多金属结核粒径分形特征初步研究

通过对东太平洋中国开辟区东、西两区的多金属结核进行粒径分析,发现其粒径分布有分形特征。无缆取样结核粒径分形有着上、下限,虽然在小粒径上没有分形关系,但却存在着另一种确定的线性关系。说明东、西区结核在粒径、重量等分布上有着客观的一致性。通过分形分析得到了结核空间分布、粒径和重量分布的线性方程,对多金属结核矿藏储量和集矿机设计具有一定的意义。     

Biot反演在夏威夷钙质沉积物原位测量声速和衰减中的应用

对夏威夷檀香山岛的两个站(H3和H4)钙质沉积物进行了20～100kHz的原位纵波声速和声衰减测量.它们均有轻微的频散.随频率的增加H3站位声速从1691m/s增加到1708m/s,H4站位的声速从1579m/s增加到1585m/s.随频率的增加H3站位的有效衰减从15dB/m增加到75dB/m,H4站位的有效衰减从22dB/m增加到62dB/m.运用Biot-Stoll模型对所测得的纵波速度和声衰减数据进行了Biot模型未知参数反演,发现粒径较大的H3站的沉积物(孔隙率为45%)比粒径较小的H4站的沉积物(孔隙率为56%)具有曲率小和渗透率及孔隙半径都大的性质.     

电磁方法在海底多金属硫化物探测中的应用

海底硫化物矿体的三维展布是当前大洋调查急需解决的关键问题,在陆地上电磁方法一直是解决矿产资源三维问题的重要手段之一。2011年我国自主研发了调查海底多金属硫化物的瞬变电磁设备,并于2011年6月在中国大洋第22航次第5航段中的大西洋中脊“贝利珠”热液区( 13.2°S、14.4°W)进行了试验,取得了我国首批海底热液区的瞬变电磁资料。本文对这批资料进行初步分析,阐述一种新的海底硫化物探测方法及其试用结果,得到的视电阻率断面与热液区的实际有很好的对应关系,从2条测线的实测结果来看,设备的探测深度达到海底面以下50~100 m。在本次试用过程中,较好验证了自主研发的深海瞬变电磁设备、获得的数据以及探测深度的可靠性。     

西南印度洋中脊轴部裂谷(49.58°E)沉积物岩心地球化学特征及物源

目前有关西南印度洋中脊沉积物的研究多集中在洋脊翼表层沉积物,对洋脊轴部裂谷沉积物的研究较匮乏,制约了对该区沉积物物质来源和沉积环境的深入认识。针对大洋49航次在洋脊轴部裂谷（东经49.58°）获取的沉积物岩心（GC03）进行了全岩样品主量、微量、稀土元素和Y（REY）含量测试分析,探讨研究区沉积物的物质来源和沉积环境。结果表明,GC03岩心样品富CaO、LOI（烧失量）和Sr,指示以钙质生物沉积占主导,并混有玄武岩碎屑。稀土元素总量（ΣREY）低,平均为54.3×10-6,稀土元素球粒陨石标准化配分图显示轻稀土元素富集,Ce和Eu显著负异常特征。其中L2层（83~87 cmbsf）富集Cu、Zn、Fe、Co等金属元素及较低的100*Al/（Al+Fe+Mn）值,揭示存在热液组分输入。Ceanom值与微量元素V/（V+Ni）-U/Th判别指标指示,研究区总体为偏氧化环境,部分层位显示还原特征。     

西南印度洋脊49°39′E热液活动区IODP钻探计划的科学意义

自20世纪70年代以来,现代海底热液活动调查研究一直是地球科学领域研究的热点和焦点。中国大洋19航次第Ⅰ、Ⅱ航段于2007年3月在西南印度洋脊首次发现的海底热液活动区,为IODP在超慢速扩张洋脊热液活动区进一步的调查和研究创造了条件。为了能够更深入地开展该热液区的地质地球物理、矿产资源和生物多样性调查研究,笔者建议应在该区域开展IODP钻探研究,以便对热液活动区硫化物矿体、基岩及深部物质的三维分布和结构物质组成,热液流体与岩石、沉积物相互作用关系,以及热液循环、热及物质通量和成矿机制、成矿物质来源演化关系等方面得到更深入的认识,进而探索地球深部极端环境下的微生物生命现象。     

基于BP网络对模拟声呐信号分类

针对常规的主动声呐调查设备,在简单海洋分层模型的基础上,模拟了多波束类单频信号、侧扫类单频信号、Ch irp调频信号和混合信号4类声呐接收信号,并针对接收信号特征构造了3层BP网络模型,将隐藏层神经元数目设为可调节;利用时间域脉冲宽度和水深与频率域功率谱密度相结合的特征参量,成功地对模拟信号进行了分类。采用改进的BP网络模型,用训练成功的BP网络对102个检测信号进行了分类测试,结果表明,分类成功率较高,可达76%~84.6%,因而利用BP网络可以对不同类别设备的模拟声呐接收信号进行分类。     

西南印度洋中脊热液区岩石声学特性

西南印度洋中脊(Southwest Indian Ridge, SWIR)热液区具有潜在发育的大规模硫化物矿床,当前正在开展SWIR硫化物矿产资源评价。测量分析硫化物和不同围岩的声速等物性特征是硫化物近底地震勘探资料处理和解释的基础。该文对西南印度洋中脊热液区的硫化物和围岩等样品进行了系统的物性测量,结合岩石物性(包括密度、孔隙度、P波速度)与矿物组成,深入分析了西南印度洋中脊热液区岩石声速变化特性及其影响因素。结果表明,SWIR热液区围岩的P波速度受到岩石骨架矿物、孔隙和围压的影响。由于岩石孔隙度总体偏小,对P波速度的影响并不显著,但围压的增加使岩石微裂缝和孔隙逐渐闭合,P波速度呈非线性指数变化。蚀变作用导致了矿物成分改变,是影响围岩声速的最关键因素。单一物性参数测量结果可能存在多解性,联合波速、密度、磁性和电性等多物性参数测量有利于岩性区分。该研究成果有助于识别硫化物和围岩,为我国西南印度洋合同区多金属硫化物地震勘探工作提供重要支撑。     

基于BISQ模型的各向同性孔隙介质弹性波三维交错网格高阶有限差分数值模拟

从BISQ模型弹性波的本构方程和运动方程出发，推导出了基于BISQ模型的各向同性孔隙介质弹性波三维高阶交错网格有限差分算法，进行了数值模拟，在低频下能看到明显的快纵波、快横波和微弱慢纵波，在高频情况下可以看到明显的快纵波、快横波、慢纵波和慢横波。在三维情况下对比了xoz、xoy、yoz平面内的波场切片，并对平行xoz平面，不同y值处的波场切片进行了对比，结果证明三维数值模拟可以从不同角度更好地反映波场的传播特性。     

基于改进遗传算法的BISQ模型多参数反演方法研究

BISQ模型反演在油气资源与海洋地震勘探中具有广阔的应用前景与实用价值.为解决具高维参数与多峰值的BISQ模型参数反演问题,本文在传统的遗传算法基础上添加插入了全局保优机制、Boltzmann生存机制、小生境之DC漂移技术和群体灾变等方法与技术,使改进组合的遗传算法能在高维参数与多峰值的反问题中搜索得到全局最优解.结合海底多频原位沉积物声学测量数据,应用本文方法,得到了与声波传播速度相似性最优模型的各参数值,效果明显.     

西南印度洋脊49°39′E热液活动区IODP钻探计划的科学意义

自20世纪70年代以来,现代海底热液活动调查研究一直是地球科学领域研究的热点和焦点.中国大洋19航次第Ⅰ、Ⅱ航段于2007年3月在西南印度洋脊首次发现的海底热液活动区,为IODP在超慢速扩张洋脊热液活动区进一步的调查和研究创造了条件.为了能够更深入地开展该热液区的地质地球物理、矿产资源和生物多样性调查研究,笔者建议应在该区域开展IODP钻探研究,以便对热液活动区硫化物矿体、基岩及深部物质的三维分布和结构物质组成,热液流体与岩石、沉积物相互作用关系,以及热液循环、热及物质通量和成矿机制、成矿物质来源演化关系等方面得到更深入的认识,进而探索地球深部极端环境下的微生物生命现象.