新疆比勒提地区地处西南天山,是金和有色金属矿产的重要成矿远景区。通过该区1:5万区域地质矿产调查和水系沉积物测量,研究了该区成矿地质背景,总结分析了元素地球化学特征,圈定了3处找矿远景区;采用地球化学定量预测法(面金属量法),选取研究区内的典型矿床布隆金矿和萨喀尔得铜矿为参考对象,对喀拉铁克金铜铅锌成矿远景区进行了Au和Cu资源潜力评价,估算得出Au潜在资源量309 kg,Cu潜在资源量38 168 t,表明该区具备一定的找矿潜力。

在粤北一六矿田开展的1:5万岩石构造地球化学测量,以构造裂隙充填物质、矿化蚀变岩石、岩脉、褐铁矿化等为采样介质,可以有效地圈定矿致地球化学异常,且圈定的异常与水系沉积物异常基本一致,但是异常规模、强度有一定差异。结果显示,岩石构造异常与已知矿床(点)吻合度明显高于水系沉积物异常。因受采样条件限制,该方法仅适用于基岩出露较好的地区和以灰岩为主的地区。该方法对我国南方强风化、厚覆盖,以灰岩为主的地区开展地球化学勘查具有借鉴意义。

深部找矿一直以来难度较大且缺乏有效的手段,金属矿测井作为找矿手段已应用多年,但其深部找矿应用尚在探索中,效果也有待于评价。本文以福建省尤溪县梅仙镇峰岩—谢坑矿区钻孔测井资料为研究对象,解剖了三分量磁测、电阻率测井和激电测井等方法在该区深部找矿中的应用。通过对比钻孔取芯观察分析,对矿化段识别效果和多种测井响应特征进行了综合分析,认为在本区的几种测井方法中,电阻率测井对铅锌矿的识别效果稍好,磁测对部分矿体品位高的铅锌矿的识别井段有好的显示;总体上两种测井方法都分别有一定的显示效果,但对深部的钼矿井段显示都不好,也不存在对应关系。综合分析测井在该区深部找矿中的应用,认为要做好深部找矿应首先分析好测井应用条件是否合适,在矿产勘查过程中运用更为有效的测井手段探测与矿化的对应关系,有助于减少区域找矿工作的盲目性,适合条件的钻孔测井方法在发现和预测深部矿体,确定矿体产状,圈定矿体规模,指示矿体空间位置等方面可以起到一定的辅助作用,提升找矿成功率。

寺沟岩体是太行山中段与麻棚岩体同期次的燕山期中酸性岩体。多年来在该地区开展了大量的地质、物探工作,并发现了斑岩-隐爆角砾岩型银及多金属硫化物矿床。但由于对岩体空间展布特征不明确,其深部找矿远景一直以来存有疑义。此次通过开展音频大地电磁测量(简称AMT,下同),利用岩体与围岩之间明显的电性差异,较好地划分了岩体与围岩的界线,并绘制了岩体的空间展布形态,认为寺沟岩体电性结构主要表现为“Y”字型低阻体,其上部出露为岩脉,下部为隐伏岩体,在分叉复合部位“凹”字型低阻带附近形成隐爆角砾岩筒,易形成隐爆角砾岩型多金属硫化物矿床;在高低阻梯度带部位(内带),为岩体与围岩接触部位,有利于形成蚀变带型多金属硫化物矿床。

以跃进山铁矿为研究对象,利用地面高精度磁测和可控源音频大地电磁法两种方法的联合勘查,达到了最终的勘查目的。本区的地质、物探实际勘查工作表明,针对地形困难和地质特殊的测区,选择适合指导本区地质找矿的物探工作方法至关重要,它直接影响到最终的勘查效果。实践证明,在本区综合运用地面高精度磁测和可控源音频大地电磁测深取得了良好的地质找矿效果。通过深入研究综合物探异常,结合研究区地质特征对矿床的找矿前景做出了综合评价,建立了矿区的地质—地球物理找矿模型,可为成因类型相似或相同地区找矿提供借鉴意义。

针对腾格里沙漠南缘严重缺水的现状,开展了常规电阻率测深工作。综合地质、水文地质、电性参数等特征对测深曲线进行定性、定量精细解释,总结出电阻率在25 Ω·m左右的新近系地层为砂岩、砂砾岩相对较厚,泥岩相对较薄区段,是该区域寻找碎屑岩类裂隙孔隙水的目标层位。钻探结果表明,轻便、经济的常规电阻率测深法在阿拉善干旱荒漠严重缺水区可以取得显著的找水效果。

为进行重点成矿区带航空物探调查与技术应用示范,在“重要油气盆地和成矿区带航空物探和遥感调查”项目支持下,中国国土资源航空物探遥感中心于2015~2016年在敦煌—阿克塞地区开展了1:5万航磁测量,同时开展地面物性测量、异常查证和综合研究工作。收集了阿尔金一带余石山铌钽矿等稀有金属矿(点)资料,在铌钽稀有金属找矿综合研究过程中,根据不同矿床类型分类,结合航磁ΔT异常图进行对比分析,研究发现阿尔金东段地区已知铌钽矿(点)在航磁ΔT异常图上均具有典型的磁场分带指示特征:碱性花岗岩型铌钽矿赋矿层位为长城系变粒岩,与强磁异常带具有对应关系;伟晶岩型铌钽矿分布区古老变质地层,变质程度最深,伟晶岩磁异常增强、变质围岩磁异常为区内最强。结合阿尔金区域地质和化探资料,该成果用于扩大已知铌钽矿规模和在寻找新的稀有金属矿床方面具有重要指导意义,大比例尺航磁测量方法在稀有金属找矿中可进一步应用。

通过对龙首山铀成矿带芨岭岩体铀矿床进行研究,认为该地区不同类型铀矿化,虽然含矿主岩不同,但是矿床形成过程具有类似性,即都属于断裂构造控矿,并经历了岩浆分异、岩体边缘富集、热液活动等地质过程,铀元素分异、迁移及富集机理也具有相似性。矿床所处的地球物理场亦可进行类比,通过深入研究对比3类典型铀矿床(硅质脉型、隐爆角砾岩型、碱性杂岩型)的地球物理特征,发现铀矿床一般位于强弱磁异常过渡地带偏弱磁异常一侧,电阻率断面图中多位于高低阻梯度变化带或中低阻区,电阻率平面图中多位于中低阻过渡带偏低阻一侧,认为电、磁强弱异常过渡地带偏弱场区可以作为地球物理找矿标志。

甘肃南部大水金矿矿集区经过三十多年持续开发,资源量日趋减少。为了能够在矿集区外围及深部地质条件和成矿背景有利地段取得找矿的新突破,利用1:5万高精度地面磁法测量圈定磁异常,采用2.5D人机交互拟合对精测磁剖面进行反演解释,深入分析磁异常特征及其与金矿床的关系并解释异常形成原因,归纳物探找矿标志,最后结合水系沉积物测量、地质填图等成果预测找矿有利区并进行验证,新发现金资源量10 t,说明磁法测量在大水金矿矿集区找矿过程中有效,磁测异常反映的中酸性侵入体分布范围是寻找金矿成矿地质体的有利地段。

五台—恒山地区是山西省重要的铜、金等多金属成矿带之一,与岩浆热液有关的矿床通常与燕山期岩体关系密切。以往主要研究对象为特征明显的航磁异常,并未对低缓异常引起足够的重视。本次利用滑动平均法对1:5万航磁数据求取剩余异常,进行位场分离,提取出弱磁异常信息,结合地质、重力、化探等综合信息推断该异常可能为隐伏岩体的反映,并对其进行野外异常查证,为本区深入开展找矿或找矿突破指明方向。

地球化学普查在区域地质矿产调查中是一项主要又重要的工作方法,不但能够为基础地质提供理论指导或推断佐证,而且更为倚仗的是能为矿产发现、环境问题等提供直接证据。地球化学普查的技术方法是先后在DZ/T0011-91、DZ/T0011-2015两个时期的规范下指导实施的。笔者在从事该项工作中发现,不同时期、不同人员在样品采集、分析测试、数据解释等几个关键环节中存在部分理解差异,致使不能全部科学地反映地球化学信息,而真实有效的采样(样品具代表性)、数据准确的测试(成果具可靠性)、科学预测的解释(具实用性)为地球化学普查工作中的关键所在。

根据航磁测量资料,对四川盆地的磁场特征进行了分析,确定了盆地的边界及范围,并在编制四川盆地变质基底深度图、构造区划图的基础上,对盆地的基底结构、性质及其深度变化特点以及构造格局、盖层厚度等方面进行了研究。研究表明四川盆地基底由前震旦系变质岩系组成,埋深可达5~12 km,盖层为震旦纪一古生代和中新生代地层;盆地的发生和发展主要受NE向和近EW向构造制约,呈“四坳三隆”的构造格局。这些认识和结论,为今后在该盆地进行油气勘探提供了参考依据。

坦桑尼亚恩泽加地区内的某研究区第四系覆盖严重,常规地质找矿方法无从入手。为了解研究区内地层或岩性边界、构造产出环境,给选择找矿靶区提供指导作用和有效找矿信息,笔者进行了1:1万地面高精度磁测,圈定了数条NW-SE向和NE-SW向呈线性串珠状展布的磁异常带,依据辉长岩磁性特征,推测磁异常带是由侵入辉长岩岩脉引起,从而厘清了研究区内线性构造的分布特征;结合区域构造和金矿床(点)分布规律,认为研究区内NW-SE向剪切带是与金矿矿化关系最为密切的构造,应以寻找构造蚀变岩型或剪切带型金矿为主;经对NW-SE向剪切构造带(SZ6)进行地表工程揭露,发现了金矿化蚀变带。

对航磁和航空TEM数据精细化处理手段——磁化强度矢量反演和Maxwell板状体反演进行了简单介绍,并以黑龙江嘎来奥伊地区矽卡岩型铅锌矿为例,阐述了两种处理手段在该地区实测数据的处理结果,总结出一套数据处理、分析及解释的思路,即磁化强度矢量反演加视电阻率剖面能够分析成矿环境,分析提取矿致异常,继而采用Maxwell对异常地段进行板状体反演,模拟矿体(低阻体)在地下的分布位置,从而指导钻孔布设,在已知矿区的试验效果较好。

随着季节的变化,季节性冻土区活动层在冻融过程中物性参数变化显著。以东北地区季节性冻土为研究对象,采用高斯随机粗糙面来模拟粗糙不平的冻结层和融化层界面,建立了能精细描述活动层非均匀性的随机介质模型,并进行了探地雷达正演模拟。研究结果表明:活动层的冻结深度和融化深度随季节而变化,其介电常数和电导率也随季节而变化;非均匀性的活性层、起伏不平的冻结层和融化层使雷达剖面中的散射波非常发育,随时间变化,融化层起伏越大,雷达剖面中的散射波能量越强,融化层和冻结层界面的反射波识别越难。同时,证明应用探地雷达监测季节性冻土的季节变化、冻结深度和融化深度的时间和空间变化是切实可行的。

地—井瞬变电磁法作为瞬变电磁法的一种装置形式,由于其接收探头在钻孔或井下巷道中,靠近目标异常体,具有电磁干扰小、有用信号强等优点,越来越多地被国内外学者所研究。本文采用时域有限差分法(FDTD),以回线源为激发源,建立含板状体和矩形低阻体的地质模型,从地面—井筒观测方式和地面—巷道观测方式的角度,计算矩形回线源在半空间中产生的地—井瞬变电磁场响应,并对其响应的特征及规律进行研究,研究结果表明当有多个异常体同时存在时,地—井瞬变电磁能够区分出不同的异常体存在,并且能够对不同异常体的埋深和横向位置准确定位,为地—井瞬变电磁法定量解释异常体埋深和位置提供参考依据。

层析反演是速度建模中最重要的方法之一,结合偏移成像在成像域进行波动方程线性化走时层析速度建模是当前比较实用有效且精度较高的技术组合。文中首先给出了高斯束偏移提取方位—反射角度道集的方法,之后从高斯束偏移角度道集出发,在波动方程的一阶Born近似和Rytov 近似下,推导了成像域波动方程线性化走时层析方程及其显式表达的层析核函数,并利用高斯束传播算子计算该核函数。基于高斯束传播算子的偏移成像与层析成像相结合进行深度域速度建模迭代及偏移成像,体现了速度建模与成像一体化的思想。数值计算及实际数据应用证明了基于高斯束传播算子的层析成像与偏移成像方法的有效性。

研究近地表散射波基本特征,确定散射体的位置,有助于地震成像,进而进行勘测规划,避免地质灾害。为研究近地表异质体波场特征,利用高阶有限差分数值模拟技术和扰动理论方法,模拟了浅地表散射体的波场记录,分析了近地表散射波基本特征;通过引入逆时偏移成像技术利用散射波场作为外推波场,定位了近地表散射体。数值计算结果表明:面波散射能量强于体波散射,正向散射波能量强于逆向散射;散射波逆时偏移对近地表散射体可精确成像,近地表散射体可看作为一个二次震源,增加了近地表照明。利用散射波场可提高近地表速度反演精度和地震成像精度。

为了解决扇三角洲前缘薄砂体预测分辨率不高的问题,文中针对舍女寺油田女59断块的基本地质特点,利用约束稀疏脉冲反演和基于特征曲线构建的地质统计反演两种方法,对该区孔二段1砂组的砂体进行了预测,对计算结果的地质效果有效性进行了评价,根据不同井网密度及不同地下地质条件选择相适应的反演结果。与常规方法相比,采用基于特征曲线构建的地质统计反演适用于井密集开发区单砂体的预测。在井稀少的探区,约束稀疏脉冲反演方法更适合砂层组的预测。该项技术有效地指导了女59井区孔二段1砂组油砂体的开发工作。

匹配追踪算法具有较高的时频分辨率和局部自适应性,能同时在时间域和频率域获得较准确的定位,但仍存在低频阴影和运算效率低等问题,影响了该技术在实际工作中的运用。为提高匹配追踪算法的计算精度和运算效率,在基于Ricker子波匹配追踪方法的基础上,通过优化迭代方案,改进原子主频计算方法和压缩原子旁瓣的方式,提高了频率定位的准确性和时频谱的时间分辨率;采用自适应获取原子参数的方法,大大提高了算法的运算效率。模型实验结果和实际地震资料证明了该算法的有效性,在某薄储层地区应用该改进算法提取时频属性,切片结果很好地表征了砂岩的展布特征,有助于沉积微相的刻画。

针对黏介质成像存在的问题及最小二乘逆时偏移方法的优势,通过广义标准线性固体(GSLS)的三维黏声波动方程,基于三维黏声波动方程的伴随算子及最小二乘逆时偏移框架,实现了三维黏声最小二乘逆时偏移方法。采用极性编码技术大幅度降低黏声最小二乘逆时偏移算法的计算量与内存,使三维黏声最小二乘逆时偏移算法的实用化成为可能。在模型试算部分,首先通过Marmousi模型验证了该方法对传统声波最小二乘逆时偏移方法的优势,最后对三维含Q平层模型及盐丘模型进行试算,证明了三维黏声最小二乘逆时偏移算法的正确性。

由于地层原油和地层水的物理性质差异小,砂泥岩物性变化影响地震反射,地震资料存在噪声等多种因素的影响,利用地震资料识别含油砂体困难大,多解性强,成功应用案例少。虽然单个含油砂体产生的地震差异小,但是油气通常在地下某一空间范围内富集,多个油气层产生的地震响应的差异总和可以被明显观测到。笔者提出了油气敏感频率段极值能量和因子进行油气检测,首先利用可变因子广义S变换进行地震资料分频处理,然后分析能够突出油水性质差异的地震频率范围并确定能量阈值,计算油气敏感频率段极值能量。对于高丰度含油气区,纵向上发育多套油气层,通过纵向上极值能量进行累加可以进一步突出油气信息,因此,极值能量和油气检测因子可有效预测高丰度油气分布区。模型数据测试证明了本文方法是有效的,将本文方法应用于渤海多个油田,油气检测的结果与钻井获得的油气分布范围吻合良好。该方法指导了多口井的成功钻探,获得了良好的应用效果。

哈拉湖地区属于青藏高原冻土区,地质调查结果表明该地区具有良好的天然气水合物赋存条件和找矿前景,因此在试验区开展了高精度的浅层反射地震试验,激发震源选用KZ-28大型车载可控震源。通过分析试验区地震地质条件,结合本次浅层地震勘探的探测深度和目的层反射波特点,在地震剖面采集前,对可控震源的台数、扫描频率、扫描长度、振动次数和驱动幅度进行了试验研究,对不同的单一激发参数试验得到的地震记录进行对比分析,在满足探测要求的前提下,以最大限度地提高地震记录分辨率和信噪比为目的,确定了该地区地震勘探可控震源的最佳激发参数为:可控震源台次1台2~3次,扫描频率8~100 Hz,扫描长度12 s,驱动幅度75%。

四川盆地白云岩储层普遍发育,勘探潜力巨大,但是由于其复杂性,导致储层预测极其困难。针对这种情况,开展地震正演模拟方法研究白云岩储层的地震响应特征进而指导储层预测是十分必要的。某地区二叠统栖霞组白云岩储层地震响应不清,为了厘清储层的地震响应特征,结合已知钻井情况,建立了不同的地质正演模型来研究储层的地震响应。通过分析正演模拟结果得到:在下伏为高速地层时,储层的地震响应为弱波峰反射;在下伏为低速地层时,储层的响应特征受下伏地层影响,表现为波谷反射,但是在消除下伏地层影响后储层响应仍表现为弱波峰反射特征。同时,结合地震多属性和高精度地震反演,综合预测白云岩储层的发育情况。地震正演模拟方法为研究白云岩储层地震响应特征提供了一定的依据,同时也为白云岩储层的进一步研究提供了手段。

人们在评价和解释化探异常时,往往将注意力集中在“高、大、全”的化探异常上,对面积小、强度弱、叠加程度低的异常关注很少。笔者通过研究大量的大型、特大型矿床的地球化学特征,结合化探工作的切身体会,认为有几种弱小的化探异常值得重视,特别是那些成因上与筒状岩株有关的斑岩型矿床,其矿致化探异常往往面积小、强度低,但与这些小异常有关的矿床规模可能是大型,甚至是特大型,形成了“小异常成大矿”的反常现象,在解释评价时,这类异常很容易被忽略。另外,有规律排列的单点异常、覆盖区的弱小异常均能够代表一定的地质意义,在化探异常解释评价时值得重视。

研究了苯基硫脲—正辛醇体系萃取石墨炉原子吸收光谱法测定化探样品中超痕量铂钯的方法。确定了仪器的最佳条件,并从介质酸度、萃取时间和体积、苯基硫脲的浓度、萃取剂体积和干扰情况等方面进行了详细的考察。样品经王水溶解,液相萃取,以有机相进样测定。铂、钯检出限分别为0.5×10 ^-9和0.1×10 ^-9。对含铂14.7×10 ^-9和钯15.2×10 ^-9的矿样重复取样溶矿测定8次,其相对标准偏差分别为6.0%和4.7%,测试质量较好。

针对智利某铜矿区地形高差大、垂向切割剧烈、常规对称四极装置跑极工作效率很低的情况,提出用对称四极加中间梯度的联合装置进行测深,即小极距用对称四极测深装置,大极距用中梯测深装置。在该矿区同一测深剖面,经过对称四极装置测深和联合装置(对称四极+中间梯度)测深反演结果的对比,表明联合装置测深的反演结果基本等效于对称四极装置测深效果,但联合装置工作效率更高,更适合在地形复杂地区施工。

中国西部高原咸化地表和地下结构复杂多变,静校正问题突出。通过多年探索,逐步形成了针对高原咸化地表的静校正技术系列:复杂地表的初始模型构建技术;极低信噪比的标准层静校正技术;高陡构造的综合静校正技术;盐碱地表的炮、检域叠加迭代静校正技术;流动大沙漠的原生地表初至静校正技术。这一系列静校正技术有效地解决了西部高原咸化地表条件下的静校正问题,对于提高咸化地表地震资料的信噪比和成像质量发挥了积极作用。

图件绘制是开展多学科、多途径的地质科学研究的重要手段之一。文中提出利用SVG作为纽带,进行不同成图软件间的图形转换的解决方案;介绍了SVG图元要素的构成与属性,并与MapGis图元进行了比对,着重对不同颜色空间的转换与对比方法和SVG与MapGis格式之间的相互转换过程进行了详细阐述,并提供了Python部分实现代码。实践表明,基于SVG格式进行图形转换,具有通用性强、效率高等优点。

由于历史原因,现阶段已有的地质、物化探成果的坐标系统基本为WGS84、BJ54或Xi’an80系统,而根据国家测绘局关于全面使用CGCS2000坐标的要求,今后取得的各类成果的坐标系统应为CGCS2000坐标,这为已有成果的利用和综合研究的工作带来不便。ArcGIS作为一款专业的地理信息系统软件,在各行各业有着广泛的应用。笔者在简要介绍了ArcGIS内置坐标系统的同时,研究并推导了ArcGIS软件中莫洛金斯基坐标转换方法的计算公式,提出了不同椭球之间转换参数的求取及转换精度评定的方法,并通过实例进行验证。在此基础上,分析了各坐标系统在ArcGIS软件中向CGCS2000转换的具体思路及注意事项。

研究了贵州省黔西县官坝地区二叠系—三叠系界线附近岩石样品的碳、氧同位素,结果表明,δ13C具有一个明显的负漂移,δ18O也具有明显降低特点。在界线附近发现的3层凝灰岩表明,在晚二叠世—早三叠世该区发生过火山活动。火山活动导致了沉积环境突变,致使二叠纪末发生了生物集群灭绝事件。

为了解南川金佛山方竹笋营养品质、安全品质和生长环境,分析了方竹笋的基本营养成分、矿质元素和重金属含量,评价了立地土壤养分及环境质量等级和土壤富硒、富锗状况。结果表明,南川方竹笋水分、蛋白质、总糖、K、Zn、Cu含量较高,并含有17种氨基酸,必需氨基酸占39.9%。新鲜方竹笋Se含量为0.006×10 ^-6~0.042×10 ^-6,富硒率达73%,属富硒食品;Ge含量为0.0002×10 ^-6~0.0018×10 ^-6,Ge含量中等,不属富锗食品。南川方竹笋立地土壤养分丰富,除K、CaO营养等级为中等外,其余均达较丰富或丰富水平;土壤Se含量较高,为富硒土壤;土壤重金属Cd存在超标现象,但未影响方竹笋安全品质,其余重金属环境质量较好。