How to integrate prior information into geophysical inversion and improve the in-definability of inversion has always been a research hotspot in the field of geophysical inver-sion.The methods of integrating prior information directly a objective function often increase the complexity of the objective function.In order not to add constraints terms to the objec-tive function and realize the integration of prior information more simply and conveniently,this paper takes a three-dimensional gravity regularization inversion as an example,in-tegrates prior information into the minimum support stabilizer,realizes the reconstruction of the minimum support stabilizer,and designs the single cube and double cube models for com-parative experiments.The experimental results show that compared with the three-dimen-sional gravity inversion results based on the minimum support stabilizer,the three-dimen-sional gravity regularization inversion based on the minimum support stabilizer combined with prior information can better restore the geometric morphology and physical property distribution of the anomalies,and the error iterative curve based on the new method conver-ges faster and the fitting accuracy is higher.Therefore,it is feasible to realize the integration of prior information through the reconstruction of the minimum support stabilizer,and this method is suitable for three-dimensional gravity inversion,which has the advantages of con-venient implementation and no additional constraints.
The quality of ground penetrating radar data plays an important role in data pro-cessing and subsequent geological interpretation.When radar data is seriously polluted by random noise,the effective signal will be largely masked.The traditional non-local mean filtering can suppress random noise effectively,but it is limited in the application of large-scale data processing because of its high computational complexity.In this paper,an adap-tive data compression parallel denoising algorithm based on non-local mean filtering method is presented.Based on data integration,the algorithm uses data center symmetry to form a data compression algorithm,which reduces the computational complexity.By calculating the standard deviation of similarity,an adaptive filter parameter estimation algorithm is imple-mented to further improve the denoising effect.By introducing parallel algorithm,the com-putational efficiency is further improved.In the test of simple model data and complex model data,the denoising effect of the proposed method is better than other methods after compa-ring the mean root square error and the mean signal-to-noise ratio.In the test of actual data in Dauphin Island,Alabama,the calculation time of the proposed method is 9.7 sec-onds,significantly better than the conventional non-local mean filtering algorithm,which verifies the feasibility and effectiveness of the proposed method.
理论上,通过平移与旋转运动联合观测的六分量地震记录,在单物理点上即可实现浅层横波速度结构的反演.本文主要目的为结合正演模拟设计六分量面波数据处理的流程,并将此单物理点方法应用至广州市区所采集的数据当中.本次研究在正演模拟的阶段中,通过时频域滤波方法实现了基阶面波数据的提纯,设计了使用单物理点的六分量数据实现浅层横波速度结构反演的流程;在实际应用阶段,通过数据的波形和偏振分析,介绍了甲烷气爆震源激发下的六分量波场特征,并分析出基阶面波所在的时频区域,结合时频域滤波、基阶面波相速度反演得到了试验区的横波速度结构.其结果与区域地质调查结果有较好的对应性,说明此六分量地震观测方法在工程地震领域的应用是可行的.
进入新世纪,科技的发展造就了大数据的爆发式增长,这为基于深度学习方法来研究地质学问题奠定了基础.卷积神经网络已被用于地质填图,但卷积操作关注的是数据空间维度的特征信息,无法建模不同通道维度之间的依赖关系.为了发掘不同通道的输入数据和特征图之间的关联性,提升智能地质填图的效果,本文在全卷积神经网络Unet中引入通道注意力模块——挤压—激励模块(Squeeze and Excitation Block,SE Block),提出了一种新网络SE—Unet,并将该网络应用于湖南省鲤鱼塘地区的1∶5万智能地质填图.实验结果表明,相比于Unet,SE—Unet智能地质填图的总体精确度由81.58％提高到了83.72％,可视化结果显示,两种原来难以识别的地质单元被大致识别出来.这验证了通道注意力机制能够提升网络的学习和表征能力,也说明了本方法对于提升智能地质填图效果的可行性与有效性.
深水石油勘探要求更高品质的地震成像数据作为基础,然而气云区、气烟囱及其他速度异常体等高吸收异常构造的存在,造成深层地震波振幅变弱,频率降低,严重影响目标构造成像精度.本文以陵水凹陷气云模糊区为目标靶区,系统分析工区地震资料品质特点,针对性地采用Q(Geological Quality Factor,地质品质因子)偏移技术补偿浅层气云造成的吸收衰减.首先采用谱比法建立初始的等效Q场;然后基于等效Q场进行Q层析反演建立准确的异常Q场模型;最后基于高精度Q场进行克希霍夫Q叠前深度偏移.实际资料表明,重处理后浅层气云低速异常造成的能量吸收、频率衰减现象得到解决,目的砂体横向连续性更好,有效频带拓宽30％,气云下方模糊区的成像质量得到明显改善,为工区砂体展布落实及后续圈闭目标研究提供了高品质基础资料.
在复杂地质条件下对隧道进行超前地质预报时,单一的预报方法预测结果不能全面、准确地反映隧道围岩和地下水的变化情况,为了保证隧道的施工安全,有必要采取综合超前地质预报技术.本文以龙水镇至珠溪镇城镇饮用水源污水截流管网工程2#隧道C段(K2+863)掌子面涌水为例,根据下穿水库隧道的地质和水文情况,采用地质调查、超前地质钻探、瞬变电磁、地质雷达、水化学分析五种超前地质预报技术进行超前探测.综合超前地质预报结果表明,瞬变电磁法探测水平切面图上在隧道前方向左45°方向上30 m以内存在低阻异常区,隧道水平方向往隧道上部视电阻率值逐渐降低.得出:掌子面左前方砂岩层裂隙发育,3号孔突水水源为砂岩层裂隙水,工作面左45°左右前方张扭性裂隙与水库相连,主要通过中-细砂岩层间裂隙水沟通,进入隧道.地质雷达、瞬变电磁法、水化学分析互相补充,相互验证,成果可靠.预报结论为提前采取施工措施提供了依据,有效避免了地质灾害对工程的不利影响,对于类似工程具有一定的借鉴意义.
涵底淤积问题是影响排水方涵过流、排放能力的主要因素,定期开展方涵淤积情况检测,进行有效的清淤疏通工作,是提升方涵通水能力、防止城市内涝、维护城市环境的重要举措.本文介绍了一种方涵淤泥厚度的测量和计算方法,并就实践环节中相应的的注意事项和经验步骤进行了说明.首先对影响检测和计算结果的主要因素如声纳探头姿态、测试水位、不规则截面等进行了探讨,然后对方涵声纳成像数据处理过程中界面识别、姿态(转角及倾角)校正、坡度角校正、等效淤泥厚度计算等诸多关键性问题的解决方法进行了研究分析.结果表明,方涵管道声纳淤泥检测过程中,数据采集时应同步测量水面到涵顶的距离,数据处理时若量取淤积深度,应提前换算方涵顶底边界位置;数据处理时,对淤泥的镜像界面、水面、方涵顶板应进行有效的信号甄别;探头的姿态(包括左右转角、前后倾角、圆周转角),对测量结果影响较大,需要进行有效的角度校正,;方涵顶底板和水面坡度角非完全一致,当测段跨度较大时,应进行坡度角校正;当淤泥顶界面不齐整时,不能随意量取任意点淤泥厚度,可根据淤泥界面面积计算等效淤积厚度.本文成果是工程实践的经验总结,是对管道声纳技术的应用推广,所提供的测量、校正、识别和计算方法对非圆形管道内淤泥厚度的声纳检测具有实际的参考价值.
鄂东南矿集区是长江中下游成矿带七大矿集区之一,地球物理勘探在该区找矿工作中的应用十分广泛,取得了较好的效果.其中,可控源音频大地电磁法(Controlled Source Audio Magnetotelluric,简称CSAMT)具有勘探深度大、分辨能力强的技术特点,被广泛地应用在矿产勘查方面.本研究以鄂东南某地区的斑岩型铜矿勘查工作为例,使用CSAMT进行勘探.通过CSAMT成果解译,刻画了含矿岩体(Ⅳ号石英闪长斑岩小岩体)在深部的空间展布特征,为钻探施工提供了依据.通过钻孔验证,查明了 Ⅳ号石英闪长斑岩小岩体的规模和展布,是一直径为50～70 m,沿355°方向陡倾(75°左右)的筒状岩株体;同时,在0号勘探线ZK02钻孔内发现二层铜矿体,厚度分别是2.45m和2.04 m,品位分别是0.225％和0.696％.
井间电磁波CT是高效探测地下介质电磁特性的地球物理方法,近年来其相关的研究工作很多,主要集中于单孔对反演理论研究;实际工作中常常要在同一个工作区完成几对钻孔乃至几十对钻孔的电磁波CT成像测量,单孔对成果解释往往不能满足要求,而直接将单孔对剖面进行首尾连接,在共用孔位置的成像结果往往不吻合.基于上述问题,首先从理论上对反演方法、初始场强两个主要影响因素进行了分析,然后提出采用反距离加权的局部多项式拟合插值法对成果数据进行处理,实现了多孔对电磁波CT剖面拼接;最后将上述方法应用于贵州某岩溶勘查项目.结果表明,该方法能够很好地消除共用剖面处等值线不连续的现象,其结果与原单孔剖面的拟合度高,并且可以准确地识别近直立异常以及有一规模的水平异常上,对提高电磁波CT综合解释效果具有实际应用价值.
随着高分卫星的建成使用,如何充分发挥高分卫星的潜能,提高高分卫星的应用能力成为地质矿产监测领域的研究热点.本文讨论了高分卫星在地质矿产资源监测中的应用,分析了遥感卫星对地监测过程,探讨了地质矿产资源监测卫星规划问题,构建了地质矿产资源监测卫星规划的多目标模型,设计了问题求解算法,并以高分卫星为例,针对伊宁、六盘水、三江源、长三角等区域地质矿产资源的监测与勘察进行了实验分析.实验结果表明,相比单星的覆盖能力,伊宁示范区100％覆盖所需要的时间由最长31天减少到4天,四个目标区域100％覆盖所需要的时间从单星的平均12.75天提升到4天,验证了多星协同规划调度对地质矿产资源监测时效性的提升具有显著的改善能力.
银川盆地南部位于阿拉善微陆块向鄂尔多斯地块NE向挤压应力作用的前锋区带,为银川平原地震活动的主要区域之一.钻探资料显示,该区发育奥陶系褶皱基底,上覆古近系、新近系与第四系3套地层,表层厚度约1 000 m的第四系河湖相沉积层,基本遮蔽了深部构造的发育行迹,给研究该区域地震活动的地质构造成因形成了制约.为此本文以1∶5万区域重力资料为基础,首先结合可控源大地电磁测深剖面与地震反射剖面联合划分了银川盆地南部的构造格架,该区域深部构造呈现典型的"两隆夹一坳"的构造分布格局,以黄河断裂与吴忠断裂为分界,由西向东依次为吴忠隆起带、永宁—灵武坳陷区、横山堡隆褶带.然后运用重力场小波多尺度分解、边界识别和界面反演技术等,重点对永宁—灵武坳陷区进行研究,明确了内部隐伏断裂的几何学特征,分层梳理了局部构造单元的转化过程,得出银川盆地南部地震分布受边界断裂F1、F2控制,永宁—灵武坳陷区为地震活动的重点聚集区,且具有南北分异的特征.坳陷区地震分布与古近系顶面构造层次级断裂具有显著的相关性,F16、F21断裂展布区带是4.0级以上中强地震的主要分布区.这为今后研究银川盆地南部地震活动奠定了基础.
下扬子无为地区古生界富有机质页岩分布范围广泛,其作为下扬子地区页岩气勘探的重点研究区,具有良好的油气勘探前景.为尽快查明该区页岩气的分布特征,建立地下不同层位构造体系,提出油气有利目标区,本文基于区内重力和航磁数据,结合已知地质和物性资料,对区内典型剖面进行了重磁联合反演和综合地质解释推断,基本查明了研究区的断裂分布情况,推断了 8条断裂,划分出三个次级构造单元,即"两凹加一隆"的构造格局,初步确定了油气主要目标层位的分布特征,并对油气有利区进行了评价.结果表明,无为地区古生界构造较为平缓,上部三叠系周冲村组膏岩盖层发育且分布稳定,是页岩油气成藏的有利单元,从而证明重、磁、电综合物探方法在解决该地区油气构造问题方面具有良好的应用效果.
西藏巨龙铜矿矿山选厂地下水水文抬升,存在影响选厂安全生产风险,为了划分出重点勘察区的地质构造形态、第四系厚度、含水地段及预测地下水的富集部位,开展音频大地电磁法和高密度电法两种地球物理勘查方法的结合.通过方法试验,优选该地区适用的测量技术参数,音频大地电磁法测点使用有效观测频带为19 983.3～2.5 Hz,并且多次叠加处理;高密度电法选择温纳排列测量,保证数据采集质量.反演解译划分出低阻异常体8处,针对异常通过4个水文钻孔(ZK1、ZK2、ZK4和SW4)验证,钻孔揭露的浅地表破碎区域和地下水重要含水地段,与地球物理低阻异常形态和位置基本吻合.两种方法的成果实践运用,为解决地下水水位异常的处置提供了层位依据,保障了矿山选厂的安全生产.
在"双碳"目标背景下,地热资源勘查开发工作备受重视.为了探查吉安断陷盆地的热储资源,分析该区域的地热特征,为地热开发工作提供依据,以吉安断陷盆地东缘电性及热储构造为研究对象,利用可控源音频大地电磁 CSAMT(Controlled Source Audio-frequency Magnetotellurics)方法,对盆地东缘研究区内的地层和地质构造的分布规律进行解释分析;并结合区域地质以及地热条件,依照地热系统划分依据,讨论了研究区内的拥有热储的可能性.本文依据反演电阻率剖面图推测出2条断裂,有效识别出了区域的沉积岩及变质岩地层;其次,结合低温热水型传导类地热系统的特点,分析了研究区内的热储条件,分别指明了研究区内"热、储、通、源"所对应的构造特征,推测一处重点地热区域;最后,本文认为CSAMT能够有效区分研究区内的电性层及构造展布特征,适用于地热勘查工作;同时吉安断陷盆地拥有深部低温地热资源开发前景,对今后的地热资源开发有一定的参考意义.
浅部含水层的电阻率相对较低,会降低瞬变电磁探测下方采空区的准确性.为揭示瞬变电磁场在低阻覆盖层下三维含采空区地质模型中的传播规律,指导该条件下瞬变电磁法探测采空区结果的合理解释,通过建立三维地质模型,利用数值模拟方法,分析不同充水程度采空区、不同低阻层厚度和不同采空区埋深三维模型的电磁场响应特征.研究表明,低阻层对电磁场向下扩散有延缓现象,当传播至相同深度时,上方低阻层越厚,电磁场的传播时间越长.低阻层下采空区两侧等值线发生明显弯曲变形,底部则表现为下凹特征.然而,采空区顶部电磁场响应与低阻覆盖层相融,难以识别采空区的顶部埋深.当低阻层厚度每增加约50 m时,电磁场响应幅度约增加2.5倍;当采空区埋深增大约2倍时,下方采空区的电磁响应幅度降低速率相近,并且变化幅度微弱;采空区富水程度增加时,电磁场响应幅度变化相对微弱.以上研究揭示了低阻覆盖层对下方采空区电磁场传播的影响规律和电磁场的传播特征,能够指导相同地质条件下瞬变电磁法探测采空区资料的合理解释.
预测反褶积是地震数据处理中广泛使用的方法,兼具参数设置简单和运行速度快等特点,正因如此,很多处理人员往往对两种方法影响参数、计算效率、保幅性等问题未进行深入研究,最终导致处理效果不够理想.本文通过对比时空域预测反褶积和τ-p域预测反褶积方法,阐述了两种方法的基本原理,分析了两种方法的主要影响参数,并分析对比两种方法的频谱变化、保幅效果等.研究证明,两种方法都具有相对保幅性,时空域预测反褶积主要影响参数为预测步长和算子长度.而 τ-p域预测反褶积由于公式近似数值离散,会在τ-p正、反变换过程中带来假频,同时该方法深受τ-p域最大道数、采样间隔及最大频率等参数影响,在处理时需要更多实验反复论证参数有效性.实际数据结果表明,时空域预测反褶积计算效率是r-p域预测反褶积的1.5倍,相对保幅性更好;而r-p域预测反褶积在去除多次波效果、拓宽频带、提高低频、高频信息方面要优于时空域预测反褶积.本文研究方法对从业者方法选择和参数设置极具借鉴价值,对实际资料处理中提高去多次波效果、拓宽频带和保幅处理方面具有实际应用价值.
某水库大坝下游坝坡存在滑坡、散浸和集中渗漏,为了揭露出仅60 cm厚塑性混凝土防渗墙的渗漏缺陷,实现高效防渗补漏,本文综合采用高密度电阻率法、探地雷达法对塑性混凝土防渗墙的渗漏缺陷进行识别.经过两种物探法二维反演影像图比对印证,获得渗漏缺陷二维空间位置及规模,针对性地对其进行灌浆补强,大坝下游坝坡散浸区及集中渗漏点消失,险情得以有效解决.结果表明:综合高密度电阻率法、探地雷达法能较准确地解译出大坝塑性混凝土防渗墙渗漏缺陷区域位置及规模,相比单一物探法,误差率减少30％左右;大坝塑性混凝土防渗墙存在4个渗漏缺陷区,皆集中于坝顶以下深度9～23 m范围,结构质量较差;补强区防渗墙体的视电阻率得到极大提高,但相比原无缺陷区,依然偏低,其结构质量、密实度、抗渗透破坏性能和抗溶蚀衰减性能可能将弱于原无缺陷区.
饶阳凹陷蠡县斜坡是典型的岩性油气藏富集区,该区地表地下地震地质条件复杂,断距小、储层厚度薄、地层岩性圈闭落实难度大.以往的地震资料频带窄,信噪比低,岩性识别难度大.针对这一难题,本文提出基于层序地层模型正演的观测系统设计技术、基于属性均匀的炮点设计技术、高保真拓频接收技术、安全环保井震联合施工技术等解决方案,按照地层沉积层序的关系,在大层内建立薄砂体,有利于薄互层、小砂体地质体的观测系统设计,根据工区资料品质系数、外部环境系数、信噪比计算单支接收覆盖次数,能够确保低频信息的接收,基于"炮点贡献率"的炮点设计及井震联合施工有效保证了资料的完整性、属性均匀性.实施上述采集技术后,有效识别了薄砂体的厚度及横向展布规律,识别了 3～5 m厚度的尾砂岩,对比测井资料最大相对误差0.7％.利用新采集的三维地震资料,在蠡县斜坡外带新发现12个有利目标.该方法为类似地区岩性油气藏的高分辨率地震采集提供了经验.
为查明隧道沿线的地下岩层结构与不良地质体分布情况,运用地震折射波、瞬态面波以及EH4(StratagemEH4电磁系统)三种物探方法,对隧道地质情况进行综合探测,并与实际的地质与钻孔资料对比分析,探测结论如下:①根据隧道进出口纵波与面波波速分布情况,可推断出隧道进出口整体地层较为稳定,但浅表地层为黏土或碎石夹块石,故在边坡的开挖过程中应加强防护措施;②在隧道K14+860～K17+675页岩、灰岩区存在多段低阻异常,结合钻孔岩芯资料,推断该区域地层中存在溶蚀区、破碎带、断层等不良地质情况,施工中应适时进行动态监测;③在对隧道整体地质情况进行普查时,可选择探测深度大、效率高的EH4大地电磁法,对于不良地质体较为发育的页岩与灰岩区域,需加密探测,必要时进行钻孔验证,在隧道进出口重点区域,可以采用精度更高的地震折射波与瞬态面波法.
某垃圾填埋场始建于2000年,库区容量为1 022万m3,在2020年一次日常巡查中,发现库区边缘碳酸盐岩裂缝中有渗滤液渗出,形成散染区,有逐渐扩大的趋势,为了快速获得渗滤液渗漏运移通道及地下空间的污染范围,防止造成重大的污染事件,开展了垃圾填埋场渗漏调查.通过实施大定源瞬变电磁法对垃圾填埋场进行探测,利用剖面视电阻率值和不同时间道次切面视电阻值构建地下空间的电性结构,并结合水文地质和基础地质资料进行精细解释,推测了垃圾填埋范围、渗滤液渗漏位置及运移通道.本次应用结果表明:大定源瞬变电磁法可以提供45个不同时间道次的切面视电阻数据值,结合剖面视电阻率值、地质、水文等信息,可以实现地下空间的立体化和透明化,所以应用大定源瞬变电磁法对垃圾填埋场进行渗漏调查时,能快速识别污染源空间位置和渗滤液的运移通道,反应污染物的立体分布和未来发展趋势,对垃圾填埋场渗漏导致的环境污染治理具有重要意义.
