"岩石圈拆沉"还是"软流圈上涌"?这是华北克拉通破坏科学命题中的关键问题.本文介绍了地球重力学"正常密度理论"的基本观点,针对华北克拉通破坏的机制、驱动力和动力学问题,讨论了应用"正常密度理论"研究华北克拉通破坏重力学机制、分析"岩石圈拆沉"和"软流圈上涌"的地球物理学方法.

根据近30年来,我国105°E以东(包括大陆架)M_S≥5.7级地震的震前逐月地温和降水演变特征,可以归纳出震前地气系统演变的共同特征:(1)可将"干热面积"最大月定为孕震3步曲的第一步.未来震级与干热面积有好的相关,最干点的经纬度与震中经纬度有一定的相关;(2)从地温、降水应变波出现到"正多负少" 规则恢复可以作为孕震第二步的开始;(3)降水经向波长开始明显变长(甚至变为无限长),可称为孕震第三步,此时距地震发生仅剩0~2个月的时间.外核对流上升体(孕震体)对壳幔层顶托作用的地震成因说^[1],可以较好地解释上述观测事实.

青藏高原东缘地区地震灾害频发,2008年汶川M_S8.0地震给我国人民带来了巨大的灾难.汶川地震发震构造位于龙门山断裂带上,该断裂带在发震前长期闭锁,在汶川震中附近没有明显的小震活动和地表位移等前兆现象.本文以1998年至2005年的四期流动重力测网资料为基础,应用重力位场方法反演下地壳密度变化,开展深部孕震过程研究,结果表明:在汶川震前以震中200 km范围内,马尔康测点重力变化最大,超过100×10^-8 m/s²,并在2004~2005年间有聚集性小震群活动.根据本文反演的下地壳密度变化结果,判断其震质中位于该区附近,与汶川震中不重合.该区孕震期间重力场显著变化值与深部莫霍面结构相关性强,大范围明显的重力场变化预示着深部动力学环境的改变,可作为地震前兆异常深入研究.

天然地震和人工爆破信号属于非线性非平稳信号,而传统信号分析方法是针对线性系统平稳信号的,本文采用希尔伯特—黄变换(Hilbert-Huang Transform,简称HHT)试图提取可明确区分天然地震和人工爆破事件的波形特征.通过经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,简称EMD)把原信号分解为10个左右的本征模态函数(intrinsic mode function,简称IMF),并取前3个IMF分别提取最大幅值对应的周期(T_Amax )和倒谱平均值(C_ave )作为信号特征构建特征样本集,该样本集采用严格的模式识别样本划分法进行样本划分,用支持向量机(Support Vector Machine,简称SVM)进行分类识别,识别率介于75%~94%之间.结果表明模态分量的最大幅值对应的周期(T_Amax )和倒谱平均值(C_ave )可以作为识别天然地震和人工爆破的有效特征.

地磁场具有复杂的时空分布特点.地磁场模型是研究地磁场空间分布与时间变化规律的主要手段,包括全球和局部地区两类模型.局部模型精度满足了反映小尺度磁异常的需要.Taylor多项式模型是用于区域地磁场模型计算的常用方法,但至目前为止所用的都是二维Taylor多项式方法.本文提出了既能表示出地磁场在地球表面的分布,又能表示出地磁场随高度变化的三维Taylor多项式完整展开方法,这个方法能描述地磁场三维结构的特点.文中指出, 相对于经典展开(局部三角阵展开),更一般的Taylor多项式展开应该为完整展开(矩阵展开)方法,文中详细分析了两种方法的截断阶数的选取和边界效应问题,并利用1980年的中国地磁观测资料,计算了中国区域的磁场总强度F,磁偏角D,磁倾角I.结果表明:(1)三维Taylor多项式方法计算的中国区域地磁场要素与实际观测资料有较好的一致性,能反映地磁异常的分布细节;(2)三维Taylor多项式方法能较好地克服区域模型中的边界效应问题;(3)三维Taylor多项式方法与计算区域模型的其他三维方法相比,具有计算简单,精度基本一致的特点.在一些对实时性要求很高的应用领域,如高速弹道飞行器导航等,可以得到比较好的应用.

应力作用对岩石磁性的影响对于地震磁效应、磁性构造学、下地壳与上地幔物质磁性结构及陨石磁学研究等具有潜在的意义.本文对上世纪50年代以来,有关应力作用下,岩石(或磁性矿物)的磁化率及其各向异性、剩磁、磁滞特征和磁性(高温、低温)转换点等磁性特性的变化特征及影响岩石磁性对应力作用响应特性的主要因素进行了系统地总结.结果表明,应力作用对岩石各种磁性特征具有显著影响,在相关的磁学研究中,这种影响对研究结果的合理解释具有不可忽视的影响;另一方面,应力作用对岩石磁性的影响受到诸多因素的影响和控制,目前的认识多处于定性阶段,甚至存在不确定性,需要对磁性颗粒的微观力学效应进行观察与研究,在应力和外磁场可控的条件下,对含有各种粒度和磁性矿物的人工合成和天然样品进行各种磁性特征的宏观测量与分析,以深入认识和理解应力作用对岩石磁性的影响.

本文利用经验模态分解的噪声水平曲线提取算法,研究了国内地磁台站记录到的莲花、莫拉克和茉莉等台风的地磁效应数据.结果表明:Z分量特征频率为0.05~0.2 Hz的IMF信号噪声水平曲线在时间上稳定反应了台风活动性,而值得注意的是,台风主要影响较远距离地磁台站相对记录的噪声水平曲线.这种"远大近小"的地磁效应模式,可能与作者最近提出的关于"第三类脉动"的猜测有关.

根据对位场迭代法向下延拓的研究,提出可下延异常的逐次分离过程,并以此来阐述迭代法向下延拓,揭示迭代法向下延拓的物理实质.同时也可用于说明迭代法向下延拓的收敛以及噪声干扰等问题.

在固定的坐标系下,建立了地壳垂直运动与地球外部重力场变化的数学模型.根据此模型,将中国西部地区(经度80°~97.5°,纬度27.5°~47.5°)按2.5°×2.5°划分成(8行7列)共56个直立长方体,以2008年1月和2009年1月的GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment)卫星数据计算地球外部重力场变化,基于PSO算法(Particle Swarm Optimization Algorithm)反演中国西部地区地壳垂直运动速率.反演结果表明中国西部地壳垂直运动具有整体不均匀的特点,总的趋势是南升北降.在南部喜马拉雅山脉地壳上升幅度最大,速率达10 mm/a;在北部准噶尔盆地的南部地壳垂直运动速率-3~-5 mm/a,向北沉降速率有加大趋势,最大速率为-9 mm/a.

基于断裂力学理论,采用最大拉应力准则分析了压剪和拉剪应力状态下倾斜椭圆形裂纹的三维始裂状态.研究结果表明:(1)椭圆形裂纹的三维始裂位置受周边应力场的影响:在拉剪状态下,原生裂纹的始裂位置始终在裂纹短轴端部,而与原生裂纹的几何形状(b/a)和材料泊松比(ν)无关,而在压剪状态下则受b/a和ν的共同影响,并随b/a和ν的改变,始裂位置在椭圆裂纹长、短轴端部之间变化;(2)拉剪应力作用下,简化分析中仅计算裂纹长短轴端部应力集中系数是合理的,但在压剪应力作用下,这种简化不合理且偏于危险,计算中需综合考虑裂纹几何形状和材料泊松比的影响;(3)无论是压剪还是拉剪应力作用下,弯扭破裂扩展面始终呈包裹状沿原生裂纹边界向外侧延展,但二者的弯扭方向相反,分析结果与实验结果一致;(4) Sih采用最小应变能密度因子准则给出的拉剪状态下裂纹的三维断裂结果仅为近似解,而压剪状态下的相关分析结果与实验结果明显不符.

针对掩星技术的反演精度在上大气层(一般在35 km以上)的验证会受到限制,本文选用2007年1月、4月、7月和10月COSMIC掩星观测的月平均温度数据,与MERRA再分析场和ECMWF再分析场月平均温度数据进行比较,以不同的方式进行对比,主要对20~50 km COSMIC掩星温度资料进行精度和可用性的检验.结果显示在20~40 km之间COSMIC的观测结果与模式的输出结果非常接近,偏差在1%以内.40 km以上偏差越来越大,在水平范围内,最大偏差一般出现在南极地区,最大平均相对偏差及最大相对标准偏差超过2%,在时间上北半球春季的效果要优于其它季节.

本文通过对合肥某建筑基坑揭露的中更新世晚期粘土中构造节理进行详细调查编录,分别采集各期节理充填物,进行年代测定和节理发生年代分析,并辅之节理充填物定向显微分析,结果显示中更新世晚期,该地形成多组切割关系清晰的构造节理,反映研究区段、时段曾多次发生构造事件.这一发现和认识对于丰富合肥地区中晚第四纪之交期间变形历史和研究内容,具有一定意义.

天然地震层析成像技术,主要是利用布设地震台阵记录天然地震事件体波到时信息,通过反演得到研究区域的三维速度结构分布.全国油气资源战略选区调查与评价项目在柴达木盆地西部复杂地区进行的天然地震层析成像试验结果表明,根据层析成像结果所推断的构造分布与其它方法的勘探结果相比具有一定的相似性,波速异常与测井得到的岩性特征有较好的对应关系.总体效果表明,该方法在地质构造复杂地区具有一定的有效性.

裂缝是地壳上最小的构造,成因复杂,控制和影响因素多样,形成和发育具有随机性,分布具有高度非均质性,因此储层裂缝的精细描述和预测仍是目前石油地质界的一个世界性难题,至今还没有一套很好的技术方法来根本性地解决储层裂缝分布问题.笔者通过对国内外学者研究成果的总结,简单介绍了当今裂缝识别、预测、参数定量表征等方面的研究进展,着重对比分形几何、曲率、古今应力场数值模拟等裂缝定量预测手段,分析其优点及限制条件,对相对先进的古今应力场数值模拟法进行详细介绍,指出其存在的问题和发展方向,可以作为今后裂缝研究的参考,为裂缝性油气田储层评价提供依据.

东辛油田沙四段储层存在相当数量的低阻油层,油层、油水同层、水层测井响应特征比较接近,常规交会图法难以准确识别储层流体性质.本文介绍了Bayes逐步判别方法原理和技术流程,综合应用声波时差、自然伽马、自然电位、深探测电阻率、浅探测电阻率测井资料和生产动态资料建立了油层、油水同层、水层的判别函数.应用效果表明,Bayes逐步判别法识别油水层符合率达到了87.5%,可满足东辛油田沙四段储层流体性质识别的需要.

复杂构造勘探是当前地震勘探的主要目标,提高深层信噪比和分辨率十分重要.地震照明分析是研究地震波能量在复杂构造中传播的有效手段,可指导观测系统设计进而提高野外数据采集和最终成像质量.本文发展了基于三维单程波动方程的地震照明方法,采用相位编码合成平面波源,一阶分离变量Fourier算子进行波场传播.阐述了照明和深度偏移之间的关系,说明照明阴影区对偏移结果的影响,并提出了照明分析的标准.由于初始速度模型的不准确,考察了照明分析对速度的敏感性.为提高目标区的照明度,提出目标激发和目标接收的概念,确定针对目标区的最佳激发位置及对应的最优接收区域.

由横波分裂原理可知,当横波(或转换横波)在裂缝介质中传播时,横波将分裂成平行裂缝走向的快横波和垂直裂缝走向的慢横波.基于此,求取裂缝走向的问题可以转化为求取快横波的偏振方位角度的问题;由于快、慢横波的传播时差与裂缝发育密度密切相关,因而裂缝发育密度的预测问题可以转化为快、慢横波的传播时差求取问题.根据快、慢横波在径向分量和横向分量上的振幅、能量、相位、传播速度、走时等差异,可从不同的角度着手,建立不同的横波分裂裂缝检测技术.如R/T能量比值法、T分量极性反转法、最小二乘拟合法、传播矩阵法、Alford正交旋转法等.随着多波多分量地震勘探技术的快速发展,这些方法日趋成熟,正扮演着越来越重要的角色.实践表明,它们对四川盆地新场地区深层裂缝性气藏的勘探开发提供了重要的支撑.

南黄海北部坳陷是研究中朝板块和下扬子板块在海区碰撞效应,以及古、中、新生代沉积盆地的地质构造特征和油气资源前景的重点地区.该海域虽经历了40多年的调查与研究,未获得油气的重大突破,与早年调查研究方法的单一、技术手段的落后和对基础地质构造认识不清、勘探思路的偏颇有关.近十年来,通过对新的地球物理资料及已有钻井的综合分析和再认识,认为南黄海北部在中生代陆—陆碰撞造山作用的机制下,其构造演化经历了4个阶段:前碰撞期被动大陆边缘盆地阶段(Z-T₂)、苏鲁碰撞晚期前陆盆地与变形阶段(J₂-K)、碰撞期后陆内断陷盆地阶段(K₂t-E)和区域沉降阶段(N-Q);它们分别对应5个超层序或构造层,每个构造演化阶段具有不同的地层组合、构造变形特点和地震反射特征.

随着深水油气资源的大力开发,与水合物有关的海洋工程安全问题日益增多.天然气水合物分解使得海底地层产生超孔隙压力,同时导致沉积物结构强度下降,容易引发气体泄漏、海底滑塌等工程事故,增加了海洋深水工程的灾害风险.2010年4月20日在美国墨西哥湾海域作业的BP公司"深水地平线"钻井平台爆炸并沉没,这一事故引发了墨西哥湾海域有史以来最大规模的原油泄漏灾害.初步分析结果表明,天然气水合物分解产生的甲烷气泡成为油井爆炸的直接肇因,而在漏油井口的封堵过程中,水合物的意外出现使得利用"控油钢筋水泥罩"封堵漏油井口的方案失效.文中分析了深水工程的水合物风险以及墨西哥湾钻井爆炸事故的触发过程,并提出了相应的解决方案.

本文研究的内容有二,一是针对塔河油田六区东中、下奥陶统碳酸盐岩孔洞储层发育的特征,通过精细的层位标定、构造解释与时深转换,搭建深度域等时地层框架模型,然后采用协克里金算法,将波阻抗反演体作为协变量,对孔洞储集体的三维孔隙度分布进行确定性建模;二是应用二维横向各向同性介质中的弹性波波动方程,基于交错网格差分格式,考虑初始条件、吸收边界条件以及野外实际地震观测系统,对三维孔洞储层模型逐线进行正演模拟和波场特征分析,总结地震响应规律.在常规叠加偏移处理的基础上,再把各二维偏移剖面并成三维体,并在频率域实现空间插值.结果表明,孔洞储集体在偏移剖面上表现为负-正-负三个相位的波形,但只能确定奥陶系风化面下第一个负相位是孔洞的发育位置,其下的"串珠"是孔洞的假象.风化面反射波与沿纵横向有一定分布的孔洞体的绕射波叠加,使得孔洞所在位置处风化面反射能量变弱,而孔洞底部与下覆围岩之间的正极性反射由于受风化面透射波的负值性续至波叠加,也变得较弱.

信号异常检测的主要目的是寻找对信号反应灵敏的特征参数.本文从倒谱法的算法、性质等阐释了倒谱系数对信号异常具有较好的灵敏度,并通过实际计算,验证了倒谱系数对信号的振幅、时间延迟和相位参数微小变化的灵敏度反应较好.对所设计的指数衰减正弦波信号,倒谱法能够较容易地检测出振幅、时间延迟和相位参数相对变化为百分之一的信号,而时间延迟和相位参数相对变化仅为千分之一也能较容易地检测出来.并利用该方法对某气田的含气性检测进行实验性处理,取得了较好的效果,表明倒谱法检测由油气引起的地震信号异常也是可行性.

本文介绍了岩性物性联合反演软件系统的功能需求、设计和实现,并按功能将系统分成6个部分:工区管理、多格式数据采用了统一的存取、模块添加机制、现场保留、参数定义和地震数据可视化.根据不同模块的需求,研究了混合语言编程,设计了不同算法模块在系统中的挂接方式,并通过几个已有模块进行了检验和应用.本研究成功地应用数据工厂的方法实现了数据统一存取,并设计了地震数据的图形绘制系统.

天然气勘探中速度预测一直是地球物理工作的难点和重点问题,尤其是对于海上勘探新区或是探井较少探区而言,准确的速度预测难度较大,会出现较大的误差.这种误差的产生既有探井比较少的原因,也有速度预测过程中存在的认识误区(时深转换时直接应用处理得到的成像速度和速度体的建立可以提高时深转换的精度)的原因.本文首先以莺－琼盆地三个典型的速度预测实例进行分析,每个实例得到一个天然气勘探中速度预测过程中不常见但又亟需解决的问题,其次结合前面提到的认识误区存在的问题展开方法研究及解决思路探讨,主要包括速度处理要以地质模式为指导、分区域建立速度校正量版、地层存在较大倾角时如何解释速度和沿层速度解释及建立正演模型辅助解释速度.通过本文的研究基本解决了天然气勘探中速度预测过程中存在的问题,并提出相应的解决思路.

高频感应测井是一种阵列型感应测井仪,采用单发双收线圈结构,测量感应电动势的相位差,仪器线圈是具有一定大小的螺线管.在传统资料处理中,一般将螺线管简化为成磁偶极子模型,但两者产生的电磁场空间分布是否存在差异需要进一步研究.本文首先利积分公式法(IFM)计算了螺线管高频感应电磁场分布,利用数值模式匹配法(NMM)计算了磁偶极子高频感应电磁场分布,然后计算了高频感应不同线圈系在不同电导率均质地层模型下的响应特征.分析结果表明,螺线管和磁偶极子所产生的电磁场空间存在差异,不能完全等价,高频感应测井资料需要进行磁偶极子校正处理.

随着找矿难度的不断加大,全方位、多元的综合找矿模型日益受到重视.本文根据在龙头山银铅锌多金属矿床的找矿实践,总结了其地质、物探、化探等多方面的找矿标志,建立了综合找矿模型,并进行了矿区范围和区域上的成矿预测.

为了提高低阻油层测井识别评价的精度,本文基于大量的文献调研,通过对前人研究成果的吸收继承,梳理了国内外关于低阻油层的定义,归纳总结了低阻油层一般成因机理,研究了低阻油层的常规测井响应特征及其一般识别评价方法,进而探讨了低阻油层识别评价测井新技术和新思路.研究表明,低阻油层一般成因和影响因素包括十个方面;低阻油层常规测井响应呈现为高自然伽马、较高声波时差及高中子测井值、自然电位异常幅度低和密度测井值低等特征,低阻油层常规测井响应特征随其成因机理而异;低阻油层一般识别评价方法有九种之多;核磁共振测 井、阵列感应测井及MDT等测井新技术可有效识别评价低阻油层;非线性数学方法为低阻油层识别评价提供了新思路.

裂缝是砾岩体油气藏重要渗流通道.对裂缝分布规律及发育特征的正确识别,是砾岩体油气藏勘探开发成功的关键.大兴断层下降盘砾岩体裂缝储层天然气蕴藏量丰富、勘探评价潜力大.但储层裂缝成因的复杂性、控制和影响的多因素性在一定程度上增加了裂缝储层的研究难度.为了解决砾岩储层横向变化大,砾岩体内部沉积特征复杂,非均质性强等难题,本次研究从裂缝形成机制出发,综合利用地层应力机制预测裂缝发育区、地震反射特征检测砾岩体裂缝方法对兴9砾岩体气藏裂缝预测,在已钻的兴9井区东部和北部区域,发现有吸收衰减较强、AVO属性异常且地层应变较集中的特征,预测为裂缝发育及含油气情况较好的区域.预测结果指导本区实钻成功率达100%,表明用该方法预测裂缝发育带是可行的.

对于应用较广的大回线源瞬变电磁装置,虽然得到了非中心点电磁响应式,但由于响应的复杂性,一直没有推导出不同场点视电阻率定义式,通常借用中心回线方式的视电阻率公式进行解释,必然会在观测区的边缘处出现异常.为提高瞬变电磁法的解释精度,将非中心点垂直分量转化为人们熟悉的电阻率参数,本文提出并建立了大定源装置情况下视电阻率定义.首先在频率域对回线内不同场点电磁响应进行计算,将计算出来的非中心点函数形态与中心点处垂直分量进行比较,认为两者具有相似的函数形态,因此,非中心点分量可以用与中心点垂直分量类似的多项式进行拟合,从而得到多项式形式的感应电动势表达式.根据中心点垂直分量视电阻率定义式,建立与中心回线方式相类似的与偏移距有关的视电阻率表达式.把回线内场点响应写成与中心回线方式多项式表达式相类似的多项式表达式,采用最小二乘法得到与偏移距有关的多项式各项系数,将求得的多项式系数代入形成不同偏移距情况下的视电阻率定义.根据推导的视电阻率表达式对模型计算数据进行解释,视电阻率曲线形态与地下模型电阻率变化一致,通过对实测数据视电阻率断面图对比可知瞬变电磁多分量解释提高了探测精度.研究成果具有很大的理论意义和实用价值.

频率空间域地震波正演优势明显:无累计误差;多炮反演时,只需几个频率就能得到比拟时间域全带宽反演的结果;容易实现时间域难以精确实现的吸收衰减数值模拟.频率域波动方程被离散化而形成稀疏、非对称、不定、复系数、大规模的系数矩阵,需要求解大规模的线性方程组,最大计算瓶颈是需要海量的计算机内存、导致计算量庞大.采用嵌套剖分法存储稀疏矩阵,极大地减少内存需求和计算量.提出了频率空间域声波多炮模拟快速计算流程,提高了模拟的计算速度.数值试验证明嵌套剖分法具有节省存储量、计算速度快、计算效率高等优势,为后续的频率空间域声波全波形反演奠定很好的基础.

综合地球物理方法可以发挥各种勘探方法的优势,补充单一方法的不足,并且对于单一方法无法解释的异常给出新的理论支持.依据地质资料,位于广东省韶关始兴良源矿区成矿母岩主要为黑云母花岗岩,以及黑云母花岗岩蚀变后形成的白云母花岗岩或云英岩化花岗岩.母岩在电性上均体现为高电阻率;另一方面,高电阻率的花岗岩一般具有低磁性的特征,而围岩里,中高电阻率的硅化破碎带的高磁性会比较突出,这些特征都可以在勘探中体现出来.因此,在该地区进行了激电法(IP),地面高精度磁测以及CSAMT野外实际测量,并根据得到的处理结果给出了测区范围内综合方法的实测研究.激发极化法圈定了三个极化率高值异常带,走向均和测线大角度相交,并和出露的矿脉位置相吻合.其中两个也体现为高磁异常带.处理结果圈定了研究区域内三处异常区.并且对于不同的地球物理方法,得到的结果是吻合的.结合本区的已有地质资料,这种吻合是可信的.从而给出的地质意义解释比较可靠.

阐述一种增强地震数据质量的非CMP叠加技术——零偏移距共反射面(ZO CRS)叠加.文章从分析目前模拟零偏移距(ZO)剖面常规方法存在的问题与ZO CRS叠加方法所具有的优势入手,介绍了ZO CRS叠加基本原理及其实现过程.利用2D人工合成理论模型数据对这种方法进行了验证并将其应用于低覆盖次数陆地实际资料.理论模型及实际资料试算结果显示了ZO CRS叠加方法在噪音环境中的稳健性,表明ZO CRS叠加可通过增加地震数据覆盖资料来改善模拟ZO剖面质量,提高地震数据信噪比,增强地震反射同相轴连续性,是一种非常有发展前景的地震成像方法.

速度是地震勘探的最重要的地球物理参数,在中国西部勘探实践中,表层地震速度一直困扰着地震勘探的进程.现有的地表速度分析方法都有一定的局限性,速度研究现状与现阶段对勘探精度的要求不相适应.速度分析方法、速度数据资源不完整以及速度研究与地质结合不足严重阻碍着速度研究的深入.对于现在大规模的区块联合研究,没有一种适应于多区块的统一的速度分析方法.模型法速度分析技术依据初始模型,采用迭代方法,用射线追踪法求出反射波时距曲线,然后模拟做速度谱,用理论曲线对它进行拟合,求出叠加速度,取其与速度谱上的叠加速度误差最小值对应的模型作为最终,输出层速度.本文综合不同基准面上处理的速度资料、测井资料和地质分层资料,应用模型法速度分析技术,在塔里木地区应用中取得明显效果,与实钻深度对比,误差小,成图精度高.实践表明,井约束模型法速度分析技术有利于综合各类地表采集数据,得到高精度的速度分析结果.

东北地区煤田中的煤层一般是一个典型的低速薄层,可采煤厚约1~8 m,这使得常规地震方法勘探煤层受到很大的限制.但由于煤层与围岩组成的是一个有规律的薄互层组合,所以通过研究薄互层的地震波波形、振幅、能量分配关系等特征来进行识别成为地震勘探煤层的一种可能.而高分辨三瞬技术能够提供精细化的波形、振幅等信息,因此本文将高分辨三瞬技术应用到识别煤田的薄互煤层中.本文针对楔形煤层模型,正演模拟研究了高分辨瞬时信息与煤层厚度之间的关系,并且将高分辨瞬时振幅和瞬时相位信息应用到吉林省某煤田的实际数据,增强了对煤层稳定发育区的识别.

精确评价裂缝孔隙发育情况对于评价碳酸盐岩等裂缝性地层具有重要意义.评价裂缝孔隙的参数包括裂缝面孔率和裂缝孔隙度,根据两者的定义,对水平缝、低角度缝、倾斜缝、高角度缝和垂直缝分别建立了裂缝孔隙参数计算模型,对不同裂缝倾角、不同井径和不同窗长时的裂缝面孔率和裂缝孔隙度及两者比值进行数值模拟.模拟结果表明:对于低角度缝,窗长越长,裂缝面孔率和裂缝孔隙度越小,但比值近似不变,裂缝倾角和井径的影响较小;对于倾斜缝,裂缝倾角越大,裂缝面孔率和比值越大,裂缝孔隙度越小,而窗长越大,裂缝面孔率、裂缝孔隙度和比值越小,井径的影响较小;对于高角度缝,井径越大,裂缝面孔率和比值越小,但窗长和裂缝倾角的影响较小.因此裂缝面孔率和 裂缝孔隙度之间并非简单的线性关系,在综合应用裂缝面孔率和裂缝孔隙度进行裂缝评价时应考虑多种因素的影响.

通过测井相来研究沉积微相的平面展布是油藏描述研究工作的重要手段,尤其是针对油藏开发后期密集井网区的沉积微相精细研究尤为重要.在测井相自动识别的研究中,目前主要采用神经网络和Bayes 准则判别分析等方法,但这些方法过于依赖数学模型而忽略了地质专家的判相经验,常导致识别结果准确率较低.本文从研究区沉积环境以及岩性特点出发,通过分析60余口井的单井相层序与测井曲线特征的关系,编程提取了测井曲线的7个特征参数.根据取心段不同微相测井曲线特征参数的数理统计规律,采用"专家系统"的"产生式规则表示法"建立沉积微相判别规则,并编程实现测井相的自动识别.判别结果是建立在统计学和专家经验的基础上,判别准确率可达90%.

由Norden E Huang提出的经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,即EMD)是一种以信号极值特征尺度为度量的时空滤波过程,其利用信号的上、下包络得到多个分量.这些分量包含了信号从高到低不同频率段的成分,也称固有模态函数,最后的余量为趋势分量,代表信号的平均趋势,这与地球物理场中的区域异常具有相似的意义.根据这一思想,本文提出一种基于EMD的地球物理位场分离方法.与一些常规方法相比,EMD分解结果更接近理论值.鄂东张福山为多年的老矿山,区内标高-400 m以上的铁矿已探明并正在开采,由于人文干扰严重,有效地分离出深部未知铁矿体的异常是该区深部找矿的关键.将EMD用于张福山磁异常分离,并通过对分离后的异常进行2.5D正、反演解释,发现深部铁矿体,表明经验模态分解是一种能有效分离复杂位场的新方法.

深层勘探及小断裂、小幅度构造等隐蔽油气藏勘探是目前老油区增产的重要手段,而进行这类油藏勘探时所面临的共同问题是在相对较高的噪音中识别信号,即弱信号的识别问题.利用小波的多尺度特性,可以在一定程度上压制噪声,识别弱信号.但小波变换在处理二维数据时,对线性奇异性的边缘的识别有一定局限性,而曲波变换能较好地识别二维奇异性边缘.基于曲波变换的去噪方法大多数都建立在曲波变换能最稀疏地表示具有线性边缘图像这一基础上,去噪过程也就是使曲波系数稀疏化的过程,一般是阈值法或其变通.但对于弱信号来说,曲波系数并不是越稀疏越好,当噪声的强度大于弱同相轴的1/2时,由于信号所对应的小值曲波系数被衰减,阈值法会造成有效信号的断点和形态的失真,也就是说去噪与弱信号识别是一对矛盾.本文从具有较高去噪能力的曲波阈值去噪出发,探讨了曲波变换去噪对弱信号的影响,并根据地震资料弱信号的特点,提出降低阈值并采用线性压制补偿小系数的方法来保护曲波系数值较小的弱信号的特征,同时采用曲波域平滑的方法来保证去噪效果,从一定程度上缓和了这一矛盾.通过实验,可以看出这种方法可以从最大幅值为2倍弱信号强度的噪声中识别出弱信号,并且信噪比能得到较大提高.

多元素能谱测井通过全能谱分析方法求取单个地层元素的产额,进而求取元素重量百分含量和矿物百分含量,为识别复杂油气藏岩石类型和矿物类型、建立复杂油气藏新的测井解释模型及应用正确评价方法开辟了新的途径,为地质问题和工程问题的解决提供了新的手段.全能谱分析方法研究是当前国内核辐射测井研究热点之一.本文在分析多元素能谱测井的重要意义和研究现状的基础上,归纳总结了全能谱分析方法的研究现状、实现步骤、标准元素谱的获取方法、定量解析方法、元素百分含量和矿物含量求取方法,分析了全能谱分析方法中标准元素谱获取的难点和各种定量解析方法的优缺点.

通过分析陷落柱的地质特征和物性特征,进行地震数值模拟,分析其地震响应特征,在实际资料中进行应用.结果表明:从单炮记录上观测陷落柱,主要是考虑陷落柱的下凹特征,需考虑凹界面的曲率与埋深之间的关系.从物性上看,陷落柱内部与外部的物性差异变化为地震资料区分陷落柱建立了基础.在陷落柱上方,地层裂隙发育,引起地震振幅能量弱,具有下凹趋势,在陷落柱的内部,地震波反射波到达时间延迟,能量弱,相位下凹,甚至反射波零乱.在水平切片上,能看到明显的圈状异常.

本文介绍了包括地震、瞬变电磁法、高密度电法、高频大地电磁法等在内的多种物探方法在滇池补水工程岩土工程勘察中的应用情况.通过选择其中一种或几种物探方法分别应用在河床冲积层、断层带和岩溶探测上,使得物探方法在对物探异常的分辨上能够相互印证,提高了解释成果的可靠性,在探测深度上采用适合浅部勘探的物探方法和适合深部勘探的物探方法相结合,最终得到完整的物探剖面,使解释更加完整,解决了恩格闸址河床冲积层探测、小江断裂带探测、大公山隧洞线路岩溶探测问题,并取得了较好的效果.在本文的最后,根据应用经验对综合物探方法进行了总结,探讨了综合物探方法与单一物探方法相比具有的优点,并对采用综合物探方法的条件和注意的问题进行了总结.

近40年来,地球物理技术在我国的地下水勘查中得到了比较多的应用,IP、TEM、EH4、CSAMT、SNMR等物探找水方法不断涌现.本文在介绍激电找水原理和技术方法的基础上,通过3个不同类型地下水勘查的成功实例,表明多参数直流激电测深这一传统的地球物理勘查方法在地下水勘查中仍具有独特的优势.提出了含水层的激电异常特征、含水层埋深与极距的关系、涌水量的估算方法以及野外工作注意事项.强调野外资料采集的真实、可靠及确定激电异常背景值的重要性;异常解释应建立一个尽可能合理的地质-地球物理找水模型.建议在地下水勘查过程中根据实际情况结合其它物探方法以提高工作效率,减轻工作强度.同时指出,高密度激电测深是该技术的发展方向.

针对目前水平层状含水层的地面核磁共振响应特征已研究的比较透彻,而含水溶洞的响应特征却鲜有涉及的现状,本文给出含水溶洞地面核磁共振响应的计算方法.在文中,作者使用华军对双重Bessel函数无限积分的计算方法,实现了大回线源激发磁场的快速计算.再通过对地面核磁共振正演公式的离散化,实现了三维结构含水体的地面核磁共振正演计算.在此基础上,作者在柱坐标系下建立球形充水溶洞模型,针对其不同埋深情况,分别对其响应进行数值模拟,得到了球形充水溶洞模型的地面核磁共振响应.

高密度电法在矿产普查、地质、环境、工程等多领域应用广泛,解决了诸多实际问题.为了更一步提高高密度电法勘探的解释精度,本文采用高密度电法的微测系统,利用实验室中的已知模型,由实验数据总结出:与勘探对象有关的装置选择问题、与测线长度有关的k系数、与勘探深度有关的c₁及c₂系数,在此所讨论的问题对今后解决实际地质问题具有重要的参考及实用价值.

无源导航定位技术由于其隐蔽性和自主性等优点已成为21世纪战略武器导航的热点和前沿问题,是下一代战略武器高精度导航系统.本文在进行了一般性地球物理场辅助惯性导航概述之后,详细介绍了与无源导航定位技术相关的技术手段、研究内容、基本原理;从惯性导航、地形辅助导航、磁力/重力辅助导航三个方面详细介绍了其国内外研究现状,总结了地球物理场辅助惯性导航涉及的关键技术及其未来发展趋势.

本文将空间数据仓库技术引入到海洋地球物理空间数据的管理和应用上来,探索一套适合于海洋地球物理调查和科研工作的空间数据仓库构建方法.本文重点从数据提取工具、空间数据仓库和应用服务器等几个方面对海洋地球物理空间数据仓库系统进行设计和开发,实现海洋地球物理空间数据的组织和管理,向用户提供便捷、直观、高效的面向应用主题的空间数据查询、分析、统计和可视化等服务.