根据青海多龙恰柔勘查区已有的地质信息,以含辉钼矿化、黄铜矿化的印支期、燕山期花岗岩为主要研究对象,用地球化学土壤(岩屑)测量、地球物理双频激电扫面综合圈定了3个有意义的成矿远景区,用激电测深与EH4大地电磁测深初步圈定了2个大的异常带的空间大致分布:均是走向以NNW向为主、倾向以SWW向为主、倾角较陡的大型异常带,总结了此矿区地质—地球物理—地球化学成矿模型,最后在推断出的异常部位布设钻孔并见矿。这次工作表明:因地制宜地结合各种物探方法,利用地质填图资料,综合全局考虑化探异常,扬长避短,发挥各自优势,在西部特殊景观区寻找金属矿科研与实践中具有重要意义。

在内蒙古阿吉勒矿区,通过面积性剖面测量,X荧光仪测量的Mn、Cu、Pb、Zn多元素峰值异常反映出矿(化)体的出露位置,高密度电法异常反映出矿化分布在构造裂隙及岩体接触带部位,EH4电法异常反映Ⅰ号矿化蚀变破碎带深部为一近东西向的低阻构造带,北倾,延深上千米。结合钻探结果综合分析后认为,铅锌矿体宏观上受低阻构造带控制,主要赋存在构造带与围岩接触带、构造带中不同深度岩石裂隙以及不同岩性岩石接触面附近,在不同深度分层分段产出。

在赤峰市林西县水头萤石矿区,利用便携式X荧光分析仪对第四系浅覆盖区进行隐伏萤石矿体探测的有效性试验。通过测量数据分析及与已知矿体的对比证明,在浅覆盖区利用X荧光分析仪勘查隐伏萤石体是有效的。该结论为便携式X荧光仪在勘查隐伏萤石矿体中的应用提供了重要依据。

长塘岭钨多金属矿区的土壤地球化学特征表明,该区W、Sn、Bi等高温成矿元素异常强度低,规模小,吻合性差;而Mo、Pb、Zn、Cu等,尤其是Mo的异常强度高,规模大,且吻合性较高,具有较好的找矿潜力。该区成矿元素异常主要受似斑状黑云母二长花岗岩与二云母钾长花岗岩的接触带控制,为含矿热液沿不同岩性接触带充填交代引起的异常。

卫星油田PⅠ层组为该油田的主力油层组,层组内单砂层厚度较薄、空间连续性差。将PⅠ层组纵向上划分为上、中、下3个组合单元,利用地震波形能够给以较好的反映。测井曲线具备好的沉积微相识别能力,将每个单元里存在河道或河坝砂体定义为砂体发育,不存在的定义为互层发育,考察卫星油田三维地震工区近100口井资料识别的沉积微相与地震波形的对应关系,建立8种地震波砂体反射模式,依据模式可有效推测出卫星油田PⅠ层组勘探空白区的砂体发育状况,为该油田部署有利井位提供技术支撑。

在大官厂铀钼矿区北带东部的已知剖面开展氡气和金属活动态测量方法的有效性试验,证实在隐伏铀钼矿体上方存在明显的氡气异常和铀钼活动态异常。利用该方法对矿区北带西部进行找矿预测,对综合异常开展钻探验证,发现了隐伏铀钼矿体,证实氡气测量和金属活动态测量是寻找隐伏铀钼矿床的有效方法。

坦桑尼亚某金矿是与条带状含铁建造(BIF)有关的隐伏金矿床。为了查明该金矿脉的分布情况,开展了地面高精度磁力勘查。ΔT异常特征以负异常为主,负异常峰值大于正异常,正异常为伴生异常,总体上反映了BIF在平面上的延伸方向和构造方向特征;激电测深断面异常以视电阻率等值线"下凹"、视极化率等值线"上凸"为表现形式,二者分别反映了断面内的构造位置和BIF形态特征。本区磁力和激电异常对BIF体的隐伏特征反映的均很明显,依据二者的测量成果,进行钻孔定位,指导钻探施工,钻遇了目的层,收到了很好的效果。

在柴达木盆地进行了大规模的地表油气化探和井中化探勘探工作,结果显示油气化探对盆地内现有油气田具有良好的地质指示效果,并建立了以环状或半环状晕为主的油气藏综合化探异常模式。油气化探技术在盆地勘探新区的油气远景预测评价、钻井预测等方面效果良好,在现场随钻预测和发现井中油气产层、显示层方面亦取得了良好效果。因此,油气化探技术在柴达木盆地具有广阔的推广应用前景。

青藏高原的大部分地区自然条件恶劣、人口稀少、交通不便、基础测绘程度低、通讯条件极其落后,属于典型的开展区域重力调查工作的困难地区。在这些地区开展区域重力调查工作,在重力仪选择及标定、GPS控制点的建立及其控制范围、重力测点水准高程求取,以及近区地形改正、物性标本采集等方面都会遇到很多与内地一般地区工作时不一样的问题。笔者通过对青藏高原地区开展的多个1:20万区域重力调查项目的野外工作过程进行总结,分析了困难地区区域重力调查项目实施过程中遇到的一些技术问题,认为可通过尽量选择高精度、稳定性好的重力仪,合理延长闭合时间,采用CQG2000似大地水准面模型求取测点水准高程,扩大GPS基准站的控制半径等办法解决。这些措施可作为以后在青藏高原地区及国内其他困难地区开展区域重力调查工作时的参考。

通过对秭归地区闪长岩岩体风化壳中微量元素的分布规律研究,将该风化剖面中的微量元素划分为3类。第一类包括Sc、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Hf、Nb、Ta、U、Th、Mo、W,基本属于非活动性元素,在风化过程中得以有效保留,其中U、Cr、Cu等受氧化还原条件的影响,有时呈局部富集现象,规律性不明显。第二类以Ca、Rb、Cs、Sr、Ba、Pb、Ga、Gd、Tl为代表,随着风化作用的进行而逐步从风化壳中淋失,属活动性元素。第三类以稀土元素为代表,在风化壳内部发生局部的再分配,从剖面上层随风化溶液向下淋滤亏损,到剖面中下部沉淀富集,其中重稀土元素的淋失程度大于轻稀土元素。由于母岩中斜长石的风化淋滤,Eu在氧化环境下逐渐从正异常变为负异常。Ce在地表氧化条件下很容易生成四价氧化物(方铈石),并在表层明显富集,剖面介质中氧化还原条件的变化导致Ce的波动变化。

从分析地球物理场特征着手,提出将南北向重力梯级带和重磁场特征东西差异作为划分南北构造带的依据,探讨了形成南北构造带的区域与深部地质构造背景以及地震成带分布的对应关系。重力梯级带反映的南北构造带既有与中轴构造一致的继承性,又有向西拓展的新生性,并在南北统一成带的基础上叠加了分段性,形成南压北张不同背景的控震、控热机制,同时也是构成青藏高原东界和我国大陆构造域东西分界线,对应着狭义南北地震带。

我国西部黄土塬区的静校正问题十分突出,精细、准确的近地表结构调查对于解决激发井深的设计和静校正问题尤为重要,但该区的常规小折射解释精度极低,微测井难以追踪到高速层。在充分试验的基础上,提出了一种新的近地表结构调查方法——层析近地表结构调查法,该方法有效解决了上述难点,与常规小折射方法比较,该方法获取的近地表结构信息更丰富,刻画的近地表结构更为精细,能够较好地用于井深设计和静校正处理中初始模型的建立。

激电相位与极化率反映的都是岩(矿)石的极化特性。在某铜矿已知区上进行了试验工作。对比时间域激电测量和阵列相位激电测量的结果,发现与视极化率相比,相位参数对弱极化异常具有更为明显的反应,适合在弱极化区开展工作。

建立了毛细管柱气相色谱测定土壤中吸附态轻烃(酸解烃、顶空气轻烃)的方法,采用适于批量处理的酸解烃样品制备和通过振荡、加热达到解吸平衡的顶空气样品制备的前处理方法,在优化的仪器条件下,对天然气水合物区土壤中吸附态轻烃进行检测。顶空气轻烃的方法检出限为0.018×10^-6(以甲烷计算),精密度为6.6%(甲烷)~16%(异丁烷);酸解烃的方法检出限为0.016 μL/kg(以甲烷计算),精密度为2.2%(甲烷)~19%(正戊烷)。该方法应用于大批量实际样品分析中,效果良好。

以我国某海域为例,探讨了航空重、磁相关性分析方法及其应用。通过计算航空重、磁相关系数,结合研究区地质特征,将航空重、磁异常划分为三类:即同源异常、半同源异常和非同源异常,分别描述了这三类异常的重、磁特征,推断了异常源性质及地质特征,不仅减少了研究区地质解释的多解性,而且使解释成果更加符合客观实际。

随着胜利探区勘探开发的逐步深入,主要勘探目标开始转向小断块、小砂体等微幅构造以及岩性隐蔽油气藏,传统的地震采集设计技术难以满足当前生产需求。为此,选取胜利探区复杂构造地质模型,开展基于波动方程理论的地震波照明和面向目标的观测系统优化设计技术的研究,形成了一套适合胜利探区二次采集的观测系统优化设计的技术系列。研究结果表明,该技术系列能够保证该区地质构造的形态完整,小断块、小砂体等微幅构造的成像质量也有较大幅度的提高。

孔隙度是油气藏描述的一个重要参数,储层孔隙度主要受沉积相和成岩作用影响和控制。笔者研究了利用时深效应指数TDI(time-depth index)预测超压储层孔隙度的方法,超压储层孔隙度预测的重点在于埋藏史恢复,即剥蚀恢复、去压实恢复和孔隙度预测模型的建立。在计算时深效应指数的过程中,根据三维速度场以及压力系数的分布预测超压场,将超压值引入到有效埋深的计算公式,实现了超压环境对孔隙度影响的校正,建立了适合于超压地层的孔隙度预测模型,为深层油气勘探提供了科学的依据。

由于三维地震勘探方法的特殊性,煤田三维地震采集的实际施工面积与要求控制的目标区满覆盖面积有很大出入。但矿方在计算成本时,只考虑了目标区,这就使得勘探施工方与矿方产生了经济分歧。针对这种情况,在三维地震采集设计中,在保证满足满覆盖面积的前提下,笔者采用甩检波点方法来减少施工面积,这样既保证了施工质量,又降低了施工成本。

在资源勘探中,由于煤田目的层埋深较浅,地表的起伏引起的静校正量对于煤田勘探影响较为严重;而且煤田勘探主要是寻找断层、陷落柱等小构造,这就对静校正提出了更高的要求。因此,针对煤田勘探复杂地表的静校正问题显得尤为重要。通过对模型正演记录和实际资料进行层析静校正量计算,有效地消除了复杂地表的影响,得到了较高质量的叠加剖面。

利用高阶交错网格有限差分模拟Kelvin-Voigt黏弹性介质中传播的地震波,同时将完全匹配层吸收边界条件引入到其边界处理中。数值模拟结果表明,完全匹配层吸收边界效果好,高阶有限差分能模拟得到的黏弹性介质波场精度较高。对模拟的黏弹性波场进行分析,表明介质的粘滞性使地震反射波的能量变弱,高频衰减明显,并比低频衰减得快,主频向低频方向移动,有效频带变窄,即降低了地震波的分辨率;并且反射转换波比反射纵波要衰减得快;而且还随着传播距离的增加,其峰值频率也逐渐降低。通过数值模拟分析具有不同的粘滞系数介质对地震波的吸收和衰减,结果表明随着粘滞系数的增大,地下介质对地震波的吸收衰减更明显。

大地电磁法勘探中,因电力线频率不单一,产生的工频干扰场量级大,给数据处理造成困难。为给削弱、压制干扰提供依据,进行了试验。在地表上方某一高度无限长直导线模拟输电线,推导、计算在其通以谐变电流时的电磁场值。计算结果表明:即使距离输电线500m处,其干扰场依然可以完全淹没目标信号;但该干扰场有固有特性和规律。通过探讨得出,在一个波长之外,电力线产生的电磁场为平面波转而成为有用信号,在一个波长之内,可以根据其电、磁场的方向性有选择地布极,以避免两个方向的视电阻率同时受到干扰。

基于电磁感应原理的金属探测技术在探雷领域一直都占有主导地位。介绍了脉冲式电磁感应的基本原理,并在此基础上提出了一种基于时域多时宽双极性脉冲电磁感应的金属探测方法,同时给出了部分实验结果。该方法不仅保留了传统的电磁感应金属探测方法的高灵敏度特性,同时又具有良好的土壤抑制特性,可适用于不同的探测环境,是地雷探测技术一个新的发展。

由于在激发、接收和传播过程中受到众多干扰因素的影响,地震反射波形发生畸变,严重影响到叠加剖面的质量,因此,在叠前需要进行波形一致性校正。笔者针对单道匹配法的不足,引入伪多道匹配法,对地震波形的振幅、相位和时间进行高精度一致性校正,并能保持波形保真,提高叠加效果。模型测试和实际数据处理结果证明了本方法的有效性和适应性,在低信噪比资料处理中也可以获得比较好的效果。

证据权法在大范围中小比例尺成矿预测中的应用效果良好,但对于工作程度较低的小范围中大比例尺预测工作则鲜有涉及。以阿拉善某一研究程度较低的小范围中大比例尺地区为研究对象,在地质调查的基础上,结合该区空间位置统计分析结果,选择了符合条件的证据图层,按80m×40m北东向网格单元将各证据图层属性进行链接,基于MORPAS系统中的证据权模型,定量分析了各证据层与Cu高值点分布的相关性,并通过图形方式直观表达了找矿有利地段的空间分布特征。经过验证,研究区两条探槽都见到了矿体,说明该方法在研究程度较低的小范围中大比例尺成矿预测中具有可行性。

介绍了欧拉反褶积方法原理,概述了国内外近几十年地球物理学者对欧拉反褶积方法进行的一系列改进及相关问题研究取得的主要进展和成就,并着重分析了构造指数的选取和欧拉解的稳定性等问题。通过分析指出了构造指数的正确选取、多场源混合叠加干扰和高阶次背景场研究及欧拉解的稳定性仍是今后欧拉反褶积方法研究重点和发展的主要方向,这对解决欧拉反褶积在重磁位场资料解释实用化中具有重要意义。

介绍了OpenCV开源库在核数据谱线数据处理中的应用,使用OpenCV实现了谱线光滑、寻峰,以及卡尔曼滤波常用的谱处理方法。对492条256道谱线的NASVD算法的测试的结果表明,使用OpenCV方法的运算时间仅约为传统C++方法的1/3,大大提升了数据处理的效率,在核数据处理中具有很好的应用前景和价值。

基于带限正反抛物Radon变换的基本原理和计算方法,笔者给出了一种加权抛物Radon变换(PRT)算法,该方法可应用于叠前地震波场恢复和重建,如缺失偏移距地震数据的插值外推和反假频重采样,其权系数完全由数据域来确定,也就是说在迭代计算过程中,该权系数也在变化。对于均匀采样的地震数据,笔者给出了近偏移距外推和波场的反假频重采样的计算结果,试算表明笔者给出的加权PRT方法可有效地应用于地震波场重建中,并具有算法稳健、计算精度高和效率高的特点。

航空物探测量中测线间水平往往存在差异,表现为沿测线方向的条带。调平处理旨在减少或消除测线间的水平差,是航空物探资料处理中的关键,对航空物探资料处理和解释具有重要作用。笔者以实际的航磁资料处理为例,详细介绍了航空物探资料微调平处理的原理与实现。微调平处理中首先通过方向滤波从原始资料中提取噪声网格,并按飞行测线提取噪声网格中的数据并分离有用的地质信息,最终将分离后的测线水平误差从原始资料中去除得到调平后资料,以此实现航空物探资料的微调平处理。同时,针对资料处理中遇到的诸如滤波器选取、异常分离阈值确定、最终调平效果检验等实际问题进行讨论,这对理解微调平并应用于实际资料处理均具有意义。

为解决航空重力测量中的核心技术之一——强噪声背景下提取微弱重力异常信号的问题,根据等波纹切比雪夫逼近理论,采用瑞米兹(Remez)交换算法设计等波纹线性相位FIR低通滤波器,利用模型数据对该方法进行了验证,并通过GT-1A型航空重力系统测量数据进行滤波试验。结果表明,基于Remez交换算法设计等波纹线性相位FIR低通滤波器,在自由空气重力异常获取的滤波试验中,能获得与GT-1A系统卡尔曼平滑滤波相同的效果。

应用电法成像观测(EIS)技术对北京通州某垃圾填埋场开展了面积性探测,并采用Quasi-Newton算法对EIS观测资料进行了反演,获取了地下介质电阻率的分布特征。在此基础上,对垃圾填埋范围进行了解释推断。钻孔结果表明,EIS解释结果较为准确地圈定了垃圾填埋的范围。

应用探地雷达和高密度电阻率法,在冀中平原中部某典型石油烃类污染场地进行探测,得到了浅源石油烃类污染物的异常特征。通过对探地雷达和高密度电法资料的分析,得出石油烃类污染物呈现低电阻率、低介电常数特性,根据这个特点圈定出了此污染场地内储油池区域的污染扩散晕。实践证明,这两种物探组合在此类污染场地探测中具有推广价值。

对兰州市1663km²范围内的表层土壤和大气干湿沉降空间分布模式进行了分析,认为表层土壤中Hg的含量差异较大,其中Hg的平均含量为0.14×10^-6,最高值为6.38×10^-6。对土壤中Hg的存在形式进行了研究,认为燃煤是其主要来源。大气总汞浓度年平均值为28.62×10^-9,其中采暖期为48.48×10^-9,非采暖期为9.42×10^-9。根据国家土壤环境质量标准,兰州市Hg环境质量达到Ⅰ级标准的土壤面积为1376.1km²,占研究区总面积的82.75%;Ⅱ级土壤面积246.8km²,占14.84%;Ⅲ级土壤面积31.7km²,占1.91%;Ⅳ级土壤面积8.4km²,占0.51%。Ⅲ、Ⅳ级区域主要分布在兰州市西固区石化厂及其附近、七里河区西关十子—城关区二热电厂。

在云南厂口隧洞工程施工中,根据不同地质问题,采用高密度电法、洞地间地震波CT和超前预报三种物探方法进行探测,探测结果均对地质灾害有较明确的反映,说明作为基本技术手段的物探方法在隧洞超前探测中能发挥重要作用。

瑞利波勘察技术近几年在工程勘察及工程检测中得到了广泛的应用。为满足勘探目的、达到最佳勘探效果,工作前应进行现场试验,遵循从已知到未知的原则,通过试验初步了解和掌握测区地层的地球物理条件,根据勘探任务目的与要求,结合测区实际地质、地形和物性条件,确定观测点点距、道距、偏移距、激发方式和仪器参数等,选择最佳观测窗口,以获得最佳观测效果。笔者列举了瞬态瑞利波勘探方法的几个应用实例,包括抛石体厚度探测、划分软弱夹层、滑坡勘察及地基振冲处理效果评价等,效果较好,经济适用,说明了瞬态瑞利波在浅层工程地质勘察中具有很大的应用潜力。

利用面波在浅部土层中的传播特性以及面波相速度与岩土力学参数的相关性,采用多道瞬态面波法对勘察场地进行探测,通过数据处理获得场地的面波相速度剖面,根据面波相速度结构来推断场地内回填土的分布范围。钻探资料表明,多道瞬态面波法探测结果可靠,应用效果良好。

基于有限差分法,建立了探地雷达电磁波在河道传播的正演模型,并模拟了水下不同构造的典型工况,得到了相应的二维反射图像。和实际探测的河道图谱进行了比较,通过对模拟图像的分析和实际雷达探测图谱的解释,研究了探地雷达方法在河道探测中的可行性。