烃渗漏引起的磁异常的提取与识别

本文对近年来国内外在烃渗漏与磁异常关系以及磁异常提取与识别技术领域取得的进展进行了论述与总结.利用磁异常寻找油气资源,特别是在圈划异常远景区方面具有经济、快速、有效的优势.但也存在多解性问题.为了有效判别异常源性质,本文提出利用人工神经网络作为以上方法补充的思路,可以作为磁法预测油气远景区技术流程中的一环,有助于减少多解性.     

近表磁异常与油气关系研究进展

本文对近年来国内外科学界关于油气产区与近表磁异常关系的研究进行论述。认为国外一些科学家提出的磁亮点以方法以及钻探岩芯及岩屑中的ＭＳＲＩ参数法都是新颖有效的。它为我们提供了一个新的思路,即从油气藏的烃渗漏问题入手,寻找与其有关的相关标志,来自国外的一些报导证实了磁性变化与油气资源间较高的相关性。而我国科学院家们在塔里木等地的工作,则进一步证实了方法的有效性。     

海洋油气渗漏烃蚀变带的地球物理检测及在中国海区的应用

针对海洋油气渗漏可以在近地表沉积层中引起的一系列烃蚀变效应,本文讨论了利用不同手段,分层次进行检测的几种方法.利用烃蚀变带所产生的磁异常现象,在平面上圈定油气渗漏的分布范围,进而寻找海底油气藏.同时,钻井岩芯岩屑的磁性质测量结果可以从剖面上预测下伏岩层的含油气性.最终利用X射线衍射方法(XRD)对典型层位岩石样品的物相测量,进行烃蚀变矿物组合分析并通过镜下鉴定作进一步的综合判断.对渤海海域烃蚀变效应的磁法检测研究结果与遥感及其他方法的研究结果有很好的一致性.对南海3口钻井岩芯岩屑的磁性测量结果表明：两口有油气前景而另一口没有异常.这与实际结果十分一致,同时表明该方法在海区同样可以具有良好效果.     

海洋油气渗漏烃蚀变带的地球物理检测及在中国海区的应用

针对海洋油气渗漏可以在近地表沉积层中引起的一系列烃蚀变效应，本文讨论了利用不同手段，分层次进行检测的几种方法.利用烃蚀变带所产生的磁异常现象，在平面上圈定油气渗漏的分布范围，进而寻找海底油气藏.同时，钻井岩芯岩屑的磁性质测量结果可以从剖面上预测下伏岩层的含油气性.最终利用X射线衍射方法(XRD)对典型层位岩石样品的物相测量，进行烃蚀变矿物组合分析并通过镜下鉴定作进一步的综合判断.对渤海海域烃蚀变效应的磁法检测研究结果与遥感及其他方法的研究结果有很好的一致性.对南海3口钻井岩芯岩屑的磁性测量结果表明：两口有油气前景而另一口没有异常.这与实际结果十分一致，同时表明该方法在海区同样可以具有良好效果.     

北黄海盆地烃渗漏蚀变带“磁亮点”的识别研究

北黄海盆地是我国近海海域尚未取得油气勘探突破的盆地之一.在海洋环境中应用海底油气藏的烃渗漏现象寻找油气有利区具有良好应用前景,为了给该区的含油气远景评价及下一步油气勘探缩小靶区提供地球物理依据,本文利用磁法这一经济、有效的油气渗漏异常地球物理判别手段,开展了识别海底烃渗漏引发磁异常的方法研究.给出一种根据“有导师”的模式识别技术,在充分利用磁异常多种数值特征及纹理特征的基础上,提取烃渗漏蚀变带磁异常的方法.通过已知约束信息（如见油井位等）的点、线、面三种基元及其邻近数据网格点组成基类,将其提取的模式或特征向量作为待识别异常匹配或学习的模板,利用加权欧氏距离函数计算待识别异常特征向量与模板向量之间的相似性,进行模式匹配,从而识别出与模板相似程度较高的异常.应用此方法圈定了北黄海盆地的烃渗漏“磁亮点”分布,从“磁亮点”异常区与中生代地层的分布以及地球化学异常（低层大气烃类检测和海底微生物异常）的对应情况来看,表明该识别方法是识别烃渗漏弱磁异常的一种有效手段.对研究区构造特征、磁异常及地球化学异常特征的综合分析表明,位于北黄海研究区东部和北部的“磁亮点”异常区可能是北黄海盆地较好的含油气远景区.     

运用机器学习方法提取Sentinel-2影像烃微渗漏异常——以Marsel探区为例

油气藏的烃微渗漏是一种普遍存在的现象, 遥感技术为油气藏的烃微渗漏地表检测提供了高效快捷的方法.传统的基于烃微渗漏机理的方法通过检测烃微渗漏引起的地表异常(植被、蚀变矿物等)响应以提取烃微渗漏位置, 方法简单, 但多解性强.本文以哈萨克斯坦Marsel探区为研究对象, 提出了一种基于机器学习的遥感影像烃微渗漏异常提取方法.首先以研究区地表微生物检测结果为基础制作训练样本, 为了对比不同样本学习结果, 分别制作了斑块样本(patch sample)数据集和像元样本(pixel sample)数据集, 在此基础上采用逻辑回归、支持向量机、随机森林、LeNet、AlexNet、GoogLeNet、ResNet算法构建两类数据集的学习模型.结果表明, 对于经典机器学习算法, 斑块样本最高准确率达0.833, 像元样本最高达0.771;对于深度学习算法, 斑块样本最高达0.782, 像元样本最高达0.914.最后把这准确率最高的四种算法模型应用于哈萨克斯坦Marsel探区, 并与地质地震资料进行对比, 发现ResNet-18-1D对像元样本的预测结果与地震地质分析资料的对应性最佳, 且准确率达0.914, Kappa系数达0.892.

     

基于重磁异常相关分析的场源位置及属性识别方法

针对传统的重磁对应分析在场源区域外趋于高相关度的缺点,本文提出了一种基于相关系数和垂向导数的重磁场源位置及属性识别方法,给出了一个新的重磁场源平面位置及属性判别参数（GMCP）,该参数能够有效地缩小重磁场源的识别范围.判别参数GMCP值非零分布范围反映了场源的规模.GMCP值的正负反映了场源属性,当GMCP大于零时为正相关,代表了该区域存在高磁高密度或低磁低密度的重磁同源地质体;当GMCP小于零时为负相关,代表了该区域存在高磁低密度或低磁高密度的重磁同源地质体;GMCP趋于零,则表示无重磁同源地质体.两组不同干扰水平的同源复杂组合模型实验、两组不同源组合模型试验以及南海中央海盆实际重磁数据处理结果均验证了该重磁场源位置及属性识别方法的正确性和有效性.

     

基于多种地震前兆异常的综合异常指数研究

在单项地震前兆异常判据和预报指标分析的基础上 ,构建了单项异常指数计算公式 ,进而定义了综合异常指数 ,用于提取多种地震前兆异常的综合群体特征。作为算例计算了新疆北天山乌苏地区 8种地震学参数的综合异常指数 ,结果表明两组地震前综合异常指数均出现了明显的高值异常变化过程。     

大气电场异常判别及预报效能的统计检验

依据郝建国等提出的异常判别规则对大气电场的原始观测资料重新进行了异常判别和分组, 并依据朱成熹等提出的效率值法,分别对监测到的异常及实际上报的异常与地震预报的相关进行了统计检验及评分,信度在 15% 以下,该方法通过了假设检验。 结果表明,这一方法用于地震预报是有统计依据的。     

基于震情会商实时异常分类记录的综合异常指数研究

为进行异常特征或异常判据的定量分析,在多种预测手段(方法)的异常隶属度转换的基础上生成单项异常指数时间序列,再通过将多种预测手段(方法)单项异常指数时间序列逐时段累加取均值,得到综合异常指数时间序列,实现前兆信息的定量化。研究中根据新疆台站分布、历史地震及地震构造背景等,选定7个研究区进行应用研究。各研究区综合异常指数时间进程曲线分析表明,台站相对密集的北天山3个研究区综合异常指数在中等地震前出现较明显的短期异常,而台站相对稀疏的南天山地区几个研究区除柯坪块体的阿克苏-乌什-阿合奇地区的综合异常指数在巴楚-伽师6．8级地震前出现明显的短期异常外,其它地区综合异常指数时间进程曲线稳定性及异常对应效果较差。     

给定观测精度下的点(线)源模型重力与磁力垂向识别能力研究

重、磁勘探具有效率高、成本低、工作范围广等优点,已在地球物理勘探中得到了广泛应用.前人大多在不考虑重、磁勘探观测精度的条件下进行了垂向识别能力的研究,但在考虑重、磁观测精度条件下,重力（重力异常、重力张量）与磁力（磁力异常、磁力三分量、磁力张量）对孤立异常的垂向识别能力如何则需要进行深入的理论研究.本文从重、磁场正演理论出发,以球体（点源模型）和无限延伸水平圆柱体（线源模型）为例,考虑给定观测精度条件下,以重力和磁力幅值大小与观测精度的关系来研究垂向识别能力,从而消除了背景场的影响,提高了研究结果的可靠度.通过研究表明,对于孤立异常,重力张量在浅部一定深度内比重力异常的垂向识别能力强,该深度与重力异常和重力张量观测精度的比值成正比;垂直磁化磁力张量在浅部一定深度内比化极磁力异常的垂向识别能力强,该深度与磁力异常与磁力张量观测精度的比值成正比;磁力在浅部一定深度内比重力的垂向识别能力强,该深度与地质体的磁化强度和剩余密度比值、重力观测精度和磁力观测精度比值成正比.通过重力和磁力垂向识别能力的研究将为重、磁勘探的实际应用起到指导作用.

     

给定观测精度下的点(线)源模型重力与磁力垂向识别能力研究

重、磁勘探具有效率高、成本低、工作范围广等优点,已在地球物理勘探中得到了广泛应用.前人大多在不考虑重、磁勘探观测精度的条件下进行了垂向识别能力的研究,但在考虑重、磁观测精度条件下,重力（重力异常、重力张量）与磁力（磁力异常、磁力三分量、磁力张量）对孤立异常的垂向识别能力如何则需要进行深入的理论研究.本文从重、磁场正演理论出发,以球体（点源模型）和无限延伸水平圆柱体（线源模型）为例,考虑给定观测精度条件下,以重力和磁力幅值大小与观测精度的关系来研究垂向识别能力,从而消除了背景场的影响,提高了研究结果的可靠度.通过研究表明,对于孤立异常,重力张量在浅部一定深度内比重力异常的垂向识别能力强,该深度与重力异常和重力张量观测精度的比值成正比;垂直磁化磁力张量在浅部一定深度内比化极磁力异常的垂向识别能力强,该深度与磁力异常与磁力张量观测精度的比值成正比;磁力在浅部一定深度内比重力的垂向识别能力强,该深度与地质体的磁化强度和剩余密度比值、重力观测精度和磁力观测精度比值成正比.通过重力和磁力垂向识别能力的研究将为重、磁勘探的实际应用起到指导作用.     

重磁处理解释系统软件设计与关键实现技术

重磁探测是金属矿勘探的主要手段之一,其处理和解释方法技术已得到很大的发展,研发与其相适应的重磁软件是重要的研究课题.在国家863课题的支持下,我们设计并研发了重磁处理解释集成化软件系统.在分析国内外现有软件不足的基础上,我们对重磁软件系统所应具有的操作行为进行了针对性的设计,提出了具有特色的功能设计思路,并进行了针对性的研发实现.为满足深部矿产资源勘探需求和精细化解释需要,提出了更加具有针对性的软件设计解决方案,研发了特色的处理解释模块,核心突出软件的实时可视化和协同交互操作,使软件系统能高效地服务于使用者的目标任务.在优化改进处理、正反演算法的基础上,提出多核并行化方案并实现,提高了软件整体运行速度.最终形成了将数据管理、数据可视化、数据处理及解释有机结合的特色软件系统,为金属矿探测提供了一个高效、有力的工具.

     

利用重磁资料研究莺-琼盆地构造分界及其两侧断裂特征

莺-琼盆地(即莺歌海盆地和琼东南盆地)位于印支地块与华南大陆交汇处,该区域地质构造复杂,为南海西北走滑型和伸展型陆缘的交汇区,也是印澳-欧亚板块碰撞“挤出-逃逸构造区”和“古南海俯冲-拖曳构造区”.莺-琼盆地的北部以红河断裂带中1号断裂为界,前人对其认识比较统一,但莺-琼盆地南部由于地质和地球物理资料较少、研究程度低,以致其构造格局及分界位置不明确.通过对重、磁资料的处理,认为在莺-琼盆地分界的北段存在明显的重力异常和磁力异常梯级带,该梯级带与1号断裂位置相对应;在其南段存在明显的重力异常和磁力异常高值带,推断该高值带为一“中建凸起”,结合重、磁对应分析技术确定了该“中建凸起”的分布范围.采用重、磁异常归一化总水平导数垂向导数技术识别出控制莺-琼盆地分界两侧的断裂构造,在分界以西断裂走向主要为北北西向,分界以东主要为北东向.通过地质和地球物理综合研究认为莺-琼盆地的北段以1号断裂为界,南段以“中建凸起”为界.     

基于熵权法和灰色关联分析法的海岛地震应急能力评价研究

我国有489个有居民海岛,多处于地震活跃带。提高地震应急能力是减轻地震灾害影响的有效途径,而目前应急相关的研究主要针对城市（区域）展开,尚无针对海岛的地震应急能力评价指标体系。为评估现阶段我国海岛的地震应急能力,该研究在前人基础上,从监测预警能力、应急救援能力、恢复重建能力和自然因素影响4个方面构建了针对海岛的评价指标体系,并建立熵权法-灰色关联分析法海岛地震应急能力评价模型。最后,以我国大陆沿海陆域面积小于200km²的5个海岛县为例进行分析,得到其地震应急能力由高到低依次为嵊泗县、长岛县、长海县、洞头区和南澳县。该研究可为我国海岛地震应急工作的开展和改进提供参考。