湘南坪宝矿田岩浆热液成矿系统深部探测与地球化学约束

湘南是我国乃至世界最重要的钨锡多金属矿集区之一,发育了坪宝、柿竹园、骑田岭等多个大型矿床(田)。随着浅部资源逐渐枯竭,成矿系统深延与探测成为找矿突破的重点,尤其是覆盖层下隐伏成矿岩体、流体运移通道与矿体赋存空间的准确识别。本文以湘南坪宝矿田为例,采用广域电磁、构造解析与地球化学等方法揭示了成矿系统的空间结构与物质组成:(1)矿田深部(<5 km)存在4个隐伏的燕山期花岗岩体,包括宝山、黄沙坪、大坊、野鹅塘,岩体呈现不规则形态;(2)岩体侵位受NNE走向、NE走向与NW走向的区域断裂交汇联合控制,其岩体接触带与次级断裂为主要的控矿构造;(3)断层破碎带中方解石、石英、赤铁矿等热液矿物为成矿流体活动留下的痕迹,可用来识别成矿流体的源区与路径;(4)科学钻探证实了矿体与成矿运移通道深延稳定,且可能与深部隐伏岩体导通;(5)宝山矿区西部、黄沙坪矿区东部、大坊与野鹅塘矿区深部应为该区未来找矿勘查的重点。通过广域电磁、构造解析与矿物地球化学分析可以深入认识隐伏岩体的空间形态与形成时代,构建成矿物质与流体的“源-运-储”模型,开展成矿系统的深部探测与成矿潜力评价。

湘南铜山岭矿田构造‒成矿特征以及深部成矿预测

湘南铜山岭矿田位于南岭成矿带与钦杭成矿带的结合部位。本文采用构造解析、广域电磁探测、热液矿物地球化学分析等方法对铜山岭矿田1~3 km深度的构造‒岩浆‒成矿系统特征进行了综合研究。研究结果表明:①构造解析显示铜山岭矿田经历了三期构造事件,第一期为成矿前的NWW-SEE向挤压,形成NNE向褶皱和逆断层,以及NWW向张性断裂;第二期为成矿期的NW-SE向伸展,使部分NNE向逆断层转化为正断层,并伴随花岗岩体侵位以及矽卡岩型铜多金属成矿事件;第三期为成矿后的近SN向挤压,使NNE向断层发生左行走滑。成矿前形成的NNE向断层在成矿期重新活动,并成为矿田内主要的控岩控矿断层。②广域电磁法探测表明矿田覆盖区深部的隐伏花岗岩岩体与灰岩地层之间存在较大的物性差异,异常解译结果显示高阻体为花岗岩岩体,层状低阻体为灰岩地层,陡倾低阻体为区域性断层,其中高阻体与层状低阻体之间的过渡带是有利的成矿空间。③断层中发育两期方解石脉,其中第二期方解石脉的地球化学特征指示其与岩浆热液活动有关。基于以上研究我们在铜山岭矿田圈定两个深部成矿预测区。

高频电磁测深法在钼矿采空区探测中的应用

采空区给人类生产生活带来危害,采空区的探测已成为重要研究课题.针对采空区的特点,合理选择物探方法、灵活运用物探方法是准确探测采空区的关键.本文介绍了高频电磁测深法的原理、特点和工作方法 ,通过分析已知采空区与未知采空区的测量结果 ,说明高频大地电磁测深是探测采空区的有效手段.通过某钼矿采空区探测中的实例,验证了此方法在钼矿采空区中的应用效果.该方法采用EH4电导率成像系统,对场地适应性很强,可以有效减少地形等影响,探测深度较大,具有广泛的应用前景.

小波变换在天然电磁场信号时间序列处理中的应用

在电磁法探测方法中脉冲类噪声严重地影响了阻抗响应参数的稳定估计,消除这类噪声的干扰是数据处理的首要任务。由于噪声的脉冲性质使得传统的频率域方法无能为力,文章利用小波变换的能量聚焦特性,据小波变换的模极大值特性,在时频域中搜索奇异点的位置并采用线性预测技术来消除脉冲类噪声的影响,取得很好的效果,实测数据处理结果也显示本文的方法是有效可靠的。

无网格法在大地电磁正演计算中的应用

介绍无网格法的基本原理及二维大地电磁变分问题的无网格解法,对比3层介质模型相同数量节点下无网格法与有限元法计算精度的差异,研究支持域量纲为1的尺寸与高斯点数量对大地电磁场计算精度的影响,最后通过二维模型的计算进一步验证算法的有效性。研究结果表明：无网格法计算MT问题效果很好;在相同节点个数下无网格法精度比有限元法的精度高;支持域量纲为1的尺寸对其计算精度影响很大,较优值为1.0-1.2;高斯点数量对精度影响较小,2点高斯公式能满足精度要求。

基于虚拟波场的三维可控源电磁法场源效应研究

本文针对可控源电磁法三维可控源数值模拟方法,提出虚拟波场中进行数值模拟的解决方法。在地球物理学行业起到一定的积极作用。如付诸现实将对可控源电磁法场源效应的研究有一定的经济效益。

基于小波变换的脉冲类电磁噪声处理

在天然电磁场观测中,脉冲类干扰的存在,将使观测信号发生剧烈的波动,导致频率域中的阻抗估算结果发生严重的畸变。针对脉冲类噪声在小波域中的变化特征,利用迭代回归技术来分析和压制噪声。模拟与实测数据测试表明,改正前后信号能量损失小,相关性高,改正信号高精度地逼近原信号,可有效地消除脉冲类噪声干扰。

基于各向异性扩散的ROBUST阻抗估计方法

本文通过分析各向异性扩散(Anisotropic Diffusion AD)在信号的去噪与增强中对特征的保护特性,及各向异性扩散与Robust估计之间的关系,把各向异性扩散引入到阻抗估计中,提出了基于各向异性扩散的Robust阻抗估计方法(ADR).模拟结果表明该方法对噪声或"飞点"具有明显的压制作用,与最小二乘法(LS)及常规的Robust估计方法相比具有更好的稳定性和精度.当噪声方差从0增加到0.8,ADR估计的相对误差最小为4.0%,最大仅为4.9%,误差均值为4.5%;Robust估计相对误差最小4.1%,最大6.2%,平均为4.9%,LS方法平均相对误差则达到18.4%.Robust估计收敛过程受阈值的影响较大,ADR收敛速度虽然受到扩散步长与阈值的影响,但收敛值与阈值选择无关.这在实际应用中有着重要意义.

天然大地电磁场时间序列的分形特征

分形理论是分析和研究自然界中具有“自相似性”、“自仿射性”不规则形体的重要手段。分形维是描述这种分形体的定量参数,反映了系统的复杂性与本质特征。利用相空间重建理论与G-P算法对大地电磁场的时间序列进行相空间重构,表明大地电磁场时间序列相空间的吸引子是存在的,大地电磁场虽然看似随机的天然信号,事实上它是具有内在确定性的随机信号。实例分析表明,大地电磁场时间序列关联维数与地下介质特征密切相关,能定性地反映介质的电性分布与结构特征。

一种新的各向异性扩散时间尺度估计方法

在各向异性扩散(AD)的图像处理应用中,扩散终止机制是当前研究的主要热点。该文把热物理扩散中的扩散平衡概念引入到图像处理的AD中,定义图像扩散平衡(DB)与最优扩散时间(ODTS)的概念,提出利用扩散平衡估计最佳扩散时间尺度的方法。该方法与SURE,MSE及其他时间尺度估计方法相比在噪声压制与特征的保护上达到了一个合理的平衡且不需估计噪声强度(方差),能自适应于图像,在低信噪比下也能获得很好的估计结果,试验测试结果验证了该方法的有效性。

考虑尺度相关性及几何约束的小波扩散平滑滤波

在系统分析各向异性扩散与小波平滑去噪的特点与不足的基础上,研究提取重要小波系数的8邻域几何约束方法;考虑到小波系数间存在一定的局部相关性,提出利用窗口内信号的方差与噪声方差的比值估计扩散系数函数;为了加快扩散速度并提高平滑效果,提出一个考虑小波尺度间相关性及几何约束的扩散平滑模型。研究结果表明:与P&M函数相比,利用扩散系数函数扩散图像具有更高的峰值信噪比(PSNR),且受扩散时间尺度的影响较小;对受噪声污染的指纹图像(σ=25),利用所提出的方法扩散平衡时信噪比为28.809dB,当扩散时间尺度为50时,信噪比为28.724dB,而利用P&M函数的信噪比分别为27.127dB和25.623dB;新扩散模型性能比其他方法的性能优。对于Lena图像,当σ=25时,维纳滤波法小波滤波方法、BayesShrink法、LAWMAP法及本文方法处理后的信噪比分别为24.866,26.613,26.854,27.245和27.831dB。

大地电磁测深曲线平滑尺度

在大地电磁测深中由于噪声干扰常使得观测的信号发生畸变,严重地影响了信号的分析,因此如何有效地对噪声干扰进行滤波及怎样选择滤波时间尺度是当前数据处理中的难点。利用各向异性扩散(Anisotropic Diffusion,AD)及扩散平衡(Diffusion Balance,DB)方法在噪声压制与信号特征的保护及形态特征的恢复上达到了合理的平衡。模拟与实测数据显示:利用AD与DB可使平滑后的信号与原始信号达到高精度的逼近,信噪比从14.19 dB提高到69.25 dB;扩散平衡时间与噪声强度密切相关,噪声强度越高达到扩散平衡的时间越长;有效地压制了实测信号中的“飞点”干扰,恢复了信号的基本形态。

基于图像局部结构的扩散平滑

各向异性扩散平滑去噪的主要特点是扩散方向的选择性与定向扩散能力,有效表征信号或图像的局部结构特征是各向异性扩散的基础,传统的梯度表示方法极易受到噪声干扰。该文在分析图像局部结构表征方式的基础上,定义一个图像的局部各向异性强度参数M,提出一个新的扩散方程。试验测试显示,新扩散模型相对于ALM模型与CAZ模型具有更好的噪声压制能力和定向扩散能力,信噪比分别提高了0.1dB～0.8dB和0.3dB～1.2dB。

各向异性扩散在电磁测深曲线平滑中的应用

电磁类地球物理方法由于极易受到各类噪声的干扰,使得估计的视电阻率曲线或相位曲线发生畸变,严重地影响了反演解译精度,如何对这类观测曲线进行合理有效地平滑,是目前数据处理中的重点,也是难点.本文把各向异性扩散(anisotropic diffusion AD)引入到曲线平滑中,提出了各向异性扩散的曲线平滑方法,以平滑点梯度值的降函数作为扩散速度,在梯度较大的位置予以较小的扩散速度以保护特征,在梯度较小的位置予以较大的扩散速度平滑噪声引起的扰动.同时为了减小“飞点”(outliers)对平滑的干扰,采用局部单调扩散进行预处理.实验结果显示,本文提出的平滑方法有效地平滑了噪声与“飞点”的干扰,恢复了曲线的基本形态,有效地保持了曲线基本特征.

大地电磁三维矢量有限元正演

采用广义变分原理,基于矢量基函数详细推导了大地电磁三维矢量有限元方程。为了提高计算精度和效率,应用直接法强加边界条件改善总体系数矩阵的条件数,同时使用SSOR(symmetric successive over relaxation)预处理的双共轭稳定梯度法求解复对称大型稀疏线性方程组。并利用国际标准模型与相关参考文献的结果进行了对比,验证了算法的准确性。对一个典型的三维低阻体模型进行正演,得到了不同测线的视电阻率和相位断面图,并与二维正演结果进行对比分析。结果表明:在x方向测线上,ρ_(yx)变化幅度较ρ_(xy)小,中心测线上的ρ_(yx)和ρ_(xy)响应均与二维TM模式条件下的响应特征相似。

基于电场矢量有限元三维高频大地电磁倾子响应与感应矢量研究

一个或多个异常体的识别与区分及边界的确定是电磁法探测中提高分析精度的难点。本文利用基于电场的矢量有限元开展了复杂模型三维倾子响应及感应矢量研究。实感应矢量对电流聚集方向的指向性与分析频率的趋肤深度及介质的相对电性大小有关,通过这种指向性能有效地判定异常体的上界面和多个不同性质异常体的存在,但难以对下界面进行判定;虚感应矢量反映了感应电流(涡流)的流动方向,不同电阻率的地质体其感应电流的大小和方向不同,利用虚感应矢量的旋转方向、中心轴及分析频率的探测深度可有效地确定异常体的中心和上下界面。虚感应矢量相对于趋肤深度具有反映更大探测深度的能力,能有效地显示深部异常体对感应电流大小和方向的影响。数值模拟结果表明:虚感应矢量对异常体的识别与区分优于传统的电阻率和倾子参数。

以实验与实践驱动的课程教学模式研究

该文针对课程教学过程中学习主动性差、课堂沉闷、教学互动少等问题,从课程的性质与特点出发,结合学生对实验的兴趣,提出了在理论教学课前先进行相关实验的教学方式,把教学重点与难点设计到相应的实验中,让学生通过实验以达到了解教学内容、提高学习兴趣、促进课堂教学效果的目的;设计了详细的教学组织模式和考核方式,建立了课堂讨论机制及课外研讨实施细则。通过近5年的实践取得了较好的教学效果。

基于先导实验的专业课程教学实践与探索

针对专业课程实验教学中实验时间少、实验内容有限、实验兴趣低等问题,从课程内容的特点出发、结合实验与教学内容间的内在联系,对实验教学的方式进行了改革,提出了在理论教学课前先进行相关实验的教学方式,以达到了解教学内容、提高学习兴趣、促进课堂理论学习效果的目的,并培养学生的自主学习、合理安排时间、团队协作的能力。

大类专业招生制下的实验室构建

针对大类专业招生制下传统实验室建设面临的问题,结合本专业在实验室教学改革中的现状,从实验室的构建内容、实验设备管理与调配及实验队伍的专业化建设等方面进行论述,为自主化实验开设及实验室高效有序运行提出了思考。