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1小波理论
是根据傅立叶理论分析逐渐发展起来的一个新的理论分支,适用于信号中差分方程数值解、数据压缩、子波算法、成像的处理,以提高数据的分辨率和信噪比。
2神经网络理论
夜上海论坛 仿人脑思维的模拟计算。是通过样本资料的分析研究、学习,从而获得重要的参考数据,对未经处理的资料进行判断的理论。
3几何分形
夜上海论坛 主要是对自然界中不规则、不稳定和较常见现象的进行研究,揭示自然界中不同尺度的物体和现象之间存在的相似性,以及整体和局部的相似性。由此,可以通过局部信息对整体信息进行预测。
4混沌理论
夜上海论坛 主要应用于描述非线性系统,它与几何分形理论联系很密切,他们都是分层次的基干尺度,揭示不同尺度之间存在的相似性、标度律、差异性等。
二地球物理勘探技术的普遍应用
1能源物理勘探
夜上海论坛 主要是对石油、天然气地区进行综合能源勘探。前期普查依赖于地震勘探。详查过程中,要运用大地电磁、高精度磁力、高精度重力等一些测探技术,对油气地区进行区块评价和构造研究,找出油气储藏构造,从而解决油气勘探中的疑难问题。
2固体矿产物理勘探
尤其是金属矿产勘探,主要使用电法和磁法。电法主要是根据矿体与围岩的电性差异为基础,研究人工稳定的电流场在地下传导的分布规律。磁法勘探主要是根据矿体或其赋存构造与围岩的磁性差异,在地表或一定高空中测量磁场强度变化的规律。
3工程物理勘探
工程建设迅速发展,工程物理勘探需求也日益增长,主要应用在建筑、公路、铁路、管道、水利等工程的检测,运用浅层地震、探地雷达、电法等探测方法对工程进行物理勘探。
4对环境保护、灾害防治的物理勘探
地球物理勘探可以从电、热、光等物理变化进行监测,从而认识环境变化的过程,为环境保护提供背景资料。自然灾害的突然发生严重危害人们的生命安全和经济损失,地球物理监测技术的应用对自然灾害起到了有效的预测、防治的作用。
三地球物理勘探技术
发展的趋势综合物理、数学、计算机等科学的应用,探测技术越来越成熟,地球物理勘探技术发展的趋势主要表现可以分为以下几个方面。
夜上海论坛 1应用计算机和数据采集技术
夜上海论坛 使得物理勘探技术向着自动化、数字化、轻便化和多功能化发展。目前在核电站、水电站、矿山等一些重大工程建设上,需要查明较大的危害,关键性的地质构造等。同时,世界很多发达国家面临着浅层矿资源枯竭的问题,工作人员已经向沼泽、海洋、沙漠的方向进行资源勘探。对于这些工作开展就需应用新技术、新仪器,使难以到达的地区得以勘探实施。
2总线技术进一步发展
逐步形成积木式、模块化、插卡式的球物理勘探仪器关键技术,这些技术的运用可以实现多功能和多参数的自动测量,使物理探测仪器系统模块式的组成结构更加紧凑,也代表新一代技术的发展方向。
3应用功能较强的应用
夜上海论坛 型软件和集成化的计算机辅助测试技术,使测试技术和测量仪器的发展更上一层。使物探仪器具有更强的功能性,可以更方便地满足勘探的各种需要。
4高速单版数字信息处理器
1 区域地质特征
夜上海论坛 工作区处于芦芽山与云中山之间过渡的静乐盆地之西南缘,大地构造位置上位于燕山期吕梁太行断块内宁武静乐块坳的西南部;
夜上海论坛 区域内主要出露地层有:中太古界界河口群、上太古界吕梁超群、下元古界嵐河群和野鸡山群、古生界寒武系、奥陶系、新生界第三系、第四系。主要褶皱构造有:西马坊复式向斜、野鸡山复式向斜。断裂构造主要有NE至SW向马坊乱石宝塔大断裂,出露长1214km,为一大型逆掩断层。此外在区内一系列复式向斜之核部及两冀均发育有大小不等的北东向的逆断层。
夜上海论坛 本区内出露的岩浆岩主要为吕梁期的辉绿岩。
2 矿区地质
2.1 地层
矿区内全部被第四系黄土层覆盖。地层主要有:上太古界吕梁群袁家村组;古生界寒武系、奥陶系;新生界第三系和第四系。上太古界吕梁群袁家村组主要岩性为灰色绢云母千枚岩,阳起片岩,含阳起铁质石英千枚岩,磁铁石英或假象赤铁石英岩、方解绿泥千枚岩等。古生界寒武系、奥陶系,主要岩性为白云质灰岩、白云岩、鲕粒灰岩、砂岩及页岩等。奥陶系顶部豹皮状灰岩,中部泥质白云岩,底部中厚层灰岩。新生界第三系、第四系:主要岩性为黄土,红色粘土、砂砾石层及冲、洪积物。覆盖全矿区,据钻孔资料该套地层厚度40180m。呈角度不整合覆于下部各基岩之上。
2.2 矿区构造
夜上海论坛 目前区内未发现较大的、对矿体有破坏作用的断裂构造,仅见有小股辉绿岩脉穿插。但矿区外围东西两侧有北东向大断裂构造,可能会存在对矿层有影响的次级断裂构造。区内没有发现岩浆岩体。
3 矿床地质
3.1 矿带特征
夜上海论坛 北村铁矿床系隐伏矿床,铁矿体赋存于上太古界吕梁群袁家村组含铁岩段,该岩段由磁铁石英岩,白云母石英片岩,绿泥千枚岩,绿泥片岩所组成。矿带内矿石主要为条带状磁铁石英岩,次为假象赤铁石英岩。
3.2 矿体特征
由于该孔未揭穿矿层底板,推测厚度还有所增大,从异常宽度推测,含矿带内可能存在多层矿体。矿体走向30,倾向120左右,倾角65-75,局部近于直立。矿石中主要矿石矿物为磁铁矿、赤铁矿、假象赤铁矿,脉石矿物为石英。本区铁矿类型为条带状含碳酸铁磁铁矿贫矿石。
4 磁异常特征
夜上海论坛 4.1 平面异常特征
本次磁测在工作区范围内圈定磁异常一处。异常形态规则,近似等轴状,从平面形态上看具有三度磁异常特征。零等值线基本呈东西向将测区分为南北两部分,正异常分布在测区中部和南部,北部均为强度不大的负异常。正异常分布区NW-SE向稍长,长度为1500m左右,NE-SW向略短,长1300 m左右。长轴两侧异常对称,异常中心位于32线92号点附近,异常最大值为1209nT。
夜上海论坛 4.2 剖面异常特征
本次磁测在工作区内共布设精测剖面10条,Ⅰ号剖面方位49,长1800m,北端进入到了负异常区。异常最大值位于剖面上89号点处,极大值为1254 nT,极大值两侧异常近乎对称。在剖面北端出现强度很小的负异常,极大值为-82 nT。Ⅱ号剖面方位49,长1500m,剖面分布在整个正异常区。异常最大值位于剖面上75号点处,极大值为1147 nT,极大值两侧异常几乎完全对称。Ⅲ号剖面布设在0号地质剖面上,沿椭圆状异常的长轴方向布设,剖面方位115,长1200 m。
根据区域和矿区地质特征,结合以往钻孔资料,本区矿体为沉积变质型铁矿,呈多层状分布特征,因此推断引起该磁异常的矿体是由多个互层状矿体叠加而成。
5 结论
夜上海论坛 ①通过高精度磁测面积性工作,在工作区内圈定磁异常1处。
夜上海论坛 关键词:地球物理;水文;地质工程;勘察方法
夜上海论坛 中图分类号:P336文献标识码: A
引 言
物探是地球物理勘探的简称,它是根据各种岩石之间的密度、磁性、电性、弹性、放射性等物理性质的差异,利用地球物理的原理,采用不同的物探仪器和物理方法,对工程区的地球物理场进行测量,以解决地质问题的一种物理勘探方法。 当地下单元含有地下水之后,它的含水量将与电导率、渗透率、地层孔隙度、矿化度等诸多因素相关。 此外放射异常、弹性波阻抗异常、磁异常等均可以运用在水文地质实际工作中去。 在实际中,水文地质工作可以采用很多种类的地球物理勘探方法。 本文将对其中几种主要方法进行介绍,如高密度电阻率法、激发极化法、CSAMT、瞬变电磁法和地面核磁共振法等。
1 高密度电阻率法
夜上海论坛 岩石电阻率是由多种因素共同决定的。 这些因素包括含水量及水的矿化度、孔隙度、颗粒结构、矿物成分等。 在同一层岩石中有没有含水,会在很大的限度上决定电阻率的数值。 运用电阻率物探方法进行水文地质勘查,其实就是通过测定含水层的电阻率在其空间的分布规律,探查和发现含水岩层的储水条件、空间展布,最终进行水文地质勘查,这种方法是一种间接找水的方法。高密度电法实际上是电剖面法和电测深法相结合的产物。其基本原理与普通电阻率法相同, 通过 A、B 电极向地下供电流,然后在 M、N 极间测量电位差,从而可求得该点(M、N 之间)的视电阻率值。 高密度电阻率法原理如图 1 所示。
夜上海论坛 图1 高密度电阻率法原理图
夜上海论坛 由于在观实际测中布置了高密度的观测点,所以高密度电阻率法是阵列思想应用于电阻率法的产物。 高密度电阻率法为地下水资源勘查提供了有效、快捷的工具。 它不但可以运用非含水地层和含水介质之间的电性差异,来直观的获取水循环条件、富水特性和含水层位置等方面的信息;还可以通过建立含盐量与电阻率之间的转换关系,从而实现含盐量的动态原位监测。 除此之外,因为含水介质导电特性和导水性之间非常相似,高密度电阻率法便为水文地质参数的校正、确定提供了一种有效的手段。
2 激发极化法
激发极化法(或激电法)就是以岩、矿石激发极化效应的差异为基础来解决地质问题的一类勘探方法。 当对地下地质体供入一直流脉冲 ΔV1,在供电电流不变的情况下,可观测到如下现象:地面上两个测量电极的地位差 ΔV(t)随时间增加而趋于饱和值。 在供电电流断开之后,会发现电极间电位差将快速的衰减,在衰减带一定的数值后,衰减的速度将开始变慢,经过一点时间后,其可衰减为零。 这种在放电和充电过程中会产生的附加电场现象,被称为激发极化效应。在实际地质应用方面,初期的激电法主要用于勘查硫化金
夜上海论坛 属矿床,后来发展到诸多领域,如氧化矿床、非金属矿床、工程地质问题等。 近年来,激电法找水效果十分显著,被誉为“找水新法”。 利用激电法确定地层的含水性,这种方法最好与高密度电阻率法相结合,这样就可以提高找水的成功率,降低地球物理解释的多解性。
夜上海论坛 3 (CSAMT)可控源音频大地电磁法
CSAMT 是在(AMT)音频大地电磁和(MT)大地电磁法的基础上发展起来的一种可控源频率测深方法。 可控源音频大地电磁法运用可控制的人工场源来测量从电偶极源到地下的电磁场分量,两个电极的电源距离在 1~2km,测量是在距离场源5~10km 之外的地方进行 。 CSAMT 方法的工作频率一般从10kHz~0.125Hz,因此,勘探深度一般可从地表到地下几千米 。由于该方法运用巨大的人工信号源,能够压制干扰,所以可以采集到高质量的数据。 CSAMT 方法的基本理论是基于电磁波传播理论和麦克斯韦方程组, 导出电场 Hy、ρs磁场与视电阻率的关系式为:
可控源音频大地电磁法的出现展示出了较好的应用前景,其作为激发极化法和普通电阻率法的补充,可以深层次的解决地质问题。 例如地热勘查和水文工程地质勘查、推覆体或火山岩下找煤、油气构造勘查等方面,都取得了良好的地质效果。 在地下水资源中,可控源音频大地电磁法适合寻找深部的基岩裂隙水。
夜上海论坛 4 (TEM)瞬变电磁法
TEM 是运用接地线或者不接地线源向地下发送一次场 ,在一次场的间歇期间,测量出电磁场随时间的变化,依据二次场的曲线衰弱特征判断出地下不同深度地质体的规模大小及电性特征等。 因为瞬变电磁法是观测纯二次场,消除了由一次场而产生的装置偶合噪音,其有着受旁侧地质体影响小、与探测地质体有最佳偶合、对低阻反映灵敏、探测深度深、横向分辨率高、体积效应小等优点。TEM 与其他测深方法进行比较,它具有探测深度大、工作效率高的优点。 近年来,该方法得到迅速发展,特别是对探测低阻覆盖层下的良导电地质体取得了显著的地质效果。 由于上述特点,针对水文地质问题,TEM 不仅仅可以确定水文地质构造类型和在冲积层地区估算基岩的埋深和地下水位;还可以在滨海含水层中查明绘制人为和自然发生的海水入侵分布图以及咸淡水界面、监测和圈定地下水污染通道。
5 (SNMR)地面核磁共振法
地面核磁共振(SNMR)是近年发展起来的找水方法也是目前世界上唯一的直接找水的地球物理新方法。 通过运用了不同物质原子核弛豫的性质,从而产生了 SNMR 效应。SNMR 效应利用地面核磁共振找到水仪器,研究并观测在地层中水质子产生的核磁共振信号的变化的规律,进而探测地下水的时空赋存和存在性的特征。
地面核磁共振法找水的原理决定了可以找多少水,尤其是淡水。 在 SNMR 方法的探测范围之内,只要有自由水存在,就可以感应到核磁共振信号响应,反之就没有响应。 另外地面核磁共振方法受到地质因素的影响比较小,这样就可以用来区别电磁测深法的电阻率和间接找水法的电阻率的异常地质。 当前, 地面核磁共振法不足之处在于不能用来探测埋藏深度在150m 以下的地下水,并且易受电磁噪声的干扰。
6 结 语
夜上海论坛 从发展的角度看,从高密度电阻率法、激发极化法到可控源音频大地电磁法(CSAMT)、瞬变电磁法(TEM),再到地面核磁共振法,地球物理勘探方法总体上在不断进步。 尽管如此,在复杂的地质背景下,没有一种方法是万能的,只有根据不同的地质条件和工作要求,针对性地采取某种方法或几种方法的组合,才能提高成果的解译程度,更加精确地完成地球物理勘探工作。 多种方法的结合使用已经开始普遍用于地下水的勘探研究,也取得好的结果。 随着勘探难度的加大,还有更多的问题需要探索和研究。 相信随着人们认识程度的提高,物探在地下水勘察中的作用会越来越明显, 水资源勘察也将进入一个新阶段。
参考文献:
夜上海论坛 [1] 韦卫明. 高密度电法在工程勘察应用中的体会[J]. 煤炭技术,2011(2).
[2] 徐顺强,刘文超 ,李清林 ,陈治国 ,王石 ,秦建增 ,何永波. 复杂条件下三维高密度电阻率 CT 在工程勘察中的应用[J]. CT 理论与应用研究,2011(1).