北京南口—孙河断裂带水热系统特征与成因分析

中低温对流型地热资源在华北地区广泛分布,是一种清洁的替代能源.与活动断裂带相关的水热型地热资源是中低温地热系统的重要组成部分.本文基于高精度重力测量、微动测深及钻孔温度测量等数据,从热源、通道、储层和盖层四个方面探讨了南口—孙河断裂带水热系统特征.低重力异常揭示的燕山期花岗二长岩、闪长岩岩体范围为23.8 km~2和14.3 km~2,放射性测井数据计算得到其生热率均值为3.14μW·m~(-3),侏罗系火山岩生热率均值为1.65μW·m~(-3),隐伏岩体和火山岩均难以构成地热系统的附加热源.重力异常显示南口—孙河断裂带宽度约500~800 m,断裂带切割蓟县系雾迷山组白云岩热储层.钻井温度曲线显示断裂带内水热活动强烈,说明该断裂带是导水、导热的重要通道.断裂带南西侧马池口一带第四系松散层与侏罗系火山岩形成了热储盖层,微动测深显示火山岩最大厚度约1500 m.综上源、通、储、盖四个要素分析,该地热系统为热传导一对流复合型,来自京西北山区的大气降水经远距离径流深循环吸收地层热量后沿南口—孙河断裂上移到达裂隙发育的白云岩地层中形成热水.总之,沿南口—孙河断裂带具备了良好的地热地质条件,可达到规模开采的条件.     

我国增强型地热系统选址问题探讨

增强型地热系统(简称EGS)是目前地热领域的重要发展方向,EGS研究受到了发达国家的普遍重视.本文考察了EGS的勘查选址原则和国际典型案例,并结合我国地热资源分布特征,评估各地热资源分布区的开发潜力,探讨不同地热带EGS选址的可能性.最终将我国进行EGS项目的选址地区分为三类:优先开发利用区、勘探开发区、综合调查区.为我国EGS开发可行性评价等基础研究及项目实施提供参考.     

利用地球物理方法圈定松辽盆地干热岩靶区

干热岩作为一种新型的地热资源,其勘探与开发有重要意义.本文将对干热岩国内外勘探与开发现状进行介绍,给出寻找干热岩的勘探思路.结合已有的地质与地球物理资料对松辽盆地地热分布和地球物理特征进行分析.松辽盆地在地质、地球物理和地球化学等方面已有了大量的研究,通过对本地区的磁法和重力数据进行处理,进行莫霍面、居里面等界面的深度反演,计算不同深度的地热温度值及梯度值,总结分析区域的干热岩形成的条件,圈定可能的尚未开发研究的存在干热岩的区域,并给出了初步的评价结果.     

增强型地热系统开发技术研究进展

增强型(或工程型)地热系统(简称EGS)是指从地下3～10km低渗透岩体中经济开采深层地热的人工热能系统,主要用于发电.作为目前地热领域的重要发展方向,其研究受到发达国家的高度重视,但我国对增强型地热系统的研究还基本处于空白.本文从增强型地热系统的概念和开发思路入手,总结资源勘查、人工储层建造、地热田生产以及监测等阶段需要的科学与工程方面的关键技术及研究现状,对于提高深层地热认识,明确未来的技术发展方向具有重要意义.     

21世纪重力与磁法勘探的展望

对21世纪重力与磁法勘探的仪器，数据处理技术，解释理论与方法，应用领域等方面的发展方向进行了分析与展望，发展航空标量，矢量，梯度重力测量和航空全梯度磁力测量，三分量磁力测量，提高综合信息采集能力；开展卫星重磁测量，综合卫星，航空，地面重磁测量资料研究地球结构与构造；发展高精度数据处理技术；重磁异常弱信号的提取，不同深度重磁异常的划分，低纬底变倾角化磁极以及位场面延拓；发展复杂条件下三维重磁场多参数综合反演可视化技术以及快速自动反演技术；探索磁性多参数的应用新领域，充分发挥磁法在环境污染调查中的作用并开拓应用新领域。     

高精度绝对重力测量在地壳垂直运动研究中的作用和应用前景

对现代高精度绝对重力仪器的发展作了回顾，着重就高精度绝对重力测量在地宙垂直运动监测及其力学机制研究中的能力和作用等进行了分析，总结了我国目前绝对重力测量研究现状，并讨论了高精度对重力测量在我国地壳运动监测和研究中的应用前景。     

加利福尼亚HONEY LAKE盆地低温地热资源的综合调查

为了探明加利福尼亚北部Honey Lake地区低温地热储,提出了综合调查研究、确定地热资源的区域性研究包括重力、红外、水温、水质分析,由电阻率测量绘制出5个异常区.为了详细说明地热资源的结构和潜力,用温度梯度和地震方法对三个异常区进行了更多的研究.重力数据显示本区的地堑构造;综合地震反射数据与地面电阻和温度梯度数据指出了有关的断层,这些数据支持了浅部热储由深循环加热大气降水沿断层带补给的解释.     

地震活动性监测对绝对重力测量精度分析

高精度绝对重力测量对地震活动监测具有重要意义,从重力数据精度与地震三要素的时空关系出发,定量分析数次大地震发生时震源、震级与重力变化值的相关关系。结合不同精度重力资料的研究成果,总结原始重力数据可用的研究方向。结果表明,目前国内大部分绝对重力仪能提供时间跨度一年以上、MS6.0远震或MS6.0地方震的重力资料,及地下构造研究的长期缓慢重力场变化数据等。但对于一年以内MS6.0近震观测及临震监测和板块运动监测,系统偏差和精度要求较高,需要依赖FG-5等进口仪器提供原始数据。     

高精度重力测量在金矿采空区探测中的应用研究

为了确定金矿采空区的位置,对其隐患进行治理,首次应用高精度重力方法.在研究区布设了两条比例尺为1∶100的高精度重力测量剖面,使用加拿大Scintrex公司的CG-5AutoGrav型重力仪, 测取重力异常数据,并采用欧拉反褶积方法实施反演解释,确定了采空塌陷区域及稳定地段.研究结果表明:高精度重力测量应用于金矿采空区探测是行之有效的,用欧拉反褶积方法解释重力异常数据是一种快速、高效、人为干预少的好方法.     

综合物探方法在地热勘查中的应用

本文在查明广东省云浮市新兴县东成镇云河地热田的水文地质条件、热储特征,地热资源的基础上分析了综合物探法在地热勘察中的具体应用。     

沉积盆地地热史模拟方法及简要述评

沉积盆地的地热史模拟是目前盆地动态模拟的重要内容.盆地热史研究经历了定性、半定量及定量研究的过程,而且这一研究仍在继续深入.目前,盆地热史反演研究占据了主导地位.对目前一些常用的盆地地热史研究方法和手段作概要总结,并加以简要的评述,尤其着重介绍了近年发展起来的地热史反演方法——利用有机质镜质体反射率R_0资料和磷灰石裂变径迹资料反演沉积盆地的地热历史.     

利用GRACE空间重力测量监测长江流域水储量的季节性变化

2002年3月成功发射的美德合作重力卫星计划GRACE(Gravity Recovery And Climate Experiment)已经开始提供阶次数达到120、时间分辨率为约1个月的地球重力场模型时变序列. GRACE的星座由两颗相距约220 km, 高度保持300~500 km, 而倾角保持约90°的近极轨卫星组成. 由于采用星载GPS和非保守力加速度计等高精度定轨技术以及高精度的星-星跟踪数据反演地球重力场, 在几百公里和更大空间尺度上, GRACE重力场的精度大大超过此前的卫星重力观测. 根据GRACE时变重力场反演的地球系统质量重新分布对固体地球物理、海洋物理、气候学以及大地测量等应用有重要的意义. 在长期时间尺度上, GRACE的结果可用于研究北极冰的变化, 并进而研究极冰融化对全球气候变化, 特别是对海平面长期变化的影响. 在季节性时间尺度上, 利用GRACE重力场的精度足以揭示平均小于1 cm的地表水变化或小于1 mbar的海底压强变化. 除了巨大的社会和经济效益外, 这些变化对了解地球系统的物质循环(主要是水循环)和能量循环有非常重要的意义. 利用2002年4月至2003年12月之间共15个月的GRACE时变重力场揭示了全球水储量的明显季节性变化, 并重点分析了中国长江流域水储量的变化. 结果表明长江流域水储量周年变化幅度可达到3.4 cm等效水高, 其最大值出现在春季和初秋. 根据GRACE时变重力场反演的水储量变化与两个目前最好的全球水文模型的符合相当好, 其差别小于1 cm等效水高. 研究表明现代空间重力测量技术在监测一些大流域的水储量变化(如长江流域)、全球水循环和气候变化上有巨大的应用潜力.     

中国大陆重力场时变监测与强震预测

主要回顾了中国大陆重力时变高精度监测与地震预测应用的基本情况。自1966年邢台地震以来,我国就开始采用重力手段监测地壳变动和强震孕育发生过程,致力获取重力场时变的微伽级信息。重力监测主要采用定点流动复测（流动重力）和固定台站连续观测（连续重力）2种方式。重力监测已经历3个发展阶段。1998年以前,重力监测主要沿块体边界、活动断层或历史强震区开展,缺乏绝对测量,一般采用相对测量,通过总结获取了海城7.2级、唐山7.8级、丽江7.0级等一系列地震前的重力动态变化特征,除海城地震外,预测成功震例寥寥。1998年地壳运动网络工程建设以来,由于引入高精度绝对重力测量,开始进行中国大陆重力场的整体监测,获取了汶川8.0级等地震前的大尺度变化信息,给出了汶川地震中期预测的有效意见。2010年以来,以陆态网络工程重力网为基础,逐步开展大华北、南北带等各种测网的整合与统一,形成了中国大陆整体重力观测网,对期间发生的一系列6.0级以上地震（如芦山7.0级、门源6.4级、呼图壁6.2级等地震）进行了较为成功的中期预测,为地震机理研究和我国中期地震预测水平提升发挥了重要作用。通过长期的重力观测实践,初步形成了一门专门应用于地震研究的交叉学科——“地震重力学”。     

基于欧拉反褶积方法计算川滇交界重力变化场源特征

本文以川滇地区2012-2014年来的多期流动重力观测网络数据为基础,采用欧拉反褶积方法对引起重力变化的场源深度和空间分布规律进行了反演和解释.本文通过构建理论模型。得到了最优的反演参数,并对实际数据进行了计算和分析.结果表明:选择构造指数(SI)为1时适合对流动重力数据进行反演.实际资料的反演结果显示在2012-2014年间的重力变化场源位置更集中于垂直于昭通断裂的北西向分布,场源深度分布在30±10 km范围,形态与鲁甸地震发震构造位置相似.这可能与2014年8月3日鲁甸M_S 6.5地震前的中上地壳的深部应力场变化相关.依据本文研究结果和方法,可以开展由场至源的定量研究,为流动重力变化信号的反演和解释提供一条新思路.     

GPU并行三维遗传重力反演算法在南海西沙海槽盆地的应用

近年来,GPU并行处理技术成为地球物理数据处理方面的研究热点,但在三维位场的反演应用方面有待完善和推广.本文以西沙海槽盆地为例,将计算机GPU(图形处理器)并行处理技术应用于三维遗传重力异常反演,充分发挥了GPU计算的加速性能.研究结果表明:在大规模的三维重力位场计算中,采用GPU并行处理技术能使计算过程得到60倍以上的加速,反演结果精度达到3.45×10~(-5)m/s~2,证明了反演方法的高效性和可靠性;通过分析西沙海槽盆地三维密度结构获得了该区的区域地质构造特征及形成演化史,为盆地构造运动研究与油气前景分析提供参考依据.成熟的GPU并行三维遗传重力反演有望成为固体矿产、油气资源与构造运动研究中必不可少的手段.     

华南地区时变重力场建模实验和异常分析

陆面时变重力测量是监测地壳内部密度变化和物质运移的重要手段.为确定华南时变重力观测网络的场源监测能力和重力场变化特征,本文采用球面六面体单元构建重力场模型,开展重力场建模实验,对比不同建模方法与噪声条件下的局部重力场恢复效果,并对2015-2017年来5期实测流动重力观测数据进行计算和分析.结果表明,最小二乘配置方法的...     

空-地-井重力异常正则化协同密度反演方法

围绕综合利用空-地-井多源重力异常联合反演提升精度的目标,提出正则化协同密度反演方法,从而有效利用多维数据的横向和纵向变化特征提高反演精度,且无需先验信息的约束.此外,还提出利用奇异值谱和深度分辨率工具评价航空数据观测高度和层数对反演分辨率的影响.通过理论模型试验本文方法在空-地、地-井等不同情况下的应用效果,结果表明空-地-井重力异常正则化协同密度反演方法能获得更高分辨率、高精度的反演结果,且证明不同的钻孔位置对反演结果有较大的影响,从而可指导实际的空-地-井联合勘探.最后,利用文顿盐丘实际勘探数据进行空地和空地井重力数据协同反演,反演结果垂向分辨率明显优于地面观测数据反演结果,盐盖的顶面及中心埋深与前人研究和地质资料解释相吻合,验证了方法正确性及实用性,为推进我国空-地-井立体重磁勘探提供了重要的技术手段.     

数字重力仪高精度恒温测温系统设计与测试研究

高精度数字重力仪广泛应用于矿产资源勘探领域,由石英弹性系统组成的重力传感器是高精度数字重力仪的核心部件,其对外界环境温度非常敏感,由环境温度变化引起的重力输出变化远远大于仪器本身精度指标,而且不同的数字重力仪具有不同的温度影响特性.若重力传感器的恒温环境得不到保障,或环境温度的微弱变化无法得到准确的测量和补偿,将严重影响重力仪器的测量精度和一致性.本文针对该问题,研究了高精度恒温测温系统的设计方法及关键技术,考虑到数字重力仪器精度高、体积小、功耗低和便携式的特点,对高精度恒温测温系统中的关键器件选型、热结构设计、电路设计、软件设计等进行深入研究,并给出具体的解决措施.并设计了静态试验、高低温试验和石英弹性系统温度系数测定试验三个部分验证高精度恒温测温系统的有效性.试验结果表明：高精度测温系统最小分辨率达到10 μ℃;静态常温时,高精度恒温系统温度变化约为70 μ℃;在-20℃~+45℃的环境温度冲击中高精度恒温系统温度变化小于1 m℃;恒温点微调装置可实现石英弹性系统温度系数的精确测定.该研究为高精度重力测量仪器研制中消除环境温度变化影响提供了一种有效解决方案.     

重力密度界面反演方法研究进展

重力位场的界面反演是位场处理解释中的重要问题.本文针对重力密度界面的反演问题,较全面的介绍了一些有代表性的方法,包括空间域反演方法和频率域反演方法.重点阐述了当前占主流的频率域中的Parker-Oldenburg迭代方法,在此基础上讨论了重力密度界面反演目前存在的问题和以后的发展方向.     

大地电磁测深法在秦皇岛—唐山沿海地区地热资源调查评价中的应用

应用大地电磁测深法,对秦皇岛-唐山沿海地区进行地热资源勘查.在该测区布设6条测线,获得103个测点的野外资料.采用先进的数据处理和反演方法,得到大地电磁测深剖面二维反演电阻率模型,根据当地区域地质资料,对地层、断裂构造进行推断解释,并结合华北地区地热资源类型及其与地质构造特征的关系,圈定该测区地热资源远景区.