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。

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。

在煤矿生产中,准确判断煤层顶底板位置、识别对采掘安全存在威胁的地质构造是保障煤矿安全生产的重要举措。为此,提出一种针对煤层顶底板探测的方法技术,包括基于工作面的煤矿井下钻孔雷达探测方法和数据处理流程,并将其应用于实际工作。首先,对采集自新元煤矿某工作面钻孔内的实测钻孔雷达数据进行零时刻校正、直流消除、带通滤波、去直达波、增益等处理,实现了雷达剖面的去噪和增强;然后,通过速度拾取、反射面提取、绕射叠加偏移和时深转换、翻转拼接和钻孔轨迹校正等一系列处理解释,实现了对煤矿井下煤层顶底板位置的拾取和显示。该技术的提出为煤矿安全运营提供了一种有效手段,具有推广价值。

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。

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。

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。

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 。

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。

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。

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。

钻井揭示渤海油田渤中A构造太古宙潜山拥有巨大的天然气勘探潜力,而目标区太古宙变质岩潜山裂缝储层面临埋深大、非均质性强、横向变化快等问题,制约了该区勘探评价的顺利实施。本次研究从潜山裂缝储层的成因机理出发,分别对风化裂缝带和内幕裂缝带储层特征进行综合分析,开展了针对性的潜山裂缝储层预测技术研究。对于风化带裂缝储层,创新采用基于双参数叠前裂缝储层孔隙度预测技术,通过三维弹性参数交会分析开展裂缝储层孔隙度预测,精细描述了风化带裂缝储层发育情况。针对潜山内幕裂缝储层,在F-K域相干增强技术改善潜山内幕有效反射成像的基础上,采用基于聚类分析的边缘增强裂缝检测技术,对潜山内幕裂缝发育规律进行了综合表征。针对性裂缝储层预测技术的综合应用,有力助推了渤中A构造勘探评价,也为目标区下一步勘探评价提供了重要依据。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

针对丘陵区地形地貌变化显著、地质背景变化大且对地球化学元素含量影响明显的特点,提出了以地质背景分析为基础,以耕地、园地、缓坡地土壤地球化学测量为重点的丘陵区土地质量地球化学调查工作思路。根据赣州地区地质地理特征,具体细化了盆地、谷地、山地的样品布设要求、以地质背景为主要依据的图斑赋值方法、生态地质综合调查与土壤地球化学调查相结合的途径、以无公害富硒集中连片区划定与土地质量建档为核心的成果对接方法等。

国际地磁参考场(IGRF)是一种描述地球主磁场的国际通用模型。目前利用该模型能够计算任意点位的地磁七要素,但随着航空全张量磁测技术的发展,对地球主磁场的全张量磁梯度数据有着迫切的需求。笔者梳理了IGRF模型的计算原理并进一步推导出球谐展开的全张量磁梯度表达式,实现了任意给定点位地磁场七要素和全张量的计算,并用地磁七要素与美国国家海洋和大气管理局(NOAA)网站计算数据进行对照,结果准确可靠。绘制了某地区地磁场的全张量磁梯度等值线图,结果满足Laplace方程,为航空全张量磁梯度测量中选择学习飞行工区和飞行高度提供了理论依据。

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。

本文将深度学习与重力异常体识别结合,基于近年来在图像识别邻域取得优异效果的卷积神经网络,将重力观测等值线图看作待识别的二维图像,将地下重力异常体的空间参数看作识别输出,从而形成适用于异常体识别的卷积神经网络模型。在训练中,随机生成大量不同参数的三维异常体模型,正演得到其重力观测二维数据,用异常体模型参数标签和重力数据训练卷积神经网络。在模型算例中测试训练好的网络模型,其识别准确性良好。同时,相比于传统神经网络从二维重力测线中识别异常体的埋深,卷积神经网络可从二维的重力数据识别三维异常体的埋深和大小信息。最后,将网络应用于澳大利亚Kauring地区重力观测数据,异常体识别结果与前人研究结果相符。说明卷积神经网络具泛化能力,可用于识别实测重力异常体,结果可靠。

由于重力梯度张量是重力位的二阶导数,与传统的重力测量相比,重力梯度张量具有更高的分辨率,并且重力梯度张量具有5个相互独立的分量,包含了更多的地下空间信息和密度信息,因此将重力梯度张量数据应用到反演中可以得到较好的反演结果。非结构化网格具有很强的几何适应性,能够较好地拟合复杂异常体的边界,通过非结构化网格对反演目标区域进行离散,可以降低剖分误差,从而提高计算精度。为了降低反演过程中的多解性问题,将地球物理反问题的广义正则化目标函数应用于基于非结构化网格的三维重力梯度张量反演中,推导了相关公式,实现了各分量的独立反演,并阐述了深度加权函数在反演过程中的作用。为了充分利用重力梯度张量各分量所携带的密度、空间信息,将5个独立的分量进行了联合反演,反演结果表明,基于非结构化网格的三维重力梯度张量反演能够较好地反映地下异常源的物性分布和赋存位置。通过与长方体网格反演结果对比,本反演方法突出了非结构化网格反演的优越性;最后,通过较复杂组合模型的计算证实了方法的实用性。

以柳江中下游流域沉积物为研究对象,采集91件水系沉积物样品,计算并分析As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn等元素地球化学参数特征,对当前污染现状及潜在风险进行预测评价,并解析重金属元素来源。结果显示:柳江流域重金属元素含量分布表现出较强的地域特征;柳江流域污染等级以轻度及偏中度为主,潜在生态风险等级为中低等级,主要影响因子为Cd;As、Cr、Cu、Hg、Ni来源以自然源为主,Cd、Pb以人为源为主,其中Cd自然源贡献率高值区主要分布于龙江流域,工矿业源贡献率高值区主要分布于金城江周边以及柳江柳州市区段。

随着油气勘探开发的不断深入,地质目标越来越复杂,对地震成像精度的要求不断提高,尤其是随着高密度宽方位宽频带地震勘探技术的发展,方向各向异性在地震数据处理中越来越突出。然而,常规的Kirchhoff叠前时间、深度偏移利用的均是偏移距道集,道集的方位角信息未能充分利用,因此已无法满足目前的地震处理需求。全方位偏移成像是通过全波场、多路径的方式,在地下局部角度域以连续方式应用所有的地震数据,生成两个互补的全方位方向角道集和全方位共反射角道集。该方法在南马庄潜山构造带偏移成像中取得了较好的应用效果,成像精度提高,地质现象清晰,裂缝密度和发育方向预测更可靠。

受煤层强反射同相轴的影响,煤层之下的薄砂岩预测难度大,常规的子波分解技术难以分解出稳定的子波集,即便是分解出的子波集也没有明确的地质意义。文中基于地震波形指示反演,利用地震波形相似性作为指示因子,驱动宽频测井曲线模拟,实现高分辨率薄层反演。首先利用奇异值分解实现地震波形动态聚类分析,建立地震波形与测井曲线结构特征的样本集;然后在小波域确定样本曲线中的共性结构作为初始模型;最后在贝叶斯框架约束下,根据实际地震波形修正初始模型得到高分辨率的反演成果。通过正演模型和准噶尔盆地侏罗系实例研究认为,波形指示反演克服了地震垂向分辨率的限制,能够较好地预测受煤层强屏蔽影响的薄砂岩。波形指示反演为准噶尔盆地、鄂尔多斯盆地和吐哈盆地等侏罗系受煤层屏蔽影响的薄砂岩预测提供了一种全新的思路,具有广泛的应用领域和重要的现实意义。

近些年,海上OBC-OBN技术取得飞速发展,不管是海底电缆采集,还是海底节点采集,新装备、新方法层出不穷。笔者以最新的国内外研究成果和发表的论文为基础,总结了海上OBC-OBN技术的发展历史及研究现状,综述了有关海上四分量地震勘探采集技术及装备,以及处理与解释技术,认为:海底多分量地震相对于海上拖缆地震,具有多分量数据、宽方位、宽频等优势,是海上地震发展趋势;资料处理、转换波使用等方面尚需进一步研究;海上油气田勘探进入复杂构造、岩性油气藏勘探阶段,随着海底地震施工成本降低,处理技术的进步,其应用范围将得到进一步扩展。

伽马能谱测井广泛应用于放射性矿床、金属、非金属矿床、地层对比等方向,是我国目前铀矿资源勘查的主要方法。为获得更宽的伽马能谱测量范围,采用LaBr₃和BGO双探测器组合来完成宽能域伽马能谱测井系统的设计,基于MCNP模拟研究宽能域伽马能谱测井系统的结构优化设计原则。探测器采用管式结构,屏蔽体采用钨铁镍合金效果最好,屏蔽体厚度达到14 cm时即可对远侧探头产生较好的屏蔽效果;近侧探头在相对位置在35 cm及以上时对快中子的屏蔽效果与远侧探头的效果相接近;改变中子源位置对热中子的屏蔽效果提升有限;硼单质作为热中子屏蔽体在厚度达到0.2 cm时即可达到较好的屏蔽效果。分析模拟所得数据可知:快中子的屏蔽效果主要由屏蔽体材料、厚度和近端探头与屏蔽体的距离决定,中子源与屏蔽体距离增加所起作用有限。

植物中的硒主要来自于土壤,植物不仅可用于减轻硒缺乏的问题,还可用于管理环境硒毒性。本文基于6 917件根系土—水稻籽实样品、1 489件根系土—小麦籽实样品和1 816件根系土—玉米籽样品,提出水稻种植区富硒土壤硒含量0.22×10 ^-6≤w(Se)<3.0×10 ^-6,小麦种植区富硒土壤硒含量0.31×10 ^-6 ≤w(Se)<1.0×10 ^-6,玉米种植区富硒土壤硒含量0.94×10 ^-6≤w(Se)<4.91×10 ^-6的标准,对全国富硒土壤资源的科学利用和开发富硒农产品具有重要意义。

针对运积物覆盖区找矿面临的技术难题,引入土壤热磁组分测量方法,以冀北蔡家营热液型铅锌银矿、东天山沙泉子岩浆型铜镍硫化物矿以及野马泉地区矽卡岩型铁铜多金属矿为例,选择运积物覆盖地段开展剖面及面积性方法试验研究。蔡家营与沙泉子研究区实验结果表明,与常规土壤测量方法获得的弱小异常相比,热磁组分测量地表异常显著,能够很好地反映出深部矿体空间位置及展布形态,具有强化弱异常、发现新异常的优势;野马泉地区试验结果表明,在运积物覆盖达百米以上的已知矿区或勘查区,热磁组分测量均有异常显示,异常元素空间套合较好,并为已知区外围覆盖区找矿勘查提供了新的找矿靶区。经实验证实,土壤热磁组分测量技术为解决运积物覆盖区找矿难题提供了一种行之有效的方法。

以苏北盆地平原区1:5万灌云县、同兴街幅地质填图为例,在研究区内开展面积性电阻率测深勘探,辅以钻探、测井、地质钻孔联合剖面,浅层地震等方法,与电测深方法进行对比分析,突出该方法的经济性与有效性。利用电测深法获得了区内浅地表电性特征,为区内盐碱地的脱盐化提供依据;对区内地下水咸化特征进行了刻画,获得了区内咸淡水分布特征并对区域内淡水资源的利用提供指导;对区域基岩面特征及断裂构造特征进行划分,在区域东南角划分NE向淮阴—响水断裂。通过钻孔验证,认为直流电测深法在平原区地质填图中可以有效弥补钻孔密度的不足,是一种简单有效的勘探方法,值得在平原区地质填图中广泛应用。

在以往补偿中子测井的蒙特卡罗模拟研究中,地层水矿化度多设置为0,但实际上地层水矿化度变化会对补偿中子测井造成影响。对此文中利用蒙特卡罗方法模拟研究了地层水矿化度对补偿中子测井的影响并提出其校正方法。先后模拟计算了不同孔隙度条件下,矿化度与计数率、计数比的关系以及矿化度对计数比与孔隙度的关系和孔隙度灵敏度的影响。结果表明,在相同孔隙度条件下,探测器计数率随矿化度增加而降低,远探测器计数率降低速率大于近探测器;近远计数比随矿化度增加呈二次函数线性增加;基于大量模拟数据,建立了适用于不同地层水矿化度条件下孔隙度与矿化度的双变量函数关系式,消除了地层水矿化度对补偿中子测井的影响。此外,孔隙度灵敏度在中、低孔隙度地层受矿化度影响明显。文中建立的孔隙度与矿化度的双变量函数关系式,完成了地层水矿化度效应的自动校正,简化了与地层水矿化度效应相关的后续校正工作,避免了复杂的仪器重新刻度,为准确评价储层孔隙度提供了理论依据。

南海北部陆坡潮汕凹陷中生界构造复杂,二维地震资料处理解释结果不能满足地质目标要求,而该海域环境复杂不适合常规的多缆三维地震资料的采集。因此,本文根据长排列单源单缆地震资料采集特点,采用二维和三维地震资料处理相结合的方法,完成准三维地震资料的处理。在处理中,针对性地应用了气枪震源气泡效应压制、组合方法多次波压制、高质量多维插值、三维叠前时间偏移成像等关键技术,首次在该区域获得了三维叠前时间偏移成果,解决了以前二维地震资料处理不能解决的问题,在地质上能够准确揭示逆冲构造内幕。

中国勘查地球化学全面发展的重要标志和本质特征是大数据信息与地球系统科学。勘查地球化学的全面发展坚持资源与环境并重方针,真实生动地反映国家经济社会发展的历史轨迹,在科学技术领域具有典型意义。自然资源时期地质工作关于资源内涵从矿产资源、国土资源到一切自然资源,关于环境内涵从地质环境、国土环境到包括山水林田湖草生命共同体在内的一切自然环境。本文继2008年对此有所评述后,在国家自然资源部成立之际,地质工作面临深刻转型之时,从大数据信息科学与自然资源地球化学调查、建立地球系统科学指导的自然资源地球化学理论体系与自然资源地球化学评价体系,以及针对自然资源领域重大科学问题,深化地球化学应用研究与理论研究,构建完善的科学体系等若干值得注意的方面再次就此议题加以评论。勘查地球化学的长期目标是通过大数据信息与地球系统科学研究揭示自然资源与自然环境状况,实现对地球资源的科学开发、合理利用和整体保护,创造人类与地球和谐共处的生存环境。由此,转型和升级贯穿中国勘查地球化学发展的全过程。地球化学将以形态和内涵的系统性、综合性、整体性作用,以及应用实践的多目标全方位面貌出现在国家行业部门与科技领域,极大地拓展和深入经济社会发展各个方面。勘查地球化学以方法技术优势实行大调查、大数据、大应用战略,建立大环境、大生态、大地球观,向大地质、大资源、大科学转变,为解决自然资源与生态环境问题提供地球化学方案,将全面发展时期的勘查地球化学从大数据信息应用优势和地球系统科学理论高度提升到“大地球化学”境界。

珠江口盆地西部海域发育弱BSR或无BSR的天然气水合物储层,常规叠后反演所获得的参数单一,难以精确预测其天然气水合物分布特征。本文在地震道集优化处理、精细速度分析、岩石物理分析及低频模型精确建立的基础上,针对性地采用叠前同时反演技术,对珠江口盆地西部海域天然气水合物储层进行预测,并利用岩相流体概率分析技术对其进行综合识别,实现了对天然气水合物储层地精细刻画。反演预测结果表明,研究区天然气水合物较为发育,预测结果与钻探结果吻合程度较高,应用效果良好。

中国南海南部深水区勘探前景广阔,但地震资料极其稀少且品质低。针对中国南海南部深水某区块原始地震资料采集于20世纪70年代、无导航文本、海底记录时间不确定、缺道严重及电缆短的品质限制,造成该区仅有的纸质成果剖面上多次波严重、信噪比低、地层构造形态模糊问题,探索出一套适合于工区地震资料处理的关键技术:采用导航重构技术解决无导航文本问题;采用自相关海底拾取技术解决海底记录不确定问题;采用限频F-K域插值技术解决缺道问题;采用组合法压制多次波技术解决因电缆短多次波难压制问题。最后处理效果表明关键技术的应用使该区地震资料处理取得了预期效果。这些技术成果不仅为我国南海南部深水的油气勘探提供较可靠的地震资料,同时为类似低品质地震资料的处理提供了可借鉴的思路和技术。

深海溶解甲烷浓度数据连续获取的方法技术,对于海洋环境和天然气水合物开发过程中甲烷扩散作用及通量的动态监测,具有重要的科学意义和实际应用价值。本文较详细地介绍了依据“海水脱气、气体样品定量输入、电化学高精度检测”技术思路,采用“增压排液整机系统控制的海水循环、减压稳流、气液分离、烃类组分高精度检测技术改进”方法,研发“深海甲烷电化学原位长期监测技术”的关键环节和技术方法。结合原位传感器在胶州湾港口为期94天底水长期监测实验获取的数据成果,对原位传感器的技术性能、数据质量、地质效果进行了研究评价。结果表明:① 原位传感器量程甲烷指标达到0.01~10 000 nmol/L,灵敏度达到0.01 nmol/L,对烃类组分检测具有较好的稳定性和选择性;② 监测水域溶解甲烷数值范围19.01~106.87 nmol/L,正常甲烷背景32.41 nmol/L,局部异常甲烷背景80.60 nmol/L,资料显示异常与污水排放过程对海水环境污染有关;③ 实测甲烷数据成果地球化学特征与胶州湾海域海水环境以往调查研究成果符合,证明了实测数据的客观性和科学性;④ 海试监测试验成果证明,原位传感器测试性能可靠、结构设计合理、设计思路科学,基本具备了海洋科学调查中对海水甲烷浓度数据获取的能力,在未来海洋天然气水合物开发过程中对甲烷扩散作用的动态监测及深海甲烷浓度通量的长期监测中,具有实际应用价值和科学意义。

基于轮廓线的三维矿体表面建模方法是矿体建模的主流方法,但在实际应用中,传统的建模方法显现出了不足之处,笔者对该方法进行了针对性地改进。对于一组单轮廓线可自动添加矿体趋势线,并且还可以进行人工编辑修改,然后利用中间加密轮廓线的方法实现对矿体形态的控制。通过投影计算封闭轮廓线之间的最短距离自动添加分支点,利用平面的带洞限定三角剖分实现分支的自动构建,大大节省了人力资源,同时保证了分支矿体的准确性。针对初始构建的三维矿体表面模型几何质量差,引入了质量控制,实现了表面模型的重构,保证了模型质量和后续的计算。这些改进在实际的应用中取得了良好的效果。

探地雷达作为高精度的物探工作方法,其主要目的是反演解释地下结构的物性参数。笔者提出社会学习型粒子群优化反演方法,它以信号均方误差为目标函数,用时域有限差分方法作正演,并且针对反射波信号较弱、反演效果不佳的情况设计了对正演结果进行振幅补偿的方法,对反射波的振幅进行增益,以提高反演精度。通过与经典粒子群优化反演方法的结果对比,说明了该算法在准确度以及效率方面都有相当大的提高。经过分析多层介质仿真数据的一维反演结果,说明了该算法对多参数反演的有效性和良好的抗噪性。