地球物理仪器学科发展研究报告

地球物理仪器在国防、资源探测、自然灾害监测和工程质量检测等领域中具有不可忽视的作用,近年来技术进步迅速.国际上,地球物理仪器发展趋于多功能化、轻便化、智能化、可视化、网络化和虚拟化.由于历史的原因,一方面我国对地球物理仪器的需求急剧增长,另一方面又形成了对国外仪器的过分依赖,严重冲击了我们对地球物理仪器的自主研发.在这样的逆境中,我国地球物理技术工作者仍然坚持不懈,在重、磁、电、地震、放射性等领域取得了显著成绩,并在某些领域达到了具有国际领先的水平.基于这种现状,我国地球物理仪器发展应该坚持适当引进与自主创新相结合、研产用相结合,形成标准统一、多学科交叉融合的研制体系,提高工艺水平和售后服务质量;重视地球深部探测、航空物探、海洋探测、地质灾害监测和国防工程领域的地球物理仪器开发和研制;发挥学术组织的特殊作用,集中力量组织攻关,争取在关键领域中形成我国具有自主知识产权的先进地球物理技术和仪器.     

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。     

电阻率层析成象理论和方法

电阻率层析成象是８０年代末发展起来的一种新的地球物理探测方法，主要用于对地球浅层精细结构的研究以及工程探测和监测。本文比较系统地介绍了该方法的基础理论、操作原理和解释方法，综述了国外发展的现状。最后着重介绍了两种具有代表性的反演方法，并讨论了各自的优缺点和存在的问题。     

油气勘探综合地球物理研究方法综述

目前我国油气勘探难度不断加大，前新生代海相碳酸盐岩残留量地已成为我国油气资源二次创业的突破口。面对复杂地质体，只有综合应用各种地球物理现到数据，各种方法采长补短才能获得对目标的较全面地认识。本文阐述了油气勘探进行踪合地球物理研究的必要性、综合地球物理研究方法的应用现状和主要进展以及研究方法，指出油气勘探的发展方向要走综合地球物理研究的路子、区域制约局部，深层约数浅层是综合地球物理研究的原则；物性的研究是综合地球物理的前提；而联合反演是综合地球物理的实质。通过对综合地球物理研究成功实例的总结，提出综合地球物理研究中的难点和待解决的问题，指出了今后综合地球物理的发展方向。     

国家地球物理基础设施：意义和任务

本文简要阐述了国家层面的基础设施对地球物理学科发展的重要性，讨论了国家地球物理基础设施的建设和运行在当前时间的紧迫性.指出中国地球物理发展的三个主要任务：基础地球物理探测、基础地球物理检测、基础地球物理数据共享服务.国家层面的地球物理基础设施的建设能够为相关科研机构提供高科技含量的服务.     

无网格方法及其在地球物理勘探中的应用与展望

产生于20世纪70年代的无网格法是一类新兴的数值方法,现已被广泛运用于科学计算及工程问题并取得了显著成效.相较于有限元方法,无网格法具有网格依赖性弱、精度高、收敛速度快、方便构造高阶拟合函数等优点.经过几十年的发展,无网格法取得了长足的进步,诞生了多种方法.无网格方法之间的主要区别在于构造近似函数的不同和加权余量法的选择.本文概述了无网格法的发展历史和研究进展以及在地球物理学中的应用状况;详细阐述了多种无网格的近似方法,包括：移动最小二乘近似、径向基函数近似、核积分近似、再生核粒子近似等,以及常用的加权余量法—配点法、伽辽金法、局部伽辽金法.并对这些无网格方法的差异性作了系统对比分析,同时指出了在地球物理领域的适用范围.还例举了无网格法在地震勘探领域的波动方程、重磁勘探领域的位场延拓以及异常体正演的求解过程.最后讨论了无网格方法应用于地球物理勘探领域时存在的困难和挑战,并分析了未来无网格方法的应用前景和潜力方向.     

应用地球物理方法寻找隐伏矿床

在金属矿勘探的发展过程中，地球物理的重要作用逐渐崭露头角．随着地球物理认识的不断深化，特别是地球物理勘探方法、仪器设备以及资料处理的长足进步，使得其勘探能力迅速提高．在当前攻深找盲、寻找大矿的需求下，地球物理勘探不应将自己局限于具体矿床勘探的战术作用，虽然这方面的勘探能力有了很大发展，然而更重要的是地球物理勘探应该而且可能在找矿的宏观战略方面作出重大贡献．     

地球物理技术在我国考古和文物保护工作中的应用

20世纪80年代以来，我国考古及文物保护工作者和地球物理工作者越来越认识到地球物理技术在考古和方物保护方面可以发挥作用，在古幕探查、大型古建筑地下遗存现状、古遗迹断代等方面，地球物理技术都找到了发挥作用的机会，本文通过地球物理技术在云冈石窟、龙门石窟、克孜尔石窟、北京故宫紫禁城、嵩岳寺塔、古泗州城遗址、风阳明中都等的物理探查实例，以及查找古幕、古遗迹断代等方面的工作，介绍了我国在考古和文物保护领域应用地球物理技术的进展，并指出了物探在用于考古和文保时的特点和展望。     

地质定年方法综述与地球物理定年

年代确定在地学中得到广泛应用.而作为地史学中重要的组成部分，年代确定为地质时期中地球岩石圈在时间上发展和演变提供了重要的时间约束.本文综述了四种定年方法：即古生物法；古地磁法；同位素法和地球物理法.随着地球物理的探测技术的发展，地球内部精细结构得到揭示.我们认为，应用地球物理资料确定年龄将可以弥补其它方法的缺陷，可能为地球内部三维岩石定年提供支撑.     

中国地球物理学会的成立与发展

本文较详细地叙述了中国地球物理学会成立的筹备情况、成立过程及其发展历史．中国地球物理学会自１９４７年８月３日在上海成立以来，不断发展壮大，由成立初期的几十名会员，发展到１９９３年底的１０４４９名；会员的分布由初期的石油、地矿、水文、气象、测量、海洋、科研、院校，扩展到有色、冶金、地震、核工业、空间科学、煤炭、铁道、工程勘察等近２０个部门．中国地球物理学会是名副其实的跨行业、跨部门的学会．中国地球物理学会在改革中前进     

Modelling of space weather effects on pipelines

The interaction between the solar wind and the Earth's magnetic field produces time varying currents in the ionosphere and magnetosphere. The currents cause variations of the geomagnetic field at the surface of the earth and induce an electric field which drives currents in oil and gas pipelines and other long conductors. Geomagnetically induced currents (GIC) interfere with electrical surveys of pipelines and possibly contribute to pipeline corrosion.In this paper, we introduce a general method which can be used to determine voltage and current profiles for buried pipelines, when the external geoelectric field and the geometry and electromagnetic properties of the pipeline are known. The method is based on the analogy between pipelines and transmission lines, which makes it possible to use the distributed source transmission line (DSTL) theory. The general equations derived for the current and voltage profiles are applied in special cases. A particular attention is paid to the Finnish natural gas pipeline network.This paper, related to a project about GIC in the Finnish pipeline, thus provides a tool for understanding space weather effects on pipelines. Combined with methods of calculating the geoelectric field during magnetic storms, the results are applicable to forecasting of geomagnetically induced currents and voltages on pipelines in the future.     

重视和加强岩矿物性的测量研究

本文从物探科学技术的进步,勘查任务的发展变化、物探方法应用范畴的扩大和物性勘探等几个方面,论述了岩石和矿物物理性质测量、研究的重要性,指出：物性工作不可能毕其功于一役,并提出了五点建议：１．深入研究各类矿藏及其围岩（直至地面）物性的空间变化规律,为选择、研究合适的物探方法,提高物探效果,进一步探讨“直接”找矿问题,提供依据;２．这项工作可专门进行,但最好尽可能利用为其他目的而设计的钻井进行;３．物     

Research Progress of Geophysical Exploration in Karatungk Mine in Northern Xinjiang, China

Karatungk Mine in northern Xinjiang, China, which is a large-scale magmatic Cu-Ni sulfide mine in the Central Asian orogenic belt, has a long history of mining. The mine is located at the merging belt between Altay orogenic belt and Junggar Basin, and has strong tectonic activities. In recent years, mining source detection has become an important target for mineral exploration due to the difficulties in ore body exploitation. In this paper,we systematically summarize the achievements of the geophysical explorations in Karatungk Mine from various aspects, including tectonic backgrounds of the mine, dynamic mechanisms, geophysical characteristics and scientific challenges in the future. Because of the restrictions of observation density and analysis methods, the fine geometrical structure of the mine cannot be completely characterized yet. Therefore,in order to obtain the high-resolution structure and detailed spatial distribution of orebodies, researchers should focus on combining multiple geophysical methods, developing high-resolution imaging methods, and improving petro physical experiments in the future.     

Contribution of the geophysical methods in characterizing the water leakage in Afamia B dam, Syria

The objective of this work was to characterize and understand the origin of the water losses problem in the Afamia B dam located at Al-Ghab basin in Syria. The survey involved various geophysical methods including a superficial electromagnetic (EM), an electrical sounding (ES) and electrical resistivity tomography (ERT). Special considerations were focused on the lake of the dam, which is currently suffering serious water infiltration and leakage through its bedrocks. The application of the ERT technique was more effective and convenient. The analysis of the integrated results of the above mentioned methods revealed a vertical serious leakage which could take place in certain locations via fractures and faults that hit the main valley and pass through the dam lake. Additionally, the presence of an alternating lithological heterogeneity between permeable and impermeable layers may lead to infiltration through the geological formations of the basin. These processes are most likely causing hydraulic connections between the Neogene superficial deposits and the underlying Cretaceous fractured and karstified carbonates rocks. Consequently, such hydraulic connections may lead to water losses and leakage throughout the dam basin. Eventually, the presence of tens of drilled wells which penetrate the Neogene and Cretaceous formations, and the existence of numerous archeological graves and subsurface tunnels complicate the situation in the study area and cause more water leakage.     

地面电磁探测系统(SEP)研究

近年来,大地电磁法作为深部找矿与地球电性探测的感应类电法有了迅猛的发展,国内电磁法仪器基本上都是美、加、德三国地球物理公司所生产,中国已进口了几百套这些设备.随着中国国力的增强,地面电磁探测系统的自主研制被提到议事日程.从2010年开始,中国科学院地质与地球物理研究所牵头,联合中科院院内及高校等单位在国土资源部探测技术与实验研究专项(SinoProbe)中承担了《地面电磁探测(SEP)系统研制》项目的研究,目前已取得阶段性成果.本文详尽地论述了大地电磁法仪器发展现状、系统研究目标和总体设计,SEP发射系统、感应式磁传感器、分布式电磁数据采集系统、3D EM数据正反演成像软件和可视化数据管理软件、SEP系统集成和野外测试结果,最后对地面电磁探测系统研究进行了讨论、总结和展望.     

辽宁鞍山市主要断裂的探测与研究

为了给鞍山市抗震设防区划提供依据,我们采用了以浅层人工地震为主的综合地球物理探测技术,包括浅层人工地震、电法和地质雷达等方法,同时收集了城市已有的物探和钻井资料,并结合野外调查及样品年龄测试对断裂的活动性进行了研究。结果表明,鞍山市存在５条隐伏或半隐伏的断裂,北西向的大石头－宋三台断裂、宁远屯断裂、大阳气断裂和北东向的汤岗子断裂为中更新世断裂,北西向的二台子断裂为早更新世或前第四纪断裂,按活断层义     

地球物理测井在多年冻土厚度和地下冰调查中的应用

基于青藏高原多年冻土区三个钻孔的地球物理测井数据和钻孔编录资料,我们对多年冻土厚度和多年冻土层内地下冰与地球物理测井数据之间的关系进行了相关的分析研究.研究表明,当地层为土壤类型时,可以使用井径和侧向测井曲线来判断多年冻土层厚度;而当地层为致密的基岩时,不能使用上述两种测井曲线来判断多年冻土层厚度.此外,还可以使用长源距伽马-伽马曲线和侧向测井曲线来识别多年冻土层内部分地下冰层的位置,其前提条件是地下冰层具有一定的厚度,或即使厚度较薄,但连续出现.这一研究结果对于利用地球物理测井曲线来调查多年冻土情况具有一定的应用价值.     

双参数混合正则化方法及在电导率反演成像中的应用

通过引入带有二阶正则算子的正则化项,建立了一种双参数混合正则化方法.为确定最佳正则化参数,这里主要应用L-曲线法、偏差原理和广义交叉校验准则的优化组合来确定.首先对理论模型进行了数值模拟,通过与截断奇异值分解法、共轭梯度法及标准Tikhonov正则化法的结果比较,表明该方法不仅精度高,而且对于数据的随机扰动具有稳定性....