盆地周缘构造复杂区及盆外褶皱带,具有地表、地下双复杂地质条件,地震采集品质差、成像精度低、甜点参数变化规律不清。本文系统总结了渝东南地区常压页岩气地震采集、成像处理、储层预测等方面的研究成果与技术进展:①形成了变密度三维观测系统设计技术、灰岩地表复杂山地地震激发接收技术,确保复杂地下构造反射波场充分采样,提升采集资料品质,提高施工效率。②完善了复杂山地地震叠前预处理技术、盆缘过渡带复杂构造成像技术、盆外褶皱带向斜构造成像技术,成果剖面信噪比高,有效频带宽,构造成像精度高。③基于岩石物理特征研究,实现优质页岩厚度、地层压力系数、脆性的定量预测;基于统计岩石物理,实现页岩有机碳含量、含气量、孔隙度的定量预测;利用有限元应力场模拟技术,揭示古应力场演化,实现多期构造改造叠加作用形成裂缝的定量预测;采用组合弹簧模型今应力场预测技术,明确今地应力场分布规律。通过攻关研究,有效指导了常压页岩气甜点预测与勘探开发,为南川常压页岩气田的发现提供了依据。下步应重点攻关基于5G无线节点接收的更加科学合理的地震采集技术、复杂山地高陡构造高精度自动化成像处理技术,以及“地质—工程—经济”一体化的甜点地震评价方法。

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。

随着国内覆盖区找矿工作提上议事日程,近十年来,中国地球化学勘查界在覆盖区矿产勘查地球化学基础理论和方法技术研究方面开展了大量的研究,取得了很大的进步,主要体现在两大方面:一是覆盖区元素迁移机理、赋存状态以及异常形成机理研究;二是地电化学、元素活动态、地气、土壤微细粒分离、土壤热磁组分、综合气体测量等方法技术进步及大量试验示范。这些成果实现了覆盖区矿产勘查地球化学基础理论和方法技术研究的持续进步,为实现覆盖区找矿突破提供新的地球化学方法技术。

在城市地球物理勘探中,因受到城市中各种强电磁机械干扰和交通建筑阻隔,诸多地球物理勘探技术勘探效果不佳。本文基于瞬态面波、微动台阵和微动谱比,采用多点三分量低频传感器获取的多源频率域地震数据,综合提取两种特征曲线后进行联合反演,实现融合3种技术的多源频率域地震勘探。其中,提出了双源综合频散谱提取技术、双源特征曲线联合反演技术和基于非均匀介质的等效均匀介质正演技术,勘探成果的精度和效率均得到了提高,在工程实践中得到验证。

航空物探方法具有“绿色、经济、高效”和作业受地面因素影响小等特点,是青藏高原开展基础调查与科学研究的最有效手段之一。笔者回顾了青藏高原羌塘盆地近三十年来航空物探工作进展情况,系统总结了航空物探综合调查与地质解释成果,介绍了航空物探方法在盆地边界、中央隆起带、基底性质、深部结构、盖层特征等重大基础地质问题,以及在识别油气有利构造区等方面取得的研究进展与认识,对羌塘盆地航空物探调查发展态势进行了分析,并对今后重点研究方向提出了意见和建议。

地震层析成像作为一种有效还原地下介质速度模型的方法,为全波形反演提供了可靠的初始速度模型,从原始的射线层析到相移旅行时层析和瞬时旅行时层析,实现了地震波传播的有限频特性;从声波方程到弹性波方程,从各向同性介质到VTI,TTI介质,实现了对真实地下介质情况的模拟。减缓层析反演的病态性也一直是研究热点,常用的方法有正则化,用高斯束层析的敏感核代替传统的射线层析敏感核等。此外,为了避免使成像结果的精度依赖于共成像道集上反射位的真实深度,角度域双差分反射层析可以稳定有效地收敛到精确的偏移速度模型。如今,层析成像逐步向各向异性介质过渡,使用的数据从VSP到WVSP,从单一波形到多种波形联合反演发展,然而,分辨率和计算效率的相关问题仍然需要得到关注。

主要研究了地震瞬态瑞利波频率—波数域频散曲线的提取,以二维傅氏变换,半波长理论等作为理论基础。使用Delphi7.0将其程序化,通过工程应用验证了本方法及程序。结论证明f-k方法克服了一维数字处理技术存在的不足,充分利用了多道瑞利波数据记录信息。

介绍了CHAMP、GRACE和GOCE三颗重力卫星,评述了卫星重力数据在恢复地球重力场模型,测定陆地水储量变化,研究大地水准面变化、弹性厚度、地壳厚度,地震前后重力场的变化、地壳运动等方面的应用,以及一系列卓有成效的研究成果,认为卫星重力探测技术相对传统的重力测量具有得天独厚的优势,将会有更大的应用空间。

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。

介绍了利用surfer绘制带地形起伏的平面等值线图的过程以及微分算子在地球物理勘探领域的作用,同时给出了应用实例.

位于华北克拉通东部的鲁中莱芜地区是矽卡岩型富铁矿重要产区,矿床主要产于矿山岩体与中奥陶统碳酸盐岩地层的接触带中。本文利用最新重磁测量成果,对矿山岩体外围西部石家泉—刘家庙一带重磁异常特征进行了细致研究,结合区内已知铁矿重磁场特征,圈定了深部找矿靶区。在成矿有利地段布设了大比例尺重磁剖面,以已知钻孔为约束条件,利用2.5D重磁联合反演技术,对重磁异常进行了定性及定量解释。解释结果为后续钻孔位置布设及深度预测提供了依据,该钻孔揭露了15.8 m厚的富铁矿,找矿效果显著,为今后本区进一步寻找矽卡岩型铁矿提供了重要指示依据。

辽东金矿床的发育被认为受变质核杂岩体系叠加拆离断层带控制,传统观点判定永宁盆地永宁组盖层厚度达到几千米以上,阻碍含矿流体的运移的同时,不利于形成大规模金属矿床。辽东地区矿床深部探测投入少、研究程度低,勘查探测深度长期局限于1 km以内。本文在郑屯地区采用广域电磁法获得了3 km以浅的电阻率分布特征,厘清了辽东盖层厚度为千米左右,突破了对永宁组巨厚盖层的传统认识;进一步施工2 km深钻开展验证,在孔深1 345 m处发现永宁组地层与下伏太古宙基底呈不整合接触关系,界面附近未见明显的构造拆离迹象。本研究证实永宁盆地盖层厚度仅为千米左右,结合区内多期活动断裂构造和密集分布的浅成岩脉群,初步判定永宁盆地的成矿地质背景类似胶东金矿集区,推测存在华北克拉通破坏时期含矿变质流体或岩浆热液运移至界面上部成矿的可能。辽东地区具有实现多金属找矿突破的潜力,广域电磁法勘探为深地成矿预测指明了方向。

东昆仑成矿带是我国重要的金属矿成矿带,分布有大量造山型金矿床,其中较大规模的有昆仑河、沟里和五龙沟金矿集区。打柴沟是五龙沟金矿田近年来新发现的大型金矿床,有较大的成矿潜力,但是矿带向西延展情况不明,为此开展了激电和广域电磁法测深工作。研究表明,已知矿带位于区域重力异常梯级带、正负弱磁异常过渡区域,在激电异常上位于激电异常边部或电性梯度带位置,区域构造带发育区位于大面积激电异常区段;区域构造带表现为大范围的低阻异常带,已知矿带Ⅳ号蚀变带异常表现为低阻异常带开口位置,Ⅲ号蚀变带位于浅部电性异常梯度带。基于上述认识和西延段几条平行剖面的电磁法异常变化规律,推断区域控矿构造向W-NWW向延伸稳定,在矿区西延段形成有利的找矿空间。在打柴沟矿区开展的深部物探工作成果显示,地球物理方法在深部地质找矿研究工作中具有明显优势,为东昆仑金矿区深部找矿提供了成功经验。

介绍了地质雷达在工程勘察中的几种干扰因素,并对一些主要干扰因素图像特征及其形成原因进行了分析 ;对如何抑制干扰提出了一些具体措施,为工程勘察地质雷达的资料解释提供了可供借鉴的基础资料

为了提高市政道路检测水平,快速有效地解决市政道路塌陷灾害预警、市政管网分布查找等问题,设计研发了一款实时三维探地雷达。实时三维探地雷达基于FPGA&DSP架构,完成了多通道高速采集系统多个关键技术的设计与实现,丰富了道路检测领域的探测技术和方法。实时三维探地雷达天线采用五发六收模式的水平极化方式,实现了十通道雷达数据高速采集,通道间通过高速开关实现切换,所有通道以交互内插方式进行工作;雷达最大可支持扩展到32通道工作,用开关切换天线阵列,满足60 km/h(2cm道间隔)以上的探测速度。通过对空洞实验场和金属板实验场的实验数据进行对比,验证了最佳的天线极化方式设计,最终确定了天线的最优方案。实测结果表明,相比于通用的LTD-2600型雷达,实时三维探地雷达具有更高速的采集速度以及良好幅度与相位性能,有利于改进道路灾害的检测技术,具有较大的市场需求。

斑岩型铜矿是我国最重要的铜矿床类型,随着矿业开发的不断深入,勘查地球化学在矿产勘查中的作用变得愈来愈重要。为此,在收集整理有关文献的基础上,对过去斑岩型铜矿勘查地球化学研究的成果进行了总结,包括地球化学特征、勘查方法、异常评价及找矿标志等方面。以富家坞铜矿为例,介绍斑岩型铜矿的最新研究进展。