矿产资源调查的物探方法和仪器设备

论述了矿产资源调查中的物探方法,应用条件,仪器设备及应用实例。其中包括磁法,重力,瞬变电磁法,频率域电磁法,直流电法和地震法等。     

基于SEBAL模型的疏勒河流域蒸散发估算与灌溉效率评价

我国西北干旱区内陆河流域水资源匮乏,水资源利用主要用于农业生产,准确估算内陆河流域蒸散发与农业灌溉效率,对研究内陆河流域气候变化和水资源合理利用具有重要作用。利用基于地表能量平衡方程的SEBAL模型,对2017—2018年疏勒河流域蒸散量进行定量估算与时空分布特征分析,并结合降水量与净灌溉水量数据,对疏勒河流域昌马灌区的年内灌溉水有效利用系数进行估算。结果表明:(1)疏勒河流域2017—2018年日均ET呈单峰变化趋势,最大值为6月的5.03 mm·d-1,最小值为12月的0.55 mm·d-1,并存在明显的空间分布差异。(2)疏勒河流域四季ET差异显著,夏季ET达到最高的201.83 mm,春秋次之,冬季最低为53.92 mm;ET由东南向西北逐渐减小,流域上游ET明显高于中下游地区。(3)昌马灌区各灌溉时段不同的灌溉水量造成了各灌季蒸散量的差异,灌区ET高值区主要分布在中部与东南部,低值区主要分布在西北部和灌区边缘。(4)昌马灌区年内灌溉水有效利用系数呈下降趋势,其中春灌、夏灌、秋灌和冬灌分别为0.76、0.71、0.69和0.55,年均灌溉水有效利用系数为0.67。     

三环泡滞洪区的水文功能研究

三环泡滞洪区对洪水的调蓄空间主要由滞洪区内的自然泡沼、周边围堤形成的防洪库容即显性空间和滞洪区湿地草根层、沼泽土壤或泥炭层中的孔隙所组成的隐性空间3部分组成。分析了三环泡滞洪区当前的水文情势的变化趋势及驱动力,结果表明,必须重视滞洪区在非汛期间的水量调控,有效维持滞洪区湿地土壤层的蓄洪能力,应确保不少于5000hm2水面,在冰冻季节湿地水深应大于2.0m,防止湿地水域生物因连底冻出现死亡;应调整三环泡滞洪区周边的农业产业结构,防止依赖开采地下水进行灌溉的水稻田继续发展;宜在三环泡滞洪区出口狼豁子处设计一个生态闸门,使其能有效调控三环泡滞洪区内的水位和泥沙平衡。经计算,三环泡滞洪区十年一遇滞洪区库容为2.43×108m3,入库流量为520m3/s,而泄量为154m3/s,经调蓄减少为366m3/s;地下水补充量达2070×104~3495×104m3,可以使周边258~349km2区域的地下水位回升1.0m,表明其对七星河和挠力河流域地表径流和地下水位的调节功能相当明显。     

松辽盆地东缘域地壳结构及其地质意义:深反射地震

松辽盆地东缘域位于松嫩—张广才岭微板块东部.自晚古生代以来该域经历了西拉木伦河缝合带闭合产生的北向挤压作用、蒙古—鄂霍茨克洋自西向东剪刀叉式闭合对其东侧东南侧产生的挤压作用以及西太平洋板块西向变向俯冲产生的挤压作用等区域构造应力场影响,从而产生了复杂的地壳变动.该东缘域的地壳结构与松辽盆地地壳是否具有相近的结构特点,这是至今未被研究的内容.在Songliao Drep研究中已经用深反射地震手段得到松辽盆地地壳结构的一组新认识.这些认识在其东缘域是否还成立,也需要用同样精度的手段予以研究.另外,莫霍界面的宏观特征与微观（内部）特征,从松辽盆地到其东缘域有什么样的变化,其形成机理是什么,也需要进一步研究.为了回答这些科学问题,从哈尔滨西至尚志市附近实施了一条东西向约150 km长的深反射地震剖面.通过研究发现东缘域与松辽盆地基底地壳具有明显的差别,即由松辽盆地地壳的三分性变到东缘域盆地外地壳的二分性,在剖面近东端得到近26 km深的莫霍界面深度,并用均衡理论分析莫霍界面形态特征的形成机理;上部地壳存在双向大型推覆断裂,推测其被推覆体主体是古亚洲洋沉积地层即C-P系海相地层.这些认识为中国东北地区探查晚古生代海相地层、研究东北亚地壳结构特征提供了理论依据.

     

导电大地上航空电磁系统校准

航空电磁系统校准是开展实际测量工作的基础,校准情况直接影响数据处理和解释.传统校准方法通常假设在自由空间中进行,忽略导电大地耦合影响.然而,实际工作中很难找到绝对高阻的校准场地,导电大地对系统校准和观测数据的影响无法忽视.本文以频率域航空电磁系统为例,对导电大地上航电系统校准技术和校准误差改正方法进行研究.我们首先推导了层状导电大地上水平共面和直立共轴线圈系统的校准公式,结果表明导电大地对航电系统校准尤其是水平共面装置的高频信号影响很大.针对校准过程中大地电导率已知的情况,本文采用非线性方程求解技术一次性确定校准线圈位置和Q值;在没有任何辅助信息情况下,也可直接利用实测数据计算校正因子进行迭代求解.测试结果表明该方法快速、准确、有效.考虑到系统相位和增益调整直接影响观测数据,本文提出了航空电磁数据校准误差的改正算法.实测数据误差改正结果表明,导电大地对高频信号影响严重,校准误差改正后的航空电磁数据与实际地质资料更好吻合.

     

重力异常场空间-波数混合域三维数值模拟

重力勘探中复杂条件下的三维正演计算量大存储要求高,使得这种条件下重力勘探高效、精细正反演变得困难.针对这一问题,提出一种空间-波数混合域数值模拟方法,该方法将空间域引力位积分进行水平方向二维傅里叶变换,将三维空间域卷积问题转换为多个不同波数之间相互独立的空间垂向一维积分问题,一维积分垂向可离散为多个单元积分之和,每个单元采用二次形函数表征密度变化,可得出单元积分的解析表达式.该方法计算量和存储需求少,算法高度并行;保留垂向为空间域,优势之一在于可根据实际情况合理调整单元疏密程度,准确模拟任意复杂地形和密度异常体的重力异常,兼顾计算精度与计算效率;优势之二在于用形函数拟合求得积分的解析解,计算精度和效率高;充分利用一维形函数积分的高效和高精度,不同波数之间一维积分高度并行性及快速傅里叶变换的高效性,实现重力异常场三维数值模拟.设计棱柱体模型,通过数值解和解析解对比验证了该方法的正确性、适用性和高效性.针对任意复杂地形条件下的重力场及其张量的模拟问题,提出一种快速算法,对其有效性进行了验证.探究标准FFT法的截断效应对计算精度的影响,对比分析Gauss-FFT法和标准FFT扩边法两种方法的计算精度和效率,总结了二者的选取策略,结果表明选用标准FFT扩边法计算效率更高.实际地形的数值模拟表明本文算法适用于任意复杂地形的高效计算.

     

道朗和都格地区重磁场特征与找矿远景区

道朗和都格地区为华北板块北缘的—个多金属成矿区,为了预测研究区多金属矿产的分布情况,利用位场数据处理中的向上延拓、对垂向一阶导数的小子域滤波和重磁对应分析等方法,对该区1∶5000重磁资料进行了处理.综合分析了研究区重力场、磁力场、重力剩余场、重力垂向一阶导数、重磁对应分析中相关系数的基本特征及其与岩矿石密度和磁化率的分布关系.结合研究区地质资料及钻井资料,划分出5条断裂,固定了11处金属找矿远景区,并综合分析了断裂划分及找矿远景区圈定的依据.     

黏弹性VTI介质频率空间域准P波正演模拟

有限差分方法是波场数值模拟的一个重要方法,时间域有限差分计算方法因按时间片递推计算,每个时间片的舍入误差会累积到下一片中,当时间片较多,最终会导致累积误差太大.而频率域计算是按频率片对空间网格进行整体求解方程组,其计算误差分配到了每个网格点上,并且各个频率片之间是独立计算的,因此不存在累计误差,而且在频率-空间域更易于模拟黏弹各向异性介质的衰减,同时采用25点优化差分算子克服了常规差分算子的数值频散.本文首先推导了黏弹性VTI介质的频率-空间域准P波波动方程,在此基础上,利用25点优化差分算子构造了差分格式,实现了频率空间域的正演模拟.并以断层模型为例,模拟并对比分析了利用弹性VTI介质波动方程差分格式和利用黏弹性VTI介质波动方程差分格式模拟的井间地震准P波波场记录,得出黏弹性介质地震记录由于衰减振幅相对较小,主频相对较低的结论.     

曲网格克里金网格化方法及其在重力测量近区地形改正中的应用

文中将研究一种高精度、强稳定性与灵活性的近区地改值计算方法。首先将克里金网格化技术与曲网格方法相结合,研究曲网格克里金网格化方法(简写为CGKG?M)及其扩边技术,进而实现数据的圆域网格化;再将该方法应用于圆域近区地改值的计算中,实现任意方位、任意环数的圆域近区地改值计算;最后进行了模型与实际地形的测试和误差分析。研究结果表明,CGKG?M近区地改算法具有方法简单、计算精度高、灵活性与稳定性强、计算速度快等特点,是与GTCS?1型近区地改仪数据采集格式相匹配的一种高效、快捷的近区地改值计算方法。     

基于倾角-偏移距域道集的绕射波成像

地震绕射波是地下非连续性地质体的地震响应,绕射波成像对地下断层、尖灭和小尺度绕射体的识别具有重要的意义.在倾角域共成像点道集中,反射波同相轴表现为一条下凸曲线,能量主要集中在菲涅耳带内,绕射波能量则比较发散.由于倾角域菲涅耳带随偏移距变化而存在差异,因此本文提出一种在倾角-偏移距域道集中精确估计菲涅耳带的方法,在各偏移距的倾角域共成像点道集中实现菲涅耳带的精确切除,从而压制反射波.在倾角-偏移距域道集中还可以分别实现绕射波增强,绕射波同相轴相位校正,因此能量弱的绕射波可以清晰地成像.在倾角域共成像点道集中,反射波同相轴的最低点对应于菲涅耳带估计所用的倾角,因此本文提出一种在倾角域共成像点道集中直接自动拾取倾角场的方法.理论与实际资料试算验证了本文绕射波成像方法的有效性.