高温高压下矿物岩石电导率的实验研究进展

高温高压下矿物、岩石电性性质的实验研究是了解地球内部物质成分、演化过程及进行地球物理探测资料解释的有力工具.本文主要介绍了高温高压下电导率实验在如何保持良好绝缘性能,如何消除或减小极化效应及如何减小外界电信号对测量信号的干扰等方面的技术、方法,阐述了温度、压力、氧逸度、水含量以及熔体等因素对矿物、岩石电导率的影响以及一些主要的研究结果和进展情况,讨论了电性研究的地球物理和地质意义,并指出了尚需研究的不足之处.     

一种适合多源地球物理数据三维可视化的快速空间索引技术

识别复杂地质条件下的地质构造,常需要融合多种地球物理探测技术的数据进行分析,应用地球物理数据三维可视化技术可以更好地解释复杂的地质现象,传统的可视化方法由于缺乏对多源地球物理数据一体化的存储管理与索引机制,使得在对大范围多源地球物理数据进行空间局部更加精细可视化时的效率很低.为了更有效地洞察研究区域的地下构造,本文研究了适合多源地球物理数据三维可视化技术的快速空间索引技术.首先根据各类地球物理数据空间分布特点,提出了一种改进的四叉树结构,用于建立对多源地球物理数据一体化存储与管理.接着利用该数据结构,文章现实了多源地球物理数据快速空间查询的机制.将此结构和机制服务于大规模多源地球物理数据精细尺度下的三维可视化,提高对特定空间范围的局部多源地球物理数据动态可视化的效率.最后给出了该数据结构下空间查询与可视化的效率分析,并通过实验对整个算法的效率进行了验证.实验表明,通过建立相应的索引机制,可在大规模多源地球物理数据条件下更高效地展示任意位置岩矿石多个物理特性之间的空间关系,为多源地球物理数据的三维可视化提供技术支撑.     

地球物理信号特征识别与解释的机器学习方法及应用综述

地球物理信号是地下介质对物理场的响应,其特征是解释地下结构和性质的主要依据.但受限于地下介质构造及物性分布特征的复杂性,地球物理信号特征的识别和解释具有不确定性.机器学习基于数据与特征的映射关系为判别地球物理信号特征和解释提供了新的思路和方法.本文围绕机器学习方法在地球物理信号特征识别及解释应用主题,梳理得到机器学习用于地球物理信号特征识别与解释的一般逻辑思路和工作流程,在提炼机器学习所涉及的处理技术和评价体系的基础上,进一步总结了机器学习在解决岩石图像识别与分类、地层岩性预测与成图、地震事件检测和到时提取、微小地震信号解释等问题时的技术要点;并对深度学习模型和简单的机器学习模型针对不同地球物理信号进行特征识别与解释的适用性和应用实效进行了分析.针对目前的发展趋势和已有研究,对机器学习在地球物理信号特征识别应用方面进行了讨论和展望.     

地下实验室与深地环境下的地球物理观测

地下实验室具有良好的低本底环境条件,为许多前沿学科研究提供了重要的实验场所,已经成为一个国家关键性的科学研究平台.目前国际上很多国家利用山体中的隧道空腔或地下矿井建立起众多的地下实验室,其中大多数进行天体物理和粒子物理实验与研究,部分同时进行着地球科学、岩体力学、地下生物等学科的相关实验.本文在介绍国际上一些重要地下实验室的基础上,着重对其在地球物理方面的观测与实验研究成果进行介绍;针对深部地下实验室所具有的“超静”与“超净”环境,阐述深部地下环境多种物理场观测所能达到的测量指标;针对深部地下实验室可实现的超高精度观测,讨论深地地球物理观测对目前仪器科学、装备与观测技术提出的挑战,及其将应对解决的诸多地球物理领域关键基础性科学问题.     

关于设立“张衡计划”的建议——为中国地球物理仪器研发和产业化

地球物理学在本质上是一门观测科学,高精度、高分辨率的观测和实验仪器、设备是地球物理学发展进程中的“前哨”.为此,本建议对中国的地球物理科学仪器事业的现状和未来发展方向进行了讨论,提出了一些论点、论据和想法与建议.对中国地球物理现代化仪器与设备的研发进程进行了历史回顾和剖析,对发展自主创新的地球物理科学仪器事业的战略地位进行了细致的思考;对依赖国外科学技术的危害性进行了深刻的讨论;对中国地球物理科学仪器事业的现状进行了理智的分析;对中国地球物理仪器和设备研制队伍从有到无的缘由进行了深度剖析;为此,提出了要使中国地球物理事业得到健康迅速发展,必须国家统一规划和统一管理的国家行为的思想,提出了设立“地球物理仪器设备研发工程”——“张衡计划”的建议,并对不同阶段性发展的具体目标、任务和实施给予了框架性的厘定.为此,中国地球物理科学仪器与设备事业,当今必须转变观念,依据国家战略需求和自主创新的理念,创自己的品牌,并逐步产业化,乃是进入世界地球科学强国的根本.     

我国地球物理仪器的发展

本文回顾了我国地球物理仪器的发展历程,指出了大量进口对我国地球物理仪器发展的影响,强调了我国地球物理仪器工作者所进行的不懈努力,提出了我国地球物理仪器今后发展的四点意见：(1) 反复宣传地球物理仪器、观测、实验的重要性;(2) 逐步形成对地球物理仪器评价标准的共识;(3) 关注发展高新领域;(4) 营造国内仪器快速发展的环境.     

小波分析在地球物理信息融合中的应用

为了实现地球物理资料的自动综合解释,提出了一种基于小波分析的多分辨地球物理信息融合方法.阐述了地球物理信息融合中的关键技术,即信息表示、融合方法及融合中的控制.利用多种地球物理信息融合获取有关地质目标的知识,避免了单一方法的局限性,减少了各种地球物理信息不确定性误差的影响.对实际资料进行了实验,实现了速度、视电阻率和密度信息融合.实验结果表明融合图像包含了更多地质目标的信息.     

多学科(GGE)研究地壳结构和震源区的方法探讨

就采用地球物理探测、地质岩石学分析和高温高压实验(GGE)综合研究区域地壳细结构和确定地震震源区的可能性和方法作了探讨,并以临汾地区为例,给出了实施过程中的一些具体考虑.这些考虑包括:通过地球物理探测建立地壳、上地幔的速度、电性、密度、磁性和热等结构,给出深部的温压分布等;通过地质调查、钻探和岩石学分析确定沉积层的性质与厚度、结晶基底的组成,推测深部物质的状态,选取典型样品等;在模拟深部温压条件下,通过对岩石波速、电性和密度等的测定和与地球物理结构模型、地质岩石学结构模型进行综合比较建立区域地壳三维结构,通过对岩石力学行为的实验测定与了解,选择发震判据,确定潜在震源区.     

物理大地测量与地球物理正常重力场的同源性研究

论述了物理大地测量与地球物理中分别对应的正常重力场源的构成、物理与几何上的意义以及对两者之间的差别进行了论述 ,分析了同源性研究在物理大地测量与地球物理相互结合以及定量描述地球内部密度分布的过程中的重要意义 .给出了同源性分析可遵循的途径及其所应满足的条件与约束 .最后 ,以正常椭球的扁率变化率具有最小模为约束 ,应用PREM模型 （PreliminaryReferenceEarthModel）密度为大地测量中正常椭球赋值 ,其结果以正常椭球的内部扁率的多项式表达式给出 .     

中国地球物理仪器和实验设备研究与研制的发展与导向

地球物理学本质上是一门观测的科学.高精度和高分辨率的观测与实验仪器和设备乃是在地球物理学发展进程中的“前哨”.为此,在我国地球物理学领域里,在对仪器和设备的研究中必须转变观念,即在引进技术,仿造和合作研制的基点上发展自己的研究与研制体系,并在不断深化的进程中,逐步开创中国地球物理仪器研究和研制的新局面,形成具有中国特色的,并具有独立主权和品牌的地球物理仪器及设备的创新研究和研制体制,进而开拓新市场,走向世界,并独立于世界科技之林.