高精度重磁方法寻找隐伏矽卡岩型铁矿

位于华北克拉通东部的鲁中莱芜地区是矽卡岩型富铁矿重要产区,矿床主要产于矿山岩体与中奥陶统碳酸盐岩地层的接触带中。本文利用最新重磁测量成果,对矿山岩体外围西部石家泉—刘家庙一带重磁异常特征进行了细致研究,结合区内已知铁矿重磁场特征,圈定了深部找矿靶区。在成矿有利地段布设了大比例尺重磁剖面,以已知钻孔为约束条件,利用2.5D重磁联合反演技术,对重磁异常进行了定性及定量解释。解释结果为后续钻孔位置布设及深度预测提供了依据,该钻孔揭露了15.8 m厚的富铁矿,找矿效果显著,为今后本区进一步寻找矽卡岩型铁矿提供了重要指示依据。

渝东南复杂构造区常压页岩气地球物理勘探实践及攻关方向

中国南方常压页岩气资源潜力大,主要分布于四川盆地周缘构造复杂区及盆外褶皱带,具有地表、地下双复杂地质条件,地震采集品质差、成像精度低、甜点参数变化规律不清。本文系统总结了渝东南地区常压页岩气地震采集、成像处理、储层预测等方面的研究成果与技术进展:①形成了变密度三维观测系统设计技术、灰岩地表复杂山地地震激发接收技术,确保复杂地下构造反射波场充分采样,提升采集资料品质,提高施工效率。②完善了复杂山地地震叠前预处理技术、盆缘过渡带复杂构造成像技术、盆外褶皱带向斜构造成像技术,成果剖面信噪比高,有效频带宽,构造成像精度高。③基于岩石物理特征研究,实现优质页岩厚度、地层压力系数、脆性的定量预测;基于统计岩石物理,实现页岩有机碳含量、含气量、孔隙度的定量预测;利用有限元应力场模拟技术,揭示古应力场演化,实现多期构造改造叠加作用形成裂缝的定量预测;采用组合弹簧模型今应力场预测技术,明确今地应力场分布规律。通过攻关研究,有效指导了常压页岩气甜点预测与勘探开发,为南川常压页岩气田的发现提供了依据。下步应重点攻关基于5G无线节点接收的更加科学合理的地震采集技术、复杂山地高陡构造高精度自动化成像处理技术,以及“地质—工程—经济”一体化的甜点地震评价方法。

皖南典型区耕地土壤重金属富集特征、来源识别及健康风险评估

为探讨安徽省皖南山区典型耕地土壤重金属富集特征及成因,以安徽省东南部宁国市为研究对象,在耕地中采集1399件表层土壤样品,测定As、Cd、Hg、Pb、Cr、Ni、Cu、Zn元素含量,运用相关分析、土壤环境质量农用地土壤污染风险、地质累积指数、健康风险指数及PMF(正定矩阵因子分解)模型方法开展重金属风险评价及来源识别。结果显示:As、Cd、Hg、Pb、Cr、Ni、Cu、Zn含量的平均值分别为:15.8×10^(-6)、0.41×10^(-6)、0.106×10^(-6)、31×10^(-6)、67×10^(-6)、29.00×10^(-6)、29×10^(-6)、94×10^(-6),除Ni外,其他元素均高于安徽省背景值;重金属土壤污染风险水平整体较低,有866件土壤样品重金属含量低于风险筛选值;地质累积指数结果表明,耕地土壤主要受到Hg、Cd、As污染;健康风险评估结果显示,研究区内成人非致癌与致癌风险水平均在可接受范围内;基于PMF模型,确立了研究区重金属4种来源:与人类活动相关的工农业排放源、大气沉降源、与土壤类型相关的成土母质源和地质背景源。

基于土壤有机碳含量的黑土层厚度预测及影响因素分析

黑土层厚度是黑土的一项基本属性,是衡量土壤肥力和侵蚀程度的重要指标,其空间预测的研究对支撑我国黑土地保护工程、保障粮食安全具有重要意义。本文参考土壤系统分类中黑土层的诊断特征,将有机碳含量高于成土母质6×10~(-3)作为黑土层的判定标准,并利用有机碳在土壤垂向剖面上的指数分布规律,推算出黑土层厚度的计算公式。基于多目标区域地球化学调查获取的62 896个表层土壤和15 687个深层土壤的有机碳测试数据,对松辽平原黑土层厚度进行了详尽的空间预测分析,并探讨了黑土层厚度与土壤类型和气候因子之间的关系。结果显示,松辽平原黑土层厚度在0~165 cm之间,中位数为23.33 cm。黑土层空间分布呈现出显著的非均质性,整体呈西南薄、东北厚的分布特点。沼泽土和泥炭土的黑土层平均厚度最大,在60~80 cm之间,其次为黑土,平均厚度为56 cm,白浆土和草甸土的黑土层平均厚度在40~50 cm之间。黑土层厚度的空间分布与气候条件关系紧密,主要表现为与温度呈显著的负相关,与降雨量呈正相关。同时,研究发现年均温0℃是影响黑土厚度的一个重要温度阈值,当年均温高于0℃时,黑土层平均厚度在80 cm以上,并且不再随温度发生变化。随着气候变暖,年均温0℃等温线的南移可能对黑土层厚度产生重要影响。

辽东郑屯地区基于广域电磁法的深孔验证

辽东金矿床的发育被认为受变质核杂岩体系叠加拆离断层带控制,传统观点判定永宁盆地永宁组盖层厚度达到几千米以上,阻碍含矿流体的运移的同时,不利于形成大规模金属矿床。辽东地区矿床深部探测投入少、研究程度低,勘查探测深度长期局限于1 km以内。本文在郑屯地区采用广域电磁法获得了3 km以浅的电阻率分布特征,厘清了辽东盖层厚度为千米左右,突破了对永宁组巨厚盖层的传统认识;进一步施工2 km深钻开展验证,在孔深1 345 m处发现永宁组地层与下伏太古宙基底呈不整合接触关系,界面附近未见明显的构造拆离迹象。本研究证实永宁盆地盖层厚度仅为千米左右,结合区内多期活动断裂构造和密集分布的浅成岩脉群,初步判定永宁盆地的成矿地质背景类似胶东金矿集区,推测存在华北克拉通破坏时期含矿变质流体或岩浆热液运移至界面上部成矿的可能。辽东地区具有实现多金属找矿突破的潜力,广域电磁法勘探为深地成矿预测指明了方向。

滨里海盆地东缘速度建模方法研究与应用

滨里海盆地东缘阿克若尔地区石炭系碳酸盐岩顶面低幅度构造具有较大的油气勘探潜力,由于上覆下二叠统地层分布复杂,横向速度变化大,使得石炭系低幅度构造成图存在很大难度;为了解决研究区构造快速成图的问题,通过3种速度建模方法对比,优选出分频层速度反演方法,建立研究区的速度模型,解决了分频层速度反演受常规层速度反演方法横向连续性的限制问题,对下二叠统碳酸盐岩异常体的速度刻画更为准确;同时,分频层速度反演方法与井—震速度谱协同速度建模方法和常规井约束层速度反演相对比,提高了研究区下伏石炭系低幅度构造的深度域成图精度,取得了较好的效果。

多源频率域地震勘探技术及应用

在城市地球物理勘探中,因受到城市中各种强电磁机械干扰和交通建筑阻隔,诸多地球物理勘探技术勘探效果不佳。本文基于瞬态面波、微动台阵和微动谱比,采用多点三分量低频传感器获取的多源频率域地震数据,综合提取两种特征曲线后进行联合反演,实现融合3种技术的多源频率域地震勘探。其中,提出了双源综合频散谱提取技术、双源特征曲线联合反演技术和基于非均匀介质的等效均匀介质正演技术,勘探成果的精度和效率均得到了提高,在工程实践中得到验证。

基于改进蝴蝶优化算法的瑞利波频散曲线反演方法

瑞利波频散曲线反演问题的多解性和反演目标函数的多极值特点,使得常规非线性优化算法可能会产生收敛不稳定、易陷入局部最优等现象。在基本蝴蝶优化算法的基础上采用动态开关概率,引入非线性自适应权重因子,既增加了算法前期的全局探索能力,也保证了后期的局部开发能力。同时,在迭代过程中对最优解进行逐维柯西变异,利用贪婪算法更新最优位置,引导种群向全局最优靠近,通过对4种常用的Benchmark函数的性能测试,表明改进的蝴蝶优化算法无论是在单峰函数还是多峰函数上的全局寻优能力明显优于遗传算法和粒子群算法。采用不同算法针对3种理论地质模型的频散曲线进行反演,发现改进蝴蝶优化算法在频散曲线含10%随机噪声的情况下仍然能够得到与理论模型更加接近的反演结果。最后将改进蝴蝶优化算法应用于实际瑞利波数据,反演结果与实际钻孔揭露的地层分布情况高度吻合。且与遗传算法和粒子群算法相比,改进蝴蝶优化算法在收敛速度、求解精度和稳定性方面都有显著的提升,具有一定的实用价值和应用前景。

安徽滁河断裂带温泉水地球化学特征及其形成机理

滁河断裂带上发育了多个与构造活动有关的温泉,除南端的半汤温泉外,其余温泉大多热能利用不甚理想,给当地相关产业的发展带来了影响,因此有必要选取滁河断裂带上的典型温泉,从水化学特征及其形成机理上进行研究,以期为后续温泉群地热资源的合理利用及勘查方法的选择提供科学依据。据此,以滁河断裂带半汤、昭关和香泉的温泉为研究对象,分别采集了温泉水、冷井水、地表水样品,总计9个样品,完成了样品中阴阳离子、常量和微量元素25个指标的组分测试,开展了样品的氢氧同位素数值测定。通过25个指标实测数据的分析,以及氢氧同位素示踪地热水来源及受控因素研究,结果表明:3个地区的温泉水都偏向于CaSO_(4)型,均与地下水和围岩发生相互作用密切相关;半汤和昭关地区各自的温泉水、冷井水及地表水具有同源特征,地热水主要由当地降水、地表水进行直接补给,香泉地区温泉水、地表水和冷井水同源特征较弱,地下冷水径流与地热水来源不同,需要在温泉主控因素判断中引起注意;研究区玉髓温标的计算结果与采出地表热水温度接近,而石英温标的计算结果与深部的热储温度相近。研究结果初步揭示了滁河断裂带温泉水的地球化学特征,温泉水的补给关系及水岩相互作用状况,提出了该区有效的地球化学温标,有助于加深滁河断裂带温泉机理及调控因素的认识,在后续温泉功能提升和地热资源开发利用方面具有实际应用价值和研究方法示范。

SOTEM野外数据采集中的关键参数分析

电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)在野外数据采集中涉及诸多参数,它们的选择与实测数据的信号质量、探测灵敏度等密切相关。本文依据中国地球物理学会团体标准《电性源短偏移距瞬变电磁法勘探技术规程》(T/CGS 002—2021)中的相关规定,并结合一些数值模拟和实际案例,对发射源长度、发射基频、偏移距、装置类型、观测分量等关键参数的选取依据进行了分析与阐述,获得的相关认识对指导SOTEM野外施工、发挥SOTEM探测性能具有重要意义。

基于前馈神经网络井控多属性融合的断裂识别方法

塔里木盆地碳酸盐岩断控缝洞型油气藏埋藏深度大、构造复杂,且断裂高度发育,断裂是研究区域内成藏主控因素及可能的油气运移通道,对其空间展布位置及发育强弱的预测至关重要。断裂检测属性众多,不同断裂检测属性由于计算方法不同表征的断裂尺度及特征存在一定的差异性,且常规属性检测忽视了测井信息的利用与约束,为了获取更加全面、准确的断裂预测结果,本文优选多类断裂检测属性,并结合测井数据作为先验信息,利用前馈神经网络算法进行属性融合。首先优选AFE、likelihood、倾角等多类具有不同特征的断裂属性,结合测井放空漏失数据、成像测井信息及地震同相轴错段情况作为断裂发育类型判别条件建立了断裂特征识别样本库;在样本库基础上进行深度前馈神经网络训练,对比测试了不同隐含层深度条件下的学习效果,获取预测误差最小的神经网络预测模型;最后将神经网络预测模型应用于全工区断裂预测。经对比分析,认为深度学习融合属性预测断裂与测井解释结果更为吻合,且能综合不同尺度特征的断裂信息,有效提升了预测准确度和可靠性。

天然热释光测量技术在多年冻土区天然气水合物勘查中的应用

冻土区天然气水合物形成机理复杂,成因多源,发展多种捕捉微渗漏信息技术,提高勘查成功率是亟需解决的难题。本文首次把天然热释光测量技术应用于冻土区天然气水合物勘查中,利用RGD-6型热释光剂量仪测试了祁连山冻土区土壤样品热释光强度,总结出适用于木里冻土区天然气水合物勘查的加热程序,以及样品取样粒级。试验结果表明,祁连山冻土区土壤样品最佳取样粒级为-60~100目,最佳升温速率应设置为5℃/s,最佳升温区间为50~400℃。根据祁连山冻土区土壤天然热释光强度异常特征,圈定了天然气水合物在地表的异常边界,天然热释光强度异常模式为顶部异常,与烃类异常模式存在良好的对应关系。土壤天然热释光不受微生物的影响,灵敏度高,是一种很有前景的寻找天然气水合物的方法,在今后的冻土区天然气水合物资源勘查过程中可以将这种技术加以推广。

成矿地球化学:科学问题与研究思路

地学领域一切问题研究的本体是源自壳—幔作用的对全球资源与环境产生深刻影响的物质世界。成矿地球化学理论认为,成矿物质是成矿系统影响成矿过程的内在因素,以成矿物质为主体研究成矿物质与成矿作用问题是成矿地球化学理论的基本含义,也是成矿规律与成矿理论研究的核心问题。成矿物质在成矿系统成矿作用过程形成相应规模的成矿系列。本文概略地提出成矿地球化学研究的若干科学问题,其中全球成矿系统主要研究成矿物质在全球成矿作用中成矿域、成矿省及成矿区带系列的成矿过程与成矿关系问题,区域成矿系统主要研究区域成矿作用中矿田系列成矿过程与成矿关系问题,矿田成矿系统主要研究矿田成矿作用中矿床系列成矿过程与成矿关系问题,矿床成矿系统主要研究矿床成矿作用中矿体系列成矿过程与成矿关系问题,以及研究这些问题的基本思路,包括全球各级次成矿系统与成矿系列在成矿过程中成矿物质的成因来源、迁移演化、分异富集及分带关系问题,总结成矿规律,探寻成矿机理,指导资源勘查预测。成矿地球化学以现代信息化、模式化与智能化应用研究为支撑,运用地球系统科学思想研究成矿系统与成矿系列问题,构建成矿地球化学研究的理论框架,为矿产资源勘查、评价与开发技术方法提供理论基础。

基于人工神经网络的大地电磁时序分类研究

随着社会的发展,各类干扰日益加剧,高质量的大地电磁采集也变得愈加困难。为了提高数据质量,学者们针对不同类型的噪声提出了很多对应的去噪方法,由于大地电磁数据量都比较大,去噪前不可能对每条数据进行人工判读,急需一种高效率的噪声识别和分类方法。基于此,本文将人工神经网络应用于大地电磁时间序列分类中,为了选取最为合适的大地电磁时间序列分类网络模型,使用模拟方波、工频、脉冲噪声以及实测无噪声数据4类时间序列类型,分别对LSTM、FCN、ResNet、LSTM-FCN及LSTM-ResNet模型进行了噪声分类训练和实测数据分类对比试验。结果表明,FCN及LSTM-FCN在大地电磁时序分类中具有相对较好的效果。其中,FCN模型对实测数据分类准确率最高可达99.84%,每个epoch平均用时9.6 s,LSTM-FCN较FCN具有更高的分类精度,实测数据集最高分类准确率近乎100%,但是其每个epoch平均用时24.6 s,且较FCN也更易过拟合。总体来看,如果数据量较少使用LSTM-FCN可以获取更高的分类精度,数据量较大时需考虑时间成本,使用FCN则更为合适。最后,利用LSTM-FCN分类模型和LSTM去噪模型搭建了大地电磁噪声处理系统,对含有不同类型噪声的大地电磁数据进行了成功处理。

电性源瞬变电磁法虚拟波场解析推导

瞬变电磁场至虚拟波场的转换是瞬变电磁拟地震处理的基础,瞬变电磁场满足扩散方程,而虚拟波场满足波动方程,二者之间通过Q变换相互转换。将瞬变电磁数据转换成虚拟波场属于积分反变换,具有典型的不适定特性,以往主要采用数值方法求解该积分反变换。在数值求解中,需对求解方法和参数进行优化,以获得最佳求解效果。为此,本文推导了电性源瞬变电磁法电场响应的虚拟波场解析解。从均匀半空间电磁场响应的解析解出发,借助于拉普拉斯变换对,得到了阶跃响应和脉冲响应的解析表达式,从而建立起瞬变电磁场和虚拟波场的解析变换对。该解析变换对能够用于测试数值求解方法的准确性和稳定性,还能用于检验虚拟波场特性,从而形成有效的虚拟波成像方法。

短偏移距瞬变电磁法探测技术与应用研究新进展

人工源电磁法是深部资源探查的重要手段,其核心在于通过创新技术提升探测深度和精度。电磁法的探测模式由远场转向近场是电磁法的重要变革,研究近源电磁探测方法是近年来的国际前沿。基于最新发展的广域电磁法和多通道瞬变电磁法,作者团队提出短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)。该方法的特点在于收发距离小,短偏移情况下信号更强、带宽更宽,更有利于实现大深度和高精度的探测。本专栏收集了8篇关于短偏移距瞬变电磁探测方法、技术、软件和应用的文章,这些研究成果将有力支持更深层次的精细探测需求。

基于改进粒子群算法的VTI介质裂隙预测

裂隙产生的各向异性在地层介质中广泛存在,基于各向异性的裂隙参数反演和预测在一定程度上能提高裂隙反演的精度和预测的可靠性。本文通过建立基于VTI介质的反射系数方程,引入模拟退火算法中的Metropolis准则设置跳出概率对粒子群标准算法进行改进,实现对VTI介质中纵、横波速度及各向异性参数等属性的反演;并通过各向异性相关的属性、泊松比和泊松速度的联合,实现对裂隙充填物的预测。通过二层模型和Marmousi2模型对算法的稳定性和抗噪性进行测试,论证了方法的可行性;并进一步将方法应用于煤矿实际资料,对裂隙含水性进行预测,论证了方法的有效性。

基于可伸缩型注意力机制的神经网络地震数据去噪方法

地震资料中的随机噪声会影响地震数据的质量,从而影响后续处理与解释的准确性。传统去噪方法受先验条件的约束,效率低下,神经网络具有强大的特征提取能力,能够弥补这些缺点。然而,由于传统神经网络卷积核的局限性,可能会导致全局信息丢失。为了克服这个缺点,本文在卷积神经网络(CNN)的基础上,添加了可伸缩型注意力机制。该机制在网络中同时呈现密集和稀疏两种类型的自注意力模块,这两种注意力模块交替使用可以显著增强神经网络的表现能力,扩大接受场。通过卷积层和注意力模块提取地震数据浅层特征和深层特征,结合CNN的局部建模能力和Transformer的全局建模能力,有利于提升网络的全局交互作用,增强其去除噪声和处理细节的能力。最后,合成和实际地震数据实验结果均表明,该方法相较于Unet和DnCNN,具有更好的噪声压制与保留地震数据有效信息的能力,可以大幅提高信噪比,为地震数据的处理和解释提供帮助。

准噶尔盆地石南地区白垩系储层地球物理方法识别

准噶尔盆地石南地区白垩系清水河组底砾岩中相继获得工业油流,但该套储层却具有多层系立体式含油及纵、横向变化大的特点,急需解决储层识别与精细刻画的难题。本文在精确地震地质层位标定的基础上,采用地震层位拉平残余厚度“三步法”恢复白垩系清水河组一段古地貌,结合自然伽马拟声波储层预测,基本查明了沉积的主控因素及砂体空间展布特征。研究成果为石南地区白垩系储层预测提供了有效的方法组合,为白垩系清水河组砂砾岩油气藏的油气勘探提供了充分的科学依据,可有效降低勘探风险。

高干扰矿集区大地电磁噪声抑制技术探索

大地电磁测深(MT)在矿产资源勘探方面应用广泛,但强人文电磁干扰严重制约了高质量的原始MT数据的获取。本文详细总结了国内常见电磁噪声源的类型,对其产生的电磁噪声特征进行分类分析;对国内外MT电磁噪声去噪方法进行对比,结合实际生产需求,总结了一套适用于高干扰矿集区快速有效的MT数据去噪施工与处理工艺。研究表明:Robust处理、远参考道技术和人工挑选是提高MT数据采集质量的有效和必要的手段,而通过理论计算,远参考站设置距离不小于3.56倍趋肤深度即可;在江苏洪泽盐盆矿集区开展的MT试验工作验证了该设定。