几种梯度场计算的数值算法及其地学应用

梯度作为标量场在空间上最重要的微观变化特征,能较好地反映其在空间上的变化趋势。本文介绍了中心差分算子、相邻梯度因子和Sobel梯度算子三种梯度数值算法。以点电荷在三维空间中产生的电势场构造了一标量场,通过理论公式求解了其梯度值,并将理论梯度值与三种数值算法的结果进行了对比与统计分析,验证了三种梯度数值算法的有效性和适用性。结果表明,排除场源的影响后,Sobel梯度算子相较其它两种数值算法更逼近于理论梯度值。最后,利用Sobel梯度算子求取了某铜矿区可控源音频大地电磁法(CSAMT)三维视电阻率场的梯度场,用梯度场刻画了视电阻率在空间上的变化趋势,提高了对三维地下空间的电性分布规律和地质情况的认识。     

生态脆弱矿区土层中导水裂缝带发育高度研究

为指导生态脆弱区"保水采煤",掌握土层中导水裂缝带发育高度,采用微电阻率扫描成像技术、物理模拟、数值模拟、钻孔冲洗液消耗量观测等手段综合研究,结果表明:物理模拟、数值模拟辨别出的裂采比为28.1~29.1,微电阻率扫描成像探测出裂采比28.3~28.5,微电阻率扫描成像识别与其他手段所得结果吻合。微电阻率扫描成像技术可推广应用于其他矿区土层中导水裂缝带发育高度的探测。      

单轴加载煤孔裂隙各向异性核磁共振特征

为了研究煤孔裂隙各向异性,进一步揭示煤微观结构及物性特征。选取平顶山矿区八矿煤样,采用核磁共振（NMR）方法,对比分析单轴加载前后煤样的横向弛豫谱（T₂）特征和核磁成像（MRI）特征。实验结果表明,煤的T₂谱特征具有显著的各向异性:平行于层理且垂直主裂隙X方向T₂谱为3峰谱图,平行于层理且平行主裂隙Y方向T₂谱为双峰谱图,垂直层理Z方向T₂谱主要以单峰为主;单轴加载后煤样T₂谱面积、孔隙度减小,X、Y方向煤样孔隙变化引起的峰面积所占比例下降,裂隙变化引起的峰面积占比例上升;Z方向裂隙变化引起的峰面积占比例下降;MRI揭示出,单轴加载后平行层理方向煤样孔裂隙大部分闭合,部分裂隙产生径向变形;加载方向裂隙大部分闭合,压实效应显著。综上所述,单轴加载下,煤样各向异性特征显著,同时表明核磁共振技术是研究煤孔裂隙微观变化的有效手段。      

综合物探法在砂岩型铀矿中深部找矿中的实践与分析——以新疆昭苏盆地为例

为了探查新疆昭苏盆地砂岩型铀矿的异常信息,选择可控源音频大地电磁测量、高精度磁测和土壤氡气测量三种物探方法,并简要介绍各方法的工作原理。通过分析昭苏盆地的地质特征、物性特征和本区的找矿难点,对昭苏盆地综合物探数据所蕴含的信息进行地质-物探综合解译。实践证明:可控源音频大地电磁测量对低阻和高阻体均有良好的电性响应,可以划分地层、推断断裂构造;高精度磁测可以推断氧化还原界面,辅助解释断裂构造;土壤氡气测量可辅助解释断裂构造,对地下铀矿体有指示作用,三种方法的技术特性相互补充,提高了物探解释的准确性。突破了伊犁盆地以往600 m的找矿深度,并以电性稳定的中阻厚层、磁测异常、氡异常偏高晕和峰-谷状曲线作为预测标志,解决了深埋藏条件下赋矿地质体的圈定难点,在昭苏盆地砂岩型铀矿中、深部找矿工作中取得了良好的效果。     

大口径绳索取心钻进工艺在页岩气地质调查川蔺参1井中的应用

为了获取参数井压裂设计的相关参数,需要对井眼进行阵列声波测井和微侧向电阻率测井,需要采取大直径岩心进行力学实验。采用固体岩心钻探取心工艺,钻孔口径难以达到物探测井仪器入井要求,岩心直径也不能满足实验要求,必须采用大口径取心工艺才能满足设计要求。同时,常规取心工艺难以满足页岩气勘探对岩心（页岩或者煤心）提升时间的要求,绳索取心工艺在这方面优势明显。本篇介绍了大口径绳索取心工艺在页岩气地质调查井川蔺参1井的成功应用,根据大口径绳索取心钻具的结构特点,结合目的层岩性特征,总结了合理的取心钻进工艺参数和技术保障措施,取得了较好的效果。     

综合物探方法在琼中地区地下水勘查中的应用

物探方法是寻找地下水的重要勘查手段之一.在查明区域水文地质条件的基础上,本文采用音频大地电磁测深和高密度电阻率法对海南省琼中县榕木村花岗岩区深部赋水断裂破碎带的位置、深度、规模和产状特征进行了探测,结果表明:赋水断裂破碎带主要表现为"凹槽"状或"条带"状低阻异常;可以采用激电半衰时(Th)、偏离度(r)以及视电阻率(ρs)等参数进行断裂破碎带含水层位置判别.通过水文地质钻探揭露,含水层位置与物探解译结果基本一致,证明激电半衰时和偏离度以及视电阻率等参数可以较可靠地确定赋水构造的位置和深度.综合物探勘查方法为水文地质钻井孔位设计提供了有效技术支撑,可对在类似地区进行地下水探测提供参考.     

宏观各向异性多孔介质中流体变形及溶质运移

为深入探究含水层中多孔介质的不规则形态和分布对于地下水流场及溶质运移的作用,根据沉积环境中已被发现的倾斜交叉分层地质单元结构,人为构造多孔介质双层交叉鱼骨结构,使其形成宏观各向异性水力传导特征,通过数值模拟研究该结构及其空间位置对于流场和溶质运移的影响。研究发现:宏观各向异性多孔介质引发了螺旋状流动,导致流线的拉伸和折叠,使得溶质羽发生不规则变形,显著提升了非反应性溶质的稀释程度;宏观各向异性结构和溶质羽在三维空间中的垂向相对位置对于溶质运移具有显著影响。     

煤层顶底板采动破坏同步动态监测电性特征分析

随着煤炭开采深度的增加,深部复杂条件下开采的水害问题日益严重。复杂条件下煤层回采过程顶底板破坏动态监测对于工作面突水预测、采煤方法改进等具有重要意义。本文基于并行电法监测技术,结合双模式电极数据采集方式,同时在采煤工作面进行煤层顶、底板全空间地电场特征监测研究,获得了煤层围岩顶底板采动前后电阻率及自然电位同步响应特征。研究表明:顶底板跨孔电阻率监测动态变化可以显示孔间电阻率随采煤工作面逐步推进的动态变化情况,可有效表征顶底板破坏带发育范围,同时顶板垮落造成的电阻率变化程度大于底板破裂引起的电阻率变化程度;自然电位数据可分辨顶、底板岩层及裂隙张合形态、以及破裂程度,研究区域内顶板自然电位值明显高于底板自然电位值,且顶板的破裂引起的自电位变化强度明显大于底板破裂引起的自电位变化。采用多参数对煤层顶底板采动破坏进行同步动态监测,对保障采动工作面安全回采具有现实应用价值。     

基于岩石圈厚度和地幔横向黏度变化的地幔对流模型重估云南地区剪切波各向异性源的深度

在已有模型的基础上,考虑岩石圈厚度和软流层横向黏度的变化,本文建立了更接近地球实际情形的地幔对流模型,然后重新推测了导致云南地区剪切波各向异性的软流层源的深度。结果表明:岩石圈厚度和软流层横向黏度变化对云南地区的软流层各向异性源的深度及软流层的变形程度和机制具有重要影响;软流层各向异性对云南西南部区域、东部区域北纬26°N以南和四川盆地及其西缘的剪切波分裂具有明显的贡献,它们分别位于90~180、170~330和200~320 km深度;在云南西南部区域和东部区域北纬26°N以南,导致剪切波分裂的软流层可能处于大剪切变形状态,主要受地幔流动方向/流动平面模式控制,而四川盆地及其西缘的则处于小剪切变形状态,主要受应变模式的控制。     

安徽省地电监测能力综合评价

以影响地电观测质量的主要因素及映震能力作为地电台站监测能力的主要评价指标,对安徽省5个地电台站的监测能力进行了综合评价,得到了安徽省地电前兆的基本情况,为安徽省未来的地电台站建设奠定了基础.