2010年笔者完成了西藏朗县秀沟工区1:5 000高精度重磁勘探,重力测量总精度达0.069 4 mGal。根据岩矿石物性特征建立了铬铁矿地球物理模型与找矿标志。局部重力高异常0.1~0.6 mGal、宽度几十米至一二百米,并且磁异常中等强度、反向磁化的重磁异常组合特征是识别铬铁矿的标志;局部重力高异常带与环状镶边的正磁异常带的组合特征是识别超基性岩带的标志。运用小波分析提取铬铁矿与超基性岩体局部重磁异常,倾斜角(tilt-angle)法识别岩体边界,Paker法密度填图 及2.5D交互反演推断了蛇纹石化橄榄岩的范围及14个铬铁矿与矿化体的重磁远景异常,其中6个远景异常已经得到证实。指出在西藏进行铬铁矿勘探,不仅要求野外施工精度高,而且要求室内处理解释工作精细,应充分运用各种数据处理的新方法技术,才能够获得良好的地质效果。

通过对北山地区金、铜矿床植物地球化学找矿试验发现,生长在金矿区的所有植物种属中的Au和生长在铜矿区的所有植物种属中的Cu均属于极高—高衬度型,利用各植物种属中的Au和Cu含量寻找金和铜矿床具有良好的效果。根据植物地球化学异常的特征元素能区别金、铜矿种或矿化类型;矿上植物地球化学异常元素组合及分带性能定位预测掩埋或隐伏金、铜矿体的部位,同时还能推断隐伏矿体的剥蚀深度和深部矿化规模。

多元地学信息GIS集成与融合分析应用于找矿的实例较少,它可以实现元素地球化学系列数据处理与分析工作,为成矿预测提供找矿靶区信息。结合冷水坑地区多元地学信息GIS集成与融合分析应用实例,对单元素、多元素地球化学场进行了综合分析,信息表明,在冷水坑地区存在一个多元地学信息环形构造,根据环形构造圈定了4个寻找隐伏银铅锌多金属矿的远景区,并在小源远景区(即银珠山矿区)寻找到一个大型银铅锌多金属矿,为区域成矿预测提供了科学依据,并提高了隐伏矿的预测效果。

通过对希勒库都克钼铜矿床的矿床地质、矿区地层、岩浆岩微量元素含量特征进行研究,认为下石炭统南明水组上亚组地层富集成矿元素,为矿区的主要含矿层位,该地层中强蚀变砂岩、凝灰质粉砂岩的成矿元素含量较高,为矿区的主要赋矿围岩。岩浆岩中成矿元素及主要伴生元素的含量特征显示,海西中晚期侵入的花岗闪长岩、花岗闪长斑岩和闪长斑岩(玢岩)与成矿作用密切,可能直接或间接提供了成矿物质来源。矿床在水平和垂直方向上均具有良好的分带特征,水平上由矿床中心向外呈现Mo、Cu(Au)、→V、Ti、Co、Cr、Ni、Mn 、As、Sb、Hg、W、Sn、Bi→Ag、Zn、B、F的分带特征,垂向上自上而下呈现F、B、As(Cr、Ni)→Au、Cu、W(Mo、V、Co、Bi)→Mn(Au、V、Bi、Mo)的分带特征,对指导找矿具有一定意义。

新疆西昆仑地区蕴藏着丰富的矿产资源,通过高精度大比例尺航磁勘查,赞坎、老并等已知铁矿在磁场上特征明显,同时,发现了一批新的大、中型铁矿。重点介绍了新疆塔什库尔干地区已知和新发现铁矿的航磁异常特征,根据高精度大比例尺航空磁测结果的分析,认为新疆塔什库尔干地区蕴含着找铁矿的巨大潜力。

本次研究区域为赣粤交界处下庄铀矿田区,区内交点型铀矿严格受断裂构造与辉绿岩脉复合轨迹控制,铀矿几乎无磁性但辉绿岩脉磁性较强,研究任务是寻找地下隐伏辉绿岩脉。地面高精度磁测数据显示该区磁异常幅值常在正负几十纳特之间,通过ΔT平面等值线图难以判断辉绿岩脉分布,但其化极后0°方向水平一阶导数等值线图的正值与辉绿岩脉对应关系良好。

通过EI-Fatti弹性波阻抗反演直接得到了纵波阻抗、横波阻抗和密度数据,并以三类AVO模型进行反射系数试算,满足了流体识别对反演精度较高的要求。同时,采用基于EI-Fatti弹性波阻抗的两个流体识别因子对三类AVO模型进行对比分析,表明两种流体识别因子对于不同类型的AVO模型的流体识别效果是不同的。在实际资料中,利用弹性波阻抗反演产生较多弹性参数的优势,将这些弹性参数与储层参数进行交会和相关分析,分别定性和定量地对储层进行流体识别,从而达到了有效区分高饱含气和低饱含气储层的目的。

土壤有机碳库是陆地碳库的主要组成部分,并在陆地碳循环研究中有着重要作用。根据甘肃省兰州—白银地区多目标地球化学测量数据,结合各土壤类型分布面积,估算表层土壤(0~20 cm)有机碳密度和储量,并探讨其空间分布特征。研究表明,兰州—白银地区表层土壤有机碳平均密度为1.52~7.73 kg/m²。在空间分布上,榆中县有机碳密度最高,达2.69 kg/m²,会宁县有机碳密度最低,仅1.56 kg/m²,总体上呈四周高,中间低的趋势。从土壤类型上看,草甸土有机碳密度最高,达7.73 kg/m²,灰褐土、栗钙土和石质土次之,为2.96~5.18 kg/m²,红黏土及淡灰钙土有机碳密度较低,仅为1.52~1.53 kg/m²。从土地利用现状看,林地有机碳密度最高,这与气候、植被、人类活动有关。

以陕西长武某勘探区三维地震勘探为例,分析黄土塬地震勘探存在的难点,介绍了野外采集、室内处理及解释所使用的技术措施,经过矿方打孔验证,取得的资料比较满意,符合本区的地质构造规律。

采用加拿大凤凰公司生产的多功能电法仪V8在龙门山构造带中段进行大地电磁测深研究,采用先进的资料处理与解释技术对龙门山中段大地电磁(MT)剖面资料进行了分析,同时运用大地电磁测深法定性分析方法(Mohr圆分析、极化图分析)对剖面进行了分析,得到一致的结论:剖面整体表现二维性,而在断裂分段区域各向异性程度和三维性较强。最后推断5.12汶川8级大地震震源位置在映秀断裂的下盘。

在内蒙古自治区第一批煤田(矿)勘察工作中,高精度磁法、同位素测氡等传统的煤田火区勘探手段在实际勘察中遇到了困难,而利用自然电位法有效地圈定了火区边界,与钻探结果吻合,说明了自然电位法是一种在火区复杂环境下效率较高的工作手段。

简要地介绍了国内外航空伽马能谱测量方法技术的发展现状,尤其是近年来航空伽马能谱测量在仪器研制、数据处理与资料解释方法技术及应用领域等方面取得的最新进展,并结合我国当前地质找矿工作的需求,提出今后一段时期我国航空伽马能谱量测工作的重点应着眼于加强区域性航空伽马能谱测量工作,重视资料的二次开发利用及拓展新应用领域;要作好仪器国产化之后的实用化开发,及加强航空伽马能谱测量新方法技术研究。

探讨瞬变电磁法观测电阻率偏低或很大偏低于实际电阻率的原因。认为它是由供电期间供电回线与接收回线之间电场耦合产生的附加效应造成的,该效应产生的电势成为观测瞬变电势的强背景值;最后给出了减弱(或消除)这种电场干扰的方法与措施。

利用光学显微镜和带能谱的扫描电子显微镜(SEM)等方法研究了土壤热磁组分的形貌特征、结构、表面性质及矿物组成,并与化学分析相结合,探讨了土壤热磁组分对矿化指示元素的富集作用和机理。研究结果表明,土壤热磁组分以铁锰氧化物为主,是由土壤中非晶质铁锰氧化物转化而来的。通过对土壤、土壤热磁组分、土壤非磁性组分中铁锰氧化物与成矿及其伴生元素的相关关系分析,证实了土壤热磁组分对矿化指示元素的富集作用,为深化土壤热磁组分测量方法的基础理论提供了依据。对比试验结果表明,土壤热磁组分测量较常规土壤测量具有更强的发现由深部矿体引起的微弱矿化信息的能力。

介绍了基于便携式激光测距仪的重力近区地形改正仪器系统。根据激光测距原理成功研发了适用于大比例尺重力测量近区地形改正仪器,并开发出了相应的配套软件,形成一套完整的重力测量近区地形改正系统(GTCS-1)。通过野外试验证明,该系统具有测量精度高、重量轻、便于携带、成本低、适应性强及操作简单等特点。

也门71区山地地质条件复杂,基岩裸露,激发条件差。提高山地资料品质,是改善地震资料品质的关键。分析旧地震资料,确定了山地激发技术的优化方向,进行了全面的激发参数试验,分别优选出可控震源和炸药震源激发因素,在开阔处采用可控震源激发,空炮段较大时用炸药震源补充。施工时首先详细踏勘,进行精细单线设计,采用弯线施工和变观等方法,多设可控震源激发点。采用优化的激发技术,地震资料品质得到明显提高。

LaBr₃(Ce)闪烁体是一种综合性能优良的新型伽马射线探测器。然而,以它的能量分辨性能还不能获得含铀矿体精细伽马谱,其仪器谱反映不出与铀含量直接相关的特征峰,在这种情况下,探索一种直接获取含铀矿体铀含量的方法。采用国产LaBr₃(Ce)探头对系列硬岩型放射性矿体进行测量,通过²³⁴Pa^m之1.001 MeV 伽马特征能量以能量窗结合线性回归的相对分析法直接求取铀等目标核素的含量,获得了良好效果,对硬岩型铀矿含铀99×10^-6以上相对误差不超过10.0%,对矿体中其他主要核素的定量分析误差也在8.5%以内。

采用离子色谱法测定土壤样品水溶态中的F^-、Cl^-、NO₂^-、SO₄^2-、Br^-、NO₃^-、PO₄^3-。通过优化提取条件,得出最优条件下7种阴离子的加标回收率为94.4%~102.5%,精密度为3.1%~4.6%。对实际样品进行测试,结果表明,该方法适用于土壤样品水溶态中7种阴离子的定性、定量分析。

为解决油气开发中水平井中井眼对双侧向测井响应的影响,建立了上、中、下三层介质的水平井模型,采用三维有限元方法进行研究。数值计算结果表明,水平井眼处于目的层不同位置、不同井眼尺寸以及泥浆电阻率等都对水平井双侧向测井响应有不同程度的影响,特别是对非厚层影响更加明显。井眼尺寸越大和泥浆电阻率越高,对双侧向测井响应的影响就越严重。当目的层小于6 m时,水平井中的深、浅双侧向测井响应都不同程度地受到层厚围岩的影响;当层厚分别大于36 m和6 m时,深侧向和浅侧向测井几乎不受围岩影响;在15°的范围内,不同的井眼倾角对双侧向测井响应影响不大。

在粤东北某矿区进行时间域激发极化法工作时,人文干扰引起假异常。针对这种情况,通过分析地下通信光缆和地下金属供水网的平面和剖面异常特征,研究了人文干扰对时间域激发极化法观测结果的影响。经过与已知矿体异常特征的比较,区分出矿异常和干扰异常。

城市地球化学主要研究城市化进程中的生态环境地质问题,运用地球化学的原理和方法,通过研究城市及城市群的地下水、地表水、土壤、大气及其降尘、生物等环境体系中化学元素和部分有机物的分布、演化、环境作用及健康效应,区分污染源,对未来环境演变趋势作出预警并给出治理方案。我国城市地球化学研究的热点和前沿主要集中在城市生态环境多目标地球化学调查评价、城市环境污染及生态风险评价(估)、城市生态环境对人体的健康效应、城市隐伏活动断层的地球化学探测、城市地球化学系统的调控等领域,并取得了一定进展,但仍存在着一定的问题,需要深入研究。

对山东省乐陵—河口地区重金属元素的分布迁移规律进行研究,结果表明,研究区土壤以清洁型为主;污染区土壤轻度污染所占比例最大,中度及重度污染占研究区的0.57%,污染因子主要为Cd、Hg、Pb,工业废水是土壤污染的主要来源。Cd、Hg在污染区小麦秸杆中明显富集,接近或超过其根系土中的含量,在籽实中含量最低,小麦籽实中Se、Zn明显富集。土壤根系土中Cd、Hg等以稳定态分布为主,活动态的含量很低,活化迁移量少,这与区内碱性环境密切相关。

为了解不同地质背景条件室内氡浓度水平,采用脉冲电离室测氡仪AlphaGUARD测量了北京广东不同地质背景典型测点的室内氡浓度,同时对广东某一测点进行了长期的室内氡监测。测量和研究结果表明:地表岩性是影响室内氡浓度高低的重要因素之一。地处花岗岩地区的建筑物内氡浓度高于其他岩性地区的室内氡浓度,广东室内氡水平明显高于北京地区,广东北京花岗岩地区的平均室内氡浓度分别为69.98 Bq/m³和43.97 Bq/m³,第四系覆盖地区的平均室内氡浓度分别为43.60 Bq/m³和35.74 Bq/m³。民用住宅卧室内的室内氡浓度略高于公共建筑物办公室内的室内氡浓度。因此,结合地质背景研究室内氡的水平与分布对指导开展室内氡调查中确定抽样方案、选择测点及进行区域尺度室内氡评价有重要的实用价值。

偶极子间距会对电法检测填埋场漏洞的灵敏度和准确度产生影响。基于电法检测填埋场渗漏的原理,对偶极子间距的影响进行了分析及实验验证。理论及实验结果表明:偶极子间距越大,漏洞检测的灵敏度越高,但定位准确度同时降低且易造成漏检;偶极子间距越小,漏洞定位的准确度越高,但检测灵敏度降低。工程实践中,偶极子间距通常确定为1 m。

针对大地电磁线性迭代反演依赖初始模型,易陷入局部最优解的特点,设计一种基于差异进化的非线性反演方法。利用该方法对大地电磁一维层状介质G、H、HA型地电模型进行反演研究,在无噪声情况下反演结果和模型一致;在加入10%和20%噪声后,反演仍取得良好效果。数值实验结果表明,该反演方法不依赖于初始模型,具有较好的全局优化能力和抗噪声能力,能有效反演大地电磁数据。

针对大地电磁信号具有非线性、非平稳和非最小相位的特点,提出了一种基于经验模态分解法结合小波变换的联合信号去噪方式,将时间序列信号通过经验模态分解,利用连续均方误差准则确定原始信号能量转折点,进而再使用小波阈值去噪法对剩余固有模态函数分量进行去噪,最后重构出消噪信号。通过对实测信号处理前后结果的对比,表明了本方法能够有效地应用于信号时域去噪。

通过探地雷达在多年冻土区的应用条件的分析,结合正演模拟和实例勘察,对比分析探地雷达对多年冻土区厚层地下冰的分布、埋藏深度、赋存情况以及对冻土类型的识别的有效性。研究结果表明,厚层地下冰与周围地质体存在巨大的介电常数差异,雷达波的相位特征、振幅大小、反射波和反射波组都出现较大的不同,使得探地雷达能有效地勘察厚层地下冰的各种特征;同时,对不同类型的冻土,因冰晶体的赋存情况及分布不同,结合坑探、钻探等其他地质勘察手段,也能有效地区分。

在海安凹陷开展Jason反演技术应用研究,对推动本区隐蔽油藏勘探技术具有重要意义。以Jason软件约束稀疏脉冲反演的基本流程为平台,结合李堡地区储层发育特点,重点解决了测井资料归一化、子波提取、地质建模、Lambda取值等关键问题,实现预测效果与钻井资料、区域沉积特征相吻合,达到提高隐蔽圈闭识别精度,有效促进隐蔽油藏勘探的目的。

根据Schoenberg的含裂隙介质的线性滑移模型在弱各向异性近似条件下根据Bond变换获得了含倾斜定向排列裂隙介质的弹性系数矩阵。在将含倾斜定向排列裂隙介质视为倾斜横向各项同性(TTI)介质的基础上根据弱各向异性近似条件下TTI介质纵波相速度、弹性波阻抗以及反射系数的近似解析解,研究了裂隙倾斜角对含倾斜定向排列裂隙介质中纵波相速度、反射系数以及波阻抗的影响。研究发现含倾斜裂隙介质的纵波相速度、各向异性弹性波阻抗、反射系数三个参数具有类似方位各向异性特征:入射角大的时候,显示较强方位各向异性,但是这三个参数对入射角的依赖程度却不完全相同,反射系数对入射角的依赖程度最大。

为实现井—地激发极化数据的快速反演,分析三维有限元正演四面体网格剖分形成的系数矩阵的元素规律,应用MSR非零元素压缩存储和SSOR-PCG方程求解技术,提高了正演执行效率。在正演基础上,利用Jacobian矩阵与正演方程的简单关系,采用共轭梯度法求解最小二乘目标函数的模型修改量,避开Jacobian矩阵的直接计算和存储,实现了三维井-地激电数据的分钟级快速反演。模型正演合成数据的反演结果表明,能基本再现已知的模型。

在对比四种MapGIS二次开发方式基础上,选用API接口二次开发方式,利用面向对象编程思想和动态链接库技术,设计和开发了井中三分量磁测软件MapGIS导出模块。实际应用表明,该模块能信息无损的生成标准的MapGIS图件,有效提高计算机处理井中磁测资料并自动成图的工作效率,满足资料归档的需要。

VSP技术是近几年发展比较迅速的一种重要地震观测方法,如何有效地分离上、下行波,是应用VSP资料所要解决的首要问题。介绍了几种常用的VSP波场分离方法原理及其实现步骤,利用跨平台的C++图形用户界面库Qt,开发了VSP波场分离系统。系统操作界面友好、功能强大,已在实际资料处理中得到很好的应用。

在可控震源地震勘探中,不同的地质条件需要设置不同的激发参数,如何选择合适的激发参数并实现相应的扫描信号是必须关注的问题。在分析可控震源的线性扫描的起止频率、扫描长度、扫描斜坡函数和长度参数及伪随机扫描的阶次与载波频率对扫描信号质量的影响后,通过片上可编程系统设计了VSG硬件IP核与信号发生器系统,依据分析的信号选择原则实现了对应扫描信号的产生,达到扫描信号的技术指标。

介绍了本质安全电气设备,首次提出了无线电波透视仪的输入、输出阻抗(电阻、电容、电感)的检测方法。通过理论分析,论证了检测方法的可行性,探讨性提出了实际测量方法。

应用储层饱和度仪(RST)在水平或大斜度的生产井中进行测量,可以取得连续的油、气、水持率测量值。笔者探讨了RST测井求持油率的方法,在RST双探测器测井模型分析的基础上确定井筒持油率。在反演过程中,采用了随机数分析方法获取仪器的灵敏度系数,获得的灵敏度系数较为精确。结合其他测井资料,将所求的系数用于反演模型求取井筒持油率的计算中,通过计算值和实测值的对比及其相关系数分析,证明了该方法的可行性。

岩石标本法、测井法获得的电阻率数据表明,富含有机质的页岩层系具有相对较高甚至是最高的电阻率值。在何家坊油页岩矿区以及民和盆地页岩气可能发育区,分别利用高密度电阻率法和大地电磁测深法进行了探测试验,结果表明,富含有机质的页岩层系,不管在浅层(数百米以浅)、还是深部(埋深数公里),均可为电阻率勘查方法有效地识别。电阻率勘查方法在页岩气、油页岩勘查中可以起到良好的作用。

在对三套国外瞬变电磁软件Maxwell、EM vision和Emigma研究分析的基础上,设计均匀半空间、层状介质和均匀半空间加载板状体及棱柱体的模型,逐一比较分析三套软件的异同,并进行了均匀半空间和层状介质的1D反演,通过模拟计算和结果分析,比较不同条件下各软件的特点和结算结果的准确性。结果表明,在均匀半空间和层状介质条件下,三套软件的正演计算结果能完全吻合,但瞬变电磁3D正演问题还未从根本上得以解决。

在城市闹市区的物探工作受到人、车等的振动和地电、电磁波的强烈干扰,因此目前物探难以在地铁及其他城市勘查中做面积性工作。陆地声呐法和微分电测深及C-1微测深仪在北京、济南、广州等闹市区的浅层勘查中取得了突破。探查单个中小溶洞是地质勘探的难题之一,在多处用陆地声呐等方法探查几十米深、直径1 m以上的溶洞,并得到了大量钻孔的验证,难关亦已突破。针对国际岩石力学界的重点研究难题——高应力情况下开挖地下工程发生的岩爆机理和预报,在四川锦屏二级电站用微震监测和陆地声呐法相结合监测微震事件密集发生部位、探查岩爆源位置进行岩爆预报,取得了好的效果和进展。