区域化探元素致矿序列是通过数理统计的手段,对区域化探样品各元素测试数据的变化系数、样本数、偏度、浓集系数及最低浓集系数等参数进行统计,并以公式定量化的形式得出致矿系数,从而厘定区域化探致矿序列。通过致矿序列的确定,发现在祁漫塔格东段,W、Au、Bi、Sn、Pb、F、Ag、Cd等为该区的主要成矿元素(指示元素);长城系小庙岩组及印支期侵入岩为W、Sn等的主要找矿靶区;印支期侵入岩与蓟县系、白沙河组、石炭—二叠系等含碳酸盐岩地层的接触部位为Cu、Pb、Zn、Fe等多金属矿产的主要成矿区;Au的主要成矿区则分布在该区中西部的祁漫塔格群地层中,成矿类型应为与白干湖断裂及其次级断裂有关的破碎蚀变岩型。根据区内成矿地质条件及化探组合异常特征,对主要成矿元素的找矿靶区进行了划分。
乍得共和国Mayo kebbi省Pala地区是该国最重要的砂金矿区,多家公司先后致力于在该区域寻找岩金,然而经过大量的槽探工程施工与钻孔验证,均未发现好的矿体。为了解释地表Au异常的形成过程及原因,笔者在Pala地区针对金矿开展了地球化学勘查,对热带草原景观区Au的次生晕特征进行了讨论与总结,通过土壤垂直剖面测量分析了Au在准平原化过程中的地球化学行为,并最终解释了该区域金异常的成因。本次研究对国内企业赴非洲相同景观条件下进行金矿勘查具有指导意义。
沙湾断裂带是珠江三角洲内的一组NW向断裂带,出露较少,以隐伏为主。在本次隐伏断裂探测过程中,采用了浅层地震反射波法、高密度电法及土壤氡气法,对沙湾断裂带中段隐伏断裂——大乌岗断裂、沙湾断裂、陈村断裂、紫坭断裂进行了综合探查,共发现7处异常,初步查明沙湾断裂带的通过位置等几何信息,为进一步进行钻孔验证奠定基础。
森林沼泽是我国重要的景观类型,自2000年以来采用新的方法技术重新实施了森林沼泽景观区域地球化学调查,截至2011年已完成调查面积29万km2,采集水系沉积物样品73 000余件,分析测试39种元素或氧化物,积累了十分丰富的地球化学信息。针对这些十分宝贵的资料,笔者采用金维地学信息处理研究应用系统(GeoIPAS)计算了数据平均值、中位值、标准离差、数值范围等系列参数。统计的各种地球化学参数值反映了该景观区的地球化学区域性特征,为进一步研究地球化学分布规律,发现地球化学异常,开展矿产资源远景评价提供了重要的基础性参考依据。
在利用地球物理方法探测西南岩溶山区地下水,确定宜井孔位时,正确分析、判断引起物探异常源的性质,选择合理的方法是决定能否获得地下水勘查成功的关键。通过分析在广西隆安县多处西南岩溶山区找水的成功实例,提出了适宜本地区的音频大地电场法、音频大地电磁测深法组合的物探找水模式,并对其勘查效果进行浅析,总结出确定宜井孔位时几点经验。供从事西南岩溶山区找水工作者参考。
川西坳陷海相勘探目的层埋藏较深,反射资料频带窄,地震分辨率无法满足勘探要求,地层吸收衰减是导致分辨率低的主要原因,为了解深层地震波的衰减情况,首先根据低降速带资料和测井资料建立川西坳陷地层模型,然后定量估算球面扩散、吸收衰减和透射损失引起的地震波衰减量,以估算的衰减值为参考,同时结合地震采集资料、井中零偏VSP和Walkway-VSP资料来分析影响深层反射波高频信号接收的因素。分析指出1 500 m以上浅层强吸收衰减是造成川西坳陷深层反射波高频成分缺失的主要原因,5 000 m以下海相地层反射波频带只能达到40 Hz左右,深层资料采集应以降低背景干扰为重点,并在提高资料采集密度上下功夫,以达到增强深层弱反射信号、提高地震勘探精度的目的,而不应单纯强调提高分辨率。
莺琼盆地具有巨大的天然气资源,除现有的几个已投产大气田外,其勘探程度还比较低。由于莺琼盆地探井较少,很难了解速度纵横向变化趋势,同时在实际工作过程中遇到速度标定存在大的误差问题,这对于钻井部署工作造成困难。主要遇到两个难题:一是采用周边已钻井的时深关系,预测深度与实钻深度存在较大误差;二是莺歌海盆地东方底辟区DF1A井VSP标定速度与区域速度存在较大的偏差。笔者针对两大速度难点展开方法研究,提出了具有针对性的方法思路,提高了探区速度预测的准确性。
在1:5万水系沉积物测量成果的基础上,对宁夏卫宁北山地区的地球化学参数进行计算和分析,并对元素分布特征、综合异常特征、相关性及异常元素组合特征进行研究,结果发现:区内Au、Ag、Cu的异常规模较大,与断裂构造套合性好,相对离散程度大,具有较大的成矿潜力。将优选出的综合异常进行评分排序,划分出金场子—对槽沟Au、Ag、Cu、Pb、Co找矿远景区、土窑Au、Ag、Cu、Co找矿远景区、大铜沟—照壁山Cu、Co、Ag找矿远景区及稍牛口子Au、Ag找矿远景区。
以铁岭下峪铁矿高精度磁测数据为基础,采用小波多尺度分析方法,将磁异常分解到不同尺度空间,结合谱分析方法,有效地获取了下峪铁矿不同深度的场源异常特征,提高了磁异常解释精度,推测了下峪铁矿200 m以下已没有铁矿体的存在。利用已知地质资料建立的地质体模型,通过二度半人机交互反演拟合出矿体的形态特征,分析了其对应异常体的相对深度,从另一个角度进一步验证了小波多尺度分解方法对矿体空间分布特征判断的准确性。
通过介绍井中激发极化法(简称井中激电)地—井方式寻找井旁、井底盲矿的基本原理以及野外应用实例;介绍井中激电井—地方式探测深部盲矿、圈定矿体走向的原理和实例;介绍井中激电井—井方式探测井间盲矿实例,较系统地综述了井中激电(电阻率)在矿产资源勘探中的作用。
对德兴铜矿1号尾矿库进行系统钻探取样,采用粒度测试,X射线粉晶衍射测试,主、微量元素测试等多种方法,综合研究尾矿的矿物成分、化学成分及赋存状态等特征,探讨尾矿库中不同元素空间分布特征及尾矿可利用性。结果显示:尾矿主要矿物成分为石英和绢云母,金属矿物含量小于1%,以粉砂质为主。排放过程中的重力分选作用使元素从排砂口向远离排砂口方向呈有规律的分带现象。从排砂口向远处,矿物粒度变细,元素可分为S、Cu、Fe、Mo、Ag、Cr→SiO2、Au、Hg→Al2O3、Tl三个分带。德兴铜矿1号尾矿库经过多年的尾矿堆放,矿物及元素的赋存状态和地球化学特征具有继承加改造的双重属性,黄铁矿含量显著下降,绢云母随时间推移更多的风化为伊利石,Cu、Mo、S、Fe、Ca、C等流失,这都是表生地球化学作用的结果。
2006年The Leading Edge第一期详细介绍了磁力梯度张量的理论、仪器与野外试验结果,磁力梯度张量技术已成为磁力勘探新的热点之一。笔者介绍了磁力梯度张量的概念及优点;利用频率域与空间域方法把井中三分量磁测资料换算磁力梯度张量;根据联合反演原理与欧拉反褶积方法,推导了磁力梯度张量的联合反演方程,该方程通过权函数矩阵可以灵活对一个或多个分量反演,比文献[14]方法更具普遍性。理论模型结果表明,磁力梯度张量反演方法对井底异常的定位准确,对于3D模型,一口钻井的资料也能较好确定空间位置。将该方法用于湖北大冶铁矿18-2井三分量磁测资料的解释,得出磁力梯度张量的欧拉解集中在100~180 m与500~550 m两个深度,与钻探结果十分吻合。该结果证实了地质上关于铁矿体分布具两个台阶的推论,对大冶铁矿的深部找矿具有实际意义。
为适应在青藏高原高海拔山区开展大比例尺低空航空物探测量工作,满足低飞行高度、高测量精度的要求,通过对比其他机型在机场条件、起飞升限、最大升限、高原机动性能,首次选择使用AS350-B3型直升机并设计制作长杆硬架防振航空磁测系统。对该机型在地面及空中试验进行了磁干扰形式、周期、幅值及衰减规律测试,发现其磁干扰主要由周期为96 s幅值约为700 nT的脉冲磁干扰、幅值约为300 nT的方波磁干扰和周期为1 s幅值约为20 nT由螺旋桨转动引起的磁干扰杂波组成,通过把磁探头适当远离飞机发动机及螺旋桨,对硬架系统加装防振部件,再加上磁测设备中的软补偿系统的磁补偿,就可能较好地克服飞机动作及振动引起的磁干扰,从而测量到高质量的磁数据,满足了在高海拔地形切割较大地区作业的要求。
利用Mallat快速算法实现离散小波变换,选用DaubechiesN小波系为小波基函数,通过理论模型数据验证了方法设计的可靠性。在对实测航空重力数据进行去噪过程中,根据重力异常信号频带特点,采取多层分解和阈值策略进行自由空气重力异常的提取。试验进行了6~8层的分解,采用了强制阈值去噪和施加软阈值去噪,并进行了对比,结果表明基于DB小波阈值去噪所获得的自由空气重力异常与GT-1A系统滤波结果基本吻合。
通过分析倾斜角概念,提出利用反双曲正切函数特性对归一化的垂向导数进行变换处理,来识别重磁异常中地质体边界和提取地质体分布、断裂构造平面展布特征等信息。理论模型和实际资料对比分析表明,利用该方法识别重磁异常边界具有较好的效果和较高的分辨能力,能够获取丰富的地质信息,对识别地质体边界、划分大地构造单元、确定断裂带和地质构造走向等具有一定的意义。
井中三分量磁测解释通常要考虑磁性体的磁化方向,但是在剩磁或退磁影响过大的情况下,磁化方向难以确定。由于磁异常模量具有不依赖或弱依赖磁性体磁化方向的特点,而且利用井中三分量数据可以直接计算模量值,因此,笔者尝试利用井中三分量磁测的模量进行磁性体反演。首先利用井中三分量磁测数据计算模量值,然后利用模量反演二度板状体和直立长方体模型的磁性参数和几何参数,并将该方法应用于新疆某铁矿区井中磁测资料的反演解释中。结果表明,该方法不受或弱受磁法方向影响,在无法准确确定磁化方向的情况下能较准确地判断异常体的位置;优于传统的单分量Za反演方法;现场应用效果良好。
采用汞气测量方法对陕西韩城春秋古墓的位置、被盗情况进行勘查与判断。在墓区及外围,对已开挖墓穴不同部位的空气、壤中气和土壤热释汞分别进行测量,证实了古墓葬中存在高浓度的气汞、壤中气汞和土壤热释汞异常,并利用汞异常的分布形态和位置确定了古墓位置和盗洞位置。
山前复杂构造带是西部新区油气勘探的主攻领域之一,西部山前带由于其特殊的表层地震地质条件和深层复杂地质结构,造成静校正问题突出、地震波场复杂、地震资料信噪比低。针对这些难点提出了西部山前带观测系统设计方法,即基于真实地表的综合模型和叠前成像效果、结合CRP分析技术的观测系统设计技术,利用该技术在哈山西三维区块进行了观测系统优化设计,获得了较好的资料效果。
在隧道勘察中,使用音频大地电磁测深法(AMT)寻找断层、破碎带等。从正、逆断层地电模型的二维正演模拟出发,使用合成数据进行一维、二维反演,研究正、逆断层及低阻破碎带在实测数据拟断面和一维反演、二维反演结果上的区别,以确定如何利于现有的技术手段对断层破碎带D的倾向进行有效的定性、定量解释。从所获结果中可以得出,实测数据解释应以TM模式数据分层,TE模式数据判断倾向。
介绍了CSAMT在城市隐伏断层探测中数据采集、资料处理方法和克服电磁干扰的技术措施。已有地质资料显示,北京昌平规划新区内存在多条隐伏断层。为了给规划新城提供基础地质资料,查清区内断层的准确位置、产状以及断层两侧的基岩埋深,布设了4条CSAMT剖面。结合地质资料对4条剖面进行了综合解释,给出了断层的准确位置。结果表明CSAMT在本区隐伏断层探测中的应用是有效的,可在城市隐伏断层探测中发挥重要作用。
基于结构扫描雷达网格测线的数据采集方式,提出了一种用于钢筋混凝土构件的三维切片成像算法。先用克希霍夫偏移进行聚焦处理,使反射波自动归位到其真实空间位置;再进行三维插值,从少量的测量数据获得重建目标空间的足够信息;最后对两方向的数据信息融合,增强目标反应,减小噪声干扰,提高检测效率。对实验台和实际建筑的检测验证了该算法的有效性和可行性。结果表明,通过对结构扫描雷达数据的三维切片成像,能更加全面而细致地了解钢筋混凝土构件的内部准确信息,使用的算法能清晰分离出点目标和横、纵方向的线性目标,为雷达图谱的解释提供了可靠的方法和依据,对相关检测工程和质量鉴定具有重要意义。
利用探地雷达进行预应力孔道注浆质量检测,根据Maxwell方程时域有限差分与Yee氏剖分网格,采取广义完全匹配层(GPML)作为吸收边界,对钢绞线注浆孔道中同埋深不同形状的含水及含气空洞进行二维正演,并结合工程进行开窗验证,总结得出同埋深不同形状、不同类型缺陷的探地雷达图像特征及其规律,为探地雷达法检测波纹管注浆饱满度提供必要的理论依据。
在地震勘探物理模型实验中,采用页面物理模型模拟实验技术,可以降低物理模型的制作成本,缩短实验周期。采取加工与观测同步进行的方法,可以分解复杂构造模型的地震波场,有利于研究各类震波在模型中的传播问题。笔者介绍了页面模型的制作和观测技术,讨论了页面模型上波的分布特点,描述了典型构造模型的地震波场。可以发现,页面物理模型的制作和观测简单,制作周期短,成本低;在得到的地震波场图上,各类震波的运动特征明显而清晰;它不仅可以模拟各种简单的地质构造,在开展复杂构造的三维地震勘探物理模型实验时,有利于各类震波的识别与分析。
如何有效地从地震资料中剔除相干噪声一直是地震勘探十分关心的问题,尤其是多次波的压制和消除。笔者采用相似函数压制端点效应和截断效应的混合Radon变换从地震剖面中一次性分离面波等线性噪声,再应用自适应滤波技术在Radon域识别并剔除多次波,并使用双曲Radon反变换计算获得有效反射地震信号。理论模型及实测资料试算结果表明,该方法对多次波压制效果良好,同时,应用混合Radon变换可简化数据中噪声压制处理流程。
以地震采集生产信息为例,分析了中石化勘探生产管理信息系统(SEMIS4.0)客户端的常规录入和快速录入方法的优缺点,绕开客户端录入方式,对信息录入方法进行了改进,弥补了像三维地震采集测量数据这样庞大的记录在系统客户端无法实现快速录入的缺陷。采用改进后的录入方法,能够快速完成像三维地震采集测量数据这样庞大的记录的录入工作,节省了大量的时间。
浅部低阻层对瞬变电磁法探测信号具有屏蔽效应,特别是在有巨厚低阻覆盖层的地区,要完成较大深度的勘探任务,必须在施工和资料解释过程中采取相应的技术措施。在具有巨厚低阻覆盖层的华北地区,进行了瞬变电磁勘探施工技术和资料解释的试验研究,认为野外施工时需选择合适的回线尺寸和延时,以及采用尽可能大的发射功率以产生较高的信噪比;资料分析和解释过程中,采用拟MT的反演技术,突出异常。据此,在低阻层厚度达300 m的地区完成了深550 m富水区的定位探测工作,其富水性得到了钻探验证。结果说明,该探测方法可以完成受低阻覆盖层影响地区的找水探测任务。
在安微铜陵冬瓜山铜矿使用GDP-32Ⅱ进行了一系列的瞬变电磁探测抗干扰试验,通过改变发射频率、线框大小、电流大小、叠加次数和观测次数,对比了不同参数设置下所采集的原始数据的质量,提出了抗干扰数据采集方案,为在强干扰地区获取真实可靠的原始采集资料提供了有效措施。
布尔模拟是一种基于目标的模拟方法,主要用于模拟河道、泥岩夹层等具有相对简单几何形状对象的分布。地质统计学软件库(GSLIB)中的Ellipsim程序是布尔模拟的经典程序,采用Fortran编写。笔者主要介绍了如何利用Visual C# 4.0和.NET Framework 4.0的并行扩展把Ellipsim从串行化模式改写为并行化模式。通过自动测试模块和耗时统计模块统计了并行化的加速比,结果表明并行后的程序在很大程度上提高了计算速度。布尔模拟的并行化方法对于其他随机模拟程序的改写具有很好的借鉴意义。
砂岩孔隙度演化规律研究是埋藏历史分析、古构造恢复和古地层压力预测不可缺少的利用依据,要实现这一目的前提是原始孔隙度的准确求取。计算原始孔隙度最常用的方法是Beard等利用分选系数建立的经验关系,或是通过孔渗在R.Sneider图版读取,其使用范围和精度依赖于取心实验。笔者在分析沉积物中颗粒受力状态基础上,建立以主要粒径区间平均值为参数的原始孔隙度计算模型。利用该模型对鄂尔多斯盆地姬塬地区长8段储层、塔里木盆地大北地区巴什基奇克组储层进行处理,通过与相应地区前人研究成果对比,验证模型的可靠性。
在地质野外测量中,正确校正手持式GPS,以便保证其测量精度,在工作区内均匀选择2、3个控制点,正确输入中央经度、DX、DY、DZ、DA、DF等校正参数即可完成。笔者总结出GPS的显示坐标X、Y变化量与校正参数DX、DY、DZ的变化量的比值(即变化率)在某一地区有一定的线性关系,通过此种线性关系用解方程法可快速准确地确定DX、DY、DZ参数,且只要满足该方程组解的不同组合的DX、DY、DZ,均可作为该地区正确的校正参数,从而可准确校正GPS。
为解决矿井瞬变电磁超前探测的盲区问题,通过最小二乘法对仅由地质异常体产生的电磁场数据进行处理,得到一个测点的回归方程。利用该方程对盲区内的视电阻率值进行适当预测,得到的视电阻率值接近于煤层真实电阻率值,且曲线变化平稳。利用得到的新视电阻率曲线接反推盲区内的观测信号曲线,该曲线可以看作从盲区内混杂信号中分离出的纯二次场响应,从而提高矿井瞬变电磁超前探测在早期的效果。
对贵阳市镉异常区土壤镉的化学形态进行分析和研究,结合农作物、水体污染现状和地方病调查,评价贵阳市土壤高背景值镉对周围环境及人体健康的影响。研究结果表明:贵阳市土壤镉的赋存形态以离子交换态、铁锰氧化物结合态、残渣态为主,弱有机结合态和碳酸盐结合态次之,强有机结合态较低,水溶态镉最低;垂向剖面上,土壤镉含量随土壤深度的增加而降低,镉在土壤表层更为富集,深层土壤中镉的形态分布与表层土壤类似;土壤异常区的水体未受到镉的污染,但稻谷、辣椒、烟草等农作物已出现镉超标现象,且部分地区出现了因镉引起的地方病症状。贵阳市土壤镉背景值高,且镉的生物有效性较强,已对农作物、人畜健康造成了一定危害,潜在威胁较大。
利用土地质量地球化学评估的基本方法,以黄河下游流域山东境内6.4万km2冲积平原区表层土壤区域地球化学调查数据为基础,提出了区内进行评估的参评指标体系,确定了各评估指标层的权重,进而对区内土地质量进行了系统的地球化学评估。研究发现,由于区内土壤物源的相对单一性,在不同参评指标体系下,大部分评估单元的分等始终趋向一致,其中优良等级土地占全区的80%,两端分等土地往往面积较小且分散。评估分等的意义以反映土壤综合肥力和健康指标的高低为主,由于区内土壤环境质量超标比例极小,分等仅指示土壤环境质量的相对优劣。该评估成果可为土地资源的合理利用提供指导,并为今后区内开展的次级地球化学评估工作提供了基础和参照。
浅地层剖面、单道地震和多道地震三者综合勘探,在近海工程物探领域具有广阔的应用前景。作者介绍了三种方法的各自侧重点与互补关系,结合在深中通道勘查的典型应用实例,阐述了海上地震在数据采集、数据处理及解释等方面的相关技术。工程应用结果表明多种反射波法是海底隧道、过江管道和跨江跨海桥址等勘察的一种有效辅助手段,可为近海水域工程建设提供基础资料;在进行地质层位精细分层和隐伏构造勘查时,可取得较好的勘察效果。
用于海域工程勘察的物探方法相对较少,地震反射波法是水域工程物探的首选方法,但当遇到海底沉积层中含浅层气时,声波信号受屏蔽导致地震探测失效;因此尝试采用直流高密度电法探测浅海工程海底沉积层厚度和基岩面起伏情况。结合电阻率测井资料建立模型并进行正反演计算分析,并通过广东汕头市苏埃通道工程实例证实直流高密度电法可以获得较为理想的探测效果。在局部地震反射波法有效的区段进行两种物探方法的综合解释,可以提高解释的可靠性及解释的精度。
