Based on the combination ofdata-and model-driven approaches,this study expanded the labels of the training set through model inversion results,and added the model inversion objective function to the deep learning algorithm.By constructing a new loss function,this study proposed a seismic impedance optimization inversion method combining model inversion with deep learning inver-sion.The semi-supervised deep learning network inversion under a pseudo-label was achieved using the RNN network structure.The network inversion results were used as the initial model to participate in the model inversion.The final optimization inversion was com-pleted by continuous iterative optimization of both network and model inversion.The method proposed in this study proves to possess high inversion accuracy and practicability,as demonstrated by the synthesis of the Marmousi model and the actual data.
Owing to the limitations of both the field environment for seismic data acquisition and the performance of instruments, the seismic signals collected in seismic exploration are inevitably mixed with strong noise, thus greatly affecting the subsequent processing and interpretation.In recent years, multi-scale geometric analysis methods have become an important topic in noise suppression owing to their unique advantages.This study proposed suppressing the seismic noise using a non-local mean（NLM） algorithm in the Shearlet domain.First, the non-subsampled Shearlet transform（NSST） was performed for seismic signals.Then, the decomposed coefficient subset was further processed using the NLM method, and the weight function was improved by using eight Sobel operators to approximate the omnidirectional structure.Finally, the inverse Shearlet transform was performed for the coefficients to obtain the denoised seismic signals.Experimental results show that this combined algorithm can effectively suppress the random noise and preserve the weak events, thus showing high practicability in the seismic data processing.
Bioavailable selenium（Se） is an important indicator used to evaluate the supply capacity of Se in the soil to plants. There is a lack of national standard methods for testing bioavailable Se in the soil in China presently. This study used ten different chemical extractants to extract bioavailable Se from the soil. The results show that the extraction capacity of extractants was in the order of NaOH（10.57%） ＞ SOL-Se+EX-Se（8.10%） ＞ AB-DTPA（6.79） ＞ NaHCO 3 （4.99%） ＞ K 2 SO 4 （4.57%） ＞ KH 2 PO 4 -K 2 HPO 4 （4.33%） ＞ KH 2 PO 4 （3.05%） ＞ SOL-Se（2.28%） ＞ EDTA（1.40%） ＞ NH 4 F-HCl（1.22%）. Among them, the bioavailable Se extracted from the soil by KH 2 PO 4 , NaHCO 3 , SOL-Se, KH 2 PO 4 -K 2 HPO 4 , and AB-DTPA was significantly correlated with the Se content of crops. As revealed by the relationship between the percentage content of bioavailable Se in soil and soil properties, the percentage content of bioavailable Se in soil significantly correlated with indicators such as the chemical index of alteration（CIA）, LOI, pH, Eh, P, and SiO 2 . Among them, pH and Eh mainly affect the existence form of Se in the soil, while indicators such as CIA, LOI, P, and SiO 2 reflect the alteration degree of soil and the effect of adsorbates on bioavailable Se in soil. The results of this study can provide data support and a scientific basis for the development of Se-based ecological agriculture and the development and utilization of Se-rich land resources.
在山区进行应用电性源瞬变电磁法勘探易受复杂地形影响,瞬变电磁响应会产生畸变,给数据解释造成困难.为此,基于三维非结构时间域有限元算法,开展了地形效应影响规律和校正方法的研究.首先,利用非结构四面体网格对山峰地形进行精细刻画,计算多种带地形模型响应,分析地形效应的影响规律;然后,基于电磁场线性叠加原理提出地形效应校正方法,根据实际高程数据建立山峰地电模型,通过三维正演计算出山峰模型响应,将山峰模型响应减去平坦大地模型响应得到地形响应,再从总响应中剔除地形响应,获得地形校正后的瞬变电磁响应.研究表明:山峰地形对瞬变电磁响应的影响主要集中在早期,随着时间推移,影响逐渐减弱;地形效应主要集中于山体附近,影响强度取决于测点距山顶的距离;影响范围与响应幅值与山体规模成正比;相对高阻山体的地形影响强度更大.通过设计多种带地形简单规则异常体模型进行仿真,发现经过校正的瞬变电磁响应与直接正演的响应吻合较好,在一定程度上能够有效消除地形效应.对地形效应影响和校正方法的研究,可为复杂地形地区瞬变电磁数据处理解释提供参考.
基于频谱法的瞬变电磁法一维正演策略中,多个计算环节对瞬变电磁响应计算精度有重要影响.为了提高一维正演效率,通常只直接计算数十个频点的频率域电磁响应,再采用三次样条插值将频率域电磁响应扩展至数百个频点.尽管三次样条插值函数计算的数值结果已能满足大多数正演需求,但其计算精度仍有提升空间.本文将高次B样条插值引入至瞬变电磁法一维正演,用于代替传统三次样条插值,并以磁偶源和圆形回线源为例验证了方法准确性.结果表明,对于多个地电模型,基于高次B样条插值计算的瞬变电磁响应精度均优于基于传统三次样条的计算结果.
基于匹配追踪强反射分离方法在实际应用中取得了较好的效果,但关键参数的选择仍存在一些问题,相关研究较少.本文针对匹配追踪强反射分离方法中频率参数的优选问题,开展了详细的研究工作,并形成技术流程.首先,从地震波传播和衰减的角度,分析了地震波频率的空间变化特征,提出频率约束匹配追踪算法的思路;然后,设计相应的地质模型,开展频率优选测试研究,采用上覆地层频率约束匹配追踪算法进行强反射分离,测试结果验证了方法的准确性和有效性;最后,针对塔里木盆地碳酸盐岩缝洞型储层,开展上覆地层频率约束匹配追踪强反射分离技术的应用.应用成果表明,基于上覆层频率约束的匹配强反射分离技术能更合理、有效地分离强反射同相轴,下伏小尺度缝洞体特征更加明显,应用效果显著.研究促进了匹配追踪强反射分离技术的进一步优化,提高了资料的适应能力和实际应用效果,为后续进一步推广应用奠定了更好的基础.
为研究汉江上游水体沉积物污染状况及其来源,以汉江上游水体 17 个样点沉积物为对象,测定了沉积物中有机氯化合物(α-666;β-666;γ-666;δ-666;4,4'-DDE;4,4'-DDD;2,4'-DDT;4,4'-DDT)和重金属元素(V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb)的含量,采用地累积指数法和潜在生态风险指数评价了重金属污染状况,并结合冗余分析和多元统计分析探讨沉积物理化性质与重金属的关系以及重金属的来源.结果表明,所有样点沉积物中有机氯化合物的含量水平均较低,未对生态环境产生影响,但仍需注意预防此类污染;所有样点重金属除Cd为偏强度污染程度外,其余元素均显示为无污染—轻度污染程度.潜在生态风险分析显示,重金属元素总体处于极重潜在风险,对环境造成污染的样点中贡献最大的是Cd,是研究区域环境生态风险的主要影响因子;冗余分析表明该研究区域沉积物的理化性质和重金属含量没有显著性关系;多元统计分析表明,Cd、Pb可能与农业生产资料(化肥、农药等)的施用和工业"三废"的排放有关,属于人为源;V、Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As的含量主要与岩石的自然风化有关,部分样点与工业废水和农业活动有关,污染源主要是自然源.综合研究表明,由Cd污染为主的汉江上游沉积物重金属潜在生态危害应引起重视.
针对全矩阵—全聚焦成像数据量大与后处理效率低的问题,提出使用平面阵全聚焦(PATFM)方法对平面阵数据进行成像.通过分析全聚焦成像算法特点,结合体平面阵波场特征,使用程函方程计算下行平面阵波前时间,基于延时叠加原理,利用上下行超声波传播时间改进全聚焦成像公式,针对平面阵推导指向性和扩散校正系数,对平面阵下方较大范围的成像点进行聚焦成像.利用FieldⅡ仿真,对比了相控扫描成像、全矩阵数据采集与全聚焦成像以及平面波数据采集与全聚焦成像 3 种成像方法.结果表明,平面阵全聚焦成像方法可以对单次平面阵数据进行大范围聚焦成像,在获得相应精度的同时,大大提高了计算效率,为阵列式声波三维成像提供了可行的技术手段.
本文调查了河南省洛阳市土壤硒资源,分析了洛阳市不同地质背景、土壤类型、土地利用方式、酸碱性及有机质土壤中全硒含量分布特征,测定了土壤中硒的有效性及化学形态分布.结果显示,洛阳市土壤全硒含量范围介于(0.03～5.67)×10-6,平均值为 0.30×10-6,适量和高硒土壤面积占研究区的 94.73%;区内蓟县系云梦山组土壤硒平均含量最高,寒武系辛集组土壤硒平均含量最低;砂姜黑土中全硒平均含量最高,而水稻土全硒平均含量最低;不同土地利用方式中,水田和有林地土壤中全硒平均含量较高;土壤酸性和有机质含量高的条件下有利于硒的富集;不同类型土壤中,潮土中有效态硒的平均含量最高,红黏土中有效态硒的平均含量最低;碱性土壤中有效硒平均含量高于中性和酸性土壤;土壤中硒主要以残渣态、强有机结合态和腐殖酸结合态存在,碱性土壤和红黏土中生物可利用态硒的平均含量最高.洛阳市土壤硒资源具有较大利用潜力,可依据研究区域全硒含量分布特征开展具有针对性的富硒产业发展规划.
为避免用瑞利波检测混凝土时骨料对探测目标体的干扰,保证混凝土质量检测的可靠性,需要区分骨料异常信号和目标体异常信号,为此,对含骨料混凝土中的瑞利波传播特性展开了研究.通过建立细观结构的骨料随机模型,采用高阶交错网格有限差分法,研究骨料的随机性、形状、粒径和含量对瑞利波波场及频散曲线的影响,得到不同骨料参数下的瑞利波散射情况、能量衰减、畸变特性以及频散曲线特征.通过不同骨料混凝土模型正演数据,定量地了解到骨料引起的瑞利波波场与频散曲线的异常大小与影响范围.研究结果表明:骨料的随机性与含量会对直达瑞利波的衰减产生影响,骨料形状的差异对瑞利波波场的影响很小,骨料粒径的变化对波场影响较大,当粒径超过 1/2 主频波长时瑞利波会产生较强的散射,波形会产生畸变;对频散曲线而言,骨料的随机性、形状、粒径和含量的变化均不会引起频散曲线异常,因此,使用瑞利波法进行混凝土检测时,采用频散曲线对数据进行分析,可避免骨料对目标体的干扰.
在成熟工业区采集地震数据的过程中,由于生产设备的持续运转,使得采集到的地震数据含有大量振幅很强的局部强噪声,难以用常规的去噪方法压制.将U-Net网络与空洞卷积结合,建立了适用于局部强噪声压制的空洞卷积DC-UNet网络.DC-UNet网络前端的循环空洞卷积块使用循环扩张的空洞卷积核提取不同尺度的强噪声特征信息,并且扩大了感受野;网络后端使用编码器提取强噪声特征,编码器还原强噪声细节特征.DC-UNet网络实现从含噪数据到噪声的非线性映射,通过从含噪数据减去学习到的强噪声,达到压制强噪声的目的.在GPU环境使用Pytorch框架进行训练,合成数据和实际数据实验结果表明,相较于DnCNN、U-Net、PCA-UNet网络,DC-UNet网络能更好地压制局部强噪声并且提高了信噪比.
建立陕西省富硒小麦产地土壤硒阈值不仅关系到天然富硒小麦精益化、精细化、精确化生产,更能够提高富硒土地利用效率,促进陕西富硒产业发展.本文以 1 ∶ 25 万土地质量地球化学调查数据为基础,依托陕西省近年来采集的 544 组土壤及其对应的小麦籽实样品硒含量数据,基于关中地区表层土壤硒地球化学异常下限和小麦—土壤隶属函数结果,提出以 0.27×10-6 作为陕西省富硒小麦产地土壤硒阈值.实证研究发现,采用随机抽样得到的验证集的小麦富硒率达到 83.78%,第三方检验的富硒率高达 87.14%,以该阈值圈定的土地生产出的小麦能够满足中国营养学会规定的硒推荐摄入量(60 μg/d),土地面积约为 1 500 km2(225 万亩),比按 0.3×10-6 圈出的富硒土地增加了 640 km2(96 万亩).由此可见,按照农作物种类有针对性地界定富硒土壤界限值,能够较大程度地提高富硒土地利用效率,促进富硒产业发展,为制定陕西省富硒土壤标准提供科学依据.
为了解鲁西北地区某典型化工园区地下水重金属的污染特征,按照化工园区地下水环境状况调查评估要求,采集 10 件地下水样品,分析Fe、Cu、Zn、As、Cd和Pb等 6 项重金属元素浓度及空间分布特征,并对不同人群进行健康风险评价.结果表明:①该化工园区地下水重金属元素浓度均小于《地下水质量标准》(GB/T 14848-2017)中Ⅲ类水质标准,综合污染指数变化范围为 0.37～0.68,监测点位重金属元素均为无污染.②重金属元素总体空间分布特征与化工园区内重点企业分布区域基本吻合,说明企业的生产活动等外在因素影响了地下水重金属的空间分布.③儿童的健康风险要低于成人,且皮肤接触途径的健康风险要低于饮用途径.非致癌风险在不同暴露途径下对不同人群均处于可接受水平,致癌物质As和Cd对成人存在轻微的致癌风险.当地主管部门应加强对企业生产活动的监管,对存在疑似污染的企业进行全面排查,才能有效地控制并逐步降低地下水污染对人体造成的健康风险.
地热作为一种清洁能源,在近年来逐渐受到世界各国学者的广泛关注.在以往的地球化学勘探方法中,对地热资源的勘查仅限于个别地球化学指标的分析,并且对地热田微生物的研究多针对温泉露头处,尚缺乏对于复杂地形中地热资源的生态学研究.本研究通过对安徽巢湖半汤温泉地热田内的土壤地球化学以及微生物多样性进行研究,采用顶空气、土壤气、酸解烃、蚀变碳酸盐等地球化学指标的检测技术,结合微生物高通量测序技术,对隆起山地型地热田上方的微生物种群构成、时空分布特征以及这些生物信息学特征与地球化学指标的对应关系进行研究探讨.结果显示:地热田地表酸解烃甲烷最高值为 43.7μL/kg,位于F2、F3 断层之间,较好地反映了地热田断裂的位置;芽胞杆菌科(Bacillaceae)、嗜氢菌科(Hydrogenophilaceae)和热脱硫弧菌科(Thermodesulfovibrionaceae)在地热田区与在背景区的相对丰度差值较大,分别为 0.178%、0.108%和 0.060%,说明它们是地热资源的敏感细菌,并且在已知地热田上方与地球化学指标有良好的对应关系.本研究初步考察了地热田内地热微生物的多样性,探讨了微生物分布特征与地球化学指标之间的对应关系,为地热资源微生物勘探提供了技术支撑.
土壤中天然放射性核素含量调查是土壤污染防治的基础.本文运用GIS分析技术,采用传统统计、EDA 和MAD 3 种方法测算得到土壤中放射性核素238 U、226 Ra、232 Th和40K的背景值和异常限值,应用γ辐射剂量率、等效镭比活度、外照射指数和年有效剂量率 4 个指标评价了广东省土壤环境放射性水平,最后应用地累积指数法、单因子指数法和内梅罗综合指数法进行了全省土壤放射性健康风险评价.结果表明:广东省土壤中放射性核素238 U、226 Ra、232 Th和40K含量均值分别为 79.4、102.95、74.59 和 541.25 Bq/kg·干;土壤中238 U、226 Ra、232 Th和40K核素比活度背景值分别为 34.27、46.75、32.87、271.79 Bq/kg·干,比活度异常值分别为 111.35、141.805、105.12、946.26 Bq/kg·干;土壤环境放射性水平指标D、Raeq、Hex和AEDR的均值分别为 121.44±67.08 nGy/h、263.48±147.72 Bq/kg、0.08～2.30、148.93±82.26 μSv/a;土壤中放射性核素地累积指数污染等级为清洁,单因子指数污染等级为轻微污染,内梅罗综合指数为0.22～5.52,平均值为1.74±0.97,污染等级为轻度污染.在土壤中放射性核素健康风险评价中,地累积指数、单因子指数和内梅罗综合指数评价结果基本一致,可作为土壤放射性健康风险评价方法的补充.
中国是世界上锑矿资源最丰富的国家,但近年来随着开采强度增大,锑矿资源优势面临巨大挑战.额尔古纳地块成矿地质条件优越,是黑龙江省重要的成矿区,因此了解锑在额尔古纳地块的地球化学特征至关重要.本文依托额尔古纳地块 1∶25 万水系沉积物测量数据,探讨水系沉积物中锑在不同构造单元内的地球化学参数及区域地球化学异常特征.结果显示:全区锑元素中位值和平均值分别是 0.33×10-6 和 0.55×10-6;漠河前陆盆地中锑中位值和平均值高于全区锑含量,是锑元素富集区;锑高值区、强高值区主要分布于漠河前陆盆地中;根据 85%累积频率,圈定出 66 个锑地球化学异常,其中 2 个锑地球化学异常达到地球化学省规模;已发现的金、锑、铅等矿床或矿(化)点均有明显的锑地球化学异常;根据锑、砷、金地球化学异常的空间分布特征及成矿地质条件,初步划分了 3 个成矿远景区,分别为北极村—三连山锑成矿远景区、王苏山—大岭锑成矿远景区、白卡鲁山—呼中锑成矿远景区.本次研究圈定的锑、砷、金地球化学异常和成矿远景区,为该区寻找金、锑、铅等硫化物矿床提供了重要依据.
射线层析反演过程中,有多种因素都会影响反演效果,如初始模型误差、低速夹层等.传统的初至波走时层析成像方法对模型进行约束或平滑处理,不仅会破坏模型参数与射线之间的相对关系,还会影响反演的稳定性.本文首先测试了不同初始模型下初至波走时层析反演的效果,提出一种面波信息约束的初至波走时层析反演方法.地震数据中面波具有能量强以及频散的特性,通过多道面波分析方法获取面波频散曲线,采用阻尼最小二乘法反演浅地表横波速度,以横波速度结构作为约束,建立纵波初始模型,在此基础上实现带有正则化的初至波走时层析反演.该方法充分利用了地震数据中的面波信息,弥补了层析反演的固有缺陷,提高了浅层结构反演的精度与稳定性,利用实际资料测试了该方法的有效性.
时间域航空电磁系统在飞行作业过程中,信号受人文噪声中的高压输电线影响,导致测得的响应中含有工频干扰信息而不能真实地反映地下介质分布情况,因此本文开展了工频干扰噪声去除研究,提出一种可直接在时间域中对数据进行处理的梳状滤波器,该滤波器的提出不仅节省了时—频和频—时转换的时间,也避免了繁琐的转换步骤,降低了转换过程中可能出现误差的风险.利用梳状滤波器的关键点是通过理想阻带来抑制工频频率信号及其k次谐波,达到对工频干扰压制的目的.本文不仅研究了IIR型和FIR型梳状滤波器,同时对比了单一陷波滤波器对工频干扰的去除效果,期望通过该研究可以为时间域航空电磁数据处理提供一种高效的工频干扰去除手段.
瞬变电磁法(transient electromagnetic method,TEM)目前常用的解释方法是采用全区视电阻率参数,其涉及的公式复杂,迭代过程繁琐耗时.本文分析TEM数据特征,引入人工神经网络(ANN),实现了瞬变电磁拟电阻率成像.设计多隐层BP神经网络,利用瞬变电磁解析方法计算出响应幅值,作为拟电阻率的映射参数参与网络训练,再使用训练集外的新数据来测试训练后的网络.构建了均匀半空间、一维层状模型,验证神经网络的正确性和适应性,对三维地电模型进行了成像.结果表明:神经网络计算的拟电阻率能够反映出地电模型的目标体异常,网络成像结果准确度较高.最后,利用神经网络算法处理实测数据,进一步说明神经网络成像可以作为资料解释的依据.该研究证明了人工神经网络在瞬变电磁成像上的可行性,为瞬变电磁成像提供了一种新的思路.
地热是重要的清洁能源和旅游矿产,汝城盆地是湘东南山区内的碳酸盐岩盆地,具有形成对流型地热的有利条件,由于盆地三面受诸广山巨型岩体夹持,基底遭受岩体侵入破坏,地层变形严重,断裂纵横,东西构造差异显著,导热、导水通道与深部热储构造发育不清,制约了对该盆地地热赋存潜力的认识.针对以上问题,利用重力与AMT对盆地深部构造进行了探测,取得以下认识:①汝城盆地东西分异呈双向对冲的结构,东部复向斜受燕山期岩体围绕侵位发生挤压和顺时针旋转,核心区岩石破碎,边界走滑断裂岩石破碎带发育,断裂垂向切割深度超过 4 km,宽度 300～600 m,倾角 80°～90°.②盆地内沿基底背斜轴部NWW向发育有多个隐覆岩体,直径 3～4 km,埋深0.5～1.5 km,温泉产出在过隐伏岩体边界的断裂破碎带中.③盆地内具有形成对流型地热的良好条件,褶皱、断裂带和隐覆岩体等相互匹配形成统一的控热要素空间组合关系,构成东西双向补给、中间排泄的聚热特征,东部深部热储更发育,盆地地热资源潜力大.
