伏龙泉断陷是松辽盆地一级构造单元东南部隆起之上的二级构造单元,构造特征比较复杂。地震剖面解释表明,伏龙泉断陷自白垩纪以来主要经历了4个构造演化阶段:在火石岭组营城组下部沉积时期为近EW向伸展作用阶段,形成以大型犁式正断层为控陷断层的近NS向箕状半地堑和滚动背斜;在营城组上部泉头组中段沉积时期为近EW向挤压作用阶段,使早期控陷正断层发生反转作用而转化为逆断层,靠近控陷断层的西部边界由于断层上盘的逆冲而隆升,在凹陷中部形成NS向断层传播褶皱,在控陷断层下盘形成双重构造;在泉头组上段嫩江组沉积时期为近NS向离散型走滑作用阶段,形成具有倾向滑移分量的走滑断层组合和负花状构造;在四方台组新生界下部沉积时期为近EW向挤压作用阶段,使在早期控陷断层再次表现为上盘逆冲的特征,在断层上盘形成一大型反转背斜。松辽盆地伸展、挤压、走滑应力场的变化可能与太平洋板块的俯冲角度、方向和速率的变化有关。

依据研究区内断裂体系及GPS地体运动矢量数据,将鄂尔多斯南缘构造带分割成AK共11个断块群,将差异性GPS数据转化为断块之间的细部相对运动,给研究地块细部运动差异提供一种全新的研究思路与研究模式。鄂尔多斯南缘中东部现今构造应力场整体为挤压应力环境。在渭河盆地西部,从西南方向中秦岭动力楔传递而来的挤压应力峰点在武功咸阳口镇一带形成应力主轴,应力主轴两侧楔形地块普遍存在侧向挤出逃逸,逃逸使GPS运动矢量偏离区域主应力方向。渭河盆地东部则存在左行走滑,显示出豫西断隆的阻隔碰撞作用。鄂尔多斯南缘现今地块相对运动规律符合"三头碰撞"模式,四川地块、鄂尔多斯地块、豫西断隆三个地块的"三头碰撞"形成高应力区,"头间逃逸带"形成走滑带和相对低应力区。本次提出地体之间的"多头碰撞"和"头间逃逸"构造模式有一定的普遍性,研究清楚地块之间哪里是"头"接触点、哪里是"头间逃逸带",可以成为研究大中地块周围震源机制分布规律的有效途径。

为评价松辽盆地北部油页岩资源潜力,开展了14口地质井的钻探、2 100多口老井的复查和多项油页岩的样品分析测试工作。根据油页岩分析测试资料,结合录井、测井、地震、沉积等研究成果,总结了油页岩主要特征,并用体积丰度法初步估算了埋深小于1 km的油页岩和页岩油潜在资源量。结果表明:松辽盆地北部油页岩主要发育在青山口组一段和嫩江组一、二段沉积时期的湖相沉积中,是盆地两次最大湖泛期的产物;嫩江组和青山口组油页岩平均岩石密度分别为2.20和2.18 t/m³,平均含油率分别为5.55%和5.39%;油页岩有机质类型为Ⅰ型和Ⅱ₁型,处于未成熟低成熟阶段,有机质丰度极高,是最好的生油岩。松辽盆地北部油页岩分布广泛、层位稳定、资源潜力巨大,初步估算埋深小于1 km的油页岩潜在资源量为6 008.40×10⁸ t,页岩油潜在资源量为297.50×10⁸ t。油页岩可以成为未来大庆油田常规油气的重要补充或接替资源。

以沉积环境控制烃源岩发育理论为指导,应用孢粉相分析方法,以南黄海盆地二叠系大隆组、龙潭组和栖霞组烃源岩层段为研究对象,对典型钻井剖面的孢粉及沉积有机屑进行系统的分析。根据沉积有机屑的丰度特征和组分类型,探讨三套烃源岩的形成环境,初步评价其生烃潜力。研究结果表明,利用孢粉相分析方法,可以有效地对高成熟海相烃源岩的生烃潜力和形成环境进行客观评价:栖霞组为缺氧远陆架沉积环境,以无定形有机质为主,水体分层缺氧,是烃源岩形成的有利环境;大隆组为缺氧和少氧的陆架环境,也较有利于烃源岩的形成,生烃潜力较栖霞组差;龙潭组煤质型有机质较为丰富,为充氧的陆架区,以陆源输入为主,沉积区水体较浅,含氧量高,不利于富氢烃源岩的形成。

以歧口凹陷歧南斜坡沙一段的深水厚层砂岩为研究对象,运用地震沉积学基本理论和方法,通过古地貌分析约束物源方向,结合岩心观测描述确定沉积相类型,应用地层切片、反演与三维可视化技术确定空间形态。结果表明:该区广泛发育的深水厚层砂岩为重力流水道沉积,包括滑塌岩、砂质碎屑流砂体与浊积岩3种类型重力流沉积的组合;顺北东向展布的断槽内呈大型条带状展布,可划分为水道中心微相、水道边缘微相和水下漫溢微相;岩心中可识别出7种岩相类型。在沉积特征分析的基础上,建立了发育于斜坡且由顺源断层控制的重力流沉积模式,分析了歧南斜坡重力流水道的成因及其油气成藏特征。研究认为重力流水道是该区一类重要的储集体,具有良好的成藏条件,该成果扩大了歧口凹陷油气勘探领域。

对揭西灰寨剖面上三叠统小水组和惠州黄洞剖面下侏罗统金鸡组采集的泥岩和砂岩样品进行了全岩分析和ICP-MS微量、稀土元素测试和矿物成分分析,根据元素含量及其比值的变化,提出了粤东揭西地区晚三叠世小水组和惠州地区早侏罗世金鸡组水体整体为还原、厌氧环境,以干燥炎热气候为主。小水组w(∑REE)较大,轻稀土富集(LREE/HREE为10.86和15.63),重稀土较稳定(w(∑HREE) 为6.09×10^-6和7.99×10^-6),Eu负异常(δEu为0.67和0.87);金鸡组轻稀土富集(LREE/HREE=7.29~10.03),重稀土较稳定(w(∑HREE)为(15.39~19.72)×10^-6),Eu负异常(δEu=0.59~0.65)。泥岩稀土元素分布模式图和源岩判别图解显示,小水组和金鸡组源岩来自上地壳的沉积岩、花岗岩和玄武岩,小水组下部样品沉积物源岩较上部要深,金鸡组上部沉积物源岩较中下部要深。Dickinson图解、K₂O/Na₂O-w(SiO₂)、Zr-Th、La-Th-Sc、Th-Co-Zr/10判别图解和稀土元素特征值显示,晚三叠世揭西地区的构造背景为弧后伸展盆地,有被动大陆边缘特性,但也有大陆岛弧(由安第斯大陆边缘弧转变而来)的特性,其物源来自火山弧造山带。早侏罗世黄洞地区为弧后挤压盆地,具有被动陆缘特性,沉积物物源来自于切割的岩浆弧。

以Vail经典层序地层学理论为指导,综合利用钻井岩心、地震、测井及地化分析测试等资料,通过地震反射特征分析、小波变换法、声波时差曲线和电阻率曲线交汇图法多种方法,将松辽盆地肇州地区下白垩统沙河子组整体划分为1个二级层序和由下至上的SQ1SQ4 4个三级层序。其中:这4个三级层序均具有二分结构,发育湖侵和湖退两个体系域;顶部的SQ4遭受严重剥蚀,在盆缘地带仅残留湖侵域。在层序地层单元划分和对比的基础上,结合研究区构造活动背景、物源供给情况等因素,认为研究区沙河子组主要发育西部扇三角洲、东部辫状河三角洲和湖泊相3种沉积相类型,而沉积体系演化主要受控于层序格架发育情况,表现为"格架控砂、继承演化、分源沉积、连片发育"的特征。在底部SQ1和顶部SQ4发育时期,盆小而水浅,西部扇三角洲和东部辫状河三角洲展布范围较小,扇体多呈朵叶体状分布,此时,泥岩含量低且有机质丰度差,优质烃源岩基本不发育;在SQ2和SQ3发育时期,湖盆持续水进造成盆阔而水深的沉积背景,加之物源供应充足,形成了扇体连片发育的特征,其中,水下分流河道作为前缘亚相中的主力砂体存在,而湖相暗色泥岩厚度大、品质好且有机质丰度高,在SQ2和SQ3最大湖泛面附近发育两套最优质的烃源岩。

山东昌乐凹陷油页岩出产于古近系五图群李家崖组,与济阳拗陷和潍北凹陷孔二段相当。利用有机地球化学方法对昌乐凹陷油页岩品质进行分析,结果显示该区油页岩有机质丰度较高、干酪根类型主要为Ⅰ型和Ⅱ₁型,处于未熟低熟阶段,具有较好的勘探开发前景。通过区域构造演化和气候变化分析,昌乐凹陷油页岩形成于郯庐断裂带左旋右旋转换期,构造活动强度较弱加之温暖湿润的气候环境促成了油页岩的发育。油页岩与煤共生于水进体系域和高水位体系域之中,油页岩成矿模式为断陷湖沼型。

利用LA-ICP-MS锆石U-Pb法,测得与成矿有关的青海祁漫塔格地区虎头崖矿床Ⅵ矿带花岗岩的成岩年龄为(233.6±1.8) Ma(MSWD=1.2,n=17)。地球化学特征显示:花岗岩属高钾钙碱性、弱过铝质花岗岩;样品的稀土元素组成以总体右倾,轻、重稀土分异明显和具明显的负铕异常为特征;微量元素具有富集Rb、Th、U、La、Nd等大离子亲石元素,亏损Ba、Sr、Nb、P、Ti等元素的特点。Sr-Nd同位素组成特征显示,花岗岩的源区可能是富集岩石圈地幔。初步研究认为,虎头崖矿床Ⅵ矿带花岗岩可能形成于中、晚三叠世碰撞后碰撞的构造背景下。

东山湾钨钼多金属矿床为大兴安岭南段新发现的一斑岩型矿床,产于燕山晚期花岗斑岩体与二叠系的接触带附近。该矿床主要发育细脉、微细脉浸染型矿化,其钨钼银多金属热液成矿作用划分为黑钨矿-锡石-毒砂-石英阶段(Ⅰ)、毒砂-辉钼矿-石英阶段(Ⅱ)、银多金属硫化物-石英阶段(Ⅲ) 3个阶段。为了系统研究该矿床不同成矿阶段成矿流体的来源、性质及其演化特点,对不同成矿阶段样品进行了流体包裹体岩相学、显微测温学及碳、氢、氧同位素研究。结果表明:Ⅰ、Ⅱ阶段石英中流体包裹体的均一温度分别为232.7~321.7 ℃和201.2~352.7 ℃,盐度(w(NaCl))分别为3.4%~9.8%和4.1%~10.4%,成矿流体属中温、中等盐度不均匀的NaCl-H₂O体系型热液;Ⅲ阶段石英中流体包裹体的均一温度变化范围为198.6~273.5 ℃,盐度为5.0%~8.4%,成矿流体属中低温、中低盐度均匀的NaCl-H₂O体系型热液;Ⅱ阶段石英样品的δ¹⁸O值为7.5‰~9.0‰,石英中流体包裹体的δD_H2O-SMOW值与δ¹³C_PDB值分别为-175.6‰~-160.3‰与-23.5‰~-20.1‰。成矿流体具有岩浆分异热液的特点,并伴随大气降水的大量加入,流体运移过程中地层有机质的加入导致了成矿流体具有较低的δD_H2O-SMOW值、δ¹³C_PDB值;成矿流体的不混容作用、大气降水的加入是导致区内钨钼沉淀、成矿的主要机制,而银多金属矿化则可能由成矿流体的降温冷却所引起。

核桃坝位于内蒙古多伦县与正蓝旗接壤部位,位于内蒙古海西褶皱带和华北陆块北缘接触部位,新发现的铀矿产于晚侏罗世早白垩世榛子山火山机构南部弧形火山隆起带酸性火山岩中,为与中生代火山岩有关的热液型铀矿化。近年来,该区铀矿找矿勘查和成矿研究取得了一定突破,核桃坝铀矿点扩大为小型铀矿床,初步认为受流纹斑岩次火山岩体、SNNE向构造控制的隐伏铀矿化。综合调查发现,中生代火山机构隆起与洼陷过渡带中火山构造与控盆、控岩(次火山岩)断裂构造交汇处为铀矿化有利区;高岭土化、钾化、硅化、褐铁矿化构造蚀变带,土壤瞬时氡气异常晕(带),物探测量反演的高阻和磁化率陡变部位等多指标组合构成了铀矿化找矿标志。

大营子岩体位于内蒙古赤峰市西北部,多年来因发现碾子沟钼矿床而广受关注。通过研究发现,大营子花岗岩无论是野外空间产状、岩相特点及含矿性,还是岩石地球化学及同位素年代学特征,内部的黑云母二长花岗岩和边缘的正长花岗岩都存在明显的差异,显示了该岩体实际上是一个多期岩浆侵入的复合岩体。整体上大营子岩体岩石地球化学特征表现为高硅、富铝、富碱、低镁、贫钙的特点,富集大离子亲石元素(LILE)Rb、Th,亏损高场强元素(HFSE)Ti,亏损P元素。稀土元素组成总体含量较高,轻、重稀土分馏明显,Eu负异常显著。其中,边缘相正长花岗岩比中心相黑云母二长花岗岩具有更明显的Eu负异常和较低的微量元素U、Ba和Sr。边缘正长花岗岩锆石U-Pb同位素年龄为(267.6±2.8)Ma, 属于海西-早印支期华北克拉通北缘岩浆作用的产物,形成于造山晚期或后造山伸展作用诱发的下地壳部分熔融,为季家沟钼矿点(床)的赋矿围岩;中心相黑云母二长花岗岩具有(152.4±1.6)Ma的锆石U-Pb年龄,属于燕山期造山后陆内伸展或岩石圈大规模减薄环境岩浆作用的产物,为碾子沟钼矿床的赋矿围岩。

辽西杨家杖子地区位于华北板块北缘,燕山褶皱带东段。该区侵入岩主要有4种类型:中粗粒钾长花岗岩、斑状钾长花岗岩、似斑状钾长花岗岩和细粒角闪二长岩。其中:主体岩石为中粗粒钾长花岗岩、斑状钾长花岗岩和似斑状钾长花岗岩,均呈较大的岩基出露,沿北东向展布,锆石U-Pb同位素测年结果显示其形成于早侏罗世(181~188 Ma);细粒角闪二长岩多呈岩墙或岩脉产出,近南北向展布,锆石U-Pb同位素测年结果显示其形成于晚三叠世(227 Ma左右)。岩石地球化学分析结果显示:斑状钾长花岗岩和似斑状钾长花岗岩属于弱过铝质高钾钙碱性系列岩石;细粒角闪二长岩属于准铝质高钾钙碱性系列岩石。斑状钾长花岗岩和似斑状钾长花岗岩富集高场强元素Th、La、Nd、Hf和Gd,亏损高场强元素Ti、Ho和大离子亲石元素Ba、Sr;细粒角闪二长岩富集高场强元素Gd、Er和大离子亲石元素Ba、Sr,亏损高场强元素Nb、Hf、Ti、Pr、Y、Yb。稀土配分模式图均为右倾型,轻稀土元素分馏明显,重稀土元素分馏不明显。研究表明该区中生代岩浆作用主要发生在早侏罗世,且与著名的杨家杖子钼矿有着密切的成因联系,而晚三叠世岩浆作用相对较弱。

秦皇岛柳江地区辉绿岩脉主要分布于碳酸盐岩出露区的亮甲山、石门寨、潮水峪西北、砂锅店东北、揣庄北、石岭西北、鸡冠山等地,且多以脉状,岩墙、岩床等形式产出。对柳江地区辉绿岩常量元素的分析表明:w(SiO₂)变化较大,且平均值较低;w(FeO+Fe₂O₃)平均值比基性岩类略偏高;w(Al₂O₃)、w(CaO)、w(MgO)、w(K₂O+Na₂O)的平均值均在基性岩类平均值范围内;w(TiO₂)的平均值为1.53%。微量元素富集高场强元素Ta、Nb、Zr、Hf,La/Nb>1,表明岩浆上升过程中受到地壳不同程度的混染;稀土元素球粒陨石标准化分布型图各样品基本一致,呈右倾,稀土元素总量较高,轻稀土较重稀土富集,无明显的Eu异常,反映出岩浆演化过程中分离结晶作用并不明显,样品之间的稀土分馏程度相同。分析结果与研究区辉绿岩的岩相学特征相结合,表明柳江地区辉绿岩属于钾玄岩系列,来自于板内环境。结合研究区大地构造背景,认为研究区辉绿岩脉是钾玄质系列玄武质岩浆沿早期断裂或岩层层面灌入冷凝而形成。

西井岩体位于北祁连造山带以北,阿拉善地块西南缘的龙首山隆起带。以往的研究多以沿龙首山断裂分布的镁铁-超镁铁质岩带作为和金川岩体相关的岩浆事件进行,而本次选择西井镁铁质岩体进行了精确的地质年代学和地球化学研究,确定了西井岩体岩性主要为橄榄辉石岩和辉长岩,成岩时代为 (421.0±9.0) Ma,可以和北祁连高压变质带榴辉岩年龄相对应;ε_Nd(t)为4.06~5.52,(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i为0.704 548~0.707 575,具有地幔岩石圈特征;微量元素及其同位素计算表明西井岩体经历了约10%的下地壳物质混染。据此得出西井岩体及其龙首山岩带早志留世镁铁质侵入岩体成因模式为:祁连洋壳连续俯冲过程中洋壳与陆壳分离,热的软流圈物质持续冲击地幔岩石圈的底部;由于热传导效应,大地热流沿着地幔岩石圈上升,使得80 km深度的湿的橄榄岩层发生熔融,产生玄武质岩浆作用,玄武质岩浆上升过程中与下地壳物质发生约10%混染,形成西井岩体及其龙首山镁铁超镁铁质岩带。

对内蒙古科尔沁右翼中旗碱长花岗岩进行了同位素年代学及岩石地球化学研究。碱长花岗岩LA-ICP-MS锆石U-Pb加权平均年龄为(166±1)Ma,表明该侵入体是中侏罗世侵位形成的。岩石学及地球化学成分显示其属于碱性、具A型花岗岩特征。岩石高硅(w(SiO₂)=74.80%~76.34%)、富碱(w(Na₂O+K₂O)=7.94%~8.71%)、高铁镁比(TFeO/MgO=13.54~24.28)、贫钙(w(CaO)=0.10%~0.21%)、贫镁(w(MgO)=0.08%~0.16%)和低钛(w(TiO₂)=0.07%~0.10%);稀土配分曲线呈现"海鸥式"分布特征,显示强烈的Eu负异常(δEu=0.09~0.17);微量元素特征显示具有较高质量分数的有Zr(128.95×10^-6~156.32×10^-6)、Yb(4.93×10^-6~5.35×10^-6)和Y(40.93×10^-6~56.75×10^-6),较低质量分数的有Sr(23.16×10^-6~37.14×10^-6)、Ba(186.13×10^-6~231.31×10^-6),在微量元素原始地幔标准化蛛网图上显示明显的Sr、Ba和Ti的负异常。以上特征表明,碱长花岗岩为A型花岗岩。岩石具有高的Rb/Sr值(4.26~7.81,平均为6.12)和Rb/Nb值(10.2~14.7,平均为12.7),显示出壳源岩浆的成分特征。综合分析表明,碱长花岗岩为低压下长英质地壳部分熔融的产物。w(Rb)-w(Yb+Ta)图解、w(Rb)-w(Y+Nb)图解、w(Ta)-w(Yb)图解、w(Nb)-w(Y)图解、Ce/Nb-Y/Nb图解、Ce/Nb-Yb/Ta图解及结合区域构造演化研究表明,碱长花岗岩形成于造山后伸展的构造环境,并与松辽盆地及其周围的花岗岩一起暗示松辽盆地是在中侏罗世造山作用之后伸展的构造环境下形成的陆内盆地。

围绕油藏数值模拟过程中三维地质模型的建模技术进行了分析与探讨,详细介绍了基于角点网格模型的建模方法,给出了相应的实现步骤。其主要流程是:首先根据断层数据构造断层模型,在断层模型的基础上构建骨架模型;然后在骨架模型约束下采用地层恢复技术实现含断层的地层模型;最后基于结构模型插值物性参数完成属性模型。以塔河油田缝洞型油藏为例,对建模流程和技术的可行性进行验证,结果表明,其建模结果与专业地质建模软件Petrel相符。

对吉林省高等级低路堤公路填土高度与最大冻深进行了调研,该地区低路堤填土高度为0.0~2.2 m,钻孔数据表明路基最大冻深为距路表1.6~2.4 m。选取3种不同塑性指数的路基土,采用正交表L₁₆(4⁵)进行了试验设计,应用静力成型法,使得土体在设定的含水率和压实度的水平下成型,并经历不同的冻融循环次数后,分别测试土体的无侧限抗压回弹模量。试验结果表明:1)对同一种土质,影响因素的大小排序为:含水率>冻融次数>压实度。2)随着含水率增大,土基强度接近线性减小;随着冻融次数的增加,土基强度逐渐减小,前2次冻融影响较大,之后幅度变小趋于稳定;随着压实度的增大,土基强度逐渐增大,增大幅度较小。3)采用指数函数对3种土的室内试验数据进行多元非线性拟合,拟合结果较好。

动剪切模量比的不确定性会对场地地震反应计算的结果产生较大的影响,而目前对这种影响的研究多限于定性分析,笔者利用渤海海域典型场地对这一影响进行定量分析。首先,建立了土层地震反应计算模型;然后,在不改变影响土层地震反应计算结果其他参量的前提下,赋予了原动剪切模量比一系列偏差并求得了场地反应谱的变化;最后,得到了反应谱对动剪切模量比的敏感度。结果表明:1)在动剪切模量比曲线增大(或减小)后,在基准反应谱的特征周期附近,存在一个反应谱相对于基准反应谱由增大转变为减小(或由减小转变为增大)的转变点。2)在概率水准2和3下:反应谱平台段对动剪切模量比的敏感度最高,其值基本上分布在1.0~3.0;反应谱下降段的敏感度绝对值随着周期的增大先迅速增大后逐渐趋于0,最大值达1.0以上;反应谱上升段的敏感度分布平稳,其值多分布在1.0~2.0。

准确而可靠地预测地下水埋深对生态环境保护和水资源规划管理具有重要意义。针对吉林西部浅层地下水位动态变化的复杂性和非线性,提出了基于小波分析与人工神经网络相结合的预测方法小波神经网络(WA-ANN)模型。将研究区2002年1月2009年12月当月降水量、蒸发量、人工开采量和前月平均地下水埋深4个参数作为输入,当月平均地下水埋深作为输出,建立浅层地下水埋深预测模型,并与BP神经网络(BP-ANN)模型和自回归移动平均(ARIMA)模型进行比较,对比分析了三者的建模过程及其模拟精度。结果显示:相比两种ANN模型,ARIMA模型建模过程更为简单,计算效率更高;但WA-ANN模型的拟合精度高于BP-ANN和ARIMA模型,预测效果更好。总体来看,WA-ANN模型在浅层地下水埋深预测中具有一定的应用推广价值。

以靖宇县典型泉岩样为实验材料,结合野外实际情况,考虑pH值和CO₂影响因素设计了矿泉水中H₂SiO₃实验,对实验结果进行了化学动力学分析,并利用matlab建立数学模型分析了矿物反应的机理。结果表明:1)仅考虑pH值的情况下:初始pH值近中性(pH=7.25)时,实验溶液中H₂SiO₃释放量较小,反应难以发生;初始pH值为碱性(pH=8.10)时,实验溶液中H₂SiO₃缓慢增加,平均释放速率为3.08 mg/(kg·d)。2)在考虑pH值和CO₂情况下:初始pH值为碱性条件时,通入CO₂能够较快促进H₂SiO₃产生,平均释放速率可由4.29 mg/(kg·d)升高为12.00 mg/(kg·d);初始pH值为弱酸性(pH=6.64)时,实验溶液中H₂SiO₃增加较快,通入CO₂,溶液中H₂SiO₃释放速率稍微增加。3)实验溶液中H₂SiO₃释放规律符合Stanford一阶反应动力学模型。靖宇县矿泉水中H₂SiO₃主要来自偏硅酸矿物(斜长石、镁橄榄石、辉石)的反应。在中性条件下,玄武岩矿物很难反应;在碱性条件时,主要是玄武岩矿物的水解,反应缓慢;在弱酸性条件下,主要是玄武岩矿物与H⁺和CO₂的反应,反应强度较大。

为了认识水文地质条件与岩溶泉水化学之间的关系,以西南地区的6个典型岩溶水系统丫吉试验场S31号泉、毛村地下河、官村地下河、陈旗岩溶泉、青木关地下河以及金佛山水房泉为例进行研究。通过对比发现,在这些强烈非均质的山区裸露型岩溶水系统中,仪器能够实现自动化监测的电导率、温度和pH值等指标的水化学曲线存在差异。分析可知控制水化学变化的主要因素如下:首先是降雨补给引起系统的水量与碳酸盐岩溶解过程的变化;其次是CO₂气体随降雨进入含水层,促进碳酸盐岩的溶解;最后是地表污染物的淋滤。当电导率、水温、pH曲线出现降低和碳酸盐岩矿物饱和指数下降时,反映的是岩溶水的稀释作用;当电导率曲线出现高峰时,反映的是岩溶水补给的CO₂效应,此时水中二氧化碳分压(p_CO2)升高;当场雨中水化学曲线的变化滞后于水文动态曲线时,反映的是岩溶管道的活塞流效应;与人类活动有关的NO₃^-等污染物质量浓度在降雨后出现高峰,反映土壤的降雨淋滤作用,并可能影响电导率的变化趋势。某个系统的水化学曲线趋向于经常出现某几种效应,并且彼此的类型不同,表明了降雨补给的面状渗流方式和集中灌入方式对岩溶水影响的强弱不同,以及系统在径流方式和调蓄机制上的差异。一般而言:以面状补给方式为主的系统,水化学曲线多表现为CO₂效应,较少出现稀释作用;而岩溶发育强烈的系统,降雨补给受控于溶蚀裂隙和管道,其水化学曲线较多出现稀释作用,较少出现CO₂效应;以管道为主要径流方式的系统易出现活塞流效应,而包气带厚度大和含水层储水能力强的系统水化学变化被减弱。

为了深入认识岩溶泉流域的流量过程影响因素和作用机制,以西南岩溶泉流域水文地质概念模型为原型,建立了实验室尺度下的裂隙-管道介质物理模型和数值模型。选取补给雨强、泉口直径、落水洞与开采井的位置作为影响因子,模拟了泉流量过程。试验结果表明:单次降水试验可以观测得到泉流量增加、平稳波动和衰减共三个阶段;同一泉口直径条件下,补给强度对泉流量衰减系数的影响极小,直径为3,4,5,7 mm的泉口直径对应的衰减系数分别为0.003 6,0.006 7,0.011 5,0.012 9,泉口直径与衰减系数呈近似对数关系;落水洞汇流水量占泉流量的比例远大于裂隙;2~3 mm是微小裂隙与较大裂隙的过渡区域,两种类型的介质泉流量过程差异明显;开采井分别位于泉口附近、模型中间位置和落水洞时,泉流量衰减系数依次减小。

为了研究河流沉积物粒度对区域气候变化的指示作用,对濠河中游、下游、濠河入淮河口3个典型河床沉积物剖面及石英尾砂的粒度进行了测量。结果显示:3个沉积物剖面按粒度的变化特征均可分成四层,第一层沉积物以细粉砂为主,第二、三、四层以粗粉砂为主,其中第二、三、四层沉积物的粒度频率分布曲线与石英尾砂非常相似,说明大量石英尾砂排入濠河后,沉积物粒度特征由石英尾砂控制。在近30年中,濠河沉积物的粒度随河水动力的变化而出现波动,这种波动与降雨量的年际变化、洪水的发生等自然因素有关,沉积物平均粒径的峰值与降雨量大或洪水发生的年份存在对应关系。濠河沉积物的粒度特征具有濠河流域气候干湿变化的指示意义:粒径粗指示降雨量较多的湿润气候,粒径细指示降雨量较少的干旱气候。

细胞神经网络方法是一种有效的重力异常提取方法,提取出的重力异常信息具有较强的横向分辨能力,但如何训练优化模板是影响该方法提取精度的关键所在。笔者引入粒子群优化算法进行参数优化,结合细胞神经网络和粒子群方法各自的特点,通过细胞神经网络动态性能分析,对模板加入约束条件,并在粒子群算法中引入收缩因子,提出一种基于改进的粒子群优化的细胞神经网络算法。使用该方法进行了模型验证和实际资料处理,处理结果表明,该方法提高了重力异常提取的稳定性,能够更准确地提取油气藏重力异常信息。

位场向下延拓迭代法的实质内容是"向上延拓而不是向下延拓"和以"迭代的结果趋近于观测值"为标准的操作过程。根据数据操作流程剖析了位场向下延拓迭代法的运行机制,得到了迭代数据在空间域的变化规律,即用迭代法将观测高度的位场向下延拓一个深度h。这实际上是通过不同高度的向上延拓来实现的。也就是说,迭代次数增加一次,涉及的上延平面就增大一个h的高度。一般地,迭代次数n与上延高度h的关系为n~(n+1)h。在空间域中,初值、上延结果、差以及每一次校正后的结果都能用满足莱布尼兹定理的交错级数表示,从而得出了迭代法能够收敛的结论;或者,以"观测高度上的实测值与计算值的差值小到可以忽略"为标准,从数学上也能证明迭代法能够收敛。数学推论和模型试验结果说明了迭代的位场初值可以任意给定。在实际操作中,迭代误差标准的影响和由于迭代误差标准不恰当可能出现不能达到迭代标准的情况,需引起注意,也值得进一步研究。

为了研究地形对频率域航空电磁法的影响程度,以及如何有效提取由于地形产生的航空电磁场,笔者利用频率域有限差分法开展了复杂地形条件下的频率域航空电磁响应计算和分析研究。计算结果表明,坡度较陡的地形对频率域航空电磁响应影响较大(尤其在沟谷位置地形影响最大),以至于增加了电磁异常的复杂程度,影响了电磁异常的解释结果。在综合研究的基础上,采用二维和三维的地形校正方法对典型地形地电模型进行校正,有效去除和压制了地形引起的电磁干扰异常,突出了异常体引起的电磁异常,提高了频率域航空电磁的解释效果。

在地球物理勘探过程中,观测数据有限且存在误差,导致反演结果存在非唯一解。为了解决非唯一性问题,笔者研究了交叉梯度数学理论,实现了用交叉梯度约束2D 大地电磁和地震初至波走时的联合反演,并建立了2个模型。通过各自模型实验和不同模型间的对比,证明了交叉梯度联合反演比单独反演修复几何形态和物性参数的效果好,且交叉梯度与岩石物性无关;利用得到的交叉梯度图进一步证明了联合反演模型相似度高,也从交叉绘图中得到联合反演的物性关系更好的结论,反向证明了联合反演的正确性。

在海上地震资料采集过程中,涌浪噪声是一种常见的噪声干扰,这类噪声一般表现为低频、强能量、长周期,使用一般的方法很难在去噪的同时达到信号保真的效果。笔者针对该噪声的特征,选取了基于波动方程炮检距连续(offset continuation,OC)算子的OC-Seislet变换方法进行消噪处理;该方法应用OC算子来表征复杂波场,对含噪声数据进行压缩,在变换域通过软阈值处理实现信噪分离,再将结果反变换到数据域,从而达到去除涌浪噪声的目的。通过对模型数据和实际数据的处理,验证了OC-Seislet变换方法能够在去除原始数据中涌浪噪声的同时,最大程度地保护复杂构造下的地震波信息。