综合运用实测物性、测井解释物性、试油等资料,分别应用分布函数曲线法、测试法、试油法求取饶阳凹陷南部古近系中深层不同深度段的有效储层物性下限,并对物性下限与深度的关系进行了回归拟合。在此基础上,引入孔隙度差值,结合饶阳凹陷南部古近系中深层储层的沉积特征、成岩作用特征及地层压力特征分析,探讨了有效储层发育的控制因素。结果显示:研究区辫状河三角洲前缘水下分流河道、河口坝沉积微相有利于有效储层的发育,而席状砂、水下分流间湾砂体有效储层发育较少,储层物性较差;厚度大于3 m的砂体有利于有效储层的发育。研究表明:成岩作用对储层的影响主要表现为压实作用和胶结作用使储层物性降低,而溶蚀作用使储层形成次生孔隙、提高储集物性;地层超压的存在促进有效储层的发育。

综合运用岩心观察、薄片鉴定、物性分析、压汞分析及试油分析等技术方法,对华庆地区长6₃段低渗储层特征进行了系统研究,分析了低渗储层的成因,并探讨了优质储层的主控因素。结果表明,华庆地区长6₃段储层的厚层块状砂岩主要由具有液化流性质的砂质碎屑流沉积形成的相对较厚块状砂岩纵向叠置组成。岩石类型主要为长石砂岩,其次为岩屑长石砂岩;储层具有低孔特低孔-特低渗透超低渗透特征;储集空间主要包括粒间原生孔隙、次生溶蚀孔隙及晶间微孔隙,为小孔微细喉型孔隙结构。杂基含量高、成分成熟度和结构成熟度差是华庆地区长6₃低渗储层形成的主控因素,压实作用对其形成起到强化作用。沉积鼎盛时期水动力强的主力沉积期次,形成泥质含量较低的砂岩是优质储层形成的主控因素,而较大的储层厚度是优质储层形成的必要条件。

渤海湾盆地石臼坨凸起沙一、二段所发育的扇三角洲储层,在沉积演化过程中由于古地貌特征的不同,造成储集砂体形态特征及分布规律的不同,储层认识困难。通过分析断裂活动对古地貌格局的控制作用进行古地貌恢复,研究不同地貌单元与沉积体系的匹配关系,阐明了古地貌对沉积体系发育类型和沉积特征的控制作用,揭示了扇三角洲的沉积过程。在此基础上结合地震属性分析技术,精细描述了各沉积期次扇体的展布特征,并对沉积演化过程中扇三角洲沉积体系发育的差异性进行了解析。最终明确了盆地边缘沟谷和古地形发育特征对物源的控制作用,形成了"大沟对大扇,小沟对小扇"的沉积模式指导依据;同时确定了斜坡带上扇三角洲的沉积规律和砂体分布的控制机理。

鄂尔多斯盆地苏里格气田西区盒₈^下亚段主力含气层段相的研究观点较多,不同认识导致各个沉积相域内砂体对比和预测存在着较大的差异,从而给勘探井位部署增加了难度。笔者在前人研究成果基础上,充分利用钻井、测井、岩心、地震、分析化验和野外露头等多种资料和手段,采用岩石学特征分析、岩心沉积构特征观察、古生物化石证据、研究区柳林成家庄野外露头沉积序列揭示、测井相特征和河流相地震特殊反射结构观察等多种研究手段和方法,对该区盒₈^下亚段的沉积相进行了详细论证、分析和描述。研究结果表明,辫状河沉积是苏里格西区盒₈^下亚段主要的相类型;干旱与潮湿气候的频繁交替变化,是导致砂体研究区目的层垂向砂体厚度大、非均质性强和砂体横向变化快的主控因素。

探讨苏里格气田水平井地质三维导向技术,为水平井规模化开发提供新的思路和技术。以区域地质背景、区块砂体展布规律为基础,由常规二维地层对比求取地层视倾角发展为地层三维空间对比求取真倾角,精细对比地层及储层展布情况,并结合辫状河沉积微相及其发育特征和随钻参数分析评价开展水平井地质导向分析。研究区盒₈段辫状河道主要发育河道充填、心滩微相、废弃河道、越岸沉积4种微相;以沉积微相分析技术为基础的地质三维导向能够有效保证水平段钻遇率。在储层三维空间对比闭合基础上,形成了以沉积微相赋存规律、砂体地质规模及特征分析为核心的水平井地质三维导向技术,完善了水平井地质导向方法。

在特定地质背景下,低熟气可以聚集成藏。由于沉积盆地的古环境、母质类型及有机质演化程度的不同,仅以低熟气源岩物理化学性质为侧重点的烃源岩评价方法很难对不同沉积盆地中的烃源岩的生烃潜力进行相对优劣排序。因此,为了快速有效评价低熟气源岩的生烃潜力,分析了w(TOC)、I_H、w("A")等10个因素对气源岩生气能力的影响,建立有效低熟气源岩评价指标体系。并运用层次分析法和模糊数学,建立低熟气源岩生烃潜力评价模型。应用此模型对乌连戈伊气田进行了生烃潜力评价,评价结果表明:Achimov气藏、Bazhenov气藏、Vasyugan气藏、Pokur气藏烃源岩是低熟气源岩;Neocomian气藏和Tyumen气藏烃源岩介于低熟气源岩和常规气源岩之间;Tampey气藏烃源岩属于常规气源岩。这与Galimov所得结论是完全吻合的,说明模型的评价结果是可靠的,可以实现低熟气源岩的综合评价,值得推广应用。

采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)方法对兰坪盆地古近系104件细碎屑岩样品进行了稀土元素及微量元素分析,结果显示∑LEE含量较高,轻稀土含量较富集、重稀土含量较亏损,显示出明显的"右倾"型配分模式。根据稀土元素和微量元素特征、w(Zr)-w(Th)、La-Th-Sc、Th-Sc-Zr/10等多种沉积构造背景判别图解及多种交叉分析方法,对兰坪盆地古近系细碎屑源岩构造背景进行了详细研究。利用La/Th-Hf和La/Yb-∑REE判别图解对兰坪盆地古近系源岩属性进行了分析,结果表明:兰坪盆地古近系碎屑源岩主要以上地壳长英质岩石为主,并混有少量基性岩,反映其物源区构造背景为早期为大陆岛弧构造背景,至晚期逐渐过渡为被动大陆边缘构造背景。

为能科学、快速量化地圈定出大洋海山钴结壳优质矿区,笔者基于国际海底管理局提出的矿区选取模型,利用我国西太平洋海山钴结壳资源调查的公开的拖网采样资料,综合钴结壳的分布规律和证据权法所得海山钴结壳资源预测后验概率图,将西太平洋麦哲伦海山区戈沃罗夫盖特平顶海山圈定为钴结壳资源前景较好的远景区,并采用人机交互式的矿区圈定方法圈定出符合国际海底管理局规章要求的7个群组共100个钴结壳矿块。据此估算出戈沃罗夫盖特平顶海山湿结壳资源量为69 487.6×10⁴ t;圈定的100个矿块主要分布在2 000~3 000 m斜坡上,湿结壳资源量为14 092×10⁴ t,干结壳资源量为9 789.35×10⁴ t;锰金属量为1 961.3×10⁴ t,铜金属量为10.17×10⁴ t,钴金属量为54.06×10⁴ t,镍金属量为34.87×10⁴ t。这些数据表明,戈沃罗夫盖特平顶海山规模较大,钴结壳资源前景潜力大,可作为钴结壳深入调查和矿区申请备选海山。

安徽铜陵焦冲金矿床位于长江中下游铁铜金银铅锌成矿带铜陵矿集区内,矿体主要赋存在下二叠统栖霞组(P1_q)灰岩中。根据野外地质特征及含矿组合,将矿床划分为3个成矿阶段:黄铁矿-石英阶段、石英-硫化物阶段和石英-方解石阶段。笔者对该矿床不同成矿阶段石英和方解石进行了详细的岩相学观察和显微测温研究。结果表明,该矿床的均一温度区间分别为410~440 ℃、320~350 ℃和260~320 ℃。显示早期的黄铁矿-石英阶段、石英-硫化物阶段,直到晚期的石英-方解石阶段均一温度呈现逐渐减低的趋势。根据公式计算矿床成矿深度约1.5 km,成矿压力400×10⁵ Pa。流体沸腾作用是金属硫化物大量沉淀的主要机制。

查个勒铅锌矿床是西藏中冈底斯成矿带中段新发现的一个大型斑岩-矽卡岩型矿床,但其成岩成矿时代一直缺乏年代学约束。本文对该矿床含矿斑岩进行了LA-ICP-MS锆石U-Pb定年、辉钼矿Re-Os定年、主量和微量元素分析及Sr-Nd-Hf同位素组成研究,获得中冈底斯成矿带中段铜钼铅锌银矿化时代。含矿斑岩LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄为64.6~62.9 Ma,代表岩浆的结晶年龄;辉钼矿Re-Os等时线年龄为(62.3±1.4)Ma,代表查个勒主成矿年龄,与其构造岩浆事件一致;结合区域林子宗群大规模火山活动(65~45 Ma)以及以亚贵拉铅锌矿床(68.6~ 65.0 Ma)为代表的成矿作用,表明在印度与欧亚大陆主碰撞过程中均可产生不同规模的成矿作用。查个勒含矿斑岩具富硅、富钾,贫钛、贫磷特征,铝饱和指数(A/CNK)为1.12 ~ 1.60,富集大离子亲石元素Rb、Th、U,亏损高场强元素Nb、Zr等,与冈底斯成熟大陆地壳物质相比具相对高的ε_Nd(t)值(-6.64 ~ -5.79)和相对低的(⁸⁷Sr/⁸⁶Sr)_i值(0.711 813~0.717 307),并具不均一的锆石ε_Hf(t)值(-7.02~-1.27)以及古老的锆石Hf同位素地壳模式年龄(T^C_DM=1 093~1 419 Ma),属于过铝质S型花岗岩类。本文认为中冈底斯成矿带中段古新世岩浆活动和成矿作用,很可能与雅鲁藏布江洋盆闭合之后的印-亚大陆碰撞诱发幔源岩浆底侵导致的冈底斯地体古老地壳物质部分熔融有关,岩浆在上升过程中有不同程度的分离结晶。

重庆市南川武隆铝土矿是黔中渝南铝土矿成矿带的重要组成部分。为初步查明重庆地区铝土矿稀土元素的地质意义,弥补重庆铝土矿成因研究的不足,笔者以重庆南川武隆铝土矿含矿岩系为研究对象,分析稀土元素(REE)的地球化学特征。通过研究发现,稀土元素总量较高,多数样品轻稀土富集,重稀土不同程度亏损。由于含矿岩系中的REE含量在沉积后只有极微弱的变化,因此利用稀土元素的特征及有关参数对铝土矿含矿岩系的形成环境及其物质来源进行了初步判断:Eu中等负异常,含矿岩系以陆相沉积为主,部分为海相沉积;从含矿岩系样品稀土元素总和、Ce异常、Eu 异常情况来看,含矿岩系形成的古水介质呈弱酸性,含矿岩系主要形成于氧化环境中,氧化能力增强时有利于铝土矿的形成;含矿岩系物质来源具有多样性,志留系韩家店组粉砂质页岩与石炭系黄龙组灰岩均可能为物质来源。

卡瓦布拉克杂岩带出露于中天山地块东段卡瓦布拉克阿克塔格地区,沿卡瓦布拉克断裂呈东西向展布。笔者选择构成该杂岩带的中基性岩石主体闪长岩,开展了LA-ICP-MS锆石U-Pb年代学和LA-MC-ICP-MS锆石Hf同位素研究。结果表明:闪长岩中锆石呈自形半自形,发育典型的岩浆锆石振荡生长环带,Th/U值较高(均大于0.40),且Th、U含量呈现较好的正相关关系,为典型的岩浆成因锆石;这些锆石的²⁰⁶Pb/²³⁸U年龄加权平均值为(375±1) Ma,MSWD=0.081,属晚泥盆世,可代表其结晶年龄;锆石具有较均一的Hf同位素组成,初始比值为0.282 655~0.282 747、ε_Hf(t)值为4.0~7.2,其对应的亏损地幔模式年龄为714~842 Ma。结合区域地质资料认为,卡瓦布拉克杂岩带中的闪长岩由亏损岩石圈地幔发生部分熔融而形成。

针对北秦岭丹凤地区产铀花岗岩的区域地层、赋矿围岩、蚀变岩和铀矿石进行稀土元素地球化学研究,结果表明:各类样品具有大体类似的LREE富集及Eu负异常的稀土配分模式,表明它们之间稀土元素特征具有继承性;赋矿黑云母二长花岗岩与区域地层(丹凤岩群变质基性火山岩)稀土元素特征指示,二者均形成于岛弧环境;蚀变花岗岩和铀矿石主要继承了赋矿花岗岩的特征。各类样品Y/Ho值变化范围狭窄,为25.09~33.46,显示它们具有共同的源区。铀矿石具有最高的w_B(∑HREE),且与铀矿石的品位存在正相关关系,暗示HREE与铀的迁移具有同步性。

下扬子地区地处扬子板块东部,其构造变形特征研究具有重要意义。综合利用区域地质、地震、钻井和地球物理等多方面资料,对下扬子地区断裂、地层发育特征精细解释,建立了贯穿研究区的两条区域地质剖面,即宿迁绍兴大剖面和连云港苏州大剖面。研究表明:下扬子地区可划分为6个一级构造变形单元,依次为苏北胶南造山带、苏北冲断区、南北对冲带、苏南冲断区、浙北冲断区和江南造山带,并可进一步细分为14个二级构造变形单元,这些明确表现出本区中、新生代对冲构造变形特征;两条区域大剖面表现出了挤压、伸展、反转等3类典型构造变形样式,具体可分为5亚类、10小类。

桂东大瑶山成矿带是指与侵入于大瑶山地区寒武纪浅变质岩系中的岩浆岩有关、呈近EW向展布的金-多金属成矿带。成矿带内花岗岩类岩浆活动强烈,多呈岩株、岩脉和岩筒状产出,主要岩性为花岗闪长岩、花岗斑岩、二长花岗岩和花岗闪长斑岩。笔者报道了成矿带内的大王顶岩体、大岸岩体、古龙岩体、大村岩体、社山复式岩体和思委岩体的LA-ICP-MS定年结果,并结合前人对大瑶山成矿带内花岗岩类的研究成果,建立了大瑶山成矿带花岗岩类的年代学格架。结果显示,大瑶山成矿带花岗岩类主要形成于加里东期(444.8±2.5) Ma和燕山晚期晚白垩世(96.6±1.1) Ma,燕山早期侏罗纪次之(164.2±2.8) Ma,且花岗岩类岩体侵位年龄与金-多金属矿床的成矿时代具有良好的对应关系。

喀腊大湾位于北阿尔金中东段,为北东向阿尔金断裂与东西向阿尔金北缘断裂所夹持,区内遍布中酸性侵入岩。笔者选取喀腊大湾地区4337高地北花岗闪长岩岩体为研究对象来反演喀腊大湾地区构造演化。岩石地球化学数据表明,岩体为高钾钙碱性I型花岗岩,可能是下地壳中钾和高钾变质玄武岩在高压条件下部分熔融形成的。4337高地北花岗闪长岩岩体锆石 SHRIMP U-Pb年龄为(494.4 ± 5.5)Ma,表明其为晚寒武世岩浆活动的产物。结合岩体的地球化学、微量元素构造环境判别图解、年代学和区域地质背景的特征,判定其形成于与俯冲有关的活动陆缘(大陆弧)构造环境。同时,结合前人对喀腊大湾地区岩浆岩的研究,认为该区在早古生代发育一条活动陆缘(大陆弧)岩浆岩带,指示北阿尔金局限洋盆在晚寒武世早中奥陶世向南俯冲在中阿尔金地块之下。通过对比北阿尔金东西段报道的中酸性侵入岩年龄数据,认为北阿尔金局限洋盆西段经历了更长时间的俯冲,整体呈东早西晚的剪刀状闭合。

笔者应用因子克里格分析方法,研究了珠江口西部海域388个表层沉积物中7种重金属元素Cd, Ni,Cu,Zn,Pb,Cr和As的空间结构特征,识别并分离了重金属元素不同尺度的空间主成分及其分布特征,探讨了不同空间尺度重金属的物源及控制因素。结果显示,研究区7种重金属元素在空间上存在块金尺度、局部尺度(变程为60 km的球状结构)和区域尺度(变程为160 km的球状结构)3种尺度的空间变化。以迭代算法模拟了研究区重金属元素线性协同区域化模型。根据不同尺度上区域化因子的主成分得分分布特征可知:局部尺度上,F₁因子(Zn,Cr,Ni,Cu)和F₂因子(As)的高值区表现为"牛眼"状局部特征,并分布在陆地沿海的河口或者港湾区,指示了可能受人为污染成分影响的重金属区域。其中,雷州半岛东部沿海是最可能的重金属污染区,其空间分布主要受控于局部的地形、海流等因素。F₂因子不同于F₁的空间分布,主要在于As不同于Zn,Cr,Ni,Cu等的地球化学行为。区域尺度上,F₁(Zn,Cr,Ni)和F₂(As)因子主要反映了不同陆源母岩物质的影响。Zn,Cr,Ni等主要源于华南大陆陆源母岩物质,而As主要受到海南岛陆源母岩物质的控制。F₁和F₂因子得分高值区整体上表现为NNE向自陆地向较深海域延伸的"片状"分布特征,推测其主要受到海平面变化及NNE向区域性海洋环流的控制。

地震扰动区存在大量震裂松散坡体,在持续或者密集的降雨条件下极易转化为滑坡灾害。同时,滑坡又会给泥石流提供大量松散固体物质,增加泥石流的危险性。因此,在震区,灾害通常以"链"的形式出现,比单一灾种危害性大。为了更有效地对地质灾害危险性进行评价,笔者将滑坡、泥石流作为灾害链,综合地加以分析和研究。选择5·12汶川大地震中受灾严重的都江堰市白沙河流域的17条泥石流沟作为研究区,建立滑坡-泥石流危险性评价耦合模型,研究24 h不同降雨量条件下小流域滑坡泥石流危险性的变化。耦合模型包括了坡体稳定性评价模型,水文模型及以泥石流规模、发生频率、流域面积、主沟长度、流域高差、切割密度、不稳定斜坡比为评价因子的泥石流危险性评价统计模型。研究结果表明:随着降雨量的增大,参与泥石流活动的松散物质方量持续增加,但当24 h降雨量超过200 mm后,泥石流沟的危险度等级不再发生变化;17条泥石流沟中4条为中危险度,12条为高危险度,1条为极高危险度。这说明研究区地质灾害问题相当严峻,在多雨季节存在泥石流群发的可能性,直接威胁到居住在泥石流沟附近的人民群众生命财产安全;因此,对于有直接危害对象的高危险度及其以上的泥石流沟,应该按照高等级设防标准进行工程治理及发布预警报。同时也说明,将滑坡、泥石流作为灾害链研究具必要性和可行性。

黄河上游龙羊峡刘家峡河段两岸岸坡形成了众多残留体积超过10⁸ m³的古巨型滑坡,最大体积近30×10⁸ m³,且大部分堵塞过黄河。但部分巨型滑坡至今未有学者进行科学研究,其中包括德恒隆滑坡和锁子滑坡。结合区域地质环境条件,通过对德恒隆-锁子两个巨型滑坡基本特征和滑坡堵塞黄河的野外7个地质现象进行分析,并对德恒隆-锁子滑坡形成机制进行初步探讨,认为德恒隆-锁子滑坡为地震型滑坡,且形成原因与青藏高原8万 a的构造期有密切关系。通过分析黄河沿岸堰塞湖湖相沉积,认为堰塞湖形成时间为8万 a左右,这与德恒隆-锁子滑坡的形成年代一致。因此德恒隆-锁子滑坡在地震作用下触发并堵塞黄河。

锁儿头滑坡是甘肃舟曲县城附近一个巨型老滑坡,自20世纪70年代末以来一直处于缓慢活动之中。滑坡所处的地质环境表明,锁儿头滑坡长期缓慢滑动是具有特殊性质的滑坡物质在自重、边界断层活动、白龙江侧蚀和地下水四大因素联合作用下的结果。然而,除自重这个基础因素外,其余三个因素在该滑坡中的作用程度如何,目前尚无定论。笔者在野外调查和监测数据分析的基础上,采用数值模拟手段,定量分析了三个因素对滑坡活动速率的贡献程度。研究结果表明:对于组成物质松软的锁儿头滑坡而言,除了其流变性质外,地下水和断层活动是导致滑坡长期缓慢活动的主要因素,其中地下水位上升的作用略大于断层活动;尽管滑坡在不同因素作用后的位移模式基本一致,但位移速率有明显差异;相较于单独自重作用,边界断层活动使滑坡位移速率增大20%~47%;地下水位上升1 m后,滑坡位移速率增大20%~97%,且随着水位上升量的增加,滑坡位移速率进一步增大;白龙江侧蚀仅对滑坡临江前缘部分的位移速率影响较大,但位移速率的增大幅度与白龙江水流速度并无明显正相关。

针对现有岩石破碎研究的现状以及不足,进行高频微幅冲击振动作用下的岩石破碎行为计算方法研究。首先建立高频微幅冲击振动模型,在此基础上建立求解破岩体积、破岩比功、岩石裂纹长度的计算方法,并分析冲击频率、幅值对岩石破岩效率的影响。通过对比试验与算例结果,验证了计算方法的可靠性。结果表明:当冲击频率增加到2 000 Hz时,冲击时间的周期将减小到0.001 s,冲击力将会增加到12 900 N,钻头吃入岩石的深度以及冲击末速度也对应增加;并且高冲击频率、低幅值能够增加破岩体积、减小破岩比功、增加岩石裂纹长度。研究结论对于提高破岩效率,进行高频微幅冲击振动破岩的技术研究与工具研制具有参考价值。

分析流量衰减曲线是研究岩溶含水层水文地质参数的重要手段。在阐明流量衰减分析理论的基础上,通过连续监测一年寨底地下河出口的小时流量过程,共获取8 784组流量数据。首先选取典型的2013年9月25日3:00暴雨后至2013年10月13日17:00的446组流量数据作为研究对象,并利用MATLAB软件对该时间段的流量过程进行曲线拟合,从而确定了不同阶段流量衰减系数分别为0.642 5、0.025 8、0.001 5;然后通过流量衰减系数计算寨底不同含水介质导水系数T与给水度S的比值;最后利用裂隙率近似给水度的方法确定了寨底不同含水介质的水文地质参数。结果表明,寨底岩溶管道、裂隙、基岩介质导水系数分别为:258.87、3 865.98、40.64 m²/d。说明辅以必要的水文地质调查,确定管道分布和径流距离,流量衰减曲线可用于计算岩溶含水层不同介质的导水性能和给水度。

对黄河上游靖远景泰段峡谷进行系统野外考察,在靖远县金坪村(JPC)发现典型的全新世古洪水滞流沉积物。通过光释光(OSL)测年和与黄河吉县段FJJ剖面进行地层对比,确定这期特大古洪水事件发生在 3 200~3 000 a B.P.,即全新世中期晚期气候恶化转折阶段,对应着我国历史上商末至西周早期。采用古洪水水文学方法恢复古洪水洪峰水位,并且采用比降-面积法计算这一期多次古洪水事件的洪峰流量为 16 110~17 740 m³/s。同时,根据野外调查获得 2012年7月31日黄河上游大洪水的洪痕高程,采用相同参数和方法恢复其洪峰流量,误差仅有 2.7%,表明在该河段对于古洪水水文恢复计算参数选取和计算结果是可靠的。

为使TiO₂能在可见光作用下发挥光催化作用,并易于从水中分离,将掺有稀土金属离子Er³⁺的上转换发光剂Er³⁺:YAlO₃与TiO₂采用溶胶-凝胶法结合,再将其负载于聚氨酯海绵(PS)载体表面,制备Er³⁺:YAlO₃/TiO₂-PS光催化剂。利用响应面(RSM)方法对光催化材料制备条件进行优化,根据中心组合设计方法设计出3因素5水平析因实验,以光催化剂对苯酚的降解率作为响应值,得到最佳的催化剂制备条件:在水热处理温度110~114 ℃、光催化剂中TiO₂质量浓度60~65 mg/L、海绵/溶胶负载比20 g/L时苯酚降解率最佳,与实测结果相符。

传统固定翼航空电磁探测采用总场dB/dt进行电导率深度成像,不仅损失多分量测量信息,dB/dt与电导率的非唯一性也影响数据的成像精度。笔者提出了一种基于磁场双分量(B_x, B_z)查表的联合电导率深度成像算法,根据固定翼电磁响应的正演计算,建立按时间道划分的B_x-B_z-电导率-飞行高度数据表,利用磁场双分量联合查表与插值算法确定视电导率,避免了由于电磁数据二值性引起的视导率不确定性问题;根据扩散深度公式得到视深度,并计算成像深度,从而得到双分量联合电导率深度成像结果。基于一维大地模型正演数据与准二维大地模型正演加噪数据,分别采用磁场双分量联合查表法、总场查表法和单分量查表法对仿真数据进行电导率深度成像,结果表明磁场双分量联合查表法优于单分量与总场查表法,较单分量电导率深成像精度提高了7%。

面对大深度和三维探测,标量CSAMT(controlled source audio-frequency magnetotellurics)已显力不从心,而张量CSAMT正逐渐成为研究热点。在前人研究基础上,笔者就张量CSAMT数据处理方面提出Mohr圆分析和传统坐标旋转两种处理技术,并首次创新性地使用我国自主研发的综合电法仪开展了张量CSAMT示范应用。结果表明:Mohr圆分析和传统坐标旋转法相结合应用效果良好,可定性挖掘地下地质体的纵向和横向构造特征,主轴方位的视电阻率和阻抗相位与目标体对应良好,并且电阻率反演结果与钻孔等地质资料综合分析对建立试验区的地质地球物理模型是有益的。

针对地震信号多子波分解与重构技术中匹配追踪算法能够根据地震信号自身特点进行自适应分解、但其计算量庞大的问题,笔者提出一种粒子群快速优化算法,用于快速搜索地震信号稀疏分解的最优匹配原子。即在迭代过程中,将搜索区域确定在高斯函数能量集中的部分,避免了搜索过程的"贪婪性",能有效降低稀疏分解复杂度。同时,在粒子群算法中引入了一种多项式变异算子,可以有效避免搜索最优解的过度集中。实验结果证明,此算法将匹配追踪的分解精度提高了67倍,更使计算效率提高了153倍。

针对水平井和大斜度井中阵列侧向电极系的工作原理,利用多电场叠加方式进行电场合成,采用三维有限元方法模拟仿真各个分电场的场分布,进而利用电场线性叠加原理得到阵列侧向测井响应。在基于计算机仿真的基础上,得到阵列侧向五条测井曲线的径向探测深度,阵列侧向径向探测深度要小于深侧向探测深度。考察了三维地层模型下井斜和侵入深度变化对阵列侧向测井响应的影响,分析了水平井和大斜度井中阵列侧向测井响应特征。模拟结果表明,在井斜小于15°时,阵列侧向测井响应受井斜影响小,可以不进行井斜校正;井斜超过60°的大斜度井以及水平井中,阵列侧向测井响应视地层厚度逐渐增大,测井响应值与直井条件下响应值差别较大,必须进行井斜校正。

隧道在施工开挖中会遇到各种地质问题,其中以断层和软弱带居多,目前隧道地质预报主要采用TSP(tunnel seismic prediction)系统进行。虽然TSP技术应用广泛,但目前对它的研究工作主要集中于工程应用实例,采用正演模拟方法进行的研究较少。笔者采用有限元方法模拟隧道地震波场,采用波场快照与时间记录相结合的方法研究断层对隧道地震波场传播的影响,并对含断层模型的时间记录进行了反演处理,得到了数值模型的速度云图和反射层位图。数据处理结果表明:采用TSP Win软件默认值处理得到的速度云图与模型设定的断层位置一致;根据反射层位图,对异常速度带的层状模型来说,P波预报的准确性更高。研究表明,TSP系统具有良好的抗噪性能。通过对工程实例的处理,验证了数值模拟所得结论。

笔者以湖南大根垄钨多金属矿为试验研究区,以20 m点距在已知矿体上方取土壤样,并按照24 h提取时间、1 000 mL HNO₃提取液、50 cm电极间距等工作条件进行了地电提取试验。结果表明,地电提取前后土壤中的元素含量变化不大,被提取到的金属元素应属土壤金属总量的一部分。次生晕与地电提取的异常形态对比发现:Co、Ni较清晰,W次之,Cr无异常;元素的异常特征主要取决于土壤中该元素的活性形式所占比例。综合分析认为地电提取异常与矿体的相对位置有关:矿体的下坡位置以及控矿断裂附近容易形成异常,距离原生矿体太近则会对异常有明显干扰。在本矿区,矿体风化程度越高对Co、Ni的地电提取异常越有利;其异常宽度一般比次生晕窄。