SQUID及在地球物理中的应用

SQUID(Superconducting Quantum Interference Device)技术(特别是高温SQUID)的发展，为地球物理探测技术的发展提供了巨大潜力，基于SQUID技术开发的地球物理探测系统不仅具有精度高、分辨率高的优点，而且仪器系统轻便，在野外实验和应用取得了巨大的进展，本文将近年SQUID技术应用于地球物理取得的进展进行了简要的总结，并阐述它了在地球物理勘探领域的广阔应用。     

大兴安岭北段的地球物理场研究

利用归一化差分、Theta map断裂识别方法厘定出大兴安岭断裂带及黑河—齐齐哈尔—白城断裂的位置,验证了黑河—齐齐哈尔—白城断裂的存在;结合前人研究成果及相关地质地球物理资料分析认为黑河—齐齐哈尔—白城断裂是额尔古纳—兴安地块与松嫩地块的大地构造分界线,而大兴安岭断裂带是由额尔古纳—兴安地块上的构造薄弱位置因受挤压作用造成地壳构造变动形成的巨型深断裂带;利用Oasis Montaj重磁反演软件进行人机交互反演验证,给出了研究区合理的地质构造模型。     

沥青心墙压实度的探地雷达探测研究

沥青心墙是水利水电工程的一种重要的防渗形式,其质量直接关系到工程的安全.压实度是评价其质量的重要指标,常采用取芯后实验室来测定,虽然探测结果可靠,但破坏性大、周期性长以及连续性差.我们采用探地雷达方法来评价沥青心墙的压实度.为消除沥青心墙的侧壁和两侧的堆石对探测结果的影响,本文模拟了雷达波在沥青心墙中传播,得出没有侧壁和堆石反射波影响的有效探测深度.并利用实测数据提取沥青心墙的雷达波属性如振幅、主频以及瞬态谱等,结合采样获得的孔隙度和密度,得出其与属性参数间的关系.研究表明,这种方法可以直观、快速、连续的反映心墙压实度变化,为工程质量的检测提供很好的依据.     

宽带高频电磁场数据反演方法研究

采用非线性最小二乘法结合蒙特卡罗法,实现宽带高频电磁场椭圆极化率数据的精确反演,确定地下层状介质的真实电阻率和介电常数.反演结果表明,对于均匀半空间和二层介质模型,最小二乘法能够很好地实现反演,而对于三层或更多层的介质,首先利用蒙特卡罗法确定拟合初始模型,再进行最小二乘反演,能够避免收敛到局部极小值,提高了反演的稳定性.为了加速正演响应函数的计算和迭代的速度,采用高密度采样的线性滤波算法,大大加快了该精确反演方法的速度.针对如覆盖区地质填图和土壤调查等大面积确定地质体性质的应用,本文还给出了一种近似反演方法（相位矢量图法）,能够快速获取视电阻率和视介电常数,不仅可以为应用提供有用的基础信息,而且可作为精确反演方法的初始模型.     

松辽盆地地震构造与地震活动相关性研究

松辽盆地是我国经济发展最重要的区域之一,也是东北地震区MS≥6.0级地震活动的主要场所,研究松辽盆地地震构造和地震活动相关性是地震监测预报和抗震减灾工作重要基础性工作内容.松辽盆地是我国六大活动盆地之一.新构造运动以来以间歇性、差异性升降运动为特点的构造活动水平的差异性,反映了NE向、NNE向或SN向深大断裂.在地震预测中,通常把NW向断裂与NE或NNE向断裂交切部位视为地震多发地段和主要发震模式.我们在重磁数据的基础上确定古老的SN向和EW向断裂,特别是松辽盆地基底地震构造层内的SN向断裂或EW向断层是主要的发震与控震断裂,分析中强地震多沿SN向或EW呈线性分布特点,确定NNE向或NW向断裂与SN向或EW向断裂交切成为发震构造是东北地震区内主要发震模式.根据历史上地震的分布和区域构造体系,东北地区将来地震的发生表现为2000年以来本周期地震活跃时段已经结束,目前处于相对平静时期.在大庆—松原坳陷内细划了124°～125°和126.5°～127.0°经向地震条带,MS≥4.0级地震无一例外的归属两个条带,为预测发震构造和位置提供了可能.这些结论将为东北地区地震预测和防震抗灾提供参考.     

伊通盆地横头山火山机构综合地球物理探测

火山隐伏机构的研究对火山演化、火山地热勘探与开发具有重要的意义。本文选取伊通盆地内的横头山火山开展研究,采用航磁、大地电磁测深、可控源音频大地电磁测深等多种地球物理方法探测火山隐伏机构,揭示了横头山火山的形成时间和深部动力学过程,以及隐伏岩体的空间形态和构造环境,确立了一套针对隐伏火山机构的地球物理探测体系。研究表明：横头山火山形成于第四纪早更新世晚期,在压扭应力作用下,玄武岩岩浆由深部沿马鞍山断裂挤出地表,现阶段岩浆通道已经闭合,一部分岩浆停留在通道中;横头山火山隐伏部分与围岩存在较大磁性差异,地表磁异常面积为2.6 km²,沿马鞍山断裂北东向不均匀分布,埋藏深度小于1 000 m。     

地质雷达数值模拟中有损耗介质吸收边界条件的实现

利用时间域有限差分(FDTD)法将麦克斯韦方程进行离散化,可以对地质雷达进行数值模拟。利用完全匹配层(PML)作为吸收边界条件可以有效地吸收向外的电磁波,从而大大提高了计算效率。对于有损耗介质的情况,采用扩张坐标系下改正的麦克斯韦方程,只要扩张变量满足一定的关系,同样可有效地吸收向外的电磁波, 这种吸收边界条件称为通用完全匹配层。     

工程反射地震非常规方法野外施工的探讨

工程反射地震常规的多次覆盖系统、排列和炮点的同时滚动,导致了施工效率的低下。为解决这个问题,从共反射点原理出发,详细探讨了非常规的移动炮点的多次覆盖观测方法,并与常规的多次覆盖观测方法进行了对比。认为这种方法在提高野外施工效率的同时,也可以提高数据的信噪比和速度分析的精度,并且可兼顾折射法和多道面波的应用。     

公路勘察中滑坡体的地球物理特征与分析——以张榆线公路勘察为例

滑坡是影响路桥安全的重要隐伏地质灾害。地球物理方法作为一种无损高效的勘察方法,可有效查明滑坡体内部的地质构造及滑面等特征。本文以张榆线崇礼隧道出口段滑坡为例,采用高密度电阻率法和剪切波速测试,并结合钻孔资料对滑坡体的地球物理特征进行了分析。该滑坡体视电阻率值和剪切波速值具有明显的垂向差异性,一定程度反映了该滑坡体岩土体性质、密实度、含水率的垂向差异性,综合分析认为视电阻率值和剪切波速值较高的强风化流纹岩顶面为潜在滑面。在此基础之上,基本确定了滑坡体由冲洪积体和坡积物组成,附着于流纹岩体之上,横向长度达300 m,纵向长度260 m,滑坡体厚度达20~30 m。同时,根据高密度电阻率三维剖面分析,认为滑坡体底部滑趾处为剪出口位置。最后,基于滑坡体地球物理特征建立了滑坡体地质模型。     

用于航空电磁数据调平处理的导数突变点统计法

航空电磁数据中经常存在条带状误差,为消除这种误差,通常采用窗口滤波。但是,窗口参数及滤波参数要求极为严格,且不能区分调平误差和其类似大小的地质异常,需要操作者多次尝试以寻求合适的处理参数。这里提出了导数突变点统计法,该方法首先在沿伪切割线方向（垂直飞行方向）,对网格化的航空电磁数据求取伪切割线的导数,采用高通滤波方法滤掉幅值比较小的导数突变点;然后统计每条航线上的突变点个数,根据预设的阈值,确定出存在条带误差的航线;再针对这条航线上的数据,采用均值滤波得到调平结果。导数突变点统计法能自动找出存在误差的航线,并只针对误差线进行滤波,能有效消除条带状误差,极大地保留真实地质异常。导数突变点统计方法算法简单,输入参数少,数据处理速度快,为航空电磁数据调平提供了一种新思路。