平台式航空重力勘查系统国产化研究

针对深地资源勘探等应用对航空重力测量精度的要求,在前期研究基础上,研制并集成了平台式航空重力勘查系统。该系统为“三轴稳定平台+石英挠性摆式加速度计的平台式航空重力仪,重力仪采用自标定技术和平台姿态误差实时估计和修正技术,并配备了导航定位系统、减振系统、无人值守系统和数据处理软件等。飞行测量数据表明:平台式航空重力勘查系统多架次重复线飞行数据的内符合精度优于0.6×10-5 m/s2(100 s),测量精度达到国际先进水平,可以实现航空重力测量技术装备国产化。     

单斜地形情况下的磁共振测深方法反演研究

磁共振测深方法是一种基于地磁场中地下水氢核的弛豫特性差异进行探测的地球物理勘查方法,它可以无损探测地下水含量及分布.近年来,随着磁共振测深方法的应用范围不断扩大,该方法常面临地表有较大坡度情况下的探测,使用传统手段反演时,容易导致反演结果不准确.本文对地磁场矢量与线圈所在平面之间的夹角——等效地磁倾角进行介绍,并据此给出了单斜地形情况下的磁共振测深方法的反演方法.依据地质资料或其他物探方法提供的先验信息,可以计算得出磁共振测深方法平行分层核函数或水平分层核函数的分布,从而对倾斜地表情况下的核磁共振信号进行反演.本文构建了倾斜地表情况下的地下一维含水层及二维含水体模型,通过正演计算求得相应的核磁共振信号,并分别采用等效地磁倾角计算得到的核函数及直接计算的核函数进行反演.反演结果显示,在地表倾斜的情况下,传统的磁共振测深反演方法会产生误差,而采用等效地磁倾角构建的核函数进行反演能够压制单斜地形的影响.对白水河滑坡区磁共振测深数据的反演工作验证了该方法的有效性及可行性.因此,本文所提出的基于等效地磁倾角的单斜地形反演能够极大提升磁共振测深方法的适用范围.     

航空重力弱信号提取的卡尔曼滤波方法研究

航空重力测量以飞机为载体对重力场数据进行采集.由于气流、飞行状态及机体自身振动等因素的影响,航空重力测量原始数据含有大量的噪声,信噪比高达上万级分之一,因此从原始测量数据中获取弱小重力信号成为航空重力测量系统发展的一个技术难题.本文针对航空重力测量系统将通用卡尔曼滤波公式进行了适应性调整,建立了航空重力异常的数学模型,针对系统测量原理提出了卡尔曼滤波状态方程,解决了重力信号与差分GNSS信号匹配、航空重力弱小信号提取的难题.经过实测的航空重力测量数据验证,提出的航空重力数据解算方法能够高精度地解算出航空重力异常,且优于FIR低通滤波器(目前工程上采用)的解算结果,推进了航空重力弱信号提取技术的发展.     

雪宝顶区块流域钙华形成的生物作用研究

钙华不仅具有重要的景观旅游价值,而且对确定区内碳酸盐沉积特征、环境演化规律及同期环境生物的作用与贡献有重要的研究意义.本文在对比国内外典型钙华特征的基础上,以黄龙和九寨沟为例,对雪宝顶区块流域内钙华的沉积特征、环境化学与生物作用进行阐述,指出了雪宝顶区块流域冷水型钙华的形成与演化是化学沉积-溶解作用、生物沉积与溶蚀作用等共同作用的结果,并受非生物、生物因素影响.在雪宝顶冷水型钙华的形成过程中,微生物协同参与了钙华的沉积与溶蚀过程,通过自身新陈代谢促活动促使使钙离子结晶,并诱导晶型变化;其他生物体如植物、藻类等或以间接的方式促进或加快了钙华形成,或为钙华生长提供模板和体量.     

土洞型岩溶塌陷发育过程气体示踪试验研究——以广州金沙洲为例

运用气体示踪进行土洞型岩溶塌陷监测预警是一种比较新的技术方法,其原理是通过气体在不同形状、规模的土体孔隙、裂缝和土洞中的运移规律研究,分析气体特征值与土体变形破坏的关系,进而间接判断土洞的发育情况,实现岩溶塌陷监测预警.本文以广州市金沙洲岩溶塌陷区为例,通过室内物理模型试验再现了土洞发育、形成到地面塌陷的全过程.运用气体示踪技术,按照土洞形成、土洞发育、土洞堵塞、土洞扩大和土洞塌陷五个过程,研究气体浓度、气体聚集时间等参数指标与土洞不同发育阶段的关系.结果表明:①土洞型岩溶塌陷发育程度与示踪气体浓度存在对应关系,气体浓度升高反映了土体变形破坏的进一步发育;②土体变形破坏程度与示踪气体浓度总体呈正相关关系,距离地面塌陷点越近浓度越高;③土体变形破坏程度与示踪气体浓度达到峰值浓度时间存在对应关系,距离地面塌陷点越近,气体浓度达到峰值的时间越快.根据以上试验结果,运用气体示踪技术进行土洞型岩溶塌陷监测预警是可行的,后期应探索预警阈值并进行野外现场实际验证.     

小体积液液萃取气相色谱-质谱法测定地下水中的克百威与3-羟基克百威

克百威和3-羟基克百威是一对典型的农药母体及其代谢产物,由于其水溶性高、毒性大,可通过地表水或地下水进行长距离迁移,对人类健康和环境安全造成危害。以往通常采用液相萃取或固相萃取的方式提取样品中的克百威和3-羟基克百威,但这些方法操作繁琐、耗时较长,不利于室内模拟实验中多组样品的检测。为实现克百威与3-羟基克百威在地下水中的快速定量,本文建立了一种小体积液液萃取的前处理方法进行提取,并采用气相色谱-质谱（GC-MS）进行检测,对影响克百威和3-羟基克百威萃取效率的因素进行了研究。通过实验对比不同萃取剂、不同pH、不同离子强度条件下克百威与3-羟基克百威的回收率,优化了前处理条件。结果表明,选择二氯甲烷作为萃取剂且用量为1mL,调节水样pH=5,氯化钠用量为40g/L时克百威和3-羟基克百威的回收率最高,分别为75.1%~98.6%、55.0%~66.3%。性能评价结果显示,方法精密度和方法准确度满足测试要求（相对标准偏差 < 10%,n=5）,克百威和3-羟基克百威的方法检出限分别为15.3μg/L、10.2μg/L。该方法操作简便、快速、消耗溶剂少,与传统的液液萃取法相比,本方法耗时约为前者的1/8,消耗溶剂量约比前者小2个数量级,能够满足室内模拟实验需求。     

广域电磁法三维有限单元法模拟研究

本文以Maxwell方程组为理论基础,从矢量位和标量位方程出发,采用有限单元法对广域电磁法进行了三维数值模拟研究.在模型算例中,通过具有解析解的均匀半空间模型对本文算法的正确性进行了验证,在此基础上,设计了两种不同深度的低阻异常体模型,对广域电磁法的探测深度进行了模拟研究,数值计算结果表明:广域电磁法不受场源中近区的影响,能够在全区范围内进行观测;此外,还具有探测深度大的特点,为深地资源探测提供了理论与方法支撑.     

反射波成像与纵波径向速度成像在华北油田裂缝型碳酸盐岩储层勘探开发中的联合应用

碳酸盐岩地层因成藏复杂,缝洞储层非均质性强、常规测井响应特征不明显,给勘探和有效开发带来较大难度.缝洞型储层有效性评价是深层油气勘探开发中面临的主要难题.对于储层中尺度较小的裂缝,由于地震的分辨率较低,常规测井方法探测深度较浅,难以对数十米地质构造进行准确评价.近年来发展起来的单井偶极横波反射成像技术能够有效利用低频横波的传播特点,对井旁20~30m范围内的声反射体进行成像.纵波径向速度成像技术利用多接收阵列反演井壁1m以内的纵波速度变化,能较好地指示储层的可改造性.偶极横波反射成像较好地发现井壁裂缝延伸以及井旁裂缝,纵波径向速度成像可反映井壁附近储层纵波速度变化,综合认为裂缝较发育,延伸较远或存在井旁隐蔽裂缝储层且井壁纵波径向速度变化较大的层段,具有较好的储层改造潜力.应用该方法对华北油田河西务潜山几口井进行处理分析,分析结果与储层改造后产液有较好的对应性,值得进一步推广应用.     

重磁资料在鄂尔多斯盆地西南缘基底研究中的应用

为了研究鄂尔多斯盆地西南缘基底特征,利用2016年在该地区获取的1:5万高精度航磁资料和已有的1:20万重力资料,推断了地壳断裂1条、基底断裂11条及中央古隆起的南部范围.采用重磁联合反演,大致了解了区内基底和盖层的埋深和厚度.应用欧拉反褶积和场源参数成像,分别用重力数据和航磁数据提取了区内奥陶系顶面的埋深信息和基底的埋深信息.研究表明:利用高精度航磁资料结合重力资料能够相对有效地识别基底特征.     

温泉钙华沉积的影响因素

钙华是在泉水、河水、湖水、洞穴周围沉积的非海相碳酸钙沉积物.钙华是陆地水循环过程中物质迁移的一种表现形式,研究钙华的形成有助于了解局部水文循环中的物质迁移规律并间接了解古气候与古水文地质条件.部分温泉的泉口附近沉积有形态多样的钙华.本文综述温泉钙华的形成过程、钙华沉积的主要影响因素和它们之间的相互影响关系.水化学条件是钙华沉积的物质基础和必要条件,水动力条件是钙华沉积的充分条件,生物效应对钙华沉积起到加强的作用,沉积环境通过影响水化学条件或水动力条件间接控制钙华的沉积.