Crustal structure of the eastern Dabie orogenic belt from the seismic tomography and wide-angle reflection studies

The studies of seismic tomography and wide-angle reflection have been carried out to reveal the velocity structUrebeneath the eastern Dabie orogenic belt. The result from the seismic tomography shows the high velocity bodiesmight be positioned to a depth of only about 1 .5 km below sea level within the Dabie ultra-high pressure metamorphic (UHPM) belt; the fan-profile shows the Shuihou-Wuhe fault, the demarcation between the South Dabieand the North Dabie, slopes to the south-west at a dip angle of about 45° in the bottom of upper crust. The wideangle reflection shows the middle crustal boundaries and the complex features from the lower crust.

基于TRT地震波反射成像的地下铝土矿巷道超前地质预报

地下铝土矿巷道地质条件复杂难预测,不良地质体是掘进施工的重大安全隐患。将TRT(True Reflection Tomography)系统应用到地下矿山巷道的掘进施工中,将能有效改善矿井安全形势。论文对TRT预报原理进行了简要介绍,对地下铝土矿巷道狭窄空间条件下TRT观测方案进行了改进设计,最后结合河南省某铝土矿330中段正在掘进施工的脉外运输平巷的工程案例,对TRT技术在巷道超前地质预报的应用实践进行了详细讨论。结果表明,TRT探测系统能输出指定地质区域的地震波反射的三维层析图像,统计分析得出地震波反射能量分布规律,通过综合数据解译预报掌子面前方某区域存在不良地质构造,巷道开挖实际情况与预报结果吻合较好。TRT技术在地下铝土矿巷道的应用,能有效保障施工安全和进度,具有重要的实践指导意义和显著的经济效益。

基于公路隧道的地震波反射法超前地质预报应用效果研究

超前地质预报技术在隧道工程中预报效果的准确性对指导施工安全及进度具有重要意义,尤其是针对断层破碎带、突水、岩体不良等存在安全隐患的隧道,研究超前地质预报的工作是关键所在。因此,本文通过研究地震波反射法中的TSP技术与TST技术在工程应用中的优劣性,对比这两种方法的应用效果,以提高工程预报技术的准度,经比对发现,TSP技术具有操作简单、经济性高,但存在预判结果不准的缺陷,而TST的经济性与操作性相比于TSP技术略有不足,但是预报结果较为准确,具有与实际开挖结果更为贴合的优点,该研究结果可为公路隧道超前地质预报探测提供参考借鉴。

长江中下游成矿带及典型矿集区深部结构探测--SinoProbe-03年度进展综述

大陆现今的地壳结构和物质组成是地壳经历了复杂的动力学演化过程形成的"产品",保留着演化过程中重大地质事件留下的痕迹,使用现代地球物理探测技术对这个"产品"进行成像,不仅可以了解现今的构造和物质状态,还可以推演过去曾经发生的动力学过程。长江中下游成矿带是我国重要的铁、铜多金属资源基地,其形成的深部动力学过程一直是矿床学家关注、争论的焦点。2010年SinoProbe-03项目在长江中下游成矿带完成了300km的宽频地震探测,在庐枞矿集区完成了5条剖面累计250km的反射地震、MT和地球化学剖面测量,经初步处理分析,取得了一系列重要发现,包括成矿带上地幔存在低速体,地幔各向异性呈小尺度变化特征,Moho面存在局部隆起,岩石圈底部界面模糊,地壳呈双层结构,上地壳厚度明显大于下地壳,并且经历了早期强烈挤压、后期伸展的变形过程等。这些新发现支持软流圈上隆、岩石圈减薄,富集地幔熔融、下地壳增厚、拆沉的深部动力学模式,并可解释成矿带普遍发育的白垩纪埃达克岩(adakite)、橄榄玄粗岩(shoshonite)的成因和长江中下游巨型成矿带的形成。

高分辨折射和浅层反射地震方法在活断层探测中的联合应用

浅层反射地震方法是城市活断层探测常用的技术,但在基岩埋深比较浅的地区,往往只能识别出基岩顶面的反射波,而仅根据反射地震剖面上单个同相轴的变化很难准确判定断层是否存在.浅层地层的错断往往会引起速度的横向变化,利用高分辨折射地震方法采集的数据,应用层析成像方法获得的速度剖面,能够反映地下速度结构的变化,可以从另一方面揭示浅层断层存在的可能性.在四川某地,将这两种方法同时应用于活断层浅层地震勘探中.结果表明,两种方法联合应用可在一定程度上弥补浅层反射地震勘探方法在基岩埋深较浅地区的不足.

地面地震层析成像和高分辨率地震联合勘探技术

由于金属矿区地质构造的复杂性,地震反射方法在金属矿区的应用效果一般较差。为解决金属矿勘查中的方法技术问题,开展了地面地震层析成像和高分辨率地震联合勘探的方法技术研究。试验研究结果表明,地震层析成像技术不但可弥补反射地震资料在探测浅表层方面的不足,而且还可为反射地震资料的静校正和偏移处理提供有用的速度信息,从而提高反射地震资料的处理效果;该联合勘探技术可解决从地表至数千米深度范围内的地质构造问题。

井间地震直达波和反射波联合层析成像及应用

本文利用直达波的旅行时与反射波的旅行时联合反演两井之间的速度分布,在计算方法中加入声波测井获得边界上的先验信息,如慢度分布和反射层位置,可提高计算时的收敛性能与计算效率。在层析反演过程中,采用阻尼LSQR算法求解,在求解的过程中施加一定的阻尼,能有效地抑制数据误差较大时的影响,提高反演的抗噪声能力。应用正演模型验证了方法的可行性。实际资料处理表明,该方法的层析速度纵、横向分辨率较高,在井旁与声波速度吻合较好,计算精度较高。

长江中下游成矿带岩石圈结构与成矿动力学模型--深部探测(SinoProbe)综述

岩石圈结构和深部过程对理解成矿带和大型矿集区的形成十分重要。岩石圈尺度的地球动力学过程将在地壳中留下各种结构的或物质的“痕迹”，这些“痕迹”可以通过地球物理的手段去探测。为深入理解长江中下游成矿带形成的深部动力学过程，作者在国家深部探测专项（SinoProbe）和国家自然科学基金重点项目支持下，在长江中下游成矿带开展了综合地球物理探测。方法包括宽频地震、深地震反射、广角反射／折射和大地电磁测深。数据处理和反演结果取得一系列新发现：（1）成矿带上地幔顶部存在低速体，在中心深度300km处有一向SW倾斜的高速体；（2）S波接收函数证实成矿带岩石圈较薄，只有50-70km；横波分裂结果显示，成矿带上地幔各向异性方向和强度与邻区有较大区别，显示平行成矿带（NE-SW向）的上地幔变形和流动；（3）深反射地震揭示成矿带上地壳曾发生强烈挤压变形，以紧闭褶皱、逆冲和推覆为特征；在宁芜火山岩盆地、长江断裂带和郯庐断裂之下出现“鳄鱼嘴”构造，指示上下地壳在挤压变形过程中解耦；深反射地震证实发生过陆内俯冲和叠瓦，并认为是岩石圈增厚和拆沉的主导机制；（4）广角反射和大地电磁反演给出了跨成矿带地壳剖面的速度和电性结构，速度和电阻率分布总体上与构造单元相吻合。本文分析和解释了这些发现的地质意义，并结合近年在长江中下游地区的地球化学研究进展，提出了成矿带地球动力学模型。该模型认为：中、晚侏罗世陆内俯冲、岩石圈拆沉、幔源岩浆底侵和MASH过程造就了长江中下游世界级成矿带的形成。

多尺度综合地球物理探测：揭示成矿系统、助力深部找矿--长江中下游深部探测(SinoProbe-03)进展

两个原因使我们必须开展深部探测.一是寻找深部资源,二是更好地理解形成和控制陆内成矿的深部动力学过程,预测新的矿集区.在深部探测专项、国家自然科学基金和地质调查项目资助下,作者在长江中下游成矿带及邻区开展了系统的多尺度、综合地球物理探测.包括:成矿带尺度的宽频地震探测及"廊带式"综合探测,矿集区尺度的骨干剖面探测和三维建模,矿田尺度的三维探测与反演模拟.探测结果在三个层次取得了一系列新认识和新发现,完善了相关探测方法技术.主要包括:揭示了成矿带岩石圈结构、深部过程及对成岩、成矿的控制,提出了成矿带形成的动力学模型,诠释了在狭窄的成矿带内形成大规模金属堆积的深部因素;揭示了典型矿集区地壳三维结构、组成和断裂分布,建立了矿集区三维结构模型和区域成矿模式,推断了主要控矿岩体、地层的空间展布,预测了新的找矿靶区;开展了"玢岩型"、斑岩型和热液型多金属矿床综合地球物理探测试验,总结了勘查模式,预测了深边部找矿靶区;提出了硬岩区反射地震数据采集设计、激发到接收的有效措施,探索了地震弱信号提取、噪声压制、静校正和偏移等处理新技术、新方法;提出了强电磁干扰区电磁去噪的数字形态滤波等技术,完善了二/三维带地形和考虑各向异性情况的电磁正反演技术.

反射地震技术在成矿地质背景与深部矿产勘查中的应用:现状与前景

矿床是地球演化过程中特定阶段、特定地质环境下形成的,深部结构、构造和动力过程是控制成矿作用的关键因素。成矿带或矿集区现今的地壳结构、构造保留着其演化动力学过程留下的痕迹,通过对不同深度地壳结构的探测,不仅可以提供成矿系统(成矿物质来源、迁移路径和存储空间)形成时期的构造背景和成矿地质环境信息,还可以直接追踪控矿构造的延深,甚至直接发现深部矿体。反射地震是深部探测的核心技术,应用于大陆地壳结构探测和油气勘探已经有近百年的历史,但应用于成矿学的研究和深部金属矿勘查只有二十几年。本文回顾了近年反射地震技术在区域成矿背景、矿集区深部3D结构和深部找矿勘查中取得的重要进展,讨论了该技术在应用中存在问题和下一步技术发展方向,为我国"地壳探测工程(SinaProbe)"在重点成矿带和矿集区开展立体探测提供一些借鉴。

郯庐断裂带合肥段五河—合肥断裂构造特征

五河—合肥断裂是郯庐断裂带的西边界断裂,该断裂穿过合肥市城区,是1条规模较大、切割较深的隐伏活动断裂.为了研究该断裂的浅部结构特征、空间展布以及断裂活动性,我们利用2015年在合肥盆地完成的深地震反射剖面数据,采用初至波层析成像方法得到了郯庐断裂带合肥段的浅层P波速度结构和构造形态;考虑到仅根据速度结构剖面还难以确定断裂的准确位置、断层上断点埋深、断层的近地表构造组合样式等特征,研究中跨五河—合肥断裂还完成了2条高分辨率的浅层地震反射剖面.研究结果表明:郯庐断裂带合肥段是一个由多条主干断裂构成的复杂构造带,近地表速度结构表现为凹隆相间的构造特征,且沉积盖层厚度明显受到郯庐断裂带分支断裂的影响和控制.五河—合肥断裂在P波速度结构剖面表现为高速和低速区的分界,对断裂两侧的地层沉积具有重要的控制作用,该断裂向下错断了盆地基底,向上错断了埋深21～35 m的中更新统下部地层,其最新活动时代为中更新世早期.研究结果不仅为进一步认识五河—合肥断裂浅部构造形态提供了地震学依据,还可为该区断裂两侧的城镇规划和建设中避让活动断层提供基础资料.

庐枞铁多金属矿集区龙桥铁矿反射地震初至波层析成像与隐伏矿床预测

为落实安徽庐枞地区北部的龙桥铁矿含矿层位在第二找矿深度的空间分布,本文应用小道距、长排列接收的地震反射初至波走时数据,运用层析成像方法,得到该地区近地表1000m以上的速度结构。研究结果显示,反射地震初至波携带了丰富的上地壳速度结构特征和界面变化的构造信息,精细的速度结构揭露出龙桥铁矿隐伏岩体顶界面深度与起伏形态,发现岩体顶面凸起及陡变化部位与矿体分布存在着明显的对应关系。长排列的深地震反射初至波走时层析成像方法能够为金属矿集区深部隐伏矿床的勘探与研究提供岩体的空间分布信息。

电成像与浅层地震联合在浅覆盖区隐伏断层探测中的应用

为了避免单一物探方法在地质反演解释中存在的多解性弊端,本文介绍了以电成像法为主、浅层地震反射波法为辅的综合物探方法对隐伏断层进行探测的应用实例,首先,通过电成像法查找断层破碎带的位置走向,然后利用浅层地震反射波法精确查明断层的产状、性质、位置及断距等地质参数,并对两种方法的探测成果进行综合对比分析,推断该隐伏断层为走向近东西向,倾向近南北向的正断层,断层落差约4.2m,其上断点埋深约17.9m。经钻孔验证表明,电成像与浅层地震联合方法在浅覆盖区隐伏断层探测中具有精确、可靠、经济的优势,该方法具有较强的应用价值。

宁芜盆地深部地壳结构和岩浆侵入体形态特征及其对成矿的启示

在宁芜火山岩盆地部署了三条深反射地震剖面,通过精细的数据采集和处理,最终获得了高质量且可靠的深反射地震和初至波层析反演速度剖面。依据对反射结构和速度特征的分析,获得了以下认识:(1)利用层析反演速度成果刻画了岩浆侵入体在宁芜盆地深部空间的大体形态和分布范围;(2)依据深反射地震剖面反射同相轴和莫霍面结构特征,大体确定了深部岩浆侵入通道路径;(3)宁芜火山岩盆地下部地壳在6.0s上下位置发生解耦,在盆地正下方形成了地壳级别的鳄鱼嘴构造,控制着宁芜火山岩盆地深部的岩浆和构造活动;(4)阐明了宁芜火山岩盆地深部地壳结构和变形特征。这些成果的发现对探讨宁芜火山岩盆地深部成矿和动力学过程研究具有重要意义。

地震方法在拜仁达坝银铅锌多金属矿区的应用试验研究

深部资源是未来资源勘查的重要方向,地震方法技术在深部资源勘查中具有不可替代的优势。尽管金属矿区的地质构造十分复杂,金属矿勘查中的地震方法技术还处于试验应用研究阶段,但由于该方法探测深度大、多解性少、分辨地下目标物的精度高,从该方法的初步试验效果就能看出地震方法在今后金属矿勘查中的潜力。文章结合在内蒙古拜仁达坝多金属矿区的试验研究,讨论了地震方法技术在根据钻孔资料追踪矿体和探测矿田构造的试验应用效果。

我国隧道地质超前预报技术述评

隧道地质超前预报在隧道施工开挖中起着关键性作用,同时也是工程地球物理界所面临的一大技术难题.本文回顾了我国主要隧道地质超前预报技术(隧道地震预报系统、水平声波剖面法、陆地声纳法、地质雷达法、红外探水法、超前钻探法和超前平导法)的历史,介绍了它们近年来的研究进展;分析了其现状及在几何结构成像、物性结构反演成像和复杂地质体结构探测中存在的不足;指出了当前亟待解决的基础理论研究、正反演研究、多参数综合利用、建立三维可视化的预测预警系统等问题并提出了解决这些问题的基本设想.

嘉鱼断裂西向延伸与第四系活动特征

嘉鱼断裂为已证实的隐伏断层。该断裂从洪湖老湾西南横切长江,沿近东西—北东东向延展,经嘉鱼县城东北马鞍山北缘向东延伸于斧头湖,长约40km,该断裂东端已有明显出露,而断裂尾部并没有明显出露。由于区内小尺度物探资料的缺乏,使得该断裂的走向和活动性都缺少相关证据。本文利用浅层地震反射结合折射层析成像方法,采用2m道间距接收人工地震波,利用多次覆盖技术和密集炮集折射记录,分别对数据进行反射处理和层析成像,获取了浅层地震反射剖面和高分辨率折射层析成像剖面,并参考相关区域地震安全性评价钻孔资料进行解译。综合研究结果表明:浅层地震反射和高分辨率折射联合应用可互补,尤其在外界干扰较为严重的区域,利用高分辨率折射层析成像可减少浅层地震反射对断层的误判。此外,研究结果证实了嘉鱼断裂的具体位置,其性质为北盘下降、南盘上升的正断层,且该断层错断了第四系沉积层。

秦岭造山带及邻区上地壳精细速度结构研究

秦岭造山带是华北板块和扬子板块南北两个大陆边缘长期演化的产物,各部分性质和时代不同,是一个复杂的构造混杂体。由于其所处位置的重要性,演化时间上的长期性、多旋回性,空间上的多样性、变异性,一直是地质和地球物理学研究的热点。为了沟通该区复杂的浅表地质现象与深部结构成像,获取更精细的上地壳结构成为厘定秦岭造山带不同块体之间接触关系,揭示其地球动力学演化过程的关键。本文对一条长450 km、南北向跨越鄂尔多斯地块南缘、渭河地堑、秦岭造山带、大巴山逆冲推覆带和四川盆地北缘的宽角反射与折射地震剖面采集的15个大炮数据进行了层析成像研究。本研究对690个初至走时拾取数据使用有限差分算法,采用变网格尺度及平滑参数的迭代策略,经20次迭代反演,走时均方根误差降至0.105 s,收敛良好。成像结果精细刻画了渭河地堑的低速沉积特征,系一个南深北浅的断陷盆地,最深处可达7 km,其发育主要受秦岭北缘断裂、乾县—富平断裂及渭河断裂控制。秦岭北缘断裂与安康—竹山断裂之间的秦岭造山带上地壳呈高速特征,横向变化剧烈,仅残余若干较浅的山间盆地。与南部四川盆地稳定沉积相比,大巴山逆冲推覆带下方沉积层速度结构不统一,反映了逆冲推覆作用的改造,但整体仍保留了3~6 km的沉积厚度。本文分析认为剖面中部的秦岭地区是古生代—早中生代南北板块汇聚的核心地带,之后造山带两翼的南、北陆缘分别于燕山期和新生代转入逆冲推覆和伸展两种迥异的构造环境,而现今研究区的上地壳构造格局是三次事件叠加的结果。

浅谈反射地震走时层析中的正则化

反射地震走时层析本质上是一个病态问题,而正则化是改善问题病态程度的有效手段.反射地震走时层析最终可归结为线性方程组的求解,本文讨论了在线性方程组求解过程中正则化的作用和方式.正则化的作用有:(1)用超定分量约束欠定分量和零空间分量;(2)用先验信息约束欠定分量和零空间分量;(3)对射线的不均匀覆盖进行阻尼;(4)对数据的不准确性进行阻尼.正则化的加入方式有:(1)加法型(将正则化矩阵补在层析矩阵后面,包括导数型正则化和零阶正则化,一阶导数型正则化对应最平坦解,二阶导数型正则化对应最光滑解,零阶正则化对应紧约束解);(2)乘法型(将正则化矩阵与层析矩阵相乘,主要包括阻尼型正则化).并利用简单的模型对正则化的效果进行了试验,发现经各种正则化约束后,与未加任何正则化约束得到的速度模型比较,尽管恢复的异常体的幅度不如后者大,但得到的速度剖面要平滑得多,更利于后续的射线追踪正演和层析反演.

井间地震应用效果分析

介绍了井间地震方法在胜利油田的应用情况,列举了永安镇和罗家两种不同地质情况的成功实例.涉及到井间地震的资料采集、处理及解释等方面.分析了井间地震与地面地震、VSP等方法相比的优劣所在,指出了井间地震的应用前景.