总结了成矿区带构造叠加晕找矿预测的基础和依据,并以山东乳山金矿成矿区带为预测示范区,提出了构造叠加晕找矿预测的新思路、内容及流程。乳山金矿带预测成果显示,构造叠加晕法应用于区域成矿预测是一种直接、快速、有效的新方法。

在河南省桐柏县刘山岩铜锌多金属矿区开展深部及外围预查,对矿床进行了地球化学异常特征及评价标志研究。矿床的异常元素组合主要为Cu、Zn、Pb、Ag、Ba、Mo、Cd;次为Mn、Bi、As、Ga、Ge、V、W;矿床实用元素轴向分带序列由上至下依次为Cu-Zn-As-Ga-Ag-Pb-Mo。同时,根据已知矿和非矿异常特征、元素组合及分带特征、元素比值特征等建立了矿床的找矿评价地球化学标志。

为了尽快突破盆地寻找隐伏矿难题,选取河南南阳盆地的周庵矿床开展以地电化学方法为主的找矿示范及预测研究。示范研究显示,在已知矿体上方集中测出了明显的地电提取Cu、Ni、Co等异常及土壤离子电导率异常。盆地隐伏矿的地电化学异常有两个特征:在隐伏矿体两侧的边缘地段,往往分布一定规模的地电提取元素异常,两侧异常的中间地段指示矿体的赋存范围;土壤离子电导率异常在矿体上方以负异常为主,在边缘地段则出现对称的峰值异常。本区土壤热释Hg异常在矿体上以高强度单峰异常为主,在剖面上多呈不连续跳跃分布。根据以上特征,初步建立了河南南阳盆地隐伏铜镍矿床地电化学理想找矿模型,并在已知矿体外围开展隐伏矿预测研究,圈定了有利找矿靶区3处。

地面伽马能谱测量作为物探手段用于覆盖—半覆盖区萤石矿找矿是一种新的尝试。通过对内蒙古林西地区赛波罗沟门萤石矿区进行剖面实测,分析了伽马能谱测量在萤石矿找矿应用中的有效性,结果表明在研究区萤石矿表现出明显的放射性低值异常。同时还分析了伽马能谱对不同地质情况的异常反应,为在覆盖—半覆盖地区萤石矿找矿提供了一种高效,快捷的手段。

对油气化探异常确定与解释中的若干问题进行了探讨,强调油气化探异常的确定必须充分了解化探数据的统计分布与空间分布特征,并采取相应的异常确定方法;异常的解释与评价需融合油气地质基础资料,采用系统的评价思路与方法,揭示化探异常与油气分布之间的联系。

利用东昆仑地区1:50万化探扫面成果,研究该区成矿元素的地球化学分布规律,并重点选择与金矿有关的成矿元素Au、Cu、Co、Mo、Pb、Zn、Ag、As、Sb、Hg等进行讨论。从元素地球化学特征入手,分析它们在空间、时间上的分散、富集规律,为区域矿床地球化学预测提供理论依据。以本区两类典型金矿床模型为依据,利用GIS技术进行金矿靶区的筛选与评价,提出了Ⅰ级金矿找矿远景区3个,Ⅱ级远景区6个,Ⅲ级远景区7个,作为下一步矿产勘查工作的重点。

应用梯度电测深新方法,在不降低测量效果的前提下,使激电测深工作可以在勘探区内广泛开展,进而获取更加详细的地电断面资料,提高解释精度。在沂南金矿区应用梯度电测深方法,对实测数据进行二维反演计算,得到了极化率和电阻率断面。与实际地质剖面对比的结果表明,该方法能较好地反映实际地质特征,工作效率高,效果良好。

在青海甘子河地区,利用遥感解译分析研究区域构造和控热地质背景,配合使用可控源音频大地电磁测深、直流电测深、中梯测量和联合剖面测量等多种物探方法,所获结果相互验证,从地表到深部立体勘查逐步深入,避免了单一方法的片面性和物探的多解性,在地热勘查中探明了隐伏控热断裂构造带的部位和形态特征,为钻探提供了依据,有效降低了地热勘探风限,在青海地热勘查中取得了较好效果。

分析了磁法在老矿山深部、边部找矿中的有利、不利条件,并以磁法在三个老矿山深部、边部找矿中的成功应用为基础,总结出:在老矿区深部、边部进行与磁性矿物有关的金属矿勘查时,高精度磁测、航磁、磁测井、三维定量反演是常规、经济和有效的工作方法;要充分利用已有磁测资料进行重新处理、推断解释;在推断解释引起磁异常的磁性体时,先对已知矿体进行正演,求取剩余磁异常,再精细反演引起剩余磁异常深部、边部矿体的产状和埋深;利用钻孔资料,不断修正反演结果,以扩大深部、边部矿体的范围和规模。上述工作方法和步骤对在老矿山深部、边部寻找与磁性矿物有关的金属矿具有一定的指导意义。

通过在河北沽源和饶阳地区建立的40 m深试验孔,进行了长期(>1年)定时(1次/天)的浅层地温观测,分析研究了浅层地温场的特征,并确定了恒温层参数,沽源地区的恒温层深度约为24 m,温度约为5.6 ℃;饶阳地区的恒温层深度约为18 m,温度约为14.7 ℃。

各地层中赋存的岩体可能形成局部重力异常,对重力资料的密度界面反演计算可靠性产生影响,所以在进行反演计算之前去除岩体引起的异常影响,可增强密度界面反演的可靠性。笔者以突泉盆地重磁异常资料为基础,通过重磁异常特征分析,切取多条剖面进行2.5D正反演计算,进而对磁性岩体形成的重力场进行剥离,增加了重力场密度界面反演计算的可靠性;同时构建岩体的三维地质模型,清晰反映岩体的空间分布,为对目标地质体进行三维地质填图方法做了初步探索。

通过EH-4连续电导率仪及V8多功能电法仪的音频大地电磁测量对比实验,详细分析了两套仪器所采集的原始数据及反演结果,并从仪器性能指标及工作效率等方面对两套仪器进行了对比研究。研究表明两套仪器都能采集到真实可信的数据。V8多功能电法仪能获得更低频段的信号,EH-4连续电导率仪则能采集到较高质量的高频信号。相比较而言,V8多功能电法仪所获得数据的连续性要好于EH-4连续电导率仪,且其工作效率要高于EH-4连续电导率仪,但就工作成本而言,EH-4连续电导率仪有更大优势。

通过反吹原理,在保护分子筛色谱柱的前提下,利用气相色谱法设计了一套可以检测痕量氦、氖、氢的技术方法。该方法具有测量范围宽,灵敏度高,分析时间短,使用寿命长,操作简单等优点,具有较好的应用前景。利用该方法检测出黄桥氦气田上方土壤中的非烃气异常,取得了较好的验证效果。

消除航空电磁数据中的条带状误差最通用的方法是结合手工调平和以窗口滤波为主要手段的计算机自动调平技术。为解决窗口参数的选取问题,提出了区域控制法。该方法首先利用2D-DDNL(data dpendent nonlinear)滤波器原理将整个网格化的航电数据矩阵作为一个窗口,得到整个区域的背景值,作为总区域背景场控制点值,用其对这个区域进行小窗口2D-DDNL滤波得到的局部背景值进行调节,即自动改变窗口参数,使局部背景场适应总区域背景场控制点值;这样得到的背景场与原始场相减,便得到一个包含局部地质异常和条带误差的中间量;对这个中间量采用一维改进的中值滤波,分离出条带误差,进而得到最终调平结果。该方法能自动调节窗口参数大小,减少了人为干扰,自动化程度高,较好地保留了有用地质信息,为航电数据调平提供了一种新方法。

频率域航空电磁法应用领域很广,只要工作测区选择恰当,工作布置合理,就能使航电廉价、高效的特点充分发挥出来,为国民经济建设作出应有的贡献。笔者讨论了频率域航空电磁法测区选择、应用机制等对航电效果至关重要的问题。

为了解莫索湾地区油气勘探前景,降低勘探风险,笔者通过使用KLinversion油气检测技术,选取盆5井区三维地震资料,针对两个重点层位开展油气检测工作。检测结果表明,与实际钻井的试油结论符合较好,并为下一步的目标选区及风险勘探论证提供了依据。

传统的微地震数据震源定位算法依赖于波至时间的拾取。由于微地震数据量较大且信噪比较低,手动拾取纵波和横波的波至时间很耗时,且引入的人为误差不易控制。笔者在分析已有方法特点的基础上,给出一种较快捷、准确的两步法微地震初至自动拾取方法。该方法首先使用时窗能量比法识别微震事件并大致确定波至时间,然后使用局部AIC精确拾取波至时间。与常规时窗能量比法相比,该方法减弱了时窗大小对拾取精度的影响;与常规的AIC法相比,由于只在局部使用AIC,避免了在低信噪比情况下AIC会出现多个局部极小从而难以准确拾取的问题,同时也提高了拾取效率。最后通过野外实际微地震数据进行了测试,分析了该方法的性能,验证了该方法的有效性和实用性。

利用弹性波一阶速度—应力方程,采用交错网格高阶有限差分法进行震源波场的模拟和接收波场的逆时外推,并结合了能流密度矢量的互相关成像条件,实现了弹性波叠前逆时偏移,且能很好的消除叠前逆时偏移中的假象干扰。笔者通过一个二层模型和一个金属矿模型进行了叠前逆时偏移成像,结果证明所述方法可以有效地消除假象干扰并能对复杂陡倾角界面进行清晰地成像。

在分析井中VSP地震观测系统特点的基础上,对观测到的地震波类型和特征作了阐释,分析了几种VSP模型(水平界面模型、倾斜界面模型、变偏移距模型、不同深度检波点模型)的射线追踪记录以及合成记录,利用射线追踪方法进行正演模拟,得到正演结果,并研究地震波的运动学特征。得出一些规律:钻孔穿过地层的数量等于合成记录上上行波和下行波的交点的数量;利用P波进行射线追踪和用转换波追踪其合成记录有差别,即转换波对VSP合成记录有影响;不同倾角的岩层对VSP上行波、下行波的走时特征和能量特征有影响;VSP合成记录的水平分量上会出现反极性现象,这与理论相一致。

由于电子仪器中的传感器、测量电路、放大器等部件不可避免地存在温度漂移和时间漂移,会给仪器引入零位误差和增益误差,所以不同仪器之间存在明显的系统误差。在蟠龙峰铜矿进行TEM测深时,使用了两台Phoenix公司生产的V8仪器,由于两组数据存在明显的系统差,给数据处理及异常解释带来了较大的困难。从数值分析的角度,利用最小二乘法曲线拟合,对不同仪器间的系统误差进行了校正,校正精度小于3%,远小于10%的质检精度,可以满足生产需要。在Intel Visual Fortan程度开发平台上,编程实现了系统误差的自动校正。

随着电子技术和数字信号处理技术的发展,伽马能谱仪正朝着数字化方向发展,为了研究和掌握数字伽马能谱仪的关键技术,作者设计了基于数字脉冲幅度分析器的伽马能谱仪。仪器由信号调理电路,高速A/D采集卡和数字信号处理程序三个部分组成。基于高速采集卡和数字信号处理程序搭建的数字脉冲分析器可以避免构建复杂的模拟电路,使数据处理灵活性和抗干扰性得到增强,脉冲通过率和实际测量的准确性得到提高。

大足石刻千手观音凝结水的定量研究中,由于雕刻砂岩风化表层的吸附作用,使肉眼观测圈定凝结水分布面积十分困难。为了解决这一问题,根据千手观音凝结水区域红外辐射特征与周围环境存在着明显差异,利用红外热成像仪对千手观音造像区的凝结水进行了检测。结果表明,千手观音造像区凝结水十分严重,即使在比较干燥的冬季,也有凝结水分布,面积约为9.26%,春季开始大面积产生凝结水,分布面积达51.05%,千手观音造像区不同部位的凝结水分布差异性明显,左下角凝结水最为丰富,从下往上凝结水的分布面积逐渐减少。研究表明,利用红外热成像技术可以精确地检测凝结水的面积。

通过音频大地电磁法在莱州湾地区海水动态监测勘查中的应用成果,结合原有资料的综合研究,对研究区海水入侵现状,有了进一步的认识,并对咸淡水界面进行了详细的划分,取得了良好的环境地质效果。表明EH-4连续电导率成像系统在圈定海水侵染通道,确定咸、淡水界面及监测界面运移规律监测工作中的有效性。

一维反演方法是瞬变电磁法数据解释最为成熟和常用的方法,相关研究成果较多。但是在实际应用中,对于同时存在规模相当的两层低阻层时,一维反演结果只能显示为综合的一层低阻层。为将同时存在的两规模相当的低阻层在瞬变电磁法一维反演结果中区分开,通过剥皮算法,在理论模型中建立一定的假设条件,近似地求得剥除上层低阻层的响应后的瞬变响应,对于实际条件中不满足假设条件的情况,提出了更加粗略的假设条件,并且对反演结果可能造成的影响进行了讨论。理论模型计算结果表明,瞬变电磁剥皮算法可以有效地反映出下方低阻层,实现了良好的异常分离效果。

以松辽盆地北部英台—大安地区英37井姚家组二三段地层划分为例,分析一维连续小波变换在高分辨率层序划分中的适用性。通过对GR测井曲线进行Morlet小波变换,将测井曲线信号与深度的关系转换为深度与尺度域的变化关系,得到不同尺度上的小波系数曲线,然后建立最佳尺度因子下的小波系数曲线的周期性振荡特征与各级层序界面的对应关系。划分结果表明:小波变换适用于中期及短期基准面旋回的划分,为高分辨率层序地层学研究提供了一个新的思路。

冲积扇作为常见的油气储层,具有明显的地震响应特征。笔者采用频率—波数域的数值模拟方法,在冲积扇扇体发育的两个代表性方向上进行二维正演模拟,并使用正演数值模拟与偏移相结合的流程,得到了冲积扇在二维时间剖面上的地震响应特征,为验证冲积扇地质解释成果的准确性提供了有力检验手段。

金坛盐岩储气库的泥岩夹层对盐岩建腔构成了一定风险,因此如何识别泥岩夹层就成了关键问题。该区泥岩分布复杂,且受盐岩塑性影响,仅依据地震资料不能准确识别。笔者通过分析研究区的地震响应特征和测井响应特征,认为伽马测井曲线可以很好地区分泥岩夹层和盐岩层,因此将伽马曲线与地震信息建立联系,进行多参数岩性反演,并在此基础上对泥岩夹层在平面和空间上的展布特征进行预测。通过实际资料的应用表明,多参数岩性反演可以较为准确地反应出泥岩夹层的变化特征。

滨里海盆地在二叠系发育巨厚盐丘,由于高速盐岩厚度的剧烈变化导致盐下地震资料成像困难、构造形态畸变等。如何消除盐丘速度的影响,恢复盐下的真实构造形态是该区油气勘探急需解决的难题。笔者通过处理解释一体化的攻关研究,在解决静校正、盐下振幅恢复等叠前保真的基础上,采用浮动基准面叠前时间偏移方法对高陡构造准确成像,通过对盐体及盐下构造的精细刻画和层速度反演建立层位—速度模型,最后利用叠前深度逆时偏移的方法对盐下构造进行准确成像和构造恢复,形成了一套针对盐下构造处理解释一体化技术,并在滨里海含盐盆地得到了应用。

基于随机建模技术的地质统计学反演方法预测结果垂向分辨率高,可细微地刻画储层空间分布,但反演结果随机性较强,因此反演结果的可靠性评价十分重要。笔者利用地质统计学方法,通过设置不同反演参数,对比反演结果,并结合地质规律选取最优反演参数,预测萨北开发区SⅡ和SⅢ油层组薄砂体,以正演模拟为依据,定性和定量分析反演结果的可靠性。结果表明:合理的初始框架采样率和反演井网密度、符合地质条件的变差函数参数,是反演工作高效率和反演结果可靠性高的必要条件。

在地震储层预测中,对于无测井曲线的区域,给储层预测带来了很大的难度。为了解决这个问题,笔者利用不同入射角度的叠加偏移数据和地震速度,结合遗传算法从叠前地震波形上反演弹性参数,用于虚拟测井曲线构建。通过BMM地区的实际应用证明,该方法较好地解决了无井层段虚拟测井曲线重构问题,为地震储层预测提供了比较可靠的虚拟测井资料。

张强工区属辽河外围盆地,受地表条件的影响和地下地质构造的限制,资料处理受到了极大地困扰,虽然野外施工采取了很多有针对性的措施,但部分实测资料信噪比仍然较低,对资料处理造成了一定影响。笔者根据实测资料特点,针对叠前时间偏移处理要求,对叠前数据进行净化处理,建立准确的三维速度场,选择合适的偏移参数,经试验得到了一套合理的处理流程。叠前时间偏移结果表明,剖面的断点、断层清楚,绕射波归位准确;与老资料比较,信噪比和分辨率大大地提高,深层成像效果明显改善,较好地反映构造形态和地层结构,满足后续解释和反演的需求。

采用多元统计方法对藏东八宿地区然乌幅水系沉积物化探数据进行聚类分析和因子分析,选取了与热液成矿有关的4种元素组合类型,将研究区划分为20个地质子区,用EDA法分区计算出4种元素组合的异常下限,并用Surfer软件对异常下限进行滤波,绘制元素组合衬值异常图。结合该区构造断裂特征,对比了单元素衬值与多元素衬值的效果。结果表明,中温热液成矿元素银、铅、锌、镉等的异常分布于断裂带之间,低温热液成矿元素金、砷、汞、锑的异常则倾向于分布在断裂带中。通过铜衬值图与铜、钼、钨、铋组合衬值图的对比,发现基于多元统计分析的多元素组合衬值具有更有效的异常识别能力。

针对用拟合局部似大地水准面实现GPS高程转换的方法在山区大比例尺重力勘查领域难以推广应用的情况,提出GPS高程转换的一种改进算法,即利用基于重力似大地水准面推导的高程异常差公式将GPS测定的大地高差转换为正常高差,进而实现GPS高程的有效转换。通过算例分析表明,这种方法完全适用于大比例尺重力勘探工作。

基于航空物探空中探针GeoProbe插件平台,以Microsoft Visual Studio.net为开发语言,利用ArcEngine提供的制图二次开发接口,开发了综合剖面图自动成图程序插件。该插件能够根据需要,将野外测量同一剖面的多个参量特征,分别以柱状图、线状剖面图或渐变渲染剖面图的形式绘制在同一张页面下,直观地刻画出研究对象的地形、地球物理和地球化学特征,不仅可以直观地进行异常的分析对比,还可以直接作为报告插图,既便捷又美观。

随着野外测试设备的小型化,集成了嵌入式系统的便携式智能野外测试设备应用也越来越广,但这些设备测试数据的采集途径、方法却各不相同,这就影响到这些设备与计算机的互联、互通,限制了它的使用。借助物联网技术,通过PDA可以将这些集成了嵌入式系统的野外测试设备无缝连接起来,简化用户的测试流程,测试数据自动采集、传输、处理,并由GIS软件自动生成各种专题地质图。基于物联网技术,笔者以便携式X荧光测试仪为例,设计了一套以集成了GPS的Windows Mobile智能手机为核心的野外测试数据无缝采集、处理系统。该系统改进了区域地质调查流程,提高了工作效率。

在水利水电工程中经常有用钢板做里衬的混凝土结构物,由于某些原因,这些结构物里经常存在脱空缺陷,需要采取一些无损检测技术来确定是否存在缺陷及其位置、大小等,为随后的处理提供科学的依据。笔者采用中子无损探测技术,对大渡河某水电站压力管道中蜗壳刚衬下混凝土进行脱空工程检测,结果表明该刚衬下混凝土存在部分脱空区,并查明了脱空区面积大小及其深度范围,说明中子无损探测技术在该水电站蜗壳钢衬混凝土结构物脱空缺陷检测上达到了理想的应用效果。

城市道路包括路面层和路基层,路面层和路基层又由不同的介质层组成,各层介质的相对介电常数不相同,在城市道路上进行探地雷达探测时,用一个相对介电常数解释所有深度的数据是不准确的。为此,从不同相对介电常数的三层介质出发,推导了n层层状介质条件下地下各深度处的等效介电常数的计算公式,并分别设计了地下两层和三层介质的模型,计算得到地下各深度处的等效介电常数和深度—时间的对应关系。最后利用两层介质的探地雷达正演模拟数据,对等效介电常数计算公式的准确性进行了验证。结果表明,在地下介质呈层状分布的情况下,利用等效介电常数能够更准确地对探地雷达数据进行深度解释。

在新疆阿尔玛勒煤炭采空区,依据音频大地电磁测深的基本原理,结合已有资料,建立了煤炭采空区的解释依据,并据此对所测剖面进行分析解释,推断出多个采空区。经钻孔验证,证实了推断结果的准确性,说明该方法在煤炭采空区的勘查中能取得较好的效果,为采空区勘查提供了一定的借鉴经验。