通过对河北省重力场特征的深入研究,结合地质及其他物探资料,进行了地质构造的推断解译,划分了全省主要的构造单元及断裂构造,圈定了岩体、盆地及凹陷,为矿产资源潜力评价及成矿预测提供了重要信息。
据区域地球物理资料分析,阿尔金—祁连山弧形巨型重力梯级带展布在青藏高原东北边缘,构成青藏地块与塔里木、华北地块的分界,NEE向密集重力梯级带反映出阿尔金断裂带呈左行走滑兼有逆冲;祁连山西段NWW向弧形重力高、重力低相间分布,反映出祁连造山带内挤压推覆、逆冲叠置、盆山耦合的构造格局;在敦煌—金塔之间,基于阿尔金左行走滑断裂带东北段存在尾端效应,产生一系列与NEE向走滑断裂伴生的NNE向拉分断陷盆地,大陆碱性玄武岩充填在拉分空间,引起与重力低对应的磁异常;由于能量的消减和转换致使阿尔金断裂终止于金塔盆地花海断陷,向东并未延伸。
根据大麦地铅多金属矿区的控矿特征,利用EH4测深剖面对控矿断裂深部进行研究,取得了较为理想的效果。EH4的反演结果能反映出断裂在深部的变化情况,特别是断裂的宽度、深度、两盘结构变化、地层及岩性的变化。根据断裂深部特征,可以进一步判断出断裂的控矿情况、次级断裂深部变化情况、主次断裂相关关系以及它们与矿化的关系等等,对指导隐伏矿床的找矿有较好的指导意义。
为研究青藏高原地壳上地幔深部结构构造特征,近年来开展了大量的宽频地震探测工作。笔者收集了最近十几年来在青藏高原内部及其周缘布设的宽频带临时台网和固定台站情况,综合论述了宽频地震层析成像方法在青藏高原深部结构探测,如地壳低速层、印度岩石圈地幔俯冲、青藏高原北部构造研究中所取得的成果。
新寨锡矿是近年来发现的大型锡矿床,在前期区域地质调查和化探工作基础上布置了综合物探方法。按照矿区外围就矿找矿的思路,应用电磁测深和双频激电法对工作区进行勘探,结果表明新寨工作区深部具有良好的成矿前景。电磁测深能够反映地下岩层展布形态和相关电性异常,激电测量能反映出该区幅频率异常范围及良好的矿体极化特征;再结合多种资料,多种专业的相关知识,可提高地质找矿分析能力,降低矿产勘查开发风险。
南弄铅锌多金属矿床位于浙西南江山—绍兴断裂和政和大埔断裂间的隆起区, 为区内具有代表性的热液型铅锌多金属矿床之一。通过对矿床多个钻孔岩芯样进行系统采集分析和计算统计,确定了该矿床地球化学原生晕指示元素的组合特征、垂向分带特征以及地球化学参数的垂向变化规律,并以此为依据对深部矿体进行预测,为本区寻找和勘查隐伏矿体提供了较为可靠的地球化学依据。
蒙古营子矿区位于赤峰—朝阳金矿成矿带和西拉木伦河钼多金属成矿带。经过1∶2.5万普查、1∶1万详查发现了该矿床的物化探异常。经钻孔验证,为富含金钼的金属硫化物矿床。它们具有一定的规模,值得开展进一步找矿工作。
以岩石物理理论为基础,在变温、变压条件下对塔河油田志留系和泥盆系岩样进行超声波纵、横波速度及密度测定,岩石物理试验表明塔河油田饱水岩样、饱油岩样和泥岩,纵波速度和横波速度都具有很好的线性关系,岩石的纵横波速度均随着温度压力的增加而增大。干岩石以及饱含水岩石的纵横波速度均随着岩石孔隙度的增加而变小。采用Shuey近似理论,根据测定的岩石物理参数,进行了AVO正演模拟,结果表明塔河地区研究目的层的AVO异常类型属于第一类。
介绍了高精度航磁调查在西天山地区的应用效果,在高精度航磁图上,磁异常信息极为丰富,不仅已知铁矿在图上反映明显,而且还新发现了50余处铁矿异常,在已经进行了查证的5处异常中,有4处见矿,分别为14号、20号、169号和374号。这4处异常的成功发现不仅带来了巨大的经济效益,也为今后利用高精度航磁调查进行找矿提供了典型的实例。根据该区高精度航磁调查实际效果,笔者认为在新疆西天山地区,乃至整个中国西部勘查程度较低的地区,进行高精度航磁测量,并进行快速的地面查证工作,是寻找铁磁性矿产行之有效的方法。
东坡矿区内矿产资源丰富,但已探明的铅锌资源经多年开采已出现严重危机。为配合地质找矿,在研究区内采用以地面高精度磁测为主,激电测深为辅的物探工作方法,圈出22个磁测ΔT异常,磁异常主要沿千里山岩体接触带分布。结合地质、物化探资料分析发现野鸡尾—牛角垄、妹子垄、蛇形坪—塘渣水三个有重要意义的异常区。通过钻探验证,在妹子垅预测区的M2磁异常区见到厚度10.86~32 m的矽卡岩型钨锡多金属矿体,矿床规模可达大型;在牛角垅预测区M9磁异常区见到了6.4 m的铅锌矿化破碎带。初步建立起该区物化探找矿模式为"二低三高",即低重力、低视电阻率,高强度的ΔT异常、高视极化率ηs异常,并有地球化学Pb、Zn、Ag、As等异常带。东坡铅锌矿与岩体密切相关,因此在选区上,必须选在反映岩体或隐伏岩体的重力低异常区,视电阻率低异常地段往往是构造破碎带或矽卡岩带发育地段。
沉积有机质在生成油气及运移的过程中,部分可溶微量元素会分离出来,溶解在伴生的水中。油田水及原油中的可溶微量元素部分溶解于水,并随水一起运移至近地表。通过一定技术手段分析近地表土壤中的可溶态阴离子的含量变化特征,就可以追踪下伏对应地层的含油气信息。通过对新场气田、昌德气田、平方王油田上方近地表土壤中的可溶态阴离子检测的实验研究表明:油田水中可溶态阴离子的主要以水载体进行运移,油田水向上运移的通道决定了可溶态阴离子在油气藏上方的异常形态及模式;可溶态阴离子对下伏地层的油气藏具有一定的指示意义。
地电化学测量法是在前苏联的地电提取技术基础上进一步发展起来的,以电场形式激发、离子形式记录电化学反应结果的轻便、快速的找矿方法,在探测隐伏矿体方面具有明显优势。通过对该方法的机理和应用效果研究,证明了利用地电化学测量法来寻找隐伏金矿的可行性。
针对常规直流电测深的应用情况,改革布极方式,研究提出梯度测深剖面法。该法能简化布极工序,可用多台接收机或多通道电测仪在多个电测深点上同时(连续)观测,大大提高工作效率。其装置有三极测深、四极测深和中梯测深等,其观测剖面上由于采用供电极稀设方式,能很好地适应二维正反演计算网格,宜于获得带地形的电阻率、极化率断面,实现电测深数据的层折成像。目前,该梯度测深方法已应用于金属矿勘查和工程勘察之中,取得成效。
热磁技术方法条件实验主要包括焙烧粒度、温度、时间及热磁组分分离等实验内容,对各技术环节进行了设计、试验,确立了一套合理的样品焙烧、热磁组分分选的技术流程,并就实验中遇到的一些问题进行了分析探讨,为热磁地球化学方法的引入、推广提供了基础技术支持。
介绍了不对称测深法装置的测深原理;在吉林某地进行了激电测深勘探,结果显示:正向单极-偶极和反向偶极-单极采集的视电阻率、视充电率原始数据在拟断面图的分布特征,和大地电磁测深原始数据受到的静态效应类似,视电阻率、视充电率受局部地形和电磁噪声的影响,在拟断面图中呈假的带状异常。正向单极-偶极、反向偶极-单极装置获取的视电阻率、视充电率数据也可分别进行二维反演,但联合单极-偶极/偶极-单极装置测深二维反演地质结果最好,具有采集的数据量大、激电信号强 、穿透深度大、勘探精度高等优点,根据视电阻率、视充电率二维反演在地电断面成像技术,能够准确确定电性异常体的空间分布,为钻探验证电异常提供准确的地球物理依据。
运用双频激电法在煤矿火区做了探索性的试验,并辅以活性炭测氡法,两种方法的结果吻合较好,得到了钻孔验证。结果表明:煤矿火区上方双频激电法异常反应非常明显,视幅频率数值是正常区背景值的2倍,呈高视幅频率特征;而视电阻值则是正常区背景值的50%~75%,呈低视电阻率异常特征;同时在火区上方出现高氡值异常,且氡值波动较大。试验证明,运用双频激电法可探测不同埋深的煤矿火区,是值得推广的。该方法还可用于对煤矿火区范围的动态监测。
利用地下氡气、浅层地震和高密度电法三种方法在探测隐伏断层方面开展了对比研究,并结合地质工作现场验证,表明地下氡气测量异常值可判定隐伏断层初步位置;利用地下氡测量方法对另两条断层进行了地质走向判定,克服了其他物探方法费时、成本高等难题。在实际工作中地下氡测量将为其他物探方法、工程实施等提供借鉴参考。
介绍两类自由下落式重力梯度测量方法:激光干涉法和原子干涉法,分析对比后发现虽然两种干涉的测量方法不同,但具有相同的潜在精度。通过笔者的自由下落重力梯度测量的初步实验,提出了两种激光重力梯度仪的设计思路,并对其进行了分析和对比。结果表明,双干涉测量法在实现重力梯度仪精度要求的前提下,可以不增大整套设备的体积,并较好地保持双落体自由下落环境条件及运动状态的一致性。
把地震属性技术和地震相分析技术应用于煤层冲刷带的解释工作中。首先从煤层反射波中提取了多种地震属性;然后分析对比地震属性与煤层冲刷带的响应特征;最后利用响应特征明显的地震属性对煤层冲刷带进行了综合解释,确定了煤层冲刷带的范围。与传统钻探解释方法相比,地震属性方法能够更准确地圈定煤层冲刷带的边界。
根据组合压噪的有关理论,在其他因素不变的情况下,采用数量越多的检波器,组合压制干扰波的效果越好。这使得人们认为在施工中应该采用尽量多的检波器以提高资料的信噪比。但是通过分析组合中检波器数量对规则干扰波,随机干扰波以及耦合高频微震衰减的影响证明:在其他因素不变的情况下,线性等灵敏度组合增加到"γmax+3"个检波器以后(其中γmax=组合基距/最小干扰波视波长), 组合对于规则干扰波的衰减能力不再随着检波器数量的增加而显著提高。在组合基距确定的情况下,检波器数量越多,对随机干扰的衰减越明显(包括在组内距小于随机干扰相关半径的情况下);但是增加到一定数量后,衰减效果不再出现明显变化。检波器数量的多少对衰减耦合高频微震没有明显作用。同时指出,确定组合中合理的检波器数量要与组合的摆放形式相结合;组合图形不合理的情况下,增加检波器数量不会显著提高组合的压噪能力;灵敏度分布不合理,是导致组合压噪能力降低的重要原因。在线性等灵敏度组合的基础上,利用玫瑰图进行分析,可以确定工区面积组合(包括道间混波后)中使用的合理的检波器数量。
针对当前隧道超前地质预报工作中不能对于掌子面前方的水患进行有效预报的情况,笔者提出一种基于浮动薄板理论的隧道掌子面前方不良地质体的瞬变电磁波场变换延拓成像的超前预报有效方法,引入比较合适的三维的虚拟速度连续分析方法,解决了偏移成像中对实测资料的速度提取问题。给出了瞬变电磁方法在隧道中适用的工作方法。对理论模型和应用实例都进行了分析计算,得到的结果与实际情况相符合,表明该速度分析方法是切实有效的。
通过对浙北平原土壤调查与研究,发现一种新类型富硒土壤,其特征为环太湖周边断续出现。土壤硒全量为(0.084~1.296)×10-6,平均值为0.399×10-6,标准离差为0.037,变异系数为0.094;土壤有效硒与有机质关系密切,与土壤pH不相关;在土壤有机质丰富和氧化条件下,稻米、玉米、豆类和叶菜类等农产品富硒效果较好。进一步研究表明,该富硒土壤的形成与湖沼相沉积有关,据此提出湖沼相富硒土壤新类型。
随着农业生态地球化学调查与评价工作的全面展开,海量数据随之产生,但目前尚没有得到广泛应用或认可的评价系统。笔者在对农业生态地球化学评价系统详细设计的基础上,选用国产流行的GIS软件(MapGIS6.7)为工作平台,完成了评价系统软件的二次开发,进行了土壤生态地球化学评价,介绍了评价所需要的软、硬件配置条件和选择方法,探讨了在评价过程中,实现图形输入、筛选因子、确定权重、计算评价属性值、形成评价图和进行空间属性分析等的基本技术要点和工作流程,该系统主要包括:数据库(实测数据、图形数据),评价系统,属性统计和查询系统。
采用低频电磁法对一个采矿废弃场进行了浅层地层特征调查,检测土壤和地下水污染程度,探测出地下水污染分布情况,确定了地下水流污染扩散的路径,并且探测出该场地地下埋藏物的位置;通过分析地层的电导率特性,确定了地球物理异常区。研究结果表明,根据地下水污染分布情况,由南往北方向可将研究区分成污染区、过渡区和非污染区。这些结果有助于及时调整该采矿废弃场的污染管理措施,并确定新的环境监测井位。研究结果表明,电磁法对地下导体敏感,能够探测出与地下水有关的物理性质差异,精度高,适合进行环境监测。
利用成熟绘图工具AutoCAD提供的二次开发接口作为图件输出平台,以EXCEL表格形式整理输入数据及导出计算结果,以Microsoft Visual Studio.NET为开发语言,开发出了具有自动绘制实测地质剖面图、导线平面图功能的"实测地质剖面成图系统"。以西藏某矿普查地质剖面图绘制为例,对该系统绘制的图件准确性及精度进行了验证,满足了地质剖面图、导线平面图的制作的相关要求。
广义S变换是目前比较新的一种非平稳信号分析的时频分析方法,其特点和优势为广义S变换的反变换与傅立叶变换有直接的联系,保证其是无损变换;线性变换保证其不存在交叉项;时频分辨率与信号的频率有关;基本小波不必满足容许性条件;尺度性质使得广义S变换有很好的频率聚集能力。基于这些特点和优势,在地震勘探中已经有了广泛的应用,如利用广义S变换进行瑞利面波频散分析、时频域波场分离与去噪、沉积相旋回以及地震波初至识别等。笔者总结了应用中比较有代表性的广义S变换类型,并结合实例,阐述了该方法在地震勘探中的研究进展。
转换波的时距曲线是非双曲线方程,由于介质的各向异性,使得转换波在实际地层中的传播更为复杂。针对各向异性介质中PSV转换波的速度分析展开讨论,鉴于各向异性介质的PSV波速度分析不能脱离PP波数据而单独进行,在学习前人研究成果的基础上,充分利用PP波速度分析的有效信息,对PSV转换波进行逐层单参数分析,在一定程度上简化了速度分析的程序,提高了速度分析的精度,并通过理论模型试算,验证了方法的正确性和可行性。
沙午铁路某段受铁矿采空区影响,出现地面塌陷下沉。以瞬变电磁为主要技术方法对该段铁路沿线及周围进行勘查,采用电阻率测深加强铁路沿线勘探,查明了采空区的分布位置、范围以及空间特征等,提高了准确性,取得了良好效果。勘探成果可为地面安全和采空区治理提供可靠的技术支持,为铁路安全运营提供保障。
以湖南省张家界—花垣县高速公路岩溶勘查为例,探讨探地雷达在竖直型岩溶勘查中的应用和效果;同时,说明复信号分析方法在探地雷达数据处理中的有效性。竖向岩溶的横向规模小,在雷达图像中相应的异常范围比较窄,异常不易分辨。首先对原始采集信号进行二维空间域滤波,再对信号进行Hilbert变换,提取雷达信号的瞬时振幅、瞬时相位和瞬时频率,然后对这些处理后的信号进行综合分析。研究结果表明,二维空间域滤波可大大消除高频噪声的干扰,提高信号的信噪比,多参数综合分析可提高探地雷达解释的精度,最终的钻探成果也验证了反演解释结果的正确性。
