雄安新区地处平原厚覆盖区,前新生界岩性基底结构与构造是城市规划与开发的重要依据。本文依据1988年在雄安新区及周边开展航空磁测及伽马能谱测量成果,重新整理了岩矿石物性、磁场及推断岩性构造图等资料,分析了基底构造及油气分布区特征,给出了三维岩性构造图。分析认为该地区的区域地壳深部结构相对稳定。

SEDEX型矿床是一类很重要的矿床,提供了世界上约60%的铅和50%的锌。通过全面参阅前人研究成果及相关文献,系统概述了SEDEX型矿床的成矿构造背景和地质特征,结合国内典型矿床的S、Pb、H、O及B同位素,从地球化学方面综合分析探讨了SEDEX型矿床成矿物质和流体来源,在已有成矿模式的基础上,进一步完善了成矿作用过程和机制。最后,简单介绍了近年来SEDEX型矿床研究新进展,并对存在的问题和今后发展趋势提出了一些建议。

鹿鸣钼矿床位于黑龙江省卫星—安全地区,该地区水系沉积物发育。引入了常用的统计学方法,对鹿鸣钼矿床所在的卫星—安全地区水系沉积物地球化学特征与成矿关系进行了研究,得出结论:① Mo形成大型矿床的可能性最大;Au也有成矿的可能,但规模不会太大。② Mo与Sb、Cu、Pb、 Zn、 W属于同一因子,Mo经历了多期次成矿;Au与Ag及As属于同一因子。③ 通过对水系沉积物异常的研究,划分了4个成矿远景区,并新发现了钼矿体,印证了本区Mo的找矿前景良好。

为西昆仑乔尔天山—岔路口铅锌富集带取得找铅锌新突破,以该区1:50万水系沉积物测量成果为基础,部署1:5万化探普查项目,根据化探异常,筛选出以Pb为主的HS-10和HS-27综合异常,结合景观地球化学特征进行1:1万土壤测量,通过分析主要成矿元素地球化学特征,推断铅矿化体空间赋存位置,经系统地表和深部工程验证,发现甜水海铅锌矿和天柱山铅锌矿。甜水海地区找矿实践证明,重视区域化探异常筛选,逐步聚焦异常查证,选择最佳成矿有利部位进行地质调查和工程揭露,能有效提高找矿效率,缩短勘查周期。

长山壕金矿床产于白云鄂博群暗色板岩中,属于变质岩型,寻找周边相似地质条件下的金矿是亟待解决的问题。应用1:5万航放、航磁数据,获得金矿区比鲁特组矿化暗色板岩空中钾(K)含量2.64%,铀(U)含量2.65×10^-6、钍(Th)含量(10.2~13.5)×10^-6,相对背景值,具有 “高铀、高钍、低钾”的航放特征信息,总计数率、U、Th高值信息和金矿生成环境密切相连;金矿区航磁场具有北东向高磁异常带特征,叠加的磁异常幅值在200~600 nT间,航磁信息反映的是对金矿成矿有控制作用的隐伏岩体信息。应用航放、航磁信息,运用矿床特征法对长山壕金矿床周围金矿找矿方向进行了预测,长山壕金矿的东北延伸带是下一步金矿找矿的重点区域,预测结果在金矿找矿中取得了很好效果。

通过地质普查工作,推断芦草滩矿区深部有较多盲矿体存在,有必要开展进一步的勘查找矿工作。利用 1:1万地面高精度磁测工作圈定磁异常、推断划分地质构造,对磁异常进行解释和研究,发现了隐伏磁铁矿。采用2.5D人机交互拟合对磁测剖面进行反演,进一步推断在深部存在隐伏磁性矿体。利用井中磁测预测井下、井旁盲矿体,有效指导了钻探工作。实践证明,地面磁测和井中磁测的有机结合,在芦草滩磁铁矿勘查中取得了显著的找矿效果。

目前,深部矿已成为我国矿产勘查的重要对象。由于深部矿具有埋深大、矿化信息弱、综合地质研究程度低的特点,使传统地球物理探测技术应用的有效性受到较大影响,造成深部矿勘查的难度加大。金属矿地震探测技术是一种有潜力的新方法技术,具有探测深度大、探测精度高等特点,将该方法技术应用于新疆喀拉通克铜镍矿区深部找矿,把压制干扰噪声作为数据采集和资料处理的重点,采用强能量震源激发、小道间距、高覆盖次数的观测系统,细化叠前去噪数据处理流程,取得了较好的探测效果,部分成果得到钻孔验证。

东溪金矿是北淮阳构造带东段最早被发现、最早被开采的金矿,因矿石缺乏硫化物,激电测量是否有效曾有争议。通过电阻率测量,辅以极化率测量,发现这些常用的物探技术在贫硫化物的东溪—南关岭金矿接替资源勘查中有效,视电阻率异常指示含金石英(碳酸盐)脉,视极化率异常可能暗示与成矿有关的脉岩及断裂构造。激电测量为探求控矿构造,尤其为实施钻探工程提供了强有力证据。

泥火山是天然气水合物赋存的标志之一,是天然气水合物存在的主要证据。羌塘盆地冻土区发育大量泥火山。对泥火山发育区进行了地球化学勘查,结果表明,泥火山周围具有酸解烃、荧光光谱、碳酸盐、蚀变碳酸盐、微量元素等地球化学指标显著异常,甲烷碳同位素和三维荧光结果显示地球化学烃类异常为原油伴生气和凝析油成因,表明泥火山外围烃类富集是由油气藏渗漏形成。该结论对羌塘盆地天然气水合物勘查突破具有重要意义。

为削弱拉脊山东段地区化探数据(典型的成分数据)存在的闭合效应,进一步分析该区地球化学元素空间组合分布规律,使用等距对数比变换(ilr)“打开”水系沉积物地球化学数据;采用稳健主成分分析(RPCA)构建组合模型,用于识别组合地球化学异常;通过S-A分形滤波技术强化弱异常并分离异常与背景,圈定地球化学致矿异常,进一步指导矿产勘查。研究结果表明:得到两组与矿化相关的元素组合,第一组为Au-As,与研究区的构造蚀变岩型金(砷)矿(金源东沟等)相关;第二组为Cu-Ni,与区域内铜镍硫化物矿床(拉水峡等)相关。S-A滤波技术可以进一步分解组合异常,强化弱小异常,同时能够缩小强背景下的异常面积,结合研究区地质概况和分解后的异常图可以进一步指导该地区构造蚀变岩型Au(As)矿和铜镍硫化物矿床的找矿勘查工作。

世界数字化磁异常图是建立全球地球物理场的基本图件之一,编制该图件旨在服务教学、工业与科学研究,其全球覆盖性使得世界范围的地球科学对比研究与系统研究成为可能。深入认识该图件的数据来源、处理过程、分辨率与可靠性分布,有利于正确与合理地使用该图件与数据。因此,笔者首先介绍了世界磁异常图的研究背景、科学意义与发布形式,其次阐述了编图的基本原则,归纳与分析了编图的相关技术,然后描述了目前的编图进展,最后总结了编图的瓶颈、难点与不合理之处,并且相应地提出了编图的改进措施,期望为我国将来的世界磁异常数据汇编提供参考资料。

华北地台北缘矿产资源十分丰富,但其与内蒙古中部地槽褶皱系界线的划分问题历来争议不断。通过对大朝阳沟地区最新获得的大比例尺、高精度时间域航空电磁资料不同时间道电磁响应情况、时间常数特征和视电阻率变化规律的研究,精确厘定了区内华北地台的北界。平面上,该界线沿西南沟—小朝阳沟—上东三家一线呈向北凸出的弧形展布;垂向上,界面总体外倾,倾角50°~70°,在两端先内倾,后外倾,呈扭动弯曲的曲面向下延伸。上述研究成果不仅有助于区域大地构造的研究,而且对区内的地质矿产勘查具有重要意义。

界面极化电压的测量对提高隧道掘进机(TBM)中BEAM电法前探的灵敏度具有一定的实用价值,而岩土与护盾电极之间的界面极化电压用传统方法难以精确测量。为此,本文提出一种界面极化电压的外推测量方法。该方法由一个样品筒和若干等距分布的电极构成,在样品筒两端施加交流电,测量各电极的交流复电压,根据电极之间的几何关系即可外推得到两端供电电极的界面电压。实验结果表明,该方法能够准确测出泥状岩土与金属电极之间的界面极化电压,且当泥状岩土中含有木炭或水洞等异物时,可以先用该方法测出泥状岩土与护盾电极之间的界面极化电压,然后将其在电法超前探测的总电压中扣除,从而提高隧道超前探测的灵敏度。

数值模拟是数据处理和反演解释的重要环节,为提高高频电磁波层析成像技术在工程勘察中的解译准确性,采用高阶时间域有限差分法(FDTD(2,4))模拟电磁波在溶洞、断层和孤石等3种地电模型下的成像过程,并采用多偏移距模式获取电磁波道集。通过分析电磁波的波场快照结果和成像结果,总结了电磁波在不同地质体中的传播规律,为实际工程勘察工作提供可靠依据。试验结果表明,FDTD(2,4)能高精度模拟电磁波在复杂介质中的数值成像,同时也验证了多偏移距采集模式具有高效性和灵活性。

地—井瞬变电磁法是利用地表发射、井中接收瞬变场响应来实现查找深部矿产资源的一种方法。在时间域有限差分算法的基础上,以回线源为激发源,采用非均匀网格剖分技术,对均匀半空间和倾斜板状体、含有低阻覆盖层的倾斜板状体进行了数值模拟。通过对比分析表明:均匀半空间中,响应极大值随观测时间延迟而减小;早期主要反映围岩响应特征,异常体响应特征在晚期表现出来;场源位于中心位置激发时,异常体响应可以很好地体现出来,当场源位于右侧位置,则要选取较长的观测时间降低周围围岩的影响,使异常体的响应特征显示出来;低阻覆盖层对异常响应的影响在整个观测时间范围内都存在,削弱了异常体的响应特征。研究工作为定性分析地—井TEM响应特征和资料解释提供了参考。

以电阻率成像为应用背景,研究了在有限学习样本下,支持向量机回归在电法反演中的建模方法,对反演建模时样本划分、数据预处理、反演流程、评估指标等关键技术进行了分析,给出了一种基于交叉验证(CV)的支持向量机参数寻优方法;通过比较RBF核函数在不同的参数ε下对反演结果的影响,建立了优化的电阻率成像SVR反演模型。

速度分析是地震数据处理中至关重要的一环,常规速度分析方法中,给定一系列相同间隔的速度进行扫描,以叠加能量或相似系数等作为速度分析的准则制作速度谱。速度谱的能量团通常在正确的动校正速度附近存在一定的发散,从而影响速度的拾取。通过对方差为准则的速度分析方法进行分析和研究,认为方差对同相轴的相干性比较敏感,因此,方差速度谱具有较高的精度。拾取方差速度谱中最小方差数值对应的扫描速度为动校正速度,然而实际资料处理时,由于精度太高,最小方差数值对应的区域太小,不利于速度的拾取。为此笔者提出了以方差倒数、叠加能量和相似系数三者的乘积为目标函数的多准则速度分析方法。噪声会对方差产生影响,然而噪声只是提高方差的整体数值,不会改变方差的相对大小关系,因此地震数据含有一定噪声时本文方法仍然适用。通过模型数据和实际资料的处理,验证了本方法的正确性和实用性。

由于地面噪声干扰多,原始微地震监测数据的信噪比相对较低,而数据品质决定了微地震事件的定位精度,因此,提高监测数据信噪比是微地震处理的关键环节。充分利用地面阵列式微地震数据监测台站数量多、间距近和分布广的优点,采用基于互相关的盲源分离去噪方法,进行随机噪声的压制。基于互相关盲源分离的阵列式微地震数据去噪方法,采用负熵作为目标函数,以粒子群优化方法进行高效求解,并通过互相关系数有效解决了盲源分离的不确定性问题,实现了地面阵列式微地震事件分量与噪声干扰分量的有效分离。通过正演模拟数据和实际微地震监测数据的去噪效果分析,证实了该方法的有效性和实用性。

基于地震信号频谱特征分析的吸收衰减类属性是当前叠后域含油性预测的主要依据。分析了常规频谱分析技术预测砂体含油性存在的问题,从分析手段及频谱估算方法两方面进行改进,提出了分时窗功率谱对比技术。即在油层集中发育段的上、下分别开时窗,采用ARMA谱估计方法估算地震信号功率谱,进而比较上、下两个时窗功率谱特征的差值,定性反映地层含流体的情况。介绍了分时窗功率谱对比技术的原理、计算步骤、分析方法及技术优势。通过模型试算及在埕北断裂带西翼明化镇组的实际应用表明,该技术灵敏度高,含油性预测效果好。

随着油气田开发的不断深入,对地震资料解释和构造成图精度的要求越来越高。尤其是在地表复杂、地下结构复杂、陡倾角地层的地区,必须建立高精度速度场,采用变速成图来获得高精度构造图,才能精细落实构造。然而在复杂构造区, 速度在纵向和横向上往往变化都很大, 采用常规的速度模型,很难得到精确的构造模型。在研究目前针对复杂地区常用的速度建模技术的基础上,提出了充分利用统一校正后的钻井速度、地震速度谱等资料,再结合层位控制法来建立地震测井互相约束的三维速度模型,最后通过时深转换,绘制出构造图的技术方法。该技术在加蓬陆上开发区盐下构造的研究中取得了很好的效果。

随着油气田开发,各种不同因素造成油套管出现变形、损坏和腐蚀等问题,严重影响油气田正常生产。华北工程测井分公司采用MID-K电磁探伤与多臂井径测井技术结合进行套损监测,不仅可以判断油套管变形特征,确定管壁的损伤腐蚀程度,而且可以检查井内管柱结构,评价套管损伤速度及寿命预测。目前该技术在大牛地、麻黄山、杭锦旗、新疆等区块广泛应用,累计成功测井70多井次,成功解决了大批生产井内存在的井漏、油套管腐蚀、损伤、结垢及管柱变形等工程难题,在油套管损伤部位综合治理和改造、提高油气井产能、增加油套管的使用寿命、降低修井成本等方面效果显著。

国产MapGIS软件是国内应用范围较广的地理信息系统之一,不仅绘图功能强大,而且向用户提供了二次开发库。笔者简要介绍了物探图件表现形式和图例制作要求;针对航空物探项目中的图件绘制特点,利用MapGIS组件,以C#语言为平台提出了一个解决方案,可快速实现大批量图件裁剪、图例制作以及图面配置等工作,有效地减少了人为误差的引入,大大地提高了工作效率。文中对程序设计中的关键点和涉及MapGIS组件开发的主要代码进行了较详尽地阐述。

由于高海拔山区的特殊性,在高海拔山区开展航空地球物理勘探需要满足飞机的性能要求。通过分析高海拔山区地理环境、气候的特殊性及航空地球物理勘探飞行的特点,从高海拔机场起降能力、飞机减载后商载能力、爬升率、低空性能及升限等方面,提出了在高海拔山区开展大范围航空地球物理勘探的飞机选型原则。对比分析了空中国王350ER、塞斯纳550奖状Ⅱ等飞机的主要性能,特别分析了空中国王350ER在西藏东部地区的航磁调查实际飞行性能。分析结果显示,空中国王350ER的实际飞行性满足高海拔山区航空地球物理勘探的要求。

通过对多个测区的磁日变曲线分析与对比,研究了不同地区的磁日变曲线特点,以及日磁扰特征,并且总结了其他受外界干扰的磁日变站曲线特征以及仪器原因引起的磁日变曲线畸变原因。在综合分析和研究的基础上,总结出了磁日变曲线的日磁扰特征、外界干扰曲线特征、仪器干扰曲线特征的规律,为今后快速识别干扰磁日变曲线,正确编辑和处理磁日变数据提供了依据。

笔者提出了一种三维路径自动规划方法,用于解决无人机在复杂地形条件下开展高精度航空物探测量所面临的自主导航问题。该方法以测网平面坐标及地表高程数据为输入,依据无人机的爬升率,对地表高程进行爬升率调整、切割线调整和抽稀拟合处理,得到匹配无人机爬升能力的高程曲面数据,进而提取出可以用于自主导航的航路点三维路径数据。仿真和试验测试结果表明,该方法规划的路径既保障了飞行安全,又具有一定的地形跟随效果,为无人机在复杂地形条件下获取高精度航空物探测量资料创造了有利条件。

对黄骅地区土壤、粮食籽实(小麦、玉米)及饮用水中出现严重污染的元素进行风险分析和风险评估,划分风险管理分区并提出相应管理措施。笔者结合土壤、粮食籽实(小麦、玉米)及饮用水样品中超标元素,综合分析后选取Cd、Cu、Hg、Pb、Zn、As、Ni、F、I、Se、Cr共11种重点元素作为风险评估的指标,建立人体单位体重日均食用暴露剂量模型(CDI),并采用风险商值法进行风险等级划分,并将多种元素的风险区域合并叠加形成风险管理分区。结果显示,黄骅地区11个评估指标中F的风险系数HQ值全部大于1,I的HQ值大于1的样品占52%,Pb只有一个样品的HQ值大于1,其他元素的HQ值全区均小于1。水土综合高风险区主要出现在黄骅西南部常郭—旧城—羊二庄一带,次高风险区为北部齐家务、南排河,风险主要由地下水引起。

探地雷达是一种无损探测技术,数据采集速度快,图像直观,在地下考古探测中的作用越来越大。本文以北京市通州区古墓群为目标,利用探地雷达首先在已发现但未开挖的古墓上进行探测,分析探地雷达图像中古墓的的典型异常特征;在未知区域进行探测,找出图像中有古墓反射特征的异常区域,并用洛阳铲进行验证。通过验证,探地雷达探测结果与实际开挖验证的结果比较一致。实践表明,探地雷达技术对探测古墓遗址具有很好的效果。

军工靶场在进行常规打靶训练或测试时,经常会有大量的金属弹体因脱靶偏离既定轨道,从而留存在靶场周围的土壤中,不易寻找,由此会引发成本与安全等问题。针对这一问题,利用瞬变电磁法来探测靶场中遗失的金属弹体。通过实例说明了瞬变电磁法在军工靶场中寻找遗失弹体的有效性。