湖南省洞庭盆地具备形成一定规模生物气藏的条件。针对生物气资源勘探,2013~2016年在盆地内开展了以地球化学为主的勘探工作,进行了比较系统的地表沉积物测量。勘探涉及面积2 060 km²,采集样品1 498个,采用现场顶空气游离烃、室内酸解烃和少量微量甲烷同位素指标测试。研究结果表明:①洞庭盆地甲烷地球化学异常由游离烃(顶空气)和吸留烃(酸解烃)组成。游离烃是现存地下生物气的动态反映,酸解烃与沉积相造成的碳酸盐沉积和古河道分布有关。②洞庭盆地为甲烷指标高背景区域,异常分布与第四纪断陷盆地分布基本吻合,尤以沅江凹陷显著。③酸解烃河坝镇异常与中部NE向串珠状和东南部次级局部异常组成的环状异常围绕着沅江凹陷,表明其可能是洞庭盆地潜在生物气烃源区。④沅江凹陷北部青树嘴—河坝镇一带是盆地内游离烃甲烷特高值异常区,是下覆生物成因天然气在浅表层直接渗漏的反映;酸解烃甲烷高值异常环绕着游离烃甲烷高值异常,构成了酸解烃环状异常和游离烃顶端异常最佳油气藏组合模式。青树嘴—河坝镇区块是洞庭盆地下覆生物气的“烟囱”,是本区生物气勘探最有可能突破的地区。

上黄旗—乌龙沟深断裂带是华北地区重要的构造—岩浆—成矿带。文中应用河北省蔚县幅1:25万区域水系沉积物地球化学调查获得的39种元素含量数据,对上黄旗—乌龙沟断裂带蔚县幅境走马驿—大河南区段水系沉积物地球化学异常进行了解析,通过因子分析确定了共生元素组合,得到的Mo-W-Bi-Cu、Pb-Zn-Ag-Cd及Au-Hg-Ag 3个地球化学异常系列与区域构造、岩浆岩、成矿作用的关系非常密切。该成果有效地解决了多元素异常在空间上交织、难以确定异常元素组合及分布特征的难题,可以为该区地球化学找矿部署、区域成矿规律研究等提供参考。

在油气化探中,传统观点认为断层是优势通道,烃类沿断层渗漏形成的化探异常将偏离实际油气藏位置在近地表的垂向投影,这引起了地质界对化探技术预测地下油气藏的质疑。针对上述质疑,以断块油气藏的简化地质模型为基础,研制实验装置,开展断块油气藏烃类通过盖层及上覆地层垂向微渗漏模拟实验,研究了地下断层对烃类垂向微渗漏的影响。结果表明,受断层控制的油气藏,断层不是烃类微渗漏的唯一优势通道,油藏上覆盖层及地层中广泛发育的裂隙或微裂隙系统等都是决定地表化探异常分布的重要因素,烃类垂向微渗漏是客观存的;断层是否是微渗漏的优势通道,取决于断层的封闭性;另外实验结果也证实了圈定油气靶区的最好采样方法是高密度的网格采样。

桃溪地区位于安徽省休宁县—歙县金多金属矿整装勘查区中部,具有良好的金多金属矿成矿地质条件。通过专项地质填图发现,桃溪铅锌矿受近EW走向多期活动叠加的断裂控制,其中第3期高角度张性正断层与成矿作用关系密切;矿化体多为脉状,含矿热液于密集裂隙带充填而成。土壤化探圈定有AP18综合异常,呈长轴近EW走向的长条椭圆状,受上述断裂控制,该异常面积2.6 km²,由Au、Ag、Cu、Pb、Zn多元素套合。高精度磁法测量圈定有M2和M3异常,与化探异常相吻合;激电中梯和激电测深测量结果进一步反映了异常的真实性,并剖析了极化体的深部特征。通过桃溪地区地质及物化探特征的综合分析,认为该地区具有多金属矿勘查的潜力。

高精度航空物探测量能够在复杂地形条件下同时获取均一的高质量航空地球物理多参量数据资料,其两项重要工作内容是进行岩性构造填图和矿产资源远景预测,成果是进行基础地质研究和区域成矿远景预测的重要地球物理资料。笔者以湘东南地区为例,系统地介绍了利用实测高精度航空物探资料进行岩性构造填图及找矿远景预测的过程和成果,解释成果不仅能够直接指导找矿工作,而且能够服务于以后的相关地质专题研究。综合表明即使在地质调查程度相对较高的地区,高精度航空物探调查工作仍能发挥重要作用。

安徽泥河铁矿是一个典型的玢岩型铁矿,矿体埋深大,在地表产生的重磁异常幅值较小。为评估重磁资料精细处理与三维反演在磁铁矿深部勘查中的应用效果,选择泥河铁矿开展基于已知信息约束的重磁反演试验:首先通过模型试验对比了不同已知信息约束条件下的三维反演效果,然后通过针对性的位场分离方法提取了泥河铁矿的剩余重磁异常,将已知的地表地质信息转化为物性信息,构建了剩余密度和磁化率参考模型,用以约束重磁三维反演。根据反演所得密度体及磁化率体的三维分布模型,结合物性与岩性之间的关系,确定了泥河铁矿体的三维空间形态,该结果与地质勘探结果基本吻合。研究结果表明,基于已知信息约束的重磁三维反演,可以大幅提高反演结果的可靠性,对于高磁高密度的磁铁矿而言,是寻找和刻画深部磁铁矿体的有效方法。

为探明郑州市及其周边地区隐伏构造的分布情况,在郑州北郊老鸦陈断层东侧布设了一条EW向音频大地电磁(AMT)测线,并对野外数据进行了去噪、主轴旋转、阻抗分析、静态校正等处理。用正则化反演理论方法——非线性共轭梯度法(NLCG)进行二维反演,利用与AMT测线接近平行的地震剖面分层结果对模型进行约束反演,降低了反演的多解性以及NLCG对初始模型的依赖性,最终取得了较好的电性结果。结果表明测线下方分为3层,并有一隐伏构造。结合地质、地球物理资料推断解释,此隐伏构造有可能是一条发育在晚新近系的正断层,亦或为第四系地层与新近系地层的不整合接触面。本文的研究工作为进一步探明城市隐伏构造提供了地球物理及技术手段依据。

渝东北巫山地区是重要的页岩气勘探远景区,勘探程度较低。本次研究以岩石物理和测井数据为基础,以广域电磁法为手段,开展该区的页岩气有利区评价。通过对地表样品及井孔电阻率测井资料的分析,揭示研究区目的层富有机质页岩层电阻率表现为明显低阻特征,与上覆下伏地层电性差异明显,表明本区分布的上奥陶统五峰—下志留统龙马溪组富有机质页岩具备开展电法勘探工作的物性条件。在对电磁资料处理解释的基础上,查明了重庆巫山地区“隆凹相间”的构造格局,断裂性质主要为逆断层;目的层上奥陶统五峰组—下志留统龙马溪组富有机质泥页岩连续稳定分布,低阻特征明显,埋深范围在800~4 800 m之间。综合考虑目的层页岩电阻率、极化率、埋深等因素,预测出页岩气有利区3个,区内富有机质页岩发育,页岩气勘探前景较好。

从第85届美国SEG年会的会议论文中,遴选了34篇具有一定代表性的、涉及地震各向异性理论和多分量地震技术,主要包括基础实验理论、应用效果,或在多分量地震数据的处理和多波的解释反演方法技术方面体现了一定先进性的文章进行逐一剖析,并对各向异性岩石物理实验和基础理论模型、多分量地震数据处理的关键技术、海洋多分量地震、矢量场技术给予重点介绍。伴随世界油气价格的持续低迷,尽管逆时偏移和全波形反演沿袭前几年的热度仍在本届年会学术报告中占据了一定的比例,但毫无疑问,本届年会的特点主要是转换波处理的难点攻关、海洋多分量地震的双检压噪和应用,所呈现的潜在发展态势是:随着地震观测技术的发展,微震与时移地震的联合应用、地震与电磁的联合观测、6分量矢量场的观测和利用可能会成为以后领域发展的主流。

裂缝是川中侏罗系致密油储层主要的渗流通道和重要的储集空间,控制着油气的分布与高产。储层裂缝主要分为在构造应力场作用下形成的构造裂缝和在储层沉积或成岩过程中产生的成岩裂缝,所以裂缝的研究及预测对于寻找致密油储层具有重要的意义。在研究复杂裂缝特征及制作方法的基础上,构建一个与实际地质参数相关的裂缝储层地震物理模型,并对其进行地震采集得到三维地震数据,经常规的叠前、叠后处理,得到综合裂隙模型的三维纵波地震数据。处理结果对于研究裂缝及裂缝带的地震反射特征、优选裂缝预测的敏感属性等具有重要的指导意义。

将下扬子区苏北盆地溱潼凹陷作为示范区,探讨了人工智能该如何进行页岩气资源评价的问题。给出了可采用的运算方法的组合设计,针对工区陆相页岩气资源评价参数进行了全过程的示范操作:用变形结构分区的方法在平面上将溱潼凹陷分成14个样品区,用模糊数学的方法对定性参数进行定量、半定量取值打分,用因子分析方法对平面上14个样品区进行了单层评价;以平面上14个样品区单层评价为基础,给出了14个样品区5个页岩气目的层在垂向上的叠合评价。为了解决叠合评价时样品区各单层数据的等价性,引入全零值和分级值进行评价、排优。这种针对页岩气资源评价的定性、定量和多层混合问题进行定量综合评价的组合运算方法,可以被开发页岩气资源人工智能评价系统所借鉴。

基于卫星测高重力异常的分辨率不高且具有较强的平滑效果,很难反应出局部高频异常信息。据此需要利用蕴含高频信息、测量精度高的船测重力异常与卫星重力异常数据进行融合,并研究多源重力数据的融合方案,进而提高重力异常场的精度及高频成分。笔者设计了一种采用小波分析方法融合多源重力数据的方法流程,探讨小波函数的选取方法、高低频系数各自的融合规则等;最终融合中国南海及邻域内卫星测高重力异常与船测重力异常,并定量化地评价融合结果的精度。

张家口市崇礼区北部完成了1:5万地球化学测量,小西湾侵入岩位置恰与化探工作圈定的AS33,即小西湾综合异常高度套合。利用区域资料及异常查证所获得的大比例尺地质、物化探数据,对该区成矿条件进行了综合分析,并推测了矿化蚀变的形成机制及其矿化蚀变体主要赋存位置。通过推断该区矿化机制并建立模型,认为该区具有寻找中高温热液型多金属矿床的潜力,并对下一步的勘查方向提出了建议。

静态效应是大地电磁测深中普遍存在的技术难题,这一影响使得观测结果的处理解释出现无法接受的误差。针对现有大地电磁测深静态效应判别、校正及数据采集装置,提出了以野外实际观测资料为基础的空间域拓扑处理技术。在分析静态效应的成因、表象以及平面波电场分量叠加特性的基础上,从空间采样的实质出发,完善了拓扑点曲线求取公式,获取了同一记录点不同极距的观测结果,提取了连续阵列观测装置中所隐含的变极距观测信息;依据理论模型分析建立了局部不均匀体上不同部位各记录点随拓扑观测极距变化可能出现的静态偏移模型,初步建立了以点进行拟剖面处理,以剖面上所有点的单一频点构成拟平面图来进行拓扑结果图形展示和分析解释的基本方法,并编制了相应的软件包,从理论和实践上初步建立了空间域拓扑处理研究静态效应这一全新的方法技术。实验结果表明,拓扑叠加处理会使资料品质提高,静态偏移效应的判别可从多个方面进行,可有效反映出不均匀体所产生的畸变电场的空间分布,从而可在一定程度上显示出不均匀体的空间位置和分布形态,为认识表层电性结构提供了一种客观的实测信息。同时,由于拓扑处理使观测装置的各种变化所能测得的结果被提取出来,意味着一种新的抑制干扰方法的出现。

流动性是预测低孔渗气藏含气性关键参数之一,但如何预测流动性一直是地球物理界难题。在孔隙粘弹性介质中,流体的存在导致地震波发生不同程度的频散和衰减,研究表明P波频散和流体的流动性有关,而流动性是渗透率与流体粘滞度的比值,因此流动性的概念和参数能极大地帮助流体粘滞度与渗透率的预测。笔者利用Wang Yanghua射线参数域表示的Zoeppritz近似方程,将频率因子引入到AVO分析中,推导出射线域频变AVO表达式。同时提出了频变属性表达式以衡量速度频散的大小,分析随频率变化的速度频散异常特征。将速度频散和流体的流动性联系起来,在莺歌海盆地DF区高温高压岩性气藏油气检测中进行了实际应用,结果表明速度频散能有效预测流体流动性、储层含气性。

TTI介质qP波数值模拟方法因为考虑了倾角因素,可以比VTI介质qP波数值模拟方法更加准确地描述各向异性介质中地震波场的传播规律。文中用拟声波方程对TTI介质中的地震波场进行了高阶有限差分数值模拟,在改进衰减函数分布方式后,通过坐标变换,利用改进的完全匹配层(perfectly matched layer,PML)边界控制方程对波场边界进行吸收处理,取得了良好的效果;然后分析了拟声波方程数值模拟中的稳定性问题,并对波场中的伪横波进行压制。通过对不同模型的数值模拟,验证了文中使用的TTI介质拟声波波动方程的稳定性以及所采用的PML边界控制方程的可靠性和适用性。

针对海陆衔接带地质调查工作不足、现有地球物理调查手段缺失等问题,在江苏省南通市如东县试点滩涂区开展浅层反射地震探测方法技术试验研究。该浅层反射地震探测选用锤击震源激发,自然频率60 Hz的检波器接收。通过试验确定了合理的观测系统参数及仪器记录参数,获得了能清晰反映第四系地质结构的高精度浅层反射地震剖面,并据此总结了在滩涂区开展浅层地震探测影响数据采集的因素,为在滩涂区开展浅层地震探测工作提供了经验性建议。通过此次浅层地震工作,探测到测区内第四系底界面位置,并对第四系内部层位进行了划分,查明了测线敷设范围内的隐伏活动断裂,发现了测线敷设范围内浅层气的存在,并圈定了浅层气沿测线方向的分布范围。

在无井或少井的深水区开展沉积微相分析,通常面临着岩心资料少、无露头、井距过大等困难。为了解决这些问题,需要利用井震结合的方法,精细研究地震反射特征,建立地震微相与沉积微相的关系,指导沉积微相研究,预测有利储层分布范围。以西非某深水油田海底扇朵叶体为研究对象,通过正演模拟方法确定不同沉积微相的地震响应特征,结合井震标定结果,建立了海底扇朵叶体三种不同沉积微相的地震微相模式,提出了井位部署建议。该方法对于少井深水油田朵叶体预测具有一定的指导意义。

在AVO理论的基础上,利用时频分析技术获得频率依赖的反射系数信息,通过FAVO(Frequency dependent AVO)反演可以获得速度频散程度属性。由于地震波速度频散主要由孔隙流体的相关性,该属性可以作为识别因子实现储层流体检测。笔者推导了FAVO技术的反演公式,并选择刚果地区深水砂岩储层作为目标,通过一维数值模型和二维实际剖面,进行了含气砂体刻画和含气性识别研究。反演结果与钻井吻合程度较好,证明了该技术在深水砂岩储层流体识别中的有效性。

在隧道或巷道工程地震超前探测中较常用偏移成像技术, 计算地震射线走时是该技术的核心部分。 由于在近似地下全空间区域内成像, 隧道或巷道、空洞、采空区等非穿透体对地震波走时计算有较大影响。 为此,文中发展了基于FMM(fast marching method)的含非穿透体的走时算法。 该算法采用非穿透体区域标记法, 当FMM窄带区在计算到非穿透体时会自动避开或绕过, 使得波前推进更加符合实际传播情况。 这种算法也适用于起伏地表模型,只需要将起伏地表以上区域也作为非穿透体来对待。 因而, 新算法可以同时处理含有起伏地表的模型。 改进的算法与常规算法相比只是增加了标记点, 保持了FMM的计算精度和效率。 理论模型试验表明, 改进的算法能够较准确地计算走时,对复杂异常体的适应性较强, 而且有很好的稳定性。

火山岩地层的岩性和孔隙系统复杂多样,使得地层导电机制复杂。文中基于孔隙几何理论,首次将Herrick和Kennedy提出的导电模型在王府地区火山岩进行应用。利用火山岩岩电实验资料,确定了模型中的参数关系,建立一种新的适用于复杂孔隙结构火山岩储层的导电效率模型。应用新模型处理实际井资料,取得了很好的效果。

在回线源瞬变电磁发展的早期,往往使用圆回线产生的场来近似模拟多边形回线的场。为了对这种近似的影响进行分析,本文以矩形回线为例,对圆回线近似模拟多边形回线的误差进行计算。首先,根据给出的圆回线和矩形回线内外任一点的感生电动势新的计算方法,对两种回线装置内的感生电动势分布进行对比。研究结果表明:在扩散场早期,圆回线和矩形回线场的等值线分布形态存在较大的差别,而在扩散场中晚期,两种回线感生电动势相对误差较小。两种回线感生电动势相对误差的变化特征可以用感应电流烟圈扩散的理论进行解释。通过理论模型的分析可知,圆回线近似矩形回线会对浅层电性结构分析带来较大影响。

级联分样和分频段功率谱计算是大地电磁数据处理中的两种功率谱计算方法。本文基于Welch方法,在其他各项处理参数设置相同的条件下,分别将两种功率谱计算方法用于模拟数据和实测数据对比计算。计算结果认为,在无噪声的模拟数据条件下,两种功率谱计算方法得到的测深曲线差异不明显;对实测数据的计算发现,高频部分级联分样要略优于分频段功率谱估计,而在低频部分,分频段功率谱估计的测深曲线连续性与误差情况要好于级联分样。

中高山地区作业的航空地球物理勘探飞行器需要有高原适航性。通过对比空中国王350ER在起降条件、最大升限、最大续航能力及高原机动能力等特点,提出了在中高山地区的低高度、大比例尺的航空地球物理勘探飞行器的选型原则及飞行方法。通过甘肃某测区的实际测量飞行验证了该原则和方法的可行性。分析结果显示,AS350B3型直升机在中高山地区作业时表现出的实际飞行性能满足在该类型区域低高度、大比例尺的航空地球物理勘探的要求。

研究地质背景对土壤元素的控制特征,可为区域土壤元素地球化学研究、种植施肥和农业布局提供科学依据。本研究利用网格化定位与化学分析的方法,结合GIS技术和相关评价标准,探讨了地质背景对Cl、Mn、B、Zn、Cu和Mo元素含量及分布的影响。结果表明:渝北地区土壤Mn、Cu、Zn元素含量整体处于适中与丰富水平,Mo、B元素丰缺参半;B、Mo元素含量显著高于重庆主城区,Zn元素含量显著高于全国水平。受地质背景影响,B、Cl、Cu、Mn元素呈现高度空间相关性,结构性空间变异起主导作用;Mo、Zn元素表现中等空间相关性,由结构性因素和随机因素双重控制。地层的组对元素含量分布起主控作用,土壤元素含量分布形状在空间上与地层组相对应。成土母岩决定土壤元素含量,是土壤元素含量水平的重要控制因素之一,其影响因素主要为岩石类型,其次为岩石形成的地质时期。土壤类型显著影响元素含量,总体上,Mn、Cu、Zn、 Mo、B 在石灰岩土中含量最高;除B、Mo元素外,其他元素在黄壤中含量最低。

由于自然或人文扰动,近地表第四系覆盖层在横、纵向上存在局部低速带,地震映像剖面上有效初至波旅行时增加,当利用钻孔取芯所获得的波速v解释时,会使异常深度增加,从而使剖面失去了利用v提取异常相对深度的背景,容易在资料解释过程中产生误判。文中首先利用射线追踪法模拟出不同偏移距、不同目的层深度、不同地表低速带的地震映像剖面时间场,然后利用直达波初至进行静校正,结果表明:偏移距越大,静校正后目的反射层同相轴的拉伸畸变越严重;在偏移距不变的情况下,目的层深度对静校正时间量几乎无影响;当偏移距与目的层深度不变时,低速体与下覆介质速度差异越大,过剩的静校正量越大。利用互相关法对地震映像剖面进行静校正,校正后的剖面异常与钻探结果相吻合,二者相互印证,证实了利用直达波旅行时差静态校正地震映像剖面的可行性及适用性。

为了使矿井无线电波透视的探测效率最大化,笔者研究了其各种工作模式,通过数学分析得出了各种模式中主机行走距离、总探测时间、时间利用率、行走速度、可探测最大工作面长度的计算公式。以此为基础,形成探测参数计算表。对于实际工作中的不同长度工作面的探测,可根据此表的计算结果来选择合理的工作模式和发射时间和搬站时间,以达到最大探测效率的目的。

为了改善现有的时频域算法对于探地雷达信号消噪效果不佳的现状,本文利用时频谱分解重排算法实现了探地雷达信号的优化消噪处理。由于采用窗口函数对信号进行划分,传统的时频变换方法得到的结果是模糊化的信号时频分布,这使得在时频消噪过程中,如果阈值取不好,信号的有用成份极容易受到损伤。而采用时频谱分解重排算法可以对信号的时频变换结果进行重排,使得信号能量更加集中在真实频率点附近,从而获得更高的分辨率,而且可以显著降低消噪过程中对有用信息损伤的几率。仿真数据和实际资料对比结果表明,时频重排谱分解算法比传统消噪方法具有更好的消噪效果。