多道瞬变电磁法(MTEM)技术分析

多道瞬变电磁法(MTEM)具有深度大且探测精度高的特点,是目前电磁法领域研究热点之一。为推进多道瞬变电磁法深部探测系统的研发,对多道瞬变电磁法的技术特点及地球物理机制进行了分析。首先,对多道瞬变电磁法的关键技术进行总结,其特点包括:采用大功率接地源形式;编码发射;多道观测;类地震资料处理。然后,指出多道瞬变电磁法的地球物理实质:多道瞬变电磁法属于近源测深,即通过改变偏移距达到测深目的;接收信号包括系统响应和大地脉冲响应(即含有一次场与二次场的混合场)信号,采用反卷积方法获取大地脉冲响应。最后,针对中国复杂环境下的深部探测,对现有的多道瞬变电磁法提出改进思路:1把二维观测系统改进成三维观测系统,即三维数据采集系统,使其应用性更强且更方便,探测深度大,精度高;2把常规一维拟地震资料简单处理改进成三维拟地震成像解释;3从油气勘探领域拓展到复杂的深部矿产资源领域。     

2006年夏季渤海初级生产系统的数值模拟研究

应用非结构有限体积近岸海流模型FVCOM并耦合美国环保署水质模型WASP对2006年6～8月份的渤海初级生态系统进行了数值模拟和分析研究,模拟的生态、化学要素包括溶解氧、碳生化需氧量、浮游植物、无机磷、有机氮、有机磷、氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐。模式考虑了海河、滦河、黄河三条河流的径流输入,计算得到了海区夏季营养盐及浮游植物的空间分布和变化情况,模拟结果表明,本文建立的渤海生态系统动力学模型能够模拟出该季节渤海初级生产系统的基本特征,可为渤海的生态环境保护提供辅助参考。     

全球变暖背景下最近40年太平洋海面高度和热容量变化数值模拟

用Non-Boussinesq POP模式和1960—1999年NCEP的1 000hPa大气温度和风场资料,模拟了最近40a太平洋海面高度和热容量的变化,通过与实际观测结果比较,得出模拟结果可信的结论,并且得到了如下有意义的结果。1960—1999年由热膨胀引起的太平洋海面高度平均以0.5mm.a-1的速度上升,如果在此之后假设全球气温不再升高,由于海洋特别是深海还没有达到平衡,在未来282a太平洋深海继续增温导致平均海面高度还将以0.15mm.a-1的速度上升。1960—1999年太平洋海面高度平均变化率的水平分布显示,最大的下降率在热带中西太平洋,为7mm.a-1;最大的上升率在热带东太平洋,为8mm.a-1左右;中纬度太平洋中部海面高度是下降的,下降率1mm.a-1左右;另外在南半球的中太平洋南部海面高度也是下降的,下降率小于1mm.a-1,而在太平洋沿岸则基本上是上升区域;中国沿海海面高度的上升率为1.0mm.a-1左右,它相对于东太平洋沿岸的上升率要小很多。太平洋热容量从海表向下传播的速度是由快变慢的,到170m再由慢变快,到500m达到最快,在500m深度以下又逐渐变慢;在大多数情况下,El Ni o年份整个太平洋的热容量是比较高的,而La Ni a年份的热容量则比较低。     

基于光滑质点流体动力学的海冰热力-动力数值模式

考虑海冰热力因素对其厚度、密集度的影响,在光滑质点流体动力学(SPH)基础上发展了一个海冰热力-动力数值模式。该模式既解决了传统欧拉有限差分法和质点网格法存在的数值扩散问题,同时弥补了光滑质点动力学海冰动力模式未考虑热力因素的不足,具有精确模拟冰缘线运动、计算精度高等优点。首先介绍了光滑质点流体动力学的基本原理,并对海冰生消的热力因素进行了分析,将影响冰厚和密集度的热力因素引入到光滑质点流体动力学的海冰动力模式中,得到该热力-动力模式的控制方程。应用该数值模式对渤海海冰进行了48 h数值模拟,得到了海冰厚度和速度矢量的分布规律;对JZ20-2海域的海冰厚度、冰内温度场分布以及热力因素的变化特性进行了讨论。数值模拟结果表明,该数值模式能够很好地适用于渤海海冰数值模拟,是一种有效的海冰数值模拟方法。     

多道瞬变电磁法共中心点道集数据联合反演

多道瞬变电磁法是目前地面资源勘查领域的研究热点,开展该方法观测数据的一维反演对完成装备研发及技术推广具有积极的推动作用.针对多道瞬变电磁法特殊的源波形和数据采集方式,本文对多道瞬变电磁数据的响应提取和一维反演进行了研究.首先,采用反卷积方法从伪随机二进制序列全波形响应数据中提取大地脉冲响应.为了避免脉冲响应中空气波的干扰,提出采用反向积分算法,把脉冲响应转换成下降沿阶跃响应,并将其整理成共中点道集.最后,为充分利用各个偏移距下的响应数据对不同深度范围目标体的分辨能力,采用基于OCCAM算法的联合反演方法对共中心点道集数据进行联合反演.结果表明在不同目标体深度以及有噪声干扰的情况下,共中心点道集数据联合反演计算均可获得较好的结果.     

2006年渤海湾赤潮监控海域叶绿素-a的影响因子分析研究

利用2006年夏季渤海湾驴驹河赤潮监控区实测资料,分析了水文要素、气象要素、化学要素等环境因子与叶绿素-a浓度的相关关系。结果表明,透明度、化学需氧量、磷酸盐、硅酸盐、溶解氧、pH值与叶绿素-a的相关关系较好。根据环境因子对叶绿素-a浓度的影响程度,提取主要的环境因子作为自变量,以实测的叶绿素-a浓度为因变量,通过多元回归分析建立了它们之间的定量关系。回归结果表明,渤海湾中叶绿素-a浓度同溶解氧、pH值的关系密切。本文研究结果对渤海湾叶绿素-a浓度预测指标因子的确定及渤海湾生态动力学模型变量及参数系统选取有一定的指导作用。     

鄂西宜昌下寒武统水井沱组页岩气聚集条件与含气特征

鄂西宜昌下寒武统水井沱组页岩具有良好的气体显示,页岩气成藏条件研究薄弱.利用最新钻探的井下资料、周边露头地质调查资料及大量样品的分析测试结果,从富有机质页岩区域展布、地球化学特征、岩石储集特征、含气性、保存条件等方面研究鄂西宜昌地区下寒武统水井沱组页岩气聚集条件.研究区水井沱组形成于陆棚-斜坡相带,厚度为50~140 m.有机碳含量高（TOC值为0.43%~10.45%,平均值达2.65%）,TOC大于2%的优质页岩有效厚度为28~41 m,有机质热成熟度为2.4%~3.2%,处于高演化阶段.页岩脆性矿物含量高,石英含量平均值为29.33%,碳酸盐含量平均值为25.94%,黏土矿物含量平均值为35.06%,且以伊/蒙间层为主.水井沱组富有机质页岩孔隙度为0.96%~3.32%,平均值为2.08%,页岩渗透率为0.01×10-3~3.05×10-3 μm2.氩离子抛光电镜与吸附测试表明,页岩孔隙发育具有成因类型多、孔径尺度小的特点,有机孔孔径主要集中在10~50 nm范围内.水井沱组页岩气层顶、底板条件良好,区域构造稳定、断裂不发育,页岩气保存条件优越.钻井过程中水井沱组气显频繁,解析含气量为0.31~5.48 m3/t,连续含气量大于2 m3/t的累计厚度达44.05 m.水井沱组水平井压裂获工业气流,页岩气组分中CH₄含量为87.17%~92.75%,C₂H₆为0.83%~0.94%,N₂为5.86%~9.37%,CO₂为0.05%~2.25%.总体上宜昌地区下寒武统水井沱组页岩气成藏条件较好,是四川盆地外页岩气新的勘探区.      

大庆市建成区土壤重金属潜在生态危害和健康风险评价

根据大庆市城市功能区划,以表层土壤为研究对象,通过308个样品的采集、测定、分析,采用Hakanson潜在生态风险危害指数法评价土壤重金属元素的潜在生态危害程度。结果表明,表层土壤重金属污染程度较低,潜在生态危害风险较小,汞(Hg)和镉(Cd)是主要的潜在生态危害元素。汞的生态危害风险相对较大,有11.9%的样品处于较重及以上风险级别,镉的生态危害级别虽然较低,但中等危害级别分布范围较广。分别用致癌风险和非致癌风险模型进行了土壤重金属镉和汞对人体健康的风险评价,两种元素的风险指数均处于安全值范围内,不会对当地居民的健康构成风险。     

湘中坳陷泥盆系碳氧同位素特征及其古环境意义

基于系统碳氧同位素和有机碳测试,在充分论证样品测试数据有效性的基础上,对湘中坳陷地区泥盆系碳氧同位素特征展开分析,探讨了研究区地层对比、古海洋环境发育特征及其对富有机质页岩形成的影响.结果表明,湘中地区泥盆系δ13C受后期蚀变成岩作用影响较小.区内泥盆系δ13C表现出自下而上逐渐变轻,并在欧家冲组底部发生显著的负偏、之后向上逐渐增大的发育趋势.以上曲线与全球泥盆系碳氧同位素曲线相似,具有较为一致的变化趋势.区内泥盆系δ13C曲线形态及偏移程度与四川龙门山剖面、独山其林寨剖面、广西拉利剖面及欧美地台剖面可对比性强,可作为区内地层划分与对比、古海洋环境演化分析的依据.对比结果显示,区内棋梓桥组顶部-佘田桥组底部δ13C曲线与海平面变化存在差异,指示区域性地壳构造升降与全球海平面变化综合主导了区域的古水深变化.区内泥盆系δ13C正漂移与高TOC页岩具有良好对应关系,表明佘田桥组下部、孟公坳组上部富有机质页岩发育层段是大范围海侵阶段的产物,也是构成区内泥盆系页岩气勘探的主要目的层系.