Lithospheric Electrical Structure across the Eastern Segment of the Altyn Tagh Fault on the Northern Margin of the Tibetan Plateau

Project INDEPTH (InterNational DEep Profiling of Tibet and the Himalaya) is an interdisciplinary program designed to develop a better understanding of deep structures and mechanics of the Tibetan Plateau. As a component of magnetotelluric (MT) work in the 4th phase of the project, MT data were collected along a profile that crosses the eastern segment of the Altyn Tagh fault on the northern margin of the plateau. Time series data processing used robust algorithms to give high quality responses. Dimensionality analysis showed that 2D approach is only valid for the northern section of the profile. Consequently, 2D inversions were only conducted for the northern section, and 3D inversions were conducted on MT data from the whole profile. From the 2D inversion model, the eastern segment of the Altyn Tagh fault only appears as a crustal structure, which suggests accommodation of strike slip motion along the Altyn Tagh fault by thrusting within the Qilian block. A large-scale off-profile conductor within the mid-lower crust of the Qilian block was revealed from the 3D inversion model, which is probably correlated with the North Qaidam thrust belt. Furthermore, the unconnected conductors from the 3D inversion model indicate that deformations in the study area are generally localized.     

浅谈沉积物重力流分类与深水沉积模式

从浊流理论创立到现在的60余年时间里,深水沉积学研究已经取得了长足进展.但由于水下过程的复杂性,对沉积物重力流及沉积模式的认识存在颇多分歧.本文在对深水沉积研究历史与进展进行回顾与总结的基础上,对重力流各种分类方案及相应沉积模式进行了对比分析,认为:①人们对深水沉积的认识经历了一个螺旋式上升旋回;Bouma序列成因存在多种解释;砂质碎屑流概念是对Bouma序列、扇模式的发展.②沉积物重力流分类必须遵循流变学和沉积物搬运机制的重力流分类方法.③Shanmugam新近建立的碎屑流主导斜坡模式解决了斜坡区的砂体成因分布问题(原来认为此处“过路不停”无砂质沉积).④地震沉积学的发展与应用必将促进人们对深水沉积的认识,从而建立更合理的深水沉积模式.     

Brittle Rock Failure in the Steg Lateral Adit of the Lötschberg Base Tunnel

Summary  During the crossing of brittle rock formations at the L?tschberg base tunnel, failure phenomena have been observed both at the tunnel face and at the walls. A detailed analysis has been undertaken to explain these behaviours, based on the recent developments of Canadian research on brittle failure mechanisms. At the tunnel walls, a very good agreement is found between the calculated and observed damage and between two prediction methods, i.e. a semi-empirical failure criterion and elastic calculations with the “brittle Hoek-Brown parameters.” Near the face, due to the 3D nature of the stress conditions, some limitations of these approaches have been highlighted, and the growth of wall failure has been analysed. This research allowed a better understanding of the brittle rock mass behaviour at the L?tschberg base tunnel and showed that brittle failure processes dominate the behaviour of deep, highly stressed excavations in massive to moderately jointed rock. It also illustrates where improvements to the adopted approaches are required.     

胶东焦家超巨型金矿床三维空间特征及赋矿规律

胶东地区近年深部找矿取得重大突破。研究金矿床的三维空间特征对于深化成矿规律认识、指导深部找矿具有重要意义。在基于500个钻孔资料建立的胶东焦家地区三维地质模型的基础上,分析了金矿床的三维空间特征。通过三维透明化分析发现,以往作为独立金矿床勘查、开采的多个浅部矿区,其主要矿体向深部连为一体,构成资源量超过1000 t的同一个超巨型金矿床,矿床主要由3个矿体组成。赋矿的焦家断裂在三维空间上起伏波动较大,沿倾向呈铲式阶梯状形态,在断裂倾角由陡变缓的下部主矿体厚度较大。矿体厚度的三维分布图出现数处厚度较大区域,沿矿体走向和倾向厚度呈现厚-薄相间变化,矿体品位与厚度相关系数为0.337,矿化强度的三维分布显示有4处矿化富集区。分析表明,矿化富集区与断裂倾角变化部位相吻合,且矿体主要富集在倾角较缓部位。认为深部找矿应重视对断裂构造三维空间变化的分析及阶梯模式的应用。     

太康隆起东段地热资源远景区调查评价与研究

应用大地电磁测深法(MT)对太康隆起东段深部地层结构及隐伏断裂进行探测研究,共布设了4条MT剖面,获得了97个测深点,并对所获得的MT数据的二维偏离度、构造走向等进行计算和分析,采用非线性共轭梯度(NLCG)二维反演方法对TE和TM模式的数据进行联合反演,得到了可靠的地下介质二维地电模型。研究结果表明,商丘凸起电性结构纵向上具有典型的分层特征,从上到下可分为三层,即低阻层-中高阻层-高阻层。根据该电性结构模型,结合研究区域重力、航磁、地震及区域地质资料,绘制了商丘凸起基岩地质图,同时根据深部基底隆起形成的高阻异常与区域地温场高值区具有较好的对应关系,据此圈定了2处地热异常远景区。     

软土深基坑支护内力和变形的三维有限元分析

针对天津经济技术开发区某软土深基坑工程,采用大型有限元分析软件ABAQUS对基坑支护体系的内力、变形进行了全三维非线性有限元分析：应用单元生死功能精确地模拟实际开挖过程;为减小不同类型单元自由度耦合引起的计算误差,对土体及支护体系均采用实体单元模拟;通过数值分析结果与实际测量数据的比较,验证了分析方法的精度,计算方 法及结论有益于今后对类似基坑工程进行更可靠的分析设计。     

地质-地球物理三维可视化建模及其应用——以雄安新区为例

地球物理方法作为探测地质结构的有效手段,可提供丰富的地质资料,利用地球物理数据开展三维可视化建模,能够将其转化为有用的地质信息,对形象、直观、准确地认识地下情况具有重要意义。针对雄安新区三维地质结构探测需求,基于钻孔、地质剖面、地震、测井等数据资料,采用三维构造建模、属性模拟、三维数据体网格分析等技术,建立了雄安新区三维地质结构模型和容东地区浅部三维物性模型,实现了三维模型的可视化显示与分析。地质-地球物理三维可视化建模为查明雄安新区地层结构和构造格架,评价水源地、深层地热资源和工程场地等提供了技术支撑。     

The lithospheric transition between the Delamerian and Lachlan orogens in western Victoria: new insights from 3D magnetotelluric imaging

The magnetotelluric (MT) method was used to image the crust and upper mantle beneath the Delamerian and Lachlan orogens in western Victoria, Australia. During the Cambrian time period, this region changed from being the extended passive margin of Proterozoic Australia into an Andean-style convergent margin that progressively began to accrete younger oceanic terranes. Several broadband MT transects, which were collected in stages along coincident deep (full crust imaging) seismic reflection lines, have now been combined to create a continuous 500 km east–west transect over the Delamerian–Lachlan transition region in the Stawell Zone. We present the electrical resistivity structure of the lithosphere using both 3D and 2D inversion methods. Additionally, 1D inversions of long-period AusLAMP (Australian Lithospheric Architecture Magnetotelluric Project) MT data on a 55 km regionally spaced grid were used to provide starting constraints for the 3D inversion of the 2D profile. The Delamerian to Lachlan Orogen transition region coincides with the Mortlake Discontinuity, which marks an isotopic discontinuity in Cenozoic basalts, with higher strontium isotope enrichment ratios in the Lachlan Orogen relative to the Delamerian Orogen. Phase tensor ellipses of the MT data reveal a distinct change in electrical resistivity structure near the location of the Mortlake Discontinuity, and results of 3D and 2D inversions along the MT profile image a more conductive lower crust and upper mantle beneath the Lachlan Orogen than the Delamerian Orogen. Increased conductivity is commonly ascribed to mantle enrichment and thus supports the notion that the isotope enrichment of the Cenozoic basalts at least partially reflects an enriched mantle source rather than crustal contamination. Fault slivers of the lower crust from the more conductive Lachlan region expose Cambrian boninites and island arc andesites indicative of subduction, a process that can enrich the mantle isotopically, and also electrically, by introducing carbon (graphite) and water (hydrogen).     

MT3D-通用的三维地下水污染物运移数值模型

定量研究污染物在地下水中的运移过程通常采用数值模拟方法。MT3D是一套基于有限差分方法的污染物运移模拟软件，近年来在国外水文地质和水环境模拟等领域的研究中已经得到较为广泛的认可。MT3D比较全面地考虑了污染物在地下水中的对流、弥散和化学反应等过程，可以灵活处理各种复杂的源汇项和边界条件，能够准确模拟承压、无压和越流含水层中的污染物运移过程。MT3D具有模块化的程序结构、灵活的求解方法以及全面的模拟功能，非常适合实际问题的研究，值得在国内推广使用。     

三维大地电磁测深在库车坳陷库车组岩性判别中的应用

三维大地电磁测深(MT)资料用于沉积相分布的研究中,弥补了野外露头、测井和地震等传统识别和研究方法的不足.通过对三维MT资料进行去噪、编辑与平滑和静态位移校正等预处理和三维反演处理,使三维MT数据更加准确地反映研究地区岩石的电阻率.在野外露头观察和测井解释成果的基础上,利用岩芯或岩屑对电阻率进行标定,界定出库车组不同岩性的电阻率值范围,然后将三维MT剖面与相对应的地震剖面叠合,进行电震同平台解释,建立构造样式,最终在建立的地层格架内对沉积相分布特征进行精细的识别和研究,该方法在库车坳陷库车组沉积相识别及分布研究中取得了良好的应用效果,解决了井间相带变化和地震相特征不明显带来的研究困难,对研究沉积相带分布和沉积相演化等基础石油地质研究具有重大的意义.     

综合物探方法寻找深部地下水

因为地热勘查目标体较深,埋藏浅的也要近千米,勘探难度大,单一的物探勘查方法所得结果认识模糊,很难获得好的效果.笔者设计一项地热勘查,在辽宁省某地热带上,投入了地面高精度磁测、CSAMT、TEM、使用EH-4做MT(fmin=0.1Hz)、使用V8做MT等多种勘查方法.多种方法的投入既提供了多参数多信息,又相互验证了方法的有效性,从而对最终结果的判识起到了至关重要的作用,最终成功布井.说明了综合利用物探方法在勘探难度增大的工作中是解决问题的有效途径.     

成矿预测:从二维到三维

随着矿产资源勘探方法以及计算机科学技术的不断发展,成矿预测的理论和方法已从定性发展至定量,从二维拓展到三维。近十年来,随着深部矿产资源勘探工作的推进,三维成矿预测研究得到了迅猛发展,相关理论与方法也已逐步走向成熟。本文总结了国内外二维成矿预测研究的现状,同时对近十年来国内外学者在三维地质建模技术、三维成矿预测方法等方面的主要成果和进展做了系统总结和分析。目前,国内外多个地区已相继开展了三维成矿预测工作,并成功圈定多个深部找矿靶区,相关成果为深部找矿勘探工作提供了新的方法和方向。在此基础上,本文对未来三维成矿预测的发展趋势进行展望,相较于传统的二维成矿预测,三维成矿预测往往受限于三维预测信息的缺乏。如何更好的挖掘二维数据在深度方向的指示能力,将二维数据推演至三维环境,利用数值模拟、机器学习等方法开展数据挖掘、充分发挥已有数据的内蕴信息将在未来推动三维成矿预测理论的深入发展,提高三维成矿预测的理论方法及应用实践水平。     

大地电磁场三维地形影响的矢量有限元数值模拟

地形对大地电磁场的影响规律研究对于实际大地电磁测深反演解释具有重要的意义。基于矢量有限元法进行了大地电磁三维地形响应数值模拟。首先与二维地形模拟结果比较,验证了算法的正确性;接着,分别对1个山峰地形和1个山谷地形进行了模拟;最后,比较了二维模拟与三维模拟结果。结果表明：三维阻抗张量的Z_xy模式和Z_yx模式都会受到地形影响;用二维地形模拟结果去近似三维地形响应,二维TE模式与真实三维响应结果差别很大,TM模式接近真实三维响应结果;如采用二维反演处理带地形的三维MT数据,TM极化模式反演更为合理。     

安徽铜陵矿集区大地电磁数据三维反演及其构造格局

安徽省铜陵地区是我国著名的矿集区之一,是长江中下游成矿带的重要组成部分。为研究其深部结构,SinoProbe-03项目部署了6条大地电磁剖面。通过数据维性分析,表明该区深部2D/3D构造特征明显,进行3D反演是必要的。通过挑选适当的测点和频域数据,设计合理的参数,利用WSINV3DMT程序,进行了大地电磁3D反演研究,得到了铜陵矿集区3D电性模型;利用模型响应与实测数据的拟合对比对反演结果进行了评价,表明所选反演模型整体可被接受,但部分区域精度低。该结果的剖面切片与2D反演模型相比,整体结构一致,局部存在差异;利用不同深度、不同方向的空间切片,讨论了该3D反演模型的电性结构及其所揭示的铜陵矿集区构造格局,浅部的局部电性差异大于深部;平面的电性分布显示了一定的分区特征;垂向电性分布显示出一定的分层特征;高阻体的分布代表着侵入岩的活动范围;深部的低阻区反映了该段下地壳未受到大规模岩浆的扰动。     

Constraints of deep crustal structures on large deposits in the Cloncurry district,Australia: Evidence from spatial analysis

Deep structures are commonly recognized as critical factors for controlling the formation of large hydrothermal deposits. It is of great importance for the metallogenic studies to quantitatively describe the spatial associations of deep structures with mineral deposits. In the Cloncurry district of the Mt. Isa Province, Australia, many large deposits have been discovered and district-scale deep structures have also been recognized from the magnetic, gravity, seismic and magnetotelluric data. In this paper, we delineate the 3D configuration of the deep structures by 3D geometric modeling and Gaussian curvature analysis, and quantify spatial associations of the deep structures with the large deposits by the weights of evidence method. The results demonstrate that the configuration of deep structures has a positive spatial constraint on the distribution of deposits. Many deposits are located close to the high curvature portion of the deep structures. According to this rule, there are some potential target areas where curvature of the deep structural surfaces is high but no deposits have been discovered. Such results can be used to identify targets with potential for finding undiscovered deposits.     

准噶尔中东部地区深部电性结构电磁探测

为了解准噶尔盆地深部构造特征,综合利用“深部探测技术与试验研究(SinoProbe)”项目在准噶尔盆地45°N 88°E处建立的大地电磁标准点实测资料,应用非线性共轭梯度法(NLCG)对该测站两条短剖面进行二维反演,结合新疆准噶尔盆地区域地质资料,对该地区地层电性结构进行了初步分析,发现准噶尔盆地中东部地区地下结构具有很好的电性分层.与现有地质资料相结合,分析发现其电性分层与地壳分层具有较好的对应.根据岩石层电导性推断:研究区域莫霍面埋深在46 km附近,岩石圈厚度在100 km左右.研究结果对准噶尔中东部地区深部地壳结构的认识具有一定的参考价值.      

三维地质模拟在深部找矿勘探中的应用

我国矿产资源形势严峻,使深部找矿勘探工作的重要性大大提高。三维地质模拟作为一种新型有效技术,利用立体建模的方式建立矿床三维模型,可定量定位地表达各种地质信息,有效地恢复矿区的深部与浅部的构造形态,这些地质信息共同存在于相同的三维空间中,受钻孔等直接信息数据的约束,更接近现实世界。本文论述了三维地质模拟在深部找矿工作中的广泛应用,包括深部矿床等地质体建模、综合分析、多种图件的自动绘制等,可为矿床储量估算、成矿规律总结、深部成矿预测和矿山生产等工作提供直观、快速的数据和技术支持。     

磁化率各向异性地学应用综述

本文综述了磁化率各向异性在地学中应用的现状、存在问题及发展趋势。重点介绍了磁化率各向异性在岩石变形分析中应用的最新研究成果、不足之处及改进方法,同时文章也介绍了磁化率各向异性在岩浆岩、沉积岩（物）及沉积环境方面的应用情况及最新进展 。     

Kalman滤波在气象数据同化中的发展与应用

气象学领域各种观测(特别是遥感遥测等非常规观测)数据的大量增多和数值天气预报模式的不断进步,推动气象数据同化技术不断发展。回顾了Kalman滤波在气象数据同化中的引入和几个发展阶段;介绍了Kalman滤波(尤其是简化Kalman滤波和总体Kalman滤波)在气象数据同化中的重要地位和应用进展。     

高放废物深地质处置地下水流数值模拟方法研究进展

地下水流数值模型不仅是认识深部水动力场形成演化机制的有效工具,也是建立核素迁移数值模型的基础,因而是高放废物处置场选址和安全评价中重要的技术手段。高放废物深地质处置地下水流数值模拟方法较多,如何选择适当的方法也是值得关注的问题。针对高放废物深地质处置地下水流数值模拟技术展开研究,通过阅读大量国内外文献,文章系统阐述了目前常用的4 类地下水流数值模拟方法的研究进展、适用条件和实例应用;综述了深地质处置中常用的模型不确定性分析方法及研究成果,列表给出了适用于放射性废物地质处置的地下水流数值模拟软件及其在废物处置选择和安全评价中的应用。研究结果表明:等效连续介质模型适用于大区域、长序列、裂隙发育程度较高或较均匀的地区,该类模型方法成熟、所需的数据和参数易于获得,但是不能精确刻画裂隙介质中地下水的流动特征。离散裂隙网络模型适合解决处置场地、储罐尺度等需要精细刻画的地下水流问题,但由于需要大量裂隙及其连通性数据、相关参数等,该方法存在着工作量大、耗时多的缺点。双重介质模型主要用于解决区域尺度裂隙水流问题,但并不能表现出裂隙介质的各向异性、不连续性等特征,因而适用范围存在一定的限制。等效-离散耦合模型可以通过区域分解法对裂隙密度大的区域采用等效连续介质模型,对于裂隙密度较小的地区采用离散裂隙网络模型,从而更符合一般地质条件下裂隙渗流的特征,但也存在交换量难以确定、模型耦合技术问题。通过灵敏度分析,将不同敏感因子对模型敏感指标的影响程度进行排序,提高模型精度、减少参数不确定性分析的工作量。蒙特卡罗法是目前常用的一种模型不确定性方法,原理简单、易于实现。文章展望了数值模型在仿真性、不确定性分析、预测和多介质耦合等方面的研究前景。