城市建设与地质环境协调发展策略——以江苏扬州为例

城市的形成、发展、兴衰与地质环境演变密切相关,特殊的地质环境演变孕育了扬州独特的城市发展历程。通过论述扬州建城2500多年以来的历史变迁,分析地质环境演变与城市变迁的相互联系,认为扬州城市发展阶段与地质环境的对应关系可概括为:岗地发展阶段一一人类依赖自然、岗地前缘发展阶段一一人类顺应自然、平原发展阶段——人类利用和改造自然、新时代城市发展阶段——人与自然和谐共生4个阶段。从城市建设与地质环境协调发展的角度提出加强城市水环境保护与修复、合理控制城市开发强度和高度、统筹地上和地下空间开发、发挥多要素自然资源的功能和价值、构建与地质环境相协调的历史文化保护体系5个方面的发展策略和建议。

频率域电磁法在煤矿采空区调查中的应用

采取有效技术手段进行煤矿采空区调查已成为矿区生态环境治理、矿井安全生产和重大工程建设项目选址中亟需解决的问题。本文以频率域电磁法基本原理为基础,对比分析EH-4电导率成像系统和可控源音频大地电磁法(CSAMT)的方法特点,通过数值模拟探讨不同介质充填采空区的电性响应特征,并结合典型工程实例对EH-4电导率成像系统和可控源音频大地电磁法探测煤矿采空区的实际应用效果进行分析。数值模拟结果和工程实践表明,煤矿采空区相对围岩具有显著的电性差异,以此为物性基础采用频率域电磁法进行采空区探测可以取得较为理想的效果。频率域电磁法在探测煤层采空区方面是一种行之有效的方法,可以成为煤矿防治水和采空区地质灾害调查的有效技术方法。

全空间瞬变电磁全区视电阻率优化二分搜索算法

将优化二分搜索算法应用于全区视电阻率计算,以期提高计算精度和运算效率。以均匀全空间回线源中心的瞬变响应为基础,探讨全空间磁感应强度垂向分量Bz及其时间变化率Bz/T核函数曲线特征,推导晚期视电阻率表达式。给出全空间条件下由Bz/T数值积分计算Bz的方法,并通过模拟计算对转换精度进行分析。对瞬变延时T一定时Bz和Bz/T相对于电阻率ρ的单调性进行研究,结果表明Bz为ρ的单值函数,满足对ρ二分搜索的条件,而Bz/T为ρ的双值函数,其二分搜索的前提是辅助参数Z在变量ρ的取值区间内恒满足Z≤1.225,并在此基础上对二分搜索的初始区间和具体流程进行了优化。模型算例和应用实例表明,该优化算法计算速度快、精度高,并可同时获得由Bz和Bz/T定义的全区视电阻率ρall和ρ'all。

薄覆盖隐伏断层电场响应特征研究——以废黄河断裂为例

薄覆盖隐伏断层调查对城市规划建设和防震减灾工作具有重要意义,文中选择徐州废黄河断裂为例对薄覆盖隐伏断层电场响应特征进行研究.首先,对徐州废黄河断裂构造模式进行总结和概化,建立3种具有代表性的简化地电模型;其次,针对不同地电模型,采用有限差分和阻尼最小二乘法进行正、反演计算探讨其电场响应特征;然后,选择地震勘探和钻孔联合地质剖面已揭露断点上进行现场试验,检验和提升数值模拟成果;最后,将理论研究成果应用于指导野外调查工程实践.理论研究及工程实践结果表明,薄覆盖隐伏断层在电阻率断面上表现出典型且易于识别的电场响应特征,高密度电阻率法各装置均可有效地进行地质分层及断裂构造定性分析,但是相比较而言,偶极-偶极装置对隐伏断层响应特征最为显著,在地层成层性及基岩面起伏调查方面也最有优势,可作为薄覆盖隐伏断层探测的首选方法.

矿井瞬变电磁法全空间处理及三维解释方法研究

矿井瞬变电磁法得到了广泛应用,但其数据处理解释方法研究相对滞后,为提高勘探精度本文对全空间处理及三维解释方法进行研究.以均匀全空间磁偶极源瞬变响应为基础,探讨全空间磁感应强度垂向分量Bz及其时间变化率Bz/T的核函数曲线特征,并给出全区视电阻率数值计算方法.研究结果表明Bz的核函数Y(Z)存在一个转折点Z=1,以转折点为界可以划分为两个单调区间;Bz/T的核函数Y′(Z)存在两个转折点Z=0.707和Z=1.732,以转折点为界可以划分为三个单调区间,在单调区间内通过二分搜索算法可以计算区间内视电阻率值,各区间视电阻率曲线通过转折点可构成全区视电阻率曲线.采用Voxler软件平台实现矿井瞬变电磁三维立体解释,并给出数据三维可视化的具体步骤.应用实例表明本文提出的全空间处理及三维解释方法可以实现工作面内煤层及其附近岩层三维电阻率成像,直观展现富水异常体三维空间展布特征,方法实用性强、探测效果较好.

矿井瞬变电磁矩形回线源瞬变电磁响应

为研究均匀全空间介质中任意点(除发射框边)处矩形回线源瞬变电磁响应,从全空间磁偶极子的切向电场和水平圆形回线发射框中心磁场出发,采用互易原理和积分法推导了全空间任意点处的瞬变响应。通过对全空间瞬变场磁场Bz及其时间导数Bz/t的核函数Y(ω)和Y'(ω)特征的研究,将全程瞬变响应分为早期、中期和晚期。Y(ω)的早期和晚期阶段,其内层误差函数采用渐近展开式,外层积分采用直接多项式积分;中期阶段,内层误差函数采用有理契比雪夫展开式,外层积分采用龙贝格积分。Y'(ω)的晚期和非对角区域的早期采用误差函数渐近展开式;Y'(ω)的中期和对角区域的早期采用龙贝格积分。采用理论模型计算验证了公式的精度。结果表明,该算法求取的数值解,其Bz核函数Y(ω)的相对误差可以控制在1×10-6%以内;而Bz/t的核函数Y'(ω)的相对误差可以控制在1×10-4%以内。早期阶段,Bz和Bz/t在发射框内部的极值中心沿着与短边呈45°夹角方向向发射框内部移动,并且短边处的2个极值中心先行合并,然后再沿长边方向合并;相同时刻,Bz过零点等值线比Bz/t过零点等值线传播的更远。

频域稀疏双曲Radon变换去噪方法

Radon变换是地震数据处理中广泛应用的一种技术方法,但实际应用中存在分辨率及运算效率低的问题。笔者在相移双曲线的基础上,推导了时不变双曲积分路径,提出了基于贝叶斯原理的稀疏双曲Radon变换,给出离散变换的参数选取准则,并且为保证不同反射层的反射波具有最佳收敛,在变换中引入了动态时窗。频域稀疏双曲Radon变换不仅具有较高的分辨率,而且可以在频域实现,计算效率大幅提高。模型数据测试和实际资料应用结果表明,频域稀疏双曲Radon变换可以有效去除规则干扰波、压制随机噪声,提高数据信噪比,且具有较好的保真度和保幅性。

冰川底部富铁溶液氧化沉淀:塔里木北缘新元古界库鲁克赛铁矿床的成因

新元古代沉积变质铁矿床是继大氧化事件(GOE)后,沉积间断10亿年(~1800 Ma至~750 Ma)之后,再次大规模出现的一种沉积铁建造类型。这类铁建造与新元古代冰碛岩密切伴生,是新元古代雪球地球事件的重要证据。文章选择与新元古代雪球地球事件有关的沉积变质赤铁矿床—库鲁克赛铁矿进行研究,通过锆石U-Pb定年和区域地层对比工作限定其形成时代为新元古代青白口纪末期—南华纪早期。锆石年龄谱值对比和岩相学研究表明,铁矿床中的碎屑物质主要来自于青白口系下部独断山组石英砂岩地层。主、微量元素研究表明,库鲁克赛铁矿形成于相对富氧或者从贫氧向富氧变化的环境,其成矿元素应主要与陆源物质风化有关,可能有少量成矿元素来自于低温海底热液或海水。笔者认为,库鲁克赛铁矿的形成与成冰纪冰水沉积作用有关,来自冰下水体、从冰下通道中流出的富铁缺氧水溶液与富氧的表层海水混合时,成矿元素快速氧化沉淀,胶结冰水中的近源砾石,进而形成了此种富铁砾岩型铁矿。