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地球物理学进展 2024年

作者：张楠冯云磊梁生贤商国辉河北地质大学中国地质调查局成都地质调查中心(西南地质科技创新中心) 成都理工大学地球探测与信息技术教育部重点实验室定兴县睿晶仪器维修有限责任公司

磷在保障粮食安全和推动高科技产业发展中占据着重要地位，由于深部地质构造的复杂性，深部磷矿的地球物理勘探技术仍有探索和发展空间。本文以埋深达600余米的云南镇雄磷矿为例，详细介绍了音频大地电磁测深（AMT）数据采集、处理、定... 详细信息

磷在保障粮食安全和推动高科技产业发展中占据着重要地位，由于深部地质构造的复杂性，深部磷矿的地球物理勘探技术仍有探索和发展空间。本文以埋深达600余米的云南镇雄磷矿为例，详细介绍了音频大地电磁测深（AMT）数据采集、处理、定性分析与定量反演方法，以及通过AMT探测获取了测区1500米以浅的电性结构。结合物性特征和已施工钻孔发现，磷矿赋存地层具有显著的低电阻率特征。因此，我们将深部连续的低阻层作为寻找磷矿的关键标志层，并依据AMT探测结果在羊场背斜设计两口钻井。经验证，两口钻井均见厚大富磷矿体。表明在该区域及临近区域的沉积型磷矿勘探中，AMT结果可为勘探工作提供重要的依据。

关键词：磷块岩矿音频大地电磁测深中国南方羊场背斜

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基于双通道参考技术的磁共振地下水探测电磁噪声分布规律研究

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地球物理学报 2021年第1期64卷 355-362页

作者：林婷婷于思佳么晓康韦萌张扬吉林大学仪器科学与电气工程学院/地球信息探测仪器教育部重点实验室长春130026

磁共振地下水探测(MRS)技术能直接测量水中氢质子的拉莫尔进动,可表征地下水含水量和介质孔隙度等信息,因而获得了广泛应用.然而,MRS信号微弱,实际探测中电磁噪声强度大,若噪声未被有效去除,会导致后续水文参数解释不准确,采用“8”字... 详细信息

磁共振地下水探测(MRS)技术能直接测量水中氢质子的拉莫尔进动,可表征地下水含水量和介质孔隙度等信息,因而获得了广泛应用.然而,MRS信号微弱,实际探测中电磁噪声强度大,若噪声未被有效去除,会导致后续水文参数解释不准确,采用“8”字形线圈或运用带参考线圈的噪声抵消等方法可抑制噪声干扰,但这些方法消噪效果的好坏取决于电磁噪声的空间分布.另外,在强噪声或多噪声源环境下应用MRS方法,选择恰当的探测位置对提高探测效率以及增加探测结果的有效性具有重要意义.因此,本文使用双通道噪声采集装置在实验前记录环境中的电磁噪声,通过双通道参考技术推导同一时刻不同测点的噪声强度,再得到测区电磁噪声分布结果,该噪声分布情况对MRS方法探测方式的选取具有指导性的作用.同时,可根据噪声分布情况为探测线圈选择最佳测点以避开噪声强度大的区域,进而提高采集信号的信噪比.最后,通过采集室外环境下的电磁噪声,验证本文提出的基于双通道参考技术的电磁噪声分布规律研究方法的有效性,为可靠高效地开展磁共振地下水探测提供了新的技术手段.

关键词：磁共振探测双通道参考技术噪声分布水文地球物理

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基于非结构有限元电各向异性介质井-地激发极化法响应特征研究

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地球物理学进展 2024年第3期39卷 1048-1061页

作者：张俊可周磊王新宇谢兴兵毛玉蓉严良俊长江大学地球物理与石油资源学院武汉430100 长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室武汉430100 中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院武汉430100

井中激发极化法因其具备工作效率高、勘探效果好,在深部找矿、油气资源勘查和水资源勘查中得到了广泛应用.目前井-地激发极化法的相关研究均是将地下介质假设为各向同性,但是实际地球介质的电性特征表现为各向异性,此时基于各向同性模... 详细信息

井中激发极化法因其具备工作效率高、勘探效果好,在深部找矿、油气资源勘查和水资源勘查中得到了广泛应用.目前井-地激发极化法的相关研究均是将地下介质假设为各向同性,但是实际地球介质的电性特征表现为各向异性,此时基于各向同性模型的传统成像及反演成像技术就不再适用于各向异性数据的处理解释.为分析各向异性特征对井-地激发极化法的影响规律,本文基于有限单元法开展不同主轴方向的电导率、极化率各向异性正演算法研究,从点源场满足的偏微分方程和边界条件得出异常电位法下的稳定电流场的边值问题和变分问题,实现各向异性介质的井地激发极化法的三维正演模拟.通过对复杂三维各向同性模型和三维各向异性模型的测试与对比,验证了算法的有效性与正确性.构建典型各向异性地质模型分析了不同主轴方向的电导率、极化率各向异性异常体对井-地激发极化响应的影响.结果表明x主轴电导率各向异性导致视电阻率响应值增大其视极化率响应增强,y轴和z轴电导率各向异性时视极化率均表现出较强敏感度;x轴极化率各向异性导致异常体的视极化率响应减弱而y轴和z轴方向极化率各向异性变化不敏感;y轴方向和z轴方向电导率、极化率各向异性时,视极化率响应变化敏感度低,x轴方向的响应变化比较敏感.该研究不仅有利于理解各向异性对井中激电的影响规律,而且可以为考虑各向异性的井中激电资料的数据解释提供理论支撑.

关键词：井-地激发极化法各向异性有限元异常电位法三维正演

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基于地震波的地下介质时变研究进展

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地球与行星物理论评(中英文) 2025年第3期56卷 292-312页

作者：孟益刘志坤陆内火山与地震教育部重点实验室(中国地质大学北京)北京100083 中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院北京100083

作为一颗充满活力的星球,地球存在着从秒(如地震破裂)到百万年(如地幔对流)跨越十几个时间数量级的动态演化过程.利用地震波携带的信息,目前已经获得了从分钟到年尺度的地下介质动态变化.本文较为系统地总结了基于地震波的地下介质随时... 详细信息

作为一颗充满活力的星球,地球存在着从秒(如地震破裂)到百万年(如地幔对流)跨越十几个时间数量级的动态演化过程.利用地震波携带的信息,目前已经获得了从分钟到年尺度的地下介质动态变化.本文较为系统地总结了基于地震波的地下介质随时间变化监测方法及应用.首先介绍了一些传统的时变研究方法,包括波速比、剪切波分裂、尾波Q值和接收函数方法、以及时移成像新技术;之后重点介绍利用重复信号研究地下介质变化的新方法,这些信号主要来自主动源、重复地震及背景噪声互相关,基于尾波干涉测量技术,极大提高了波速测量的精度.本文还综述了目前地震波时变监测的主要应用领域,包括火山喷发、地震、滑坡、工业活动、慢地震、内核差速旋转、降雨和地下水等环境因素相关的变化监测.最后基于目前的研究方法和应用情况,从观测技术、数据处理方法和应用领域等方面对地震波速时变研究进行了展望.

关键词：剪切波分裂接收函数尾波干涉法火山喷发地震环境因素时间变化

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利用重力梯度张量等位面曲率的地质体定位

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地球物理学报 2024年第4期67卷 1641-1655页

作者：胡双贵李广汤井田侯振隆张林成中国矿业大学资源与地球科学学院江苏徐州221008 东华理工大学南昌市地质灾害智能感知技术与仪器重点实验室南昌330013 有色金属成矿预测与地质环境监测教育部重点实验室(中南大学) 长沙410083 东北大学资源与土木工程学院沈阳110819 湖南城市学院信息与电子工程学院湖南益阳413002

针对重力梯度张量曲率的研究,前人的工作主要集中在重力张量曲率的解释及边缘检测中,几乎没有涉及到地下密度异常体的定位.本文结合重力矢量和重力梯度张量提出了一套基于重力梯度张量等位面曲率的地下密度异常体位置估计策略.首先,从... 详细信息

针对重力梯度张量曲率的研究,前人的工作主要集中在重力张量曲率的解释及边缘检测中,几乎没有涉及到地下密度异常体的定位.本文结合重力矢量和重力梯度张量提出了一套基于重力梯度张量等位面曲率的地下密度异常体位置估计策略.首先,从重力梯度张量等位面曲率的基本定义出发,计算重力梯度张量等位面曲率.然后,通过寻找球面或圆形等位面的重力梯度张量曲率,提出了利用最大主曲率定位地下密度异常体位置的源参数估计方法,并详细推导了估计3D球体(质点)和2D水平线源位置信息的解析表达式.再者,针对噪声和多源存在的情况,提出了一套利用重力梯度张量等位面曲率获得密度异常体位置信息的稳健估计流程,并利用模糊C均值聚类算法进一步确定地下密度异常体的中心位置.最后,通过理论模型测试和文顿盐丘实测航空重力梯度数据测试,验证了本文算法的可行性和可靠性.结果表明:在满足曲率半径定义条件的情况下,本文所提出的源参数估计方法可以定位单个或多个地下3D和2D密度异常体的空间位置,具有较好的稳健性和抗噪能力.该方法拓展了重力梯度张量曲率的应用范围,可为重力梯度张量的三维反演工作提供先验的空间位置信息.

关键词：重力梯度张量等位面曲率源参数估计模糊C均值聚类算法

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MT法和二维地震勘探在太康隆起西部地区地热资源调查评价中的应用

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西北地质 2025年第3期58卷 131-142页

作者：胥博文朱怀亮杨忠彦叶高峰张德森闻爽邵炳松郭充闫晋龙孙健长江大学油气资源与勘探技术教育部重点实验室湖北武汉430100 长江大学地球物理与石油资源学院湖北武汉430100 天津地热勘查开发设计院天津300250 中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院北京100083 中国地质大学(北京) 陆内火山与地震教育部重点实验室北京100083 河南省第六地质大队有限公司河南郑州450000

为探明南华北盆地太康隆起西部地区深部地层结构及隐伏断裂分布情况,在研究区布设了两条大地电测探测(MT)剖面和两条二维地震勘探测线,其中MT剖面共获得63个测深点,二维地震测线共布设16.24 km。MT数据和地震资料运用不同的数据处理和... 详细信息

为探明南华北盆地太康隆起西部地区深部地层结构及隐伏断裂分布情况,在研究区布设了两条大地电测探测(MT)剖面和两条二维地震勘探测线,其中MT剖面共获得63个测深点,二维地震测线共布设16.24 km。MT数据和地震资料运用不同的数据处理和反演方法,分别得到了可靠的地下介质二维地电模型和较明显的反射波组。探测结果表明,本次勘探精细标定出了新近系热储层底板和奥陶系热储层顶板构造形态和埋深,解译断裂5条。结合研究区地质、地球物理以及钻孔勘探资料,绘制了研究区新近系底板埋深等值线图和奥陶系顶板埋深等值线图。WR-1井深3306.80 m,钻遇地层为第四系、新近系、三叠系、石炭系—二叠系和寒武系—奥陶系,钻探结果与物探预测较一致。通过对新近系馆陶组降压试验,其最大出水量为100.39 m3/h,出水温度为55℃,达到了本次勘查工作的目标,为后续地热勘探开发工作提供新的证据与信息。

关键词：大地电磁测深二维地震勘探地热资源勘探远景太康隆起

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三维重力、重力梯度和大地电磁数据的平滑聚焦结构约束联合反演

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地球物理学报 2022年第5期65卷 1822-1838页

作者：何浩源李桐林张镕哲朱威吉林大学地球探测科学与技术学院长春130012 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所自然资源部地球物理电磁法探测技术重点实验室廊坊065000

多种地球物理数据联合反演解释能够显著提高勘探分辨率,近年来,基于交叉梯度结构约束的联合反演得到了广泛研究.该方法有效克服了单一方法反演易受多解性影响和不同方法反演结果结构不一致等问题,已成为目前最流行的联合反演技术之一.... 详细信息

多种地球物理数据联合反演解释能够显著提高勘探分辨率,近年来,基于交叉梯度结构约束的联合反演得到了广泛研究.该方法有效克服了单一方法反演易受多解性影响和不同方法反演结果结构不一致等问题,已成为目前最流行的联合反演技术之一.传统的重力和大地电磁联合反演常因重力纵向分辨能力弱,导致密度模型可靠性较低,进而使联合反演结果有失准确.因此,本文在重力数据的基础上加入了包含更多高频信息的重力梯度数据,以更好地恢复出地下密度结构,进而提高联合反演的分辨率.同时,本文又提出了一种平滑聚焦的正则化方法,并将其应用于重力、重力梯度和大地电磁数据的三维联合反演中.平滑聚焦正则化法是平滑和聚焦正则化方法的结合,它既能保证异常体轮廓在大尺度上的光滑性,减少局部假异常,又能捕捉反演解的小尺度细节,增强反演结果的稀疏性,得到尖锐的异常体边界.通过设置聚焦强度阈值避免了聚焦和平滑聚焦反演中存在的过度聚焦问题.此外,为了减弱交叉梯度结构约束对反演模型向真实模型迭代的限制,本文还提出了一种间断式联合的交叉梯度联合反演新策略,令单独反演和联合反演交替进行.模型试算结果表明:重力梯度信息的加入有效提高了密度模型的可靠性,从而改善了联合反演的效果;平滑聚焦正则化法使大地电磁的反演结果更加准确,提高了电阻率模型的可靠性;间断式联合的反演策略既保证了交叉梯度法的结构相似约束,又能让迭代模型响应向观测数据充分拟合,使联合反演结果更还原真实模型.

关键词：重力和重力梯度法大地电磁法交叉梯度联合反演平滑聚焦正则化聚焦强度阈值间断式联合策略

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一种用于重力场分离的约束插值切割方法

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石油地球物理勘探 2022年第5期57卷 1204-1217,I0010-I0011页

作者：孟庆奎舒晴高维周坚鑫张文志李勇自然资源部航空地球物理与遥感地质重点实验室北京100083 中国自然资源航空物探遥感中心北京100083 中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院北京100083 中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所河北廊坊065000 自然资源部地球物理电磁法探测技术重点实验室河北廊坊065000

重力数据处理在油气勘探和基础地学研究等领域发挥着重要作用,而重力场的分离是关键环节之一。基于系统剖析插值切割法基本原理,证明了插值切割法的切割算子仅考虑了局部异常与区域异常弯曲方向相同的叠合情形,不适于复杂的实际地下地... 详细信息

重力数据处理在油气勘探和基础地学研究等领域发挥着重要作用,而重力场的分离是关键环节之一。基于系统剖析插值切割法基本原理,证明了插值切割法的切割算子仅考虑了局部异常与区域异常弯曲方向相同的叠合情形,不适于复杂的实际地下地质情况。理论模型试算验证了插值切割法存在上述问题。因此,从全面考虑局部异常与区域异常的叠合关系的类型出发,制定了切割算子的补偿方案,提出了基于异常约束条件的插值切割法(约束插值切割法)。与插值切割法和小波多尺度分解法相比,约束插值切割法得到的局部异常与理论局部异常具有最强的相关性,相关系数为0.75,与插值切割法相比对局部异常的改善率达48%,优化效果明显。基于前人提出的切割半径与异常体埋藏深度近似相等的层切割思想,对中国陆域及周边区域的布格重力异常进行分离,获取了72~76km参考深度层介质所产生的重力异常,在准噶尔盆地、喜马拉雅地块等局部地区的修正率达50%以上,展现了该层位更真实、可靠的重力异常值信息,为上地幔顶部构造特征研究提供了技术支撑。进一步选取南海万安盆地及周边区域为研究对象,分离出的新生界沉积层重力异常与地震剖面显示的基底起伏特征基本一致,可用于基底深度变化的反演研究。研究表明,约束插值切割法实现了对插值切割法的改进,具有一定的实用价值。

关键词：重力场分离约束插值切割法理论模型实例应用

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海床流体迁移致灾机理与风险防控研究现状及展望

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中国工程科学 2023年第3期25卷 131-140页

作者：田兆阳贾永刚朱超祁卢龙玉郭煦冯学志王慧王宏威何满潮彭建兵山东省海洋环境地质工程重点实验室(中国海洋大学) 山东青岛266100 青岛海洋科学与技术试点国家实验室海洋地质过程与环境功能实验室山东青岛266061 海底科学与探测技术教育部重点实验室山东青岛266100 深部岩土力学与地下工程国家重点实验室北京100083 长安大学地质工程与测绘学院西安710054

海床流体迁移指海底液体、气体、海水在海床内外的传输运移过程,对海洋地质灾害的孕育、发展、演化具有重要影响;我国海域内广泛发育的海底滑坡等典型灾害,与海床流体迁移现象之间呈现出明显的关联性。本文从海床流体迁移的灾害效应出... 详细信息

海床流体迁移指海底液体、气体、海水在海床内外的传输运移过程,对海洋地质灾害的孕育、发展、演化具有重要影响;我国海域内广泛发育的海底滑坡等典型灾害,与海床流体迁移现象之间呈现出明显的关联性。本文从海床流体迁移的灾害效应出发并以南海北部为例,分析了典型流体迁移系统类型、地质灾害成因分布特征,梳理了海床流体迁移的观测与调查方法;总结了海床流体迁移致灾与风险防控方向的科学问题,针对性提出了有待开展的重点研究内容。研究建议,从深部高压流体向上迁移影响灾害孕育、天然气水合物分解流体迁移影响灾害发展、海洋水体运动导致灾害发生3个方面着手,研究海床流体迁移影响下的海底灾害孕育、发展与触发演化过程机理,海床流体迁移-地质环境-人类活动耦合作用下海底灾害风险防控理论方法,支持突破深海探测多系统集成、多尺度联合、多维信息处理等技术瓶颈。

关键词：海床流体迁移海洋地质灾害风险防控南海北部

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地面与地下深部地震背景噪声对比分析

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地球物理学报 2024年第2期67卷 793-808页

作者：万文涛陈畅王赟穆朝民贺永胜汪超中国地质大学(北京)地球物理与信息技术学院"多波多分量"地震研究组北京100083 中国地质大学(北京)地质过程与矿产资源国家重点实验室北京100083 安徽理工大学电气与信息工程学院安徽淮南232001 军事科学院国防工程研究院工程防护研究所河南洛阳471000 中国科学院地球化学研究所贵阳550081

深部地下空间具有低于地面的噪声环境,为开展高精度多物理场观测提供了绝佳平台.通过淮南潘一东矿区海拔-848 m的井下巷道和地面的地震联测,我们分析了深部地下与地面的地振动背景噪声特征.对比结果显示,大于1.0 Hz的高频段,地面噪声功... 详细信息

深部地下空间具有低于地面的噪声环境,为开展高精度多物理场观测提供了绝佳平台.通过淮南潘一东矿区海拔-848 m的井下巷道和地面的地震联测,我们分析了深部地下与地面的地振动背景噪声特征.对比结果显示,大于1.0 Hz的高频段,地面噪声功率谱密度(Power Spectral Density,PSD)值高出地下20~40 dB,并呈现随人类活动变化的昼夜模式;而井下观测不存在这一时变规律,地下巷道上覆870 m厚的沉积层有效衰减了浅层或地表的人文噪声.0.1~1.0 Hz频段二者差异相对减小,地面PSD值平均高出地下10 dB.小于0.1 Hz的低频噪声差异较小,或与井下气流干扰和仪器本底噪声有关.在第二地脉动谱的对比中,可发现明显的场地放大效应和地脉动峰的分裂现象.此外,深部地下低噪声环境突显了若干高频非时变信号,根据频域极化分析可厘定这些稳定噪声为井下的固定振动源.上述结果说明深部地下可以为高精度地震观测和震源定位提供优良环境,同时也给深地实验室的后续建设以及相关深地研究提供重要参考.

关键词：地下深部地震观测背景噪声时变偏振分析

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