基于三维地质建模及可视化的大比例尺深部找矿预测研究及应用:以内蒙古柳坝沟矿区为例

随着三维地质信息技术的发展完善,三维预测是大比例尺深部找矿预测的重要途径和发展趋势。文中以内蒙古柳坝沟矿区313号脉为例,探讨了基于三维地质建模及可视化进行大比例尺三维深部综合找矿预测的技术流程和方法,通过对矿区地层、构造、岩脉、矿体和蚀变带的三维地质建模及可视化成矿地质条件分析,结合原生晕三维异常分析,建立了矿区钾硅化蚀变岩型金矿的综合找矿模型;通过三维块体建模及三维成矿预测因子的量化运算,采用要素叠加法完成了矿区3个预测靶区的圈定与评价。结果表明：柳坝沟313号脉中东部深部仍有较大的找矿潜力;基于三维地质建模及可视化的大比例尺找矿预测方法科学有效。     

中国双相沉积盆地、古老结晶基底与东北地区深层潜在油气藏

基于我国双相沉积盆地与东北地域深部岩性地层潜在油气的必然前景,故必须把握全区沉积建造、结晶基底的起伏,火山岩分布和油、气盆地在浅部与深部不同岩相的空间展布;特别要在新的理念导向下,突破已有框架,重新进行油气远景的剖析和区划,深化认识油气形成和储集空间展布的深层动力过程.为此,揭示不同构造地域"透明"沉积建造、古老结晶基底和壳、幔深层动力学响应,必将成为我国在深部发现大型和超大型潜在油气藏的关键所在.通过国内外油气能源分布状况的研究指出,中国在多元共享世界能源的同时,必须立足于本土并强化安全、可靠与可持续供给的能源战略后备基地的建设.在剖析和研究我国沉积盆地中油气储层、沉积建造和结晶基底的基点上发现,在沉积盆地地域陆相地层下面仍普遍存在着海相地层,即盆地应为双相沉积盆地(陆相 海相);基底不应专指中、新生代沉积地层的底部,而应为古老的变质岩基底,即结晶地壳的顶部.基于这样的理念和对几个双相沉积盆地层序实例的分析提出:我国油气能源勘探在深部尚具有广阔的空间;在我国东北地域应全面进行双相沉积建造、火山岩分布、古老结晶基底的高精度探查;油气和沉积盆地形成的深层过程、动力学响应乃东北大庆、吉林等油气田及深部和周边地域发现新的油气藏、大幅度提升油气藏深部潜在空间的必须.基于双相沉积盆地和古老变质岩基底的研究,对在东北地域查明双相沉积建造、古老结晶基底、火山岩分布和第二深度空间(5 000～10 000 m)油气藏地球物理勘探与整体规划提出了布署和建议.     

地球深部物质和能量交换的动力过程与矿产资源的形成

地球深部物质与能量的交换和深层动力过程这一科学问题的提出,乃是近年来地球科学发展与逐步向量化“进军”的必然,它是探索一系列地学前沿课题的基础。地球表面所见到的一系列地球物理场异常,地质构造格局,地球化学组分变异,无一不受到地球内部物质与能量的交换和深层动力过程的制约。如地球圈层的形成与演化,大陆伸展与裂谷,资源与能源等,均为深部物质运移和物理学、化学效应及地质构造耦合的产物。本文讨论了金属矿产资源与地壳、地幔结构及深部物质运移的动力学响应。通过几个典型矿床和其形成要素分析了成矿作用的深层动力过程。文中主要讨论了五个方面的问题:第一,金属矿产资源成矿和分布与地壳、地幔结构及深部物质运移和成矿带。第二,金的形成与深层过程。第三,金属矿床的形成、演化和分布与深部物质及能量的交换。第四,地幔热柱与成矿作用。第五,地球内部深层动力过程与流体运移和必须深化研究的几个问题。     

湖北省嘉鱼县藕塘湾金矿地质特征

藕塘湾金矿是鄂南典型红土型金矿,属于风化型金矿床,赋矿层位主要为第四系更新统的红色含砂砾亚黏土,矿体产状平缓,厚度变化较稳定,呈似层状,矿石中金主要以游离状态存在.矿床的成矿控制因素为有利的基底岩层、构造、热液活动及有利于红色黏土生成及保存的气候条件与地貌条件.根据矿区找矿实践经验及其产出的地质背景和矿体特征等提出了找矿的标志.     

中秦岭北侧特异重力场及其探榷

对陕西榆林-重庆综合地球物理大断面中在陕西咸阳至中秦岭北侧测段特异重力场给以分析和探讨.研究结果认为:秦岭北侧断裂带(或秦岭造山带与华北地块的接触带)的位置恰在该重力异常突跃地段内.断裂构造的上部近于陡直、且略向北倾斜,倾角约为70°左右;断裂构造中部为近垂直形态;断裂构造下半部略向南倾斜,倾角70余度.秦岭北侧断裂以北的大幅度落差、大规模的巨型重力异常低谷区的形成,是由于上部地壳存在一个厚达6 km、宽40余公里的新生代沉积地层区引起的.中秦岭北侧断裂构造带和沉积岩层区的形成,是与地质历史时期中秦岭地区的多次复杂构造运动的叠加、特别是华北板块的下插、并与秦岭多级次造山运动具有极其密切的相关关系.     

基于神经网络的地磁观测数据重构研究

在距离数据缺失台站一定范围内选取参考台作为输入,构建非线性BP神经网络并进行地磁观测数据重构研究.数据仿真结果显示,重构数据和原始记录数据吻合程度较高,重构残差较小,磁静日重构平均残差仅为0.11 nT,磁扰日平均重构残差为0.23 nT.重点对磁场活动最剧烈时段内的数据进行了短时重构,平均残差由0.4 nT降低到0.2 nT,重构效果得到较大改进.计算了原始数据与重构数据的功率谱密度,除部分高频信号外,二者变化特征基本相同,相关性高达1.0.从时域和频域验证了BP神经网络在地磁相对记录数据重构上的有效性,并将其运用于实际缺失数据重构,取得较好效果.

     

青藏高原东北缘地壳S波速度结构及其动力学含义--远震接收函数提供的证据

利用青海和甘肃地震台网2007-2009年记录的远震波形资料,提取多频段P波接收函数,反演得到了青藏高原东北缘及相邻地块下方0~100 km深度的地壳和上地幔S波速度结构.结果表明:(1)青藏高原东北缘的上、下地壳之间普遍存在一个S波速度低速层,其深度由南端的约35 km 向北变浅约为20 km,推测该低速层为一壳内滑脱层,表明东北缘地区的上地壳变形与下地壳解耦,从滑脱层的深度分布可以认为青藏高原东北缘的地壳缩短自南向北进行,现阶段以上地壳增厚为主;(2)昆仑-西秦岭造山带的下地壳厚度较北侧的祁连地块薄,一种推测是西秦岭造山带的下地壳抗变形能力更强,也可能这种差异在块体拼合前已经存在;(3)青藏高原东北缘及鄂尔多斯和阿拉善地块的下地壳S波速度随深度的增加而增加,这种正梯度增加的S波速度结构反映较高黏滞性的下地壳,推测青藏高原东北缘的地壳结构不利于下地壳流的发育.     

频率多尺度全波形速度反演

以二维声波方程为模型,在时间域深入研究了全波形速度反演.全波形反演要解一个非线性的最小二乘问题,是一个极小化模拟数据与已知数据之间残量的过程.针对全波形反演易陷入局部极值的困难,本文提出了基于不同尺度的频率数据的"逐级反演"策略,即先基于低频尺度的波场信息进行反演,得出一个合理的初始模型,然后再利用其他不同尺度频率的波场进行反演,并且用前一尺度的迭代反演结果作为下一尺度反演的初始模型,这样逐级进行反演.文中详细阐述和推导了理论方法及公式,包括有限差分正演模拟、速度模型修正、梯度计算和算法描述,并以Marmousi复杂构造模型为例,进行了MPI并行全波形反演数值计算,得到了较好的反演结果,验证了方法的有效性和稳健性.     

青藏高原中部INDEPTH-Ⅲ剖面上地幔远震S波层析成像

印度板块向欧亚俯冲前缘位于班公—怒江缝合带附近,但是印度岩石圈地幔的俯冲形态和形变过程仍然缺乏共识,在不同地区使用不同方法获得的结果之间存在明显差异.本文使用青藏高原中部INDEPTH-Ⅲ剖面远震S波波形数据,提取走时信息,通过层析成像方法获得剖面下方S波速度扰动图像.结果显示:在班公—怒江缝合带下方100至300 km深度范围内存在一个高角度(约65°)北倾的S波高速体,推测可能是回退的印度岩石圈板片或/和小规模对流引起的岩石圈拆沉后残留的印度大陆岩石圈板片.     

青藏高原地球科学研究中的核心问题与理念的厘定

在青藏高原的地球科学研究中,国外科技界曾提出过六大论点——喜马拉雅山脉是地壳均衡的典范;青藏高原地壳乃是两个地壳的垂向重叠;雅鲁藏布江是印度洋板块和欧亚板块的缝合带;青藏高原西部的南北走向断裂带全为裂谷带;青藏高原腹地深部物质的向东逃逸;青藏高原下地壳物质通道流以及汶川MS8.0大地震的发生.这一系列论点确为国人广为引用与跟随,并发表了若干篇论著.然而在不断理解和深化研究的基点上提出了质疑,并基于新的认识提出了新的论点与论据,且在科学理念上给予了重新厘定.因为科学是为宇宙提供真正的写真.